導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)控機床控制原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關(guān)鍵詞]輥床 舉升機構(gòu) 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

中圖分類號：TM121.1.3 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1009-914X（2015）46-0027-01

引言

立式輥床輸送機構(gòu)作為新型的集卷方式，正廣泛的應(yīng)用到各大鋼廠的高線生產(chǎn)線上，該機構(gòu)主要由舉升機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)和運送機構(gòu)和四部分組成，形成一個封閉的輸送系統(tǒng)，卷芯架從集卷筒接完線卷，輸送給運卷小車，空卷芯架移走后等待再次進入集卷筒下進行接卷。立式輥床輸送機構(gòu)上可以放置多個卷芯架，依次循環(huán)使用。

1 舉升機構(gòu)

1.1基本結(jié)構(gòu)和功能

舉升機構(gòu)位于集卷筒正下方，處于立式輥床輸送線上，由升降裝置、抱爪裝置和輸送輥床三部分組成，其功能是把運輸?shù)脚e升機構(gòu)上卷芯架通過抱爪裝置固定，升降裝置上升，與鼻錐準(zhǔn)確對接后通過托板把線卷放置在卷芯架上。接卷完成后，升降裝置下降，抱爪裝置打開，三軸輸送輥床電機啟動運行，把帶有線卷的卷芯架輸送到主運輸段。

1.2 說明

1.舉升裝置由兩條液壓缸驅(qū)動。

2.兩條液壓缸由一個舉升3位雙電磁閥控制。

3.舉升裝置的上升和下降接近開關(guān)位于舉升到位和下降到位位置。

4.當(dāng)收到舉升到位或下降到位信號一秒鐘后，舉升或下降電磁閥失電（三位閥回中位，液壓缸被鎖?。?。

5.舉升裝置上的三軸輸送輥床是由一臺變頻器控制的電機驅(qū)動的，可正反向運行。

6.三軸輥床運輸卷芯架行走有兩個速度。當(dāng)減速開關(guān)檢測到卷芯架后開始減速，使卷芯架緩慢的運行到停止位。

7.舉升裝置上的抱爪裝置由兩個氣缸驅(qū)動。

8.舉升裝置上的抱爪裝置抱緊和張開由一個三位雙電磁閥驅(qū)動。

9.當(dāng)收到抱緊到位或張開到位信號一秒后，抱爪抱緊或張開電磁閥失電（電磁閥回中位，汽缸被鎖?。?/p>

10.舉升裝置上的抱爪裝置正常情況下為打開位置，當(dāng)輸送輥床上檢測到有卷芯架時（卷芯架上無線卷）抱爪裝置抱緊。

1.3 聯(lián)鎖

1.只有舉升裝置上有卷芯架時抱緊機構(gòu)才可以抱緊。

2.只有舉升裝置上有卷芯架（卷芯架上無線卷）才可以舉升。

3.在舉升過程中和舉升到位后抱爪不允許打開。

4.抱爪抱緊時輥床不允許運轉(zhuǎn)。

5.當(dāng)下一個輸送輥床上有卷心架時，舉升裝置的三軸輥床不允許運行。

6.升降托板不在打開位時不允許升降裝置下降。

2 翻轉(zhuǎn)機構(gòu)

2.1基本結(jié)構(gòu)和功能

翻轉(zhuǎn)機構(gòu)位于立式輥床輸送線上，正對于運卷小車，由翻轉(zhuǎn)裝置、抱爪裝置和輸送輥床三部分組成，其功能是把帶有線卷的卷芯架通過抱爪裝置固定，傾翻90度，使卷芯架與運卷小車水平，使小車把卷芯架上的線卷移出卷芯架。當(dāng)小車把線卷移出卷芯架后，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)回翻，使卷芯架與輸送線垂直，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床把卷芯架輸送到主運輸段上。

2.2 說明

1.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)由二個液壓缸驅(qū)動，液壓缸由兩組3位雙電磁閥控制。其中一組為翻轉(zhuǎn)液壓缸快速伸出和快速縮回用，另一組為翻轉(zhuǎn)液壓缸慢速伸出和慢速縮回用。

2.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)開始以快速翻轉(zhuǎn)或回翻時使用一組快速開關(guān)閥，當(dāng)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)翻轉(zhuǎn)或回翻過程中檢測到翻轉(zhuǎn)減速或回翻減速接近開關(guān)時，快速伸出或快速縮回開關(guān)閥失電，同時慢速伸出或慢速縮回開關(guān)閥得電。

3.當(dāng)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)翻轉(zhuǎn)或回翻到位檢測開關(guān)發(fā)出信號后，翻轉(zhuǎn)或回翻電磁閥失電（三位閥回到中位，液壓缸被鎖?。?/p>

