數(shù)控車床的組成及工作原理

1、頁眉內(nèi)容數(shù)控車床的組成及工作原理1. 數(shù)控車床的組成雖然數(shù)控車床種類較多，但一般均由車床主體、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)三大部分組成。圖12-3是數(shù)控車床的基本組成方框圖。圖12-3數(shù)控車床的基本組成方框圖（1）車床主體除了基本保持普通車床傳統(tǒng)布局形式的部分經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床外，目前大部分?jǐn)?shù)控車床均已通過專門設(shè)計(jì)并定型生產(chǎn)。1）主軸與主軸箱a）主軸數(shù)控車床主軸的回轉(zhuǎn)精度，直接影響到零件的加工精度；其功率大小、回轉(zhuǎn)速度影響到加工的效率；其同步運(yùn)行、自動(dòng)變速及定向準(zhǔn)停等要求，影響到車床的自動(dòng)化程度。b）主軸箱具有有級自動(dòng)調(diào)速功能的數(shù)控車床，其主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)大大簡化；具有無級自動(dòng)調(diào)速（包括定向準(zhǔn)停）的數(shù)

2、控車床，起機(jī)械傳動(dòng)變速和變向作用的機(jī)構(gòu)已經(jīng)不復(fù)存在了，其主軸箱也成了"軸承座"及"潤滑箱"的代名詞；對于改造式（具有手動(dòng)操作和自動(dòng)控制加工雙重功能）數(shù)控車床，則基本上保留其原有的主軸箱。2）導(dǎo)軌數(shù)控車床的導(dǎo)軌是保證進(jìn)給運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的剛度、精度及低速進(jìn)給時(shí)的平穩(wěn)性，是影響零件加工質(zhì)量的重要因素之一。除部分?jǐn)?shù)控車床仍沿用傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌（金屬型）外，定型生產(chǎn)的數(shù)控車床已較多地采用貼塑導(dǎo)軌。這種新型滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小，其耐磨性、耐腐蝕性及吸震性好，潤滑條件也比較優(yōu)越。3）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)外，數(shù)控車床已

3、在原普通車床傳動(dòng)鏈的基礎(chǔ)上，作了大幅度的簡化。如取消了掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱及其絕大部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而僅保留了縱、橫進(jìn)給的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)至絲杠間增設(shè)了（少數(shù)車床未增設(shè)）可消除其側(cè)隙的齒輪副。a）螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)控車床中的螺旋副，是將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成刀架在縱、橫方向上直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。構(gòu)成螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的部件，一般為滾珠絲杠副，如圖12-4所示。如圖12-4滾珠絲杠副1一螺母2一絲杠3一滾珠4一滾珠循環(huán)裝置滾珠絲杠副的摩擦阻力小，可消除軸向間隙及預(yù)緊，故傳動(dòng)效率及精度高，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，動(dòng)作靈敏。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造技術(shù)要求較高，所以成本也較高。另外，自行調(diào)整其間隙大小時(shí)，難度亦

4、較大。b）齒輪副。在較多數(shù)控車床的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與進(jìn)給絲杠間設(shè)置有一個(gè)簡單的齒輪箱（架）。齒輪副的主要作用是，保證車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的脈沖當(dāng)量符合要求，避免絲杠可能產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)對驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的不利影響。4）自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)刀架除了車削中心采用隨機(jī)換刀（帶刀庫）的自動(dòng)換刀裝置外，數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，有的車床還帶有各種形式的雙刀架。5）檢測反饋裝置檢測反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分，對加工精度、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度有很大影響。檢測裝置包括位移檢測裝置和工件尺寸檢測裝置兩大類，其中工件尺寸檢測裝置又分為機(jī)內(nèi)尺寸檢測裝置和機(jī)外尺寸檢測裝置兩種。工件尺寸檢測裝置僅在少量的高檔數(shù)控車床上

5、配用。6）對刀裝置除了極少數(shù)專用性質(zhì)的數(shù)控車床外，普通數(shù)控車床幾乎都采用了各種形式的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，以進(jìn)行多刀車削。這樣，每把刀的刀位點(diǎn)在刀架上安裝的位置，或相對于車床固定原點(diǎn)的位置，都需要對刀、調(diào)整和測量，并以確認(rèn)，以保證零件的加工質(zhì)量。（2）數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)數(shù)控車床與普通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。如果說，數(shù)控車床的檢測裝置相當(dāng)于人的眼睛，那么，數(shù)控裝置相當(dāng)于人的大腦，伺服系統(tǒng)則相當(dāng)于人的雙手。這樣，就不難看出這兩大部分在數(shù)控車床中所處的重要位置了。a）數(shù)控裝置數(shù)控裝置的核心是計(jì)算機(jī)及其軟件，它在數(shù)控車床中起“指揮”作用：數(shù)控裝置接收由加工程序送來的各種信息，

6、并經(jīng)處理和調(diào)配后，向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行命令；在執(zhí)行過程中，其驅(qū)動(dòng)、檢測等機(jī)構(gòu)同時(shí)將有關(guān)信息反饋給數(shù)控裝置，以便經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。b）伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行元件（如步進(jìn)電機(jī)等）完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。2.數(shù)控車床的工作過程數(shù)控車床的工作過程如圖12-5所示。12-5數(shù)控車床的工作過程（ 1）首先根據(jù)零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。（ 2）用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單；或用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行CAD/CA"作,直接生成零件的加工程序文件。（ 3）將加工程序的內(nèi)容以代碼形式完整記錄在信息介質(zhì)（如穿

7、孔帶或磁帶）上。（ 4）通過閱讀機(jī)把信息介質(zhì)上的代碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺⑤斔徒o數(shù)控裝置。由手工編寫的程序，可以通過數(shù)控機(jī)床的操作面板輸入程序；由編程軟件生成的程序，通過計(jì)算機(jī)的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的數(shù)控單元（MCU）。（ 5）數(shù)控裝置將所接受的信號進(jìn)行一系列處理后，再將處理結(jié)果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令。（ 6）伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后，立即驅(qū)動(dòng)車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照指令的要求進(jìn)行位移，使車床自動(dòng)完成相應(yīng)零件的加工。數(shù)控機(jī)床一般由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)（包含伺服電機(jī)和檢測反饋裝置）、強(qiáng)電控制柜、機(jī)床本體和各類輔助裝置組成。（1）控制介質(zhì)控制介質(zhì)叉稱信息載體，是聯(lián)系人與數(shù)控機(jī)床

8、之間的中間媒介物質(zhì)。反映了數(shù)控加工中的全部信息。數(shù)控機(jī)床的加工程序可以存儲(chǔ)在控制質(zhì)上。常用的控制介質(zhì)有穿孔紙帶、磁帶和磁盤等。（2）輸入裝置輸人裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數(shù)控代碼傳遞并存人數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。(3) 數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，其作用是：從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過數(shù)控裝置的邏輯電路或統(tǒng)軟件進(jìn)行編譯，運(yùn)算處理后，輸出幾種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作，使其進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。(4) 伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置伺服單元是cNc和機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它把來自cNc裝置的微弱指令信號放大成控制驅(qū)動(dòng)裝置的大功率信號。根據(jù)接收指令的不同

