摘要數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部件

1、摘要 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部件,因此,數(shù)控機床的維護主 要是數(shù)控系統(tǒng)的維護。數(shù)控系統(tǒng)經過一段較長時間的使用,電子元器件 性能要老化甚至損壞,只有堅持做好對機床的日常維護保養(yǎng)工作,才可 以盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期,防止各種故障,特別 是惡性事故的發(fā)生,爭取機床長時間穩(wěn)定工作;也才能充分發(fā)揮數(shù)控機 床的加工優(yōu)勢,達到數(shù)控機床的技術性能,確保數(shù)控機床能夠正常工作 就必須對數(shù)控系統(tǒng)進行日常的維護 關鍵詞 :數(shù)控機床、維護與調整、數(shù) 控系統(tǒng)第一章 數(shù)控機床的現(xiàn)狀 1.1數(shù)控機床的發(fā)展 在傳統(tǒng)機械制造業(yè) 中,批量產品的生產采用了自動機床、組合機床和專用生產線,這種高 效設備在汽車發(fā)動機

2、等行業(yè)得到了廣泛的應用。 但是機械制造業(yè)中單件、 小批量生產約占機械加工總量的 80%以上,尤其是制船、航天、機床、 重型機械以及軍工行業(yè),其特點是加工批量小、改型頻繁、零件的形狀 復雜而且加工精度高。如果使用一次性投資高,并且在生產中需要經常 更換工裝的專用生產線這類零件顯然很不適合。 數(shù)控機床就是為了了解 決多品種、小批量零件的自動化生產而誕生出來的一種靈活、通用、自 動化的機床。 它最早應用于軍工行業(yè), 用于加工直升飛機葉片檢查樣板, 經過幾年的研究和推廣應用后, 在機械制造業(yè)中加工復雜零件曲面方面 發(fā)揮了重要作用。目前,在機械制造業(yè)中,數(shù)控機床有取代常規(guī)機床的 趨勢。 數(shù)控機床的產生給

3、傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè) 成為現(xiàn)代工業(yè)化的象征, 而且隨著數(shù)控機床的應用技術不斷發(fā)展和應用 領域的擴大,它對國民經濟的一些重要行業(yè)(汽車、輕工業(yè)等的發(fā)展起著越來越重要的作用, 因為這些行業(yè)所需要裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā) 展的大趨勢。機械制造業(yè)對數(shù)控機床的要求越來越高,數(shù)控機床的變化 和發(fā)展也越來越快,當前世界上數(shù)控機床的發(fā)展呈現(xiàn)如下趨勢。 1.高速、高精度化 高速指的是高的主軸轉速、高的快速移動速度和 高的換刀速度(即短的換刀時間或刀架轉位時間 。高的主軸轉速能提 高切削效率和改善加工表面的質量, 高的換刀速度能有效地縮短輔助時 間,而高的快速移動速度不僅能減少非切削工時,而且能相

4、應地提高切 削進給速度,從而有利于提高切削效能,所以全面高速化能大大強化機 床的工作效能。隨著今近年來市場競爭的加劇,促使發(fā)展全面高速化機 床的趨勢更為明顯。 高精度化是指高數(shù)控機床的精度。在控制系統(tǒng)方 面采用高性能的計算機提高位置控制時插補計算的速度, 使用新的曲線 擬合算法減少插補誤差的產生,提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度(目前已經達 到 0.1um0.01um 。在伺服系統(tǒng)方面使用全數(shù)字化的位置和速度控制, 利用先進的控制理論提高伺服系統(tǒng)的跟隨精度, 最大限度地消除數(shù)控機 床系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)執(zhí)行件之間的位置滯后誤差, 并且位置環(huán)應采用監(jiān)測 分辨率更高的位置編碼器。采取以上措施并配合機械結構的動態(tài)、