4.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上的三軸輸送輥床由一臺變頻器控制的電機驅(qū)動。

5.三軸輥床運輸卷芯架行走有兩個速度。當(dāng)減速開關(guān)檢測到卷芯架后開始減速，使卷芯架緩慢的運行到停止位。

6.抱爪裝置由兩條液壓缸驅(qū)動，兩條液壓缸由一個3位雙電控電磁閥控制。

7.當(dāng)收到打開或關(guān)閉到位信號一秒鐘之后，兩個電磁閥失電。

2.3 聯(lián)鎖

1.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上抱爪抱緊到位檢測開關(guān)無信號時不允許翻轉(zhuǎn)和回翻。

2.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上無卷芯架抱爪不允許抱緊。

3.翻轉(zhuǎn)或回翻過程中抱爪裝置不允許打開。

4.翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上抱爪抱緊后翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上的三軸輸送輥床不允許啟動。

5.翻轉(zhuǎn)或回翻過程中翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上的三軸輸送輥床不允許啟動。

6.運卷小車不回到等待位，翻轉(zhuǎn)機構(gòu)不允許翻轉(zhuǎn)或回翻。

3 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)

3.1基本結(jié)構(gòu)和功能

旋轉(zhuǎn)機構(gòu)位于立式輥床輸送線的各個直角，由旋轉(zhuǎn)輥床和輸送輥床兩部分組成。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)可以正向和反向旋轉(zhuǎn)90度。當(dāng)旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)到接卷芯架位置（正向旋轉(zhuǎn)90度）時，運行方向前的卷芯架所在輥床與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床同時啟動，把卷芯架輸送到旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上。當(dāng)卷芯架停穩(wěn)后反向旋轉(zhuǎn)90度，與下段輸送輥床對接，運行方向后的卷芯架輸送輥床與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床同時啟動，把卷芯架輸送到下段輸送輥床上。這樣反復(fù)運動，完成輸送功能。

3.2 說明

1.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)輥床由一臺變頻器控制的電機驅(qū)動，可正反向運行，有兩個減速位和停止位（接近開關(guān)檢測）。

2.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)正常處于接卷芯架位置。

3.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床由一臺變頻器控制的電機驅(qū)動。

4.輸送輥床運輸卷芯架行走有兩個速度。當(dāng)減速開關(guān)檢測到卷芯架后開始減速，使卷芯架緩慢的運行到停止位。

3.3 聯(lián)鎖

1.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)正向旋轉(zhuǎn)到位后，并且接卷方向輸送輥床有卷芯架時旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床才可以運行。

2.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床檢測到有卷芯架后延時3秒鐘（可調(diào)整）后旋轉(zhuǎn)機構(gòu)才可以反向旋轉(zhuǎn)（自動方式）。

3.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)當(dāng)檢測到旋轉(zhuǎn)減速位開關(guān)后必須切換到慢速。

4.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床卷芯架檢測到減速開關(guān)時必須切換到慢速。

5.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)反向旋轉(zhuǎn)后，當(dāng)檢測到出卷方向輸送輥床上沒有卷芯架時，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床才可以啟動。

6.旋轉(zhuǎn)機構(gòu)旋轉(zhuǎn)到位沒檢測到時，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上的輸送輥床不可以運行。

4 運送機構(gòu)（主運輸段）

4.1基本結(jié)構(gòu)和功能

運送機構(gòu)作為主運輸段，與舉升機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)形成一個封閉的輸送系統(tǒng)。其功能是通過輥床上的驅(qū)動電機電帶動輥床上的同步帶輪運行，把卷芯架輸送到下一個輥床。主運輸段上可以根據(jù)需要安裝三軸輥床和四軸輥床。

4.2 說明

1.每一段輥床由1臺變頻器控制的電機驅(qū)動。

2.每一段輥床上有1個接近開關(guān)作為停止位和有車信號。

3.每一段輥床讓只允許停放一個卷芯架。

4.當(dāng)輥床上沒有卷芯架時驅(qū)動輥床運行的電機自動停止運行。

4.3 聯(lián)鎖

1.在舉升裝置上升過成中和上升到位后，進舉升裝置的輥床不允許運轉(zhuǎn)，使卷芯架進入升降裝置。

2.當(dāng)前方的一段輥床上有卷芯架時，后一個輥床不允許啟動運行。

3.當(dāng)旋轉(zhuǎn)輥床沒有轉(zhuǎn)到接卷芯架位置時，驅(qū)動輥床電機不允許啟動，使卷芯架進入到旋轉(zhuǎn)工位。

4.當(dāng)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)在翻轉(zhuǎn)或回翻過程中（翻轉(zhuǎn)或回翻到位開關(guān)無信號），不允許上一段輥床電機運行使卷芯架進入翻轉(zhuǎn)工位。