9、，伺服單元有脈沖式和模擬式之分，而模擬式伺服單元按電源種類叉可分為直流伺服單元和交流伺服單元。伺服單元還包括位置檢測裝置。位置檢測裝置將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)際位移檢測出來，經(jīng)反饋系統(tǒng)反饋到機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中。驅(qū)動(dòng)裝置把經(jīng)放大的指令信號變?yōu)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)，通過簡單的機(jī)械連接部件驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使工作臺(tái)精確定位或接規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運(yùn)動(dòng)，最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應(yīng)，驅(qū)動(dòng)裝置有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)等。伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置可臺(tái)稱為伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它是機(jī)床工作的動(dòng)力裝置。cNc裝置的指令要靠伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付諸實(shí)施，所以，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。從某種意義上說，數(shù)控機(jī)床功能

10、的強(qiáng)弱主要取決于cNc裝置，而數(shù)控機(jī)床性能的好壞主要取決于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。(5) 輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關(guān)量指令信號，經(jīng)過翻譯、邏輯判斷和運(yùn)算，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器，帶動(dòng)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動(dòng)作。這些控制包括主軸運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停指令刀具的選擇和交換指令冷卻、潤骨裝置的啟停，工件和機(jī)床部件的松開和夾緊，分度工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動(dòng)作。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床已廣泛采用可編程控制器作為輔助控制裝置。(6) 機(jī)廉本體數(shù)控機(jī)床的本體指其機(jī)械結(jié)構(gòu)宴體。它與傳統(tǒng)的普通機(jī)床相似，但數(shù)控機(jī)床在整體布局、外觀造型、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工具系統(tǒng)及操作

11、機(jī)構(gòu)等方面都發(fā)生了很大的變化。歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：采用高性能主軸及主傳動(dòng)部件。進(jìn)給傳動(dòng)采用高效傳動(dòng)件。一般采用滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副等。具有完善的刀具自動(dòng)交換和管理系統(tǒng)。機(jī)床本身具有很高的動(dòng)、靜剛度。采用全封閉罩殼。由于數(shù)控機(jī)床是自動(dòng)完成加工的，為了操作安全等因素，一般采用移動(dòng)門結(jié)構(gòu)的全封閉罩殼對機(jī)床的加工部件進(jìn)行全數(shù)控機(jī)床工作原理和結(jié)構(gòu)簡介隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的精度要求越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進(jìn)了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。尤其是宇航、軍工、造船、汽車和模具加工等行業(yè)，用普通機(jī)床進(jìn)行加工(精度低、效率低、勞動(dòng)度大)已無法滿足生產(chǎn)要求，從而一種新型

12、的用數(shù)字程序控制的機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種機(jī)床是一種綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測量和機(jī)械設(shè)計(jì)等新技術(shù)的機(jī)電一體化典型產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)(數(shù)控系統(tǒng))的自動(dòng)化機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令(刀具移動(dòng)軌跡信息)規(guī)定的程序。具體地講，把數(shù)字化了的刀具移動(dòng)軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)控制刀具與工件相對運(yùn)動(dòng)，加工出所需要的零件的機(jī)床，即為數(shù)控機(jī)床。1 .數(shù)控機(jī)床工作原理按照零件加工的技術(shù)要求和工藝要求，編寫零件的加工程序，然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，通過數(shù)控裝置控制機(jī)床的主軸運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、更換刀具，以及工件的夾緊與松開，冷卻、潤滑

13、泵的開與關(guān)，使刀具、工件和其它輔助裝置嚴(yán)格按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進(jìn)行工作，從而加工出符合圖紙要求的零件。2 .數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床主要由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體四個(gè)部分組成，如圖所示。數(shù)控機(jī)床的加工過程1）控制介質(zhì)控制介質(zhì)以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和刀具運(yùn)動(dòng)等，將這些信息輸入到數(shù)控裝置，控制數(shù)控機(jī)床對零件切削加工。2）數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，其功能是接受輸入的加工信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、運(yùn)算和邏輯處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖，并通過伺服系統(tǒng)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件按加工程序指令運(yùn)動(dòng)。3）伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)由伺

14、服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，通常所說數(shù)控系統(tǒng)是指數(shù)控裝置與伺服系統(tǒng)的集成，因此說伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)。數(shù)控裝置發(fā)出的速度和位移指令控制執(zhí)行部件按進(jìn)給速度和進(jìn)給方向位移。每個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都配備一套伺服系統(tǒng)，有的伺服系統(tǒng)還有位置測量裝置，直接或間接測量執(zhí)行部件的實(shí)際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對加工的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。4）機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的本體與普通機(jī)床基本類似，不同之處是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、剛性好，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠代替普通機(jī)床的絲杠和齒條傳動(dòng)，主軸變速系統(tǒng)簡化了齒輪箱，普遍采用變頻調(diào)速和伺服控制。數(shù)控車床的刀具（1）對刀具的要求數(shù)控車床能兼作粗、精加工。為使粗加工能以較大切削深度、較大進(jìn)

15、給速度地加工，要求粗車刀具強(qiáng)度高、耐用度好。精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時(shí)間和方便對刀，應(yīng)可能多地采用機(jī)夾刀。數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時(shí)，刀片耐用度的設(shè)定原則是以該批刀片中耐用度最低的刀片作為依據(jù)的。在這種情況下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均壽命更重要。（2）數(shù)控車床的刀具數(shù)控車削用的車刀一般分為三類，即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。這類車刀的刀尖（同時(shí)也為其刀位點(diǎn)）由直線形的主、副切削刃構(gòu)成，如90o內(nèi)、外圓車刀，左、右端面車刀，切槽（斷）車刀及刀尖

16、倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。用這類車刀加工零件時(shí)，其零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線型主切削刃位移后得到，它與另兩類車刀加工時(shí)所得到零件輪廓形狀的原理是截然不同的。圓弧形車刀是較為特殊的數(shù)控加工用車刀。其特征是，構(gòu)成主切削刃的刀刃形狀為一圓度誤差或線輪廓度誤差很小的圓??；該圓弧刃每一點(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，因此，刀位點(diǎn)不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上；車刀圓弧半徑理論上與被加工零件的形狀無關(guān)，并可按需要靈活確定或測定后確認(rèn)。當(dāng)某些尖形車刀或成型車刀（如螺紋車刀）的刀尖具有一定的圓弧形狀時(shí)，也可作為這類車刀使用。圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)、外表面，特別適宜于車削各種光滑連接（凹形）的成