5、靜態(tài) 剛度的提高,在中、小型數(shù)控機床上其定位精度已經可以達到 34um。 重復定位精度可以達到 13um。 高速切削的好處如:效率高,工件、 刀具發(fā)熱小從而變形小等等2. 高可靠性 數(shù)控機床的價格較高,企業(yè)為縮短投資的回收周期,通 常采用每天 2班 16小時工作制。 數(shù)控機床能否發(fā)揮其高性能、 高精度、 高效率的特點, 使企業(yè)獲得良好的經濟效益, 關鍵取決于其可能性。 衡量數(shù)控機床的可靠性的重要指標是數(shù)控機床的平均無故障工作時間 (小 時 。 數(shù)控機床由數(shù)控系統(tǒng)、 強電控制系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)等組合而成, 其可靠性指標要低于其中任何一個單個系統(tǒng)的可靠性指標, 統(tǒng)計結果顯 示數(shù)控機床的平均無故障工

6、作時間通常比數(shù)控系統(tǒng)要低一個數(shù)量級。 因 此,提高數(shù)控機床的可靠性,關鍵在于提高組成數(shù)控機床的各個系統(tǒng)的 可靠性,特別是數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性近年有了長足 的發(fā)展,在 20世紀 70年代平均無故障工作時間大于 3000小時, 80年 代大于 10000小時, 90年代已經提高到 30000小時以上, 并且由繼續(xù)提 高的趨勢, 有資料顯示 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標已經達到 125個月。 3. 機床功能復合化 數(shù)控機床功能的復合化是為了提高零件加工效率, 減少輔助時間。在復合化數(shù)控機床上可以完成車、銑、鏜和鉆等多種工 序加工,它消除了單一功能數(shù)控機床在使用上的局限性,可代替多

7、臺機 床實現(xiàn)多工序一次裝夾加工,這種方式既能減少裝卸時間,提高機床生 產效率,減少半成品庫存量,又能保證和提高形位精度。目前,世界各 國的數(shù)控制造廠商均競相研究開發(fā)具有復合功能的數(shù)控機床。4. 智能化、網絡化、柔性化 智能化是指數(shù)控機床控制加工精度和加 工效率的智能化。比如在加工過程中使用自適應控制、工藝參數(shù)的自動 生成等技術,在應用層面上改善數(shù)控機床的使用,在數(shù)控系統(tǒng)方面使用 智能化的負載自動識別、 電機參數(shù)自適應運算調整和自動選定工作狀態(tài) 等技術,使數(shù)控機床的安裝調試更高效。5. 網絡化是 21世紀數(shù)控機床的必備功能之一,這種功能將極大的滿 足生產線,制造系統(tǒng)和制造企業(yè)對信息集成的需求,使

8、得企業(yè)和企業(yè)之間也可以進行6.7.8. (window.cproArray = window.cproArray | .push( id: "u3054371" ;9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65.66.67.68.69.71.72.73

9、.74.75.76.77.78.79.80.81.82.83.84.85.86.87.88.89.90.91.93.94.95.96.97.98.99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. 111. 112. 113.115. 116. 117. 118. 119. 120. 121. 122. 123. 124. 125. 126. 127. 128. 129. 130. 131. 132. 133. 134. 135.137. 138. 139. 140. 141. 142. 143. 144. 145. 146.

10、147. 148. 149. 150. 151. 152. 153. 154. 155. 156. 157.158.159.160.161.162.163.164.165.166.167.168.169.22170.失。應該在機床通電時更換電池,以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)不會丟失。 2.鍵盤故障171.在用鍵盤輸入程序時,若發(fā)現(xiàn)關字符不能輸入、不能消除、程序不能復位或顯示屏不能更換頁面等故障,應首先考慮有關按鍵是否接觸不好,予以修復或更換。若不見成效或者所有按鍵都不起作用,可進一步檢查該部分的接口電路、連接電纜狀況。 3.熔絲故障172.控制系統(tǒng)內部熔絲燒斷故障,多出現(xiàn)于對控制系統(tǒng)進行測量時的誤操作,或由