17、型面。成型車刀俗稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋車刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀，當(dāng)確有必要選用時(shí)則應(yīng)在工藝準(zhǔn)備文件或加工程序單上進(jìn)行詳細(xì)說明。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化加工的需要（如刀具的對刀或預(yù)調(diào)、自動(dòng)換刀或轉(zhuǎn)刀、自動(dòng)檢測及管理工作等），并不斷提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，節(jié)省刀具費(fèi)用，應(yīng)多使用模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化刀具。2.數(shù)控車床的卡盤液壓卡盤是數(shù)控車削加工時(shí)夾緊工件的重要附件，對一般回轉(zhuǎn)類零件可采用普通液壓卡盤；對零件被夾持部位不是圓柱形的零件，則需要采用專用卡盤；用棒料直接加工零件時(shí)

18、需要采用彈簧卡盤。3.數(shù)控車床的尾座對軸向尺寸和徑向尺寸的比值較大的零件，需要采用安裝在液壓尾架上的活頂尖對零件尾端進(jìn)行支撐，才能保證對零件進(jìn)行正確的加工。尾架有普通液壓尾架和可編程液壓尾座。4.數(shù)控車床的刀架刀架是數(shù)控車床非常重要的部件。數(shù)控車床根據(jù)其功能，刀架上可安裝的刀具數(shù)量般為8把、10把、12把或16把，有些數(shù)控車床可以安裝更多的刀具。刀架的結(jié)構(gòu)形式一般為回轉(zhuǎn)式，刀具沿圓周方向安裝在刀架上，可以安裝徑向車刀、軸向車刀、鉆頭、鏜刀。車削加工中心還可安裝軸向銑刀、徑向銑刀。少數(shù)數(shù)控車床的刀架為直排式，刀具沿一條直線安裝。數(shù)控車床可以配備兩種刀架：（1）專用刀架由車床生產(chǎn)廠商自己開發(fā)，所使

19、用的刀柄也是專用的。這種刀架的優(yōu)點(diǎn)是制造成本低，但缺乏通用性。（2）通用刀架根據(jù)一定的通用標(biāo)準(zhǔn)而生產(chǎn)的刀架，數(shù)控車床生產(chǎn)廠商可以根據(jù)數(shù)控車床的功能要求進(jìn)行選擇配置。5.數(shù)控車床的銑削動(dòng)力頭數(shù)控車床刀架上安裝銑削動(dòng)力頭可以大大擴(kuò)展數(shù)控車床的加工能力。數(shù)控機(jī)床保養(yǎng)維修技術(shù)隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。以微處理器為基礎(chǔ)，以大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的數(shù)控設(shè)備，已在我國批量生產(chǎn)、大量引進(jìn)和推廣應(yīng)用，它們給機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，并帶來很大的效益。但同時(shí)，由于它們的先進(jìn)性、復(fù)雜性和智能化高的特點(diǎn)，在維修理論、技術(shù)和手段上都發(fā)生了飛躍的變化。數(shù)控維修技術(shù)不僅是保障正常運(yùn)行的前提，

20、對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也起到了巨大的推動(dòng)作用，因此，目前它已經(jīng)成為一門專門的學(xué)科。另外任何一臺(tái)數(shù)控設(shè)備都是一種過程控制設(shè)備，這就要求它在實(shí)時(shí)控制的每一時(shí)刻都準(zhǔn)確無誤地工作。任何部分的故障與失效，都會(huì)使機(jī)床停機(jī)，從而造成生產(chǎn)停頓。因而對數(shù)控系統(tǒng)這樣原理復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精密的裝置進(jìn)行維修就顯得十分必要了。尤其對引進(jìn)的CNC機(jī)床，大多花費(fèi)了幾十萬到上千萬美元。在許多行業(yè)中，這些設(shè)備均處于關(guān)鍵的工作崗位，若在出現(xiàn)故障后不及時(shí)維修排除故障，就會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。我們現(xiàn)有的維修狀況和水平，與國外進(jìn)口設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平還存在很大的差距。造成差距的原因在于：人員素質(zhì)較差，缺乏數(shù)字測試分析手段，數(shù)域和數(shù)域與頻

21、域綜合方面的測試分析技術(shù)等有待提高等等。下面我們從現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成入手，探討數(shù)控系統(tǒng)的診斷與維修。1數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來源于系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)的基本要求和工程設(shè)計(jì)的思路。例如對點(diǎn)位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)就有截然不同的要求。對于T系統(tǒng)和M系統(tǒng)，同樣也有很大的區(qū)別，前者適用于回轉(zhuǎn)體零件加工，后者適合于異形非回轉(zhuǎn)體的零件加工。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響，在設(shè)計(jì)思想上也可能各有千秋。例如，美國Dynapath系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu)，便于板子更換和靈活結(jié)合，而日本FANUC系統(tǒng)則趨

22、向大板結(jié)構(gòu)，使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性，促使系統(tǒng)的平均無故障率不斷提高。然而無論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的。一般整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)按加工工件程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將控制指令放大，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械按要求運(yùn)動(dòng)；測量系統(tǒng)檢測機(jī)械的運(yùn)動(dòng)位置或速度，并反饋到控制系統(tǒng)，來修正控制指令。這三部分有機(jī)結(jié)合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要由總線、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、可編程序控制器邏輯控制單元以及數(shù)據(jù)輸入/輸出接口等組成。最新一代的數(shù)控系統(tǒng)還包括一個(gè)通訊單元，它可完

23、成CNC、PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊和外部高次網(wǎng)絡(luò)的連接。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。數(shù)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：可靠性要求高：因?yàn)橐坏?shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障，即造成巨大經(jīng)濟(jì)損失；有較高的環(huán)境適應(yīng)能力，因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)一般為工業(yè)控制機(jī)，其工作環(huán)境為車間環(huán)境，要求它具有在震動(dòng)，高溫，潮濕以及各種工業(yè)干擾源的環(huán)境條件下工作的能力；接口電路復(fù)雜，數(shù)控系統(tǒng)要與各種數(shù)控設(shè)備及外部設(shè)備相配套，要隨時(shí)處理生產(chǎn)過程中的各種情況，適應(yīng)設(shè)備的各種工藝要求，因而接口電路復(fù)雜，而且工作頻繁。2現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)維修工作的基本條件2.1維修工作人員的基本條件維修工作開展得好壞首先

24、取決于人員條件。維修工作人員必須具備以下要求：（1）高度的責(zé)任心與良好的職業(yè)道德；（2）知識面廣，掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)、模擬與數(shù)字電路基礎(chǔ)、自動(dòng)控制與電機(jī)拖動(dòng)、檢測技術(shù)及機(jī)械加工工藝方面的基礎(chǔ)知識與一定的外語水平；（3）經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn)，掌握有關(guān)數(shù)控、驅(qū)動(dòng)及PLC的工作原理，懂得CNC編程和編程語言；（4）熟悉結(jié)構(gòu)，具有實(shí)驗(yàn)技能和較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力；（5）掌握各種常用（尤其是現(xiàn)場）的測試儀器、儀表和各種工具。2.2在維修手段方面應(yīng)具備的條件（1）準(zhǔn)備好常用備品、配件；（2）隨時(shí)可以得到微電子元器件的實(shí)際支援或供應(yīng)；（3）必要的維修工具、儀器、儀表、接線、微機(jī)。最好有小型編程系統(tǒng)或編程器，用以支援設(shè)

25、備調(diào)試；（4）完整資料、手冊、線路圖、維修說明書（包括CNC操作說明書）以及接口、調(diào)整與診斷、驅(qū)動(dòng)說明書，PLC說明書（包括PLC用戶程序單），元器件表格等。2.3維修前的準(zhǔn)備接到用戶的直接要求后，應(yīng)盡可能直接與用戶聯(lián)系，以便盡快地獲取現(xiàn)場信息、現(xiàn)場情況及故障信息。如數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給與主軸驅(qū)動(dòng)型號、報(bào)警指示或故障現(xiàn)象、用戶現(xiàn)場有無備件等。據(jù)此預(yù)先分析可能出現(xiàn)的故障原因與部位，而后在出發(fā)到現(xiàn)場之前，準(zhǔn)備好有關(guān)的技術(shù)資料與維修服務(wù)工具、儀器備件等，做到有備而去。3現(xiàn)場維修現(xiàn)場維修是對數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的故障（主要是數(shù)控部分）進(jìn)行診斷，找出故障部位，以相應(yīng)的正常備件更換，使機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行。這過程的關(guān)鍵是診

26、斷，即對系統(tǒng)或外圍線路進(jìn)行檢測，確定有無故障，并對故障定位指出故障的確切位置。從整機(jī)定位到插線板，在某些場合下甚至定位到元器件。這是整個(gè)維修工作的主要部分。3.1數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷（1）初步判別通常在資料較全時(shí)，可通過資料分析判斷故障所在，或采取接口信號法根據(jù)故障現(xiàn)象判別可能發(fā)生故障的部位，而后再按照故障與這一部位的具體特點(diǎn)，逐個(gè)部位檢查，初步判別。在實(shí)際應(yīng)用中，可能用一種方法即可查到故障并排除，有時(shí)需要多種方法并用。對各種判別故障點(diǎn)的方法的掌握程度主要取決于對故障設(shè)備原理與結(jié)構(gòu)掌握的深度。（2）報(bào)警處理系統(tǒng)報(bào)警的處理：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般在顯示屏或操作面板上給出故障信號和相應(yīng)的信息。通常

27、系統(tǒng)的操作手冊或調(diào)整手冊中都有詳細(xì)的報(bào)警號，報(bào)警內(nèi)容和處理方法。由于系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)置單一、齊全、嚴(yán)密、明確、維修人員可根據(jù)每一警報(bào)后面給出的信息與處理辦法自行處理。機(jī)床報(bào)警和操作信息的處理：機(jī)床制造廠根據(jù)機(jī)床的電氣特點(diǎn)，應(yīng)用PLC程序，將一些能反映機(jī)床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定的標(biāo)志，通過顯示器給出，并可通過特定鍵，看到更詳盡的報(bào)警說明。這類報(bào)警可以根據(jù)機(jī)床廠提供的排除故障手冊進(jìn)行處理，也可以利用操作面板或編程器根據(jù)電路圖和PLC程序，查出相應(yīng)的信號狀態(tài)，按邏輯關(guān)系找出故障點(diǎn)進(jìn)行處理。（3）無報(bào)警或無法報(bào)警的故障處理當(dāng)系統(tǒng)的PLC無法運(yùn)行，系統(tǒng)已停機(jī)或系統(tǒng)沒有報(bào)警但工作不正常時(shí)，需要

28、根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息，運(yùn)用已掌握的理論基礎(chǔ)，進(jìn)行分析，做出正確的判斷。下面闡述這種故障診斷和排除辦法。故障診斷方法常規(guī)檢查法目測目測故障板，仔細(xì)檢查有無保險(xiǎn)絲燒斷，元器件燒焦，煙熏，開裂現(xiàn)象，有無異物斷路現(xiàn)象。以此可判斷板內(nèi)有無過流，過壓，短路等問題。手摸用手摸并輕搖元器件，尤其是阻容，半導(dǎo)體器件有無松動(dòng)之感，以此可檢查出一些斷腳，虛焊等問題。通電首先用萬用表檢查各種電源之間有無斷路，如無即可接入相應(yīng)的電源，目測有無冒煙，打火等現(xiàn)象，手摸元器件有無異常發(fā)熱，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障，而縮小檢修范圍。例如：在哈爾濱某工廠排除故障時(shí)，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)和PLC運(yùn)行正常，但機(jī)床的液壓系統(tǒng)無

29、法啟動(dòng)，用編程器檢查PLC程序運(yùn)行正常，各所需信號狀態(tài)均滿足開機(jī)條件。進(jìn)一步檢查中發(fā)現(xiàn)，PLC信號狀態(tài)與圖紙和設(shè)備上的標(biāo)記不一致，停機(jī)拔出電路板檢查，發(fā)現(xiàn)PLC兩塊輸出板編址不對，與另兩塊位置搞錯(cuò)，經(jīng)交換后，機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對于發(fā)生這個(gè)故障的機(jī)床所采用的SIMATICS5150K可編程控制器，只要編址正確，無論將線路板的位置怎樣排列，系統(tǒng)均能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但相應(yīng)地執(zhí)行元件和信號源必須正確地對應(yīng)，一旦對應(yīng)錯(cuò)誤就會(huì)發(fā)生故障，甚至毀壞機(jī)床。另外，根據(jù)用戶提供的故障現(xiàn)象，結(jié)合自己的現(xiàn)場觀察，運(yùn)用系統(tǒng)工作原理亦可迅速做出正確判斷。儀器測量法當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用常規(guī)電工檢測儀器，工具，按系統(tǒng)電路圖及機(jī)床電路圖

30、對故障部分的電壓，電源，脈沖信號等進(jìn)行實(shí)測判斷故障所在。如電源的輸入電壓超限，引起電源監(jiān)控可用電壓表測網(wǎng)絡(luò)電壓，或用電壓測試儀實(shí)時(shí)監(jiān)控以排除其它原因。如發(fā)生位置控制環(huán)故障可用示波器檢查測量回路的信號狀態(tài)，或用示波器觀察其信號輸出是否缺相，有無干擾。例如，上海某廠在排除故障中，系統(tǒng)報(bào)警，位置環(huán)硬件故障，用示波器檢查發(fā)現(xiàn)有干擾信號，我們在電路中用接電容的方法將其濾掉使系統(tǒng)工作正常。如出現(xiàn)系統(tǒng)無法回基準(zhǔn)點(diǎn)的情況，可用示波器檢查是否有零標(biāo)記脈沖，若沒有可考慮是測量系統(tǒng)損壞。用可編程控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析：可編程序控制器發(fā)生故障時(shí)，其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶。使用編程器可以在系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)下，調(diào)