11、于機床發(fā)生了撞車等意外事故。因此,維修人員要熟悉各熔絲的保護范圍,以便發(fā)生問題時能及時查出并予以更換。4刀位參數(shù)的更換173.加工中心在加工過程中,由于機床的突然斷電或意外操作了急停按鈕,使機床刀具的實際位置與計算機內存的刀位號不符,如果操作者不注意,往往會發(fā)生撞車或打刀廢活等事故。因此,一旦發(fā)現(xiàn)刀位不對時,應及時核對控制系統(tǒng)內存刀位號與實際刀位號是否相符,如不符,應參閱說明書介紹的方法,及時將控制系統(tǒng)內存的刀位號改為實際刀位號。5.控制系統(tǒng)的“NOT READY”(沒準備好故障應先檢查CRT顯示面板上是否有其他故障指示燈亮及故障信息提示,若有問題應按故障信息目錄的提示去解決。檢查伺服系統(tǒng)電源

12、裝置是否有熔絲斷、斷路器跳閘等問題,若合閘或更換了熔絲后短路器再跳閘,應檢查電源部分是否有問題;檢查電動機是否過熱、大功率晶體管組件過電流等故障而使監(jiān)控電路起作用;檢查控制系統(tǒng)各板是不中有故障燈顯示。檢查控制系統(tǒng)所需各交流電源、直流電源的電壓值是否正常。若電壓不正常也可造成邏輯混亂而產生“NOT READY”故障。 6.機床參數(shù)的修改對每臺數(shù)控機床都要充分了解并掌握機床參數(shù)的含義,它除能幫助操作者很好地了解該機床的性能外,有的還有利于提高機床的工作效率或用于排除故障。近年來數(shù)控系統(tǒng)的軟件功能比較豐富,通過對有關參數(shù)的更改可擴展機床的功能,提高各軸的進給率及主軸轉速的上下限值,在循環(huán)加工中縮短退

13、刀的空行程距離等,從而達到提高工作效率的目的。當然,控制系統(tǒng)的故障現(xiàn)象遠不止這些。如CRT顯示故障,光電閱讀機的故障,打印機故障,機床參數(shù)的全消除方法,數(shù)控裝置的初始化方法,備板的更換方法及注意事項等因系統(tǒng)的不同,其方法也有所不同。這就需要根據(jù)具體情況,參考有關維修資料及個人經驗予以解決。3.5常見伺服系統(tǒng)故障及診斷伺服系統(tǒng)故障可利用CNC控制系統(tǒng)自診斷的報警信號,CNC控制系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)放大驅動板上的各種信息狀態(tài)指示燈、故障報警指示參閱有關維修說明書上介紹的關鍵測試點的波形、電壓值,CNC控制系統(tǒng)、伺服放大板上的有關參數(shù)的設定,短路銷的設置及相關電位器的調整,功能兼容板或替換等方式來解決。下

14、面是一些比較常見的故障。 1.伺服超差所謂伺服超差,即機床的實際進給值與指令值之差超過限定的允許值。對此類問題做如下準備:檢查數(shù)控系統(tǒng)設置的允許伺服偏差是否太小;檢查CNC控制系統(tǒng)與驅動放大模塊之間,CNC控制系統(tǒng)與位置檢測之間,驅動放大器與伺服電機的連線是否正確、可靠;檢查位置檢測器的信號及相關的D/A轉換電路是否有問題。檢查驅動放大器輸出電壓是否有問題,若有問題,應予以以修理或更換;檢查電動機軸與傳動機械間是否配合良好,是否有松動或間隙存在;檢查位置增益是否符合要求。若不符合要求,對有關的電位器應予以調整。2.機床停止時,有關進給軸振動檢查高頻脈沖信號,觀察其波形及波幅,若不符合要求應調節(jié)