31、出中斷堆棧和塊堆棧，按其所指示的原因，查明故障所在。在可編程序控制器的維修中這是最常用有效和快速的辦法。接口信號檢查：通過用可編程序控制器檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的接口信號，并與接口手冊的正確信號相對比，亦可查出相應(yīng)的故障點(diǎn)。診斷備件替換法：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大都采用模塊化設(shè)計(jì)，按功能不同劃分不同模塊，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來越大技術(shù)也越來越復(fù)雜，按常規(guī)方法，很難把故障定位到一個(gè)很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，為了縮短停機(jī)時(shí)間，我們可以根據(jù)模塊的功能與故障現(xiàn)象，初步判斷出可能的故障模塊，用診斷備件將其替換，這樣可迅速判斷出有故障的模塊。在沒有診斷備件的情況下可以采用現(xiàn)場相同或相容的模塊進(jìn)行替換

32、檢查，對于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作。盡最大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間，使用這種方法在操作時(shí)注意一定要在停電狀態(tài)下進(jìn)行，還要仔細(xì)檢查線路板的版本，型號，各種標(biāo)記，跨接是否相同，對于有關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)和電位計(jì)的位置應(yīng)做好記錄，拆線時(shí)應(yīng)做好標(biāo)志。利用系統(tǒng)的自診斷功能判斷：現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)尤其是全功能數(shù)控具有很強(qiáng)的自診斷能力，通過實(shí)施時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作，及時(shí)判斷故障，給出報(bào)警信息，并做出相應(yīng)的動(dòng)作，避免事故發(fā)生。然而有時(shí)當(dāng)硬件發(fā)生故障時(shí)，就無法報(bào)警，有的數(shù)控系統(tǒng)可通過發(fā)光管不同的閃爍頻率或不同的組合做出相應(yīng)的指示，這些指示配合使用就可幫助我們準(zhǔn)確

33、地診斷出故障模板的位置。如SINUMERIK8系統(tǒng)根據(jù)MS100CPU板上四個(gè)指示燈和操作面板上的FAULT燈的亮滅組合就可判斷出故障位置。上述診斷方法，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并無嚴(yán)格的界限，可能用一種方法就能排除故障，亦可能需要多種方法同時(shí)進(jìn)行。其效果主要取決于對系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)的理解與掌握的深度，以及維修經(jīng)驗(yàn)的多少。3.2數(shù)控系統(tǒng)的常見故障分析根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成，工作原理和特點(diǎn)，結(jié)合我們在維修中的經(jīng)驗(yàn)，將常見的故障部位及故障現(xiàn)象分析如下。（1）位置環(huán)這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并與位置檢測系統(tǒng)的反饋值相比較，進(jìn)一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它具有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，所以容易發(fā)生故障。常見的故障

34、有：位控環(huán)報(bào)警：可能是測量回路開路；測量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。不發(fā)指令就運(yùn)動(dòng)，可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障；測量元件損壞。測量元件故障，一般表現(xiàn)為無反饋值；機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn)；高速時(shí)漏脈沖產(chǎn)生報(bào)警可能的原因是光柵或讀頭臟了；光柵壞了。（2）伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電源電網(wǎng)，機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)，而且在工作中一直處于頻繁的啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)，因而這也是故障較多的部分。其主要故障有：系統(tǒng)損壞。一般由于網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)太大，或電壓沖擊造成。我國大部分地區(qū)電網(wǎng)質(zhì)量不好，會(huì)給機(jī)床帶來電壓超限，尤其是瞬間超限，如無專門的電壓監(jiān)控儀，則很難測到，在查找故障原因時(shí)，要加以注意，還有一些是由于特殊原因造成的損

35、壞。如華北某廠由于雷擊中工廠變電站并竄入電網(wǎng)而造成多臺(tái)機(jī)床伺服系統(tǒng)損壞。無控制指令，而電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種故障的原因是速度環(huán)開環(huán)或正反饋。如在東北某廠，引進(jìn)的西德WOTAN公司轉(zhuǎn)子銑床在調(diào)試中，機(jī)床X軸在無指令的情況下，高速運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)分析我們認(rèn)為是正反饋造成的。因?yàn)橄到y(tǒng)零點(diǎn)漂移，在正反饋情況下，就會(huì)迅速累加使電機(jī)在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，而我們按標(biāo)簽檢查線路后完全正確，機(jī)床廠技術(shù)人員認(rèn)為不可能接錯(cuò)，在充分分析與檢測后我們將反饋線反接，結(jié)果機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)正常。機(jī)床廠技術(shù)人員不得不承認(rèn)德方工作失誤。還有一例子，我們在天津某廠培訓(xùn)講學(xué)時(shí)，應(yīng)廠方要求對他們廠一臺(tái)自進(jìn)廠后一直無法正常工作的精密磨床進(jìn)行維修，其故障是：機(jī)床一啟

36、動(dòng)電機(jī)就運(yùn)轉(zhuǎn)，而且越來越快，直至最高轉(zhuǎn)速。我們分析認(rèn)為是由于速度環(huán)開路，系統(tǒng)漂移無法抑制造成。經(jīng)檢查其原因是速度反饋線接到了地線上造成。加工時(shí)工件表面達(dá)不到要求，走圓弧插補(bǔ)軸換向時(shí)出現(xiàn)凸臺(tái)，或電機(jī)低速爬行或振動(dòng)，這類故障一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機(jī)匹配不合適引起，解決辦法是進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)。保險(xiǎn)燒斷，或電機(jī)過熱，以至燒壞，這類故障一般是機(jī)械負(fù)載過大或卡死。（3）電源部分電源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個(gè)系統(tǒng)。一般在歐美國家，這類問題比較少，在設(shè)計(jì)上這方面的因素考慮的不多，但在中國由于電源波動(dòng)較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻

37、脈沖這一類的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。這些原因可造成電源故障監(jiān)控或損壞。另外，數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠電源的后備蓄電池或鋰電池來保持。因而，停機(jī)時(shí)間比較長，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運(yùn)行。（4）可編程序控制器邏輯接口數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制，如刀庫管理，液壓啟動(dòng)等，主要由PLC來實(shí)現(xiàn)，要完成這些控制就必須采集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息，如斷電器，伺服閥，指示燈等。因而它與外界種類繁多的各種信號源和執(zhí)行元件相連接，變化頻繁，所以發(fā)生故障的可能性就比較多，而且故障類型亦千變?nèi)f化。（5）其他由于環(huán)境條件，如干擾，溫度，

38、濕度超過允許范圍，操作不當(dāng)，參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，亦可能造成停機(jī)或故障。有一工廠的數(shù)控設(shè)備，開機(jī)后不久便失去數(shù)控準(zhǔn)備好信號，系統(tǒng)無法工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)體溫度很高，原因是通氣過濾網(wǎng)已堵死，引起溫度傳感器動(dòng)作，更換濾網(wǎng)后，系統(tǒng)正常工作。不按操作規(guī)程拔插線路板，或無靜電防護(hù)措施等，都可能造成停機(jī)故障甚至毀壞系統(tǒng)。一般在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維修中，必須考慮對經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位給予報(bào)警，報(bào)警電路工作后，一方面在屏幕或操作面板上給出報(bào)警信息，另一方面發(fā)出保護(hù)性中斷指令，使系統(tǒng)停止工作，以便查清故障和進(jìn)行維修。3.3故障排除方法（1）初始化復(fù)位法一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依

39、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(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)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(jìn)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(shè)定錯(cuò)誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。例如，在哈爾濱某廠轉(zhuǎn)子銑床上采用了測量循環(huán)系統(tǒng)，這一功能要求有一個(gè)背景存貯器，調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)這一功能無法實(shí)現(xiàn)。檢查發(fā)現(xiàn)確定背景存貯器存在的數(shù)據(jù)位沒有設(shè)定，經(jīng)設(shè)定后該功能正常。有時(shí)由于用戶程序錯(cuò)誤亦可造成故障停機(jī)，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查，改正所有錯(cuò)誤，以確保其正常運(yùn)行。（3）調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法

40、。通過對電位計(jì)的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某軍工廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。在山東某廠，其主軸在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動(dòng)裝置的斜升時(shí)間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與被拖動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺(tái)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(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時(shí)間，來使伺服系統(tǒng)達(dá)到即有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，即調(diào)節(jié)使電機(jī)起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。（4）備件

41、替換法用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應(yīng)的初始化啟動(dòng)，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是目前最常用的排故辦法。（5）改善電源質(zhì)量法目前一般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源波動(dòng)。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。（6）維修信息跟蹤法一些大的制造公司根據(jù)實(shí)際工作中由于設(shè)計(jì)缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確徹底地排除故障。3.4維修中應(yīng)注意的事項(xiàng)（1）從整機(jī)上取出某塊線路板時(shí)，應(yīng)注意記錄其相對應(yīng)的位置，連接的電纜號，對于固定安裝的線路板，還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接

42、部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應(yīng)放在專門的盒內(nèi)，以免丟失，裝配后，盒內(nèi)的東西應(yīng)全部用上，否則裝配不完整。（2）電烙鐵應(yīng)放在順手的前方，遠(yuǎn)離維修線路板。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚?，以適應(yīng)集成電路的焊接，并避免焊接時(shí)碰傷別的元器件。（3）測量線路間的阻值時(shí)，應(yīng)斷電源，測阻值時(shí)應(yīng)紅黑表筆互換測量兩次，以阻值大的為參考值。（4）線路板上大多刷有阻焊膜，因此測量時(shí)應(yīng)找到相應(yīng)的焊點(diǎn)作為測試點(diǎn)，不要鏟除焊膜，有的板子全部刷有絕緣層，則只有在焊點(diǎn)處用刀片刮開絕緣層。（5）不應(yīng)隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗(yàn)，習(xí)慣斷線檢查，但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板，印刷線路細(xì)而密，

43、一旦切斷不易焊接，且切線時(shí)易切斷相鄰的線，再則有的點(diǎn)，在切斷某一根線時(shí)，并不能使其和線路脫離，需要同時(shí)切斷幾根線才行。（6）不應(yīng)隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺那一個(gè)元件壞了，就立即拆換，這樣誤判率較高，拆下的元件人為損壞率也較高。（7）拆卸元件時(shí)應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩，切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長時(shí)間加熱及重復(fù)拆卸，以免損壞焊盤。（8）更換新的器件，其引腳應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚?，焊接中不?yīng)使用酸性焊油。（9）記錄線路上的開關(guān)，跳線位置，不應(yīng)隨意改變。進(jìn)行兩極以上的對照檢查時(shí)，或互換元器件時(shí)注意標(biāo)記各板上的元件，以免錯(cuò)亂，致使好板亦不能工作。（10）查清線路板的電源配置及種類

44、，根據(jù)檢查的需要，可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓，有的線路板直接接入高壓，或板內(nèi)有高壓發(fā)生器，需適當(dāng)絕緣，操作時(shí)應(yīng)特別注意。4數(shù)控機(jī)床開機(jī)調(diào)試數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)含量很高的機(jī)電儀一體化的機(jī)床，用戶買到一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后，是否正確的安全地開機(jī)，調(diào)試是很關(guān)鍵的一步。這一步的正確與否在很大程序上決定了這臺(tái)數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮正常的經(jīng)濟(jì)效率以及它本身的使用壽命，這對數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠和用戶廠都是事關(guān)重大的課題。數(shù)控機(jī)床開機(jī)，調(diào)試應(yīng)按下列的步驟進(jìn)行。4.1通電前的外觀檢查（1）機(jī)床電器檢查打開機(jī)床電控箱，檢查繼電器，接觸器，熔斷器，伺服電機(jī)速度，控制單元插座，主軸電機(jī)速度控制單元插座等有無松動(dòng)，如有松動(dòng)應(yīng)恢復(fù)正常

45、狀態(tài)，有鎖緊機(jī)構(gòu)的接插件一定要鎖緊，有轉(zhuǎn)接盒的機(jī)床一定要檢查轉(zhuǎn)接盒上的插座，接線有無松動(dòng)，有鎖緊機(jī)構(gòu)的一定要鎖緊。（2）CNC電箱檢查打開CNC電箱門，檢查各類接口插座，伺服電機(jī)反饋線插座，主軸脈沖發(fā)生器插座，手搖脈沖發(fā)生器插座，CRT插座等，如有松動(dòng)要重新插好，有鎖緊機(jī)構(gòu)的一定要鎖緊。按照說明書檢查各個(gè)印刷線路板上的短路端子的設(shè)置情況，一定要符合機(jī)床生產(chǎn)廠設(shè)定的狀態(tài)，確實(shí)有誤的應(yīng)重新設(shè)置，一般情況下無需重新設(shè)置，但用戶一定要對短路端子的設(shè)置狀態(tài)做好原始記錄。（3）接線質(zhì)量檢查檢查所有的接線端子。包括強(qiáng)弱電部分在裝配時(shí)機(jī)床生產(chǎn)廠自行接線的端子及各電機(jī)電源線的接線端子，每個(gè)端子都要用旋具緊固一次