15、有關電位器;檢查伺服放大器速度環(huán)的補償功能。若不合適,應調節(jié)補償用電位器;檢查位置檢測用編碼盤的軸、聯(lián)軸節(jié)、齒輪系是否嚙合良好了,有無松動現(xiàn)象,若有問題應予以修復;3.機床運行時聲音不好,有擺動現(xiàn)象先檢查測速電機換向器表面是否光滑、清潔,電刷與換向器是否接觸良好,因為問題往往多出現(xiàn)在這里,若有問題應及時進行清理或修整;檢查伺服放大部分速度五一節(jié)的功能,若不合適應予以調整;檢查伺服放大器位置增益,若有問題應調節(jié)有關電位器;檢查位置檢測器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否松動;檢查由位置檢測器來的反饋信號的波形D/A轉換后波形幅度。若有問題,應進行修理或更換。4.飛車現(xiàn)象(即通常所說的失控位置傳感器或速度傳感器

16、的信號反相,或者電樞線接反了,即整個系統(tǒng)不是負反饋而變成了正反饋了;速度指令給的不正確;位置傳感器或速度傳感器的反饋信號沒有接或者是有接線斷開情況;CNC控制系統(tǒng)或伺服控制板有邏輯故障;電源板有故障而引起的邏輯混亂。 5.所有的軸均不運動用戶保護性操作,如急停按鈕、制動裝置等沒有釋放,或有關運動的相應開頭不正確;主電源熔絲熔斷;由于過載保護用斷路器動作或監(jiān)控用繼電器的觸點未接觸好,呈常開狀態(tài)而使伺服放大部分信號沒有發(fā)出。6.電動機過熱滑板運行時其摩擦力或阻力太大;熱保護繼電器脫扣,電流設定錯誤;勵磁電流太低或永磁式電機失磁時,為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動機發(fā)熱;切削條件惡劣,刀具

17、反做用力太大引起電動機電流增高;運動夾緊、制動裝置沒有充分釋放,使電動機過載;由于齒輪傳動系統(tǒng)的損壞或傳感器有問題,所產生的噪聲進入伺服系統(tǒng)而引發(fā)的周期性噪聲,可使電機過熱;電動機本身內部匝間短路而引起的過熱;有風扇冷卻的電動機,若風扇損壞,也可使電動機過熱。7.機床定位精度不準首先檢查測速發(fā)電機換向器的表面光滑以及電刷的磨合狀況,若有問題,應修整事更換;檢測高頻脈沖波形的波幅、頻率及波形是否符合要求，若不合適應予 以調整； 檢查切削條件是否合理，刀刃是否損壞，若有問題需改變狀態(tài)或更換 刀具； 檢查機械傳動部分反向間隙， 若不合適應調整或進行軟件上的反向間 隙補償； 檢查位置檢測信號的振幅是否

18、合適，并進行必要調整； 檢查機床的振動狀況，如機床水平狀態(tài)是否符合要求，機床地基是否 有振動，主軸旋轉時機床是否振動。 3.6 數(shù)控機床故障排除方法 （1）初始化復位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可 用硬件復位或開關系統(tǒng)電源依次來清除故障， 若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉 電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進行初始化清除， 清除前應注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行 硬件診斷。 （2）參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù) 設定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。 有時由于用戶程序錯誤 亦可造成故障停機，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進行

19、檢查，改正所 有錯誤，以確保其正常運行。 （3）調節(jié)，最佳化調整法：調節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電 位計的調節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂， 經調節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因 是其主軸負載轉矩大，而驅動裝置的斜升時間設定過小，經調節(jié)后正 常。 最佳化調整是系統(tǒng)地對伺服驅動系統(tǒng)與被拖動的機械系統(tǒng)實現(xiàn)最佳匹 配的綜合調節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能 的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應關系。通過 調節(jié)速度調節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間， 來使伺服系統(tǒng)達到即有較高的 動態(tài)響應特性，而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在