46、，直到用旋具擰不動(dòng)為止，各電機(jī)插座一定要擰緊。（4）電磁閥檢查所有電磁閥都要用手推動(dòng)數(shù)次，以防止長時(shí)間不通電造成的動(dòng)作不良，如發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)作好記錄，以備通電后確認(rèn)修理或更換。（5）限位開關(guān)檢查檢查所有限位開關(guān)動(dòng)作的靈活及固定性是否牢固，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作不良或固定不牢的應(yīng)立即處理。（6）操作面板上按鈕及開關(guān)檢查，檢查操作面板上所有按鈕，開關(guān)，指示燈的接線，發(fā)現(xiàn)有誤應(yīng)立即處理，檢查CRT單元上的插座及接線。（7）地線檢查要求有良好的地線，測量機(jī)床地線，接地電阻不能大于1Q。（8）電源相序檢查用相序表檢查輸入電源的相序，確認(rèn)輸入電源的相序與機(jī)床上各處標(biāo)定的電源相序應(yīng)絕對一致。有二次接線的設(shè)備，如電源變壓器等

47、，必須確認(rèn)二次接線的相序的一致性。要保證各處相序的絕對正確。此時(shí)應(yīng)測量電源電壓，做好記錄。4.2機(jī)床總電壓的接通（1）接通機(jī)床總電源，檢查CNC電箱，主軸電機(jī)冷卻風(fēng)扇，機(jī)床電器箱冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向是否正確，潤滑，液壓等處的油標(biāo)志指示以及機(jī)床照明燈是否正常，各熔斷器有無損壞，如有異常應(yīng)立即停電檢修，無異?？梢岳^續(xù)進(jìn)行。（2）測量強(qiáng)電各部分的電壓特別是供CNC及伺服單元用的電源變壓器的初次級電壓，并作好記錄。（3）觀察有無漏油，特別是供轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位、卡緊，主軸換檔的以及卡盤卡緊等處的液壓缸和電磁閥。如有漏油應(yīng)立即停電修理或更換。4.3CNC電箱通電（1）按CNC電源通電按扭，接通CNC電源，觀察CRT顯示

48、，直到出現(xiàn)正常畫面為止。如果出現(xiàn)ALARM顯示，應(yīng)該尋找故障并排除，此時(shí)應(yīng)重新送電檢查。（2）打開CNC電源，根據(jù)有關(guān)資料上給出的測試端子的位置測量各級電壓，有偏差的應(yīng)調(diào)整到給定值，并作好記錄。（3）將狀態(tài)開關(guān)置于適當(dāng)?shù)奈恢茫缛毡綟ANUC系統(tǒng)應(yīng)放置在MDI狀態(tài)，選擇到參數(shù)頁面。逐條逐位地核對參數(shù)，這些參數(shù)應(yīng)與隨機(jī)所帶參數(shù)表符合。如發(fā)現(xiàn)有不一致的參數(shù)，應(yīng)搞清各個(gè)參數(shù)的意義后再?zèng)Q定是否修改，如齒隙補(bǔ)償?shù)臄?shù)值可能與參數(shù)表不一致，這在進(jìn)行實(shí)際加工后可隨時(shí)進(jìn)行修改。（4）將狀態(tài)選擇開關(guān)放置在JOG位置，將點(diǎn)動(dòng)速度放在最低檔，分別進(jìn)行各坐標(biāo)正反方向的點(diǎn)動(dòng)操作，同時(shí)用手按與點(diǎn)動(dòng)方向相對應(yīng)的超程保護(hù)開關(guān)，

49、驗(yàn)證其保護(hù)作用的可靠性，然后，再進(jìn)行慢速的超程試驗(yàn)，驗(yàn)證超程撞塊安裝的正確性。（5）將狀態(tài)開關(guān)置于回零位置，完成回零操作，參考點(diǎn)返回的動(dòng)作不完成就不能進(jìn)行其它操作。因此遇此情況應(yīng)首先進(jìn)行本項(xiàng)操作，然后再進(jìn)行第（4）項(xiàng)操作。（6）將狀態(tài)開關(guān)置于JOG位置或MDI位置，進(jìn)行手動(dòng)變檔試驗(yàn)，驗(yàn)證后將主軸調(diào)速開關(guān)放在最低位置，進(jìn)行各檔的主軸正反轉(zhuǎn)試驗(yàn)，觀察主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的情況和速度顯示的正確性，然后再逐漸升速到最高轉(zhuǎn)速，觀察主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。（7）進(jìn)行手動(dòng)導(dǎo)軌潤滑試驗(yàn)，使導(dǎo)軌有良好的潤滑。（8）逐漸變化快移超調(diào)開關(guān)和進(jìn)給倍率開關(guān)，隨意點(diǎn)動(dòng)刀架，觀察速度變化的正確性。4.4MDI試驗(yàn)（1）測量主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速將機(jī)床

50、鎖住開關(guān)放在接通位置，用手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入指令，進(jìn)行主軸任意變檔，變速試驗(yàn)，測量主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速，并觀察主軸速度顯示值，調(diào)整其誤差應(yīng)限定在5之內(nèi)。（2）進(jìn)行轉(zhuǎn)塔或刀座的選刀試驗(yàn)其目的是檢查刀座或正、反轉(zhuǎn)和定位精度的正確性。（3）功能試驗(yàn)根據(jù)定貨的情況不同，功能也不同，可根據(jù)具體情況對各個(gè)功能進(jìn)行試驗(yàn)。為防止意外情況發(fā)生，最好先將機(jī)床鎖住進(jìn)行試驗(yàn)，然后再放開機(jī)床進(jìn)行試驗(yàn)。（4）EDIT功能試驗(yàn)將狀態(tài)選擇開關(guān)置于EDIT位置，自行編制一簡單程序，盡可能多地包括各種功能指令和輔助功能指令，移動(dòng)尺寸以機(jī)床最大行程為限，同時(shí)進(jìn)行程序的增加，刪除和修改。（5）自動(dòng)狀態(tài)試驗(yàn)將機(jī)床鎖住，用編制的程序進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，驗(yàn)證

51、程序的正確性，然后放開機(jī)床，分別將進(jìn)給倍率開關(guān)，快速超調(diào)開關(guān)，主軸速度超調(diào)開關(guān)進(jìn)行多種變化，使機(jī)床在上述各開關(guān)的多種變化的情況下進(jìn)行充分地運(yùn)行，后將各超調(diào)開關(guān)置于100處，使機(jī)床充分運(yùn)行，觀察整機(jī)的工作情況是否正常。至此，一臺(tái)數(shù)控機(jī)床才算開機(jī)調(diào)試完畢。5維修調(diào)試后的技術(shù)處理在現(xiàn)場維修結(jié)束后，應(yīng)認(rèn)真填寫維修記錄，列出有關(guān)必備的備件的清單，建立用戶檔案，對于故障時(shí)間，現(xiàn)象，分析診斷方法，采用排故方法，如果有遺留問題應(yīng)詳盡記錄，這樣不僅使每次故障都有據(jù)可查，而且也可以積累維修經(jīng)驗(yàn)。以上對于數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)的闡述，是我們幾年中近百次數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試和維修的經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。雖然，數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，故障千變?nèi)f化

52、，維修方法也不盡相同，一篇短文很難盡述，但是我們?nèi)韵Ｍ岩恍┗痉椒ㄅc思路寫出來，與大家交流以期能引起人們對數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)的重視，維修技術(shù)的直接目的和結(jié)果是使數(shù)控系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，從而保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。目前在我們國家數(shù)控技術(shù)正迅速向各工業(yè)部門滲透，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位也就隨之提高，那么對于數(shù)控技術(shù)重要組成部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)也應(yīng)迅速適應(yīng)數(shù)控技術(shù)飛速發(fā)展的要求，作為一名數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)人員，就應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)和掌握新的知識與技術(shù)，尋找新的維修診斷的方法和手段，為推動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。數(shù)控機(jī)床維修保養(yǎng)技術(shù)詳解數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用，成功地解決了某些

53、形狀復(fù)雜，一致性要求高的中、小批零件的自動(dòng)化問題，這不僅大大提高了生產(chǎn)效率和加工精度，還減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。但是，在數(shù)控車床使用過程中，數(shù)控車床難免會(huì)出現(xiàn)各種故障，所以故障的維修就成了數(shù)控車床使用者最關(guān)鍵的問題。一方面銷售公司售后服務(wù)不能得到及時(shí)保證，另一方面掌握一些維修技術(shù)可以快速判斷故障所在，縮短維修時(shí)間，讓設(shè)備盡快運(yùn)轉(zhuǎn)起來。在日常故障中，我們經(jīng)常遇見的是刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統(tǒng)顯示類、驅(qū)動(dòng)類、通信類等故障。而刀架故障在其中占有很大比例。在這里，分類介紹一下日常工作中遇見的四工位電動(dòng)刀架各類故障及相應(yīng)地解決方法，希望能給大家提供一些有益的借鑒。所用數(shù)控系統(tǒng)是廣

54、州數(shù)控設(shè)備有限公司所生產(chǎn)的GSK系列車床數(shù)控系統(tǒng)。故障現(xiàn)象一：電動(dòng)刀架鎖不緊故障原因處理方法發(fā)信盤位置沒對正:拆開刀架的頂蓋，旋動(dòng)并調(diào)整發(fā)信盤位置，使刀架的霍爾元件對準(zhǔn)磁鋼，使刀位停在準(zhǔn)確位置。系統(tǒng)反鎖時(shí)間不夠長：調(diào)整系統(tǒng)反鎖時(shí)間參數(shù)即可（新刀架反鎖時(shí)間t=1.2s即可）。機(jī)械鎖緊機(jī)構(gòu)故障:拆開刀架，調(diào)整機(jī)械，并檢查定位銷是否折斷.故障現(xiàn)象二：電動(dòng)刀架某一位刀號轉(zhuǎn)不停，其余刀位可以轉(zhuǎn)動(dòng)故障原因處理方法此位刀的霍爾元件損壞:確認(rèn)是哪個(gè)刀位使刀架轉(zhuǎn)不停，在系統(tǒng)上輸入指令轉(zhuǎn)動(dòng)該刀位，用萬用表量該刀位信號觸點(diǎn)對+24V觸點(diǎn)是否有電壓變化，若無變化，可判定為該位刀霍爾元件損壞，更換發(fā)信盤或霍爾元件。此刀

55、位信號線斷路，造成系統(tǒng)無法檢測到位信號:檢查該刀位信號與系統(tǒng)的連線是否存在斷路，正確連接即可。系統(tǒng)的刀位信號接收電路有問題:當(dāng)確定該刀位霍爾元件沒問題，以及該刀位信號與系統(tǒng)的連線也沒問題的情況下更換主板。節(jié)省機(jī)床校準(zhǔn)時(shí)間的測量方法常規(guī)測量數(shù)控機(jī)床位移誤差的方法是靜態(tài)的在每次測量間隔機(jī)器要停幾秒鐘穩(wěn)定下來，然后采集定位數(shù)據(jù)。對于小間距或長行程機(jī)床的測量，這意味著需要相當(dāng)可觀的停機(jī)時(shí)間。而同樣的測量，采用不間斷的同步數(shù)據(jù)采集，僅需幾分鐘。事實(shí)上，不間斷的同步數(shù)據(jù)采集還可以測量更多的點(diǎn)，提供更多的細(xì)節(jié)且省時(shí)間。譬如，如果每25毫米間隔要停5秒鐘的話，1,250毫米的軸長以及5個(gè)來回的操作需要50分鐘

56、以上的時(shí)間。此外，靜態(tài)定位誤差通常是由于幾何尺寸、導(dǎo)軌以及結(jié)構(gòu)剛性引起的。而一般不測量的動(dòng)態(tài)定位誤差則是由伺服參數(shù)、諧振頻率以及加速度或減速度引起的。換句話說，因?yàn)闄C(jī)床在采集數(shù)據(jù)前停下來了，這就遺漏了伺服或動(dòng)態(tài)誤差。理論上軌跡精度應(yīng)該可以用動(dòng)態(tài)位移誤差表來改進(jìn)，而不是靜態(tài)位移誤差表。對于模具制造商來說，這一點(diǎn)特別重要，因?yàn)楸仨氁ＷC模具腔與多種表面組成的復(fù)雜幾何形狀完全一致。位移測量手段1881年Michelson發(fā)明了干涉儀。他后來在1907年為此獲得了諾貝爾物理獎(jiǎng)。Michelson干涉儀用白光作光源，并用了固定和可移動(dòng)的反射鏡。Michelson干涉儀通過計(jì)算干涉條紋一直被用來測量距離或

57、比較距離。隨著激光的發(fā)明，單頻的氦氖激光取代了白光作為光源，并用二個(gè)角錐棱鏡代替了平面鏡。單頻的氦氖激光束被一分束器分成二束光，一半光束通過一可移動(dòng)的角錐棱鏡，另一半則反射到一固定的角錐棱鏡。二反射光束回來時(shí)在分束器相遇。將所有光路精密地調(diào)準(zhǔn)后，這二相遇的光束就相互干涉，并產(chǎn)生干涉條紋。用一小面積的光電探測器計(jì)數(shù)條紋。每一周期的強(qiáng)度變化表示可移動(dòng)角錐棱鏡行程的半波長。假如已知激光的波長，那么可移動(dòng)角錐棱鏡行程也可精確地得到。單頻干涉儀的問題是對于噪聲太敏感。因此，從移動(dòng)中無法辨別電噪聲還是增益漂移。雙頻的干涉儀使用一雙頻的氦氖激光器，將二個(gè)不同頻率光束混合后產(chǎn)生一載波頻率。因此，攜帶的距離信息是以交流波形式而不是直流波形式。雙頻干涉儀的問題是需要笨重的永磁鐵以及精密的光學(xué)元件以穩(wěn)定激光頻率，保持偏振，并使回到激光諧振腔的散射光減