5.當(dāng)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的抱爪在抱緊位置時，不允許上一段輥床電機運行使卷芯架進入翻轉(zhuǎn)工位。

5 結(jié)束語

立式輥床輸送機構(gòu)已經(jīng)在唐鋼、青鋼、張鋼、九江等很多鋼廠投入使用，且運行良好，相信這種集卷方式會在以后的高線生產(chǎn)線中得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻

沈冰泉. 高線電氣自動化系統(tǒng)概況. 鄂鋼科技，2001（2）.

《高速軋機線材生產(chǎn)》編寫組. 高速軋機線材生產(chǎn)[M]. 北京冶金工業(yè)出版社，1995.

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；故障診斷；維修

Abstract: along with the rapid economic development of our country, to modern electronic technology and automation technology as the foundation of the numerical control technology, in every field of social production has applied more and more. For the current social production activities if, for CNC machine is out of order, will directly affect the efficiency of the production activities, so it is necessary to numerical control machine tool equipment necessary fault diagnosis and maintenance, make numerical control machine tool better play its role. This paper from the numerical control machine tool the structure of the system and characteristics, this paper expounds the numerical control machine tool equipment fault diagnosis and the general procedure of the commonly used method.

Key words: the numerical control machine tools; Fault diagnosis; maintenance

中圖分類號：U226.8+1文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：

一、數(shù)控機床系統(tǒng)的組成和特點

當(dāng)前世界上的數(shù)控機床系統(tǒng)種類多樣，并且各自具備自己的特點，不同數(shù)控機床生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品，設(shè)計理念和設(shè)計思想也存在很大的不同。但是不管是哪一種系統(tǒng)，它的基本構(gòu)造都是大致相同的。一般來說，數(shù)控機床系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及位置檢測系統(tǒng)組成。一般的運轉(zhuǎn)過程是由控制系統(tǒng)來對工件的相應(yīng)程序進行運算，并向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的控制指令，然后伺服系統(tǒng)會對控制指令進行分析，并由相應(yīng)的電機來控制機械的運轉(zhuǎn)，最后由位置監(jiān)測系統(tǒng)對機械的運動位置和速度進行監(jiān)測，并將相關(guān)信息傳遞給控制系統(tǒng)，并由控制系統(tǒng)進行進一步的指令修正。這就完成了整個數(shù)控機床系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

由于數(shù)控機床的特殊性以及使用重要性，相應(yīng)的系統(tǒng)應(yīng)該具備以下的特點：整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)應(yīng)該可靠性較強；對環(huán)境的適應(yīng)能力一定要強，因為數(shù)控機床常常處在高溫、潮濕、振動等環(huán)境下工作；系統(tǒng)適應(yīng)頻繁啟動關(guān)閉的運行狀態(tài)。

三、數(shù)控機床故障診斷的基本步驟

當(dāng)使用的數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，相關(guān)人員應(yīng)該保持冷靜，然后對故障的產(chǎn)生原因進行細致的分析，進而找到相應(yīng)的、適當(dāng)?shù)墓收显\斷方法，最后再進行仔細認(rèn)真的故障診斷。一般可以采用下面的步驟來進行故障的診斷。

1、了解

在數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，首先要做的就是對故障發(fā)生的情況進行全面的了解，然后對數(shù)控機床進行初步的故障診斷，仔細觀察指示屏上顯示的內(nèi)容、各種故障指示燈等，然后利用觀察、觸摸、氣味等方法對數(shù)控機床的常見故障進行判斷，如熱繼電器、空氣斷路器有沒有脫扣現(xiàn)象，熔絲有沒有出現(xiàn)損壞、斷裂現(xiàn)象，有關(guān)插接件有沒有出現(xiàn)松動現(xiàn)象。雖然這些故障類型比較簡單易見，但是對數(shù)控機床故障診斷有著重要的作用。

2、分析

當(dāng)數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，首先對機床進行斷電，然后進行故障分析，在確認(rèn)通電后不會產(chǎn)生更大故障時，進行運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的故障診斷和觀察，從而獲得可能導(dǎo)致故障產(chǎn)生的各種因素，為接下來的故障排除確定大的方向和手段。

3、查找

在進行故障原因查找時，應(yīng)該遵循由表及里、由易到難的原則，也就是說，首先對容易拆卸和觸及的位置進行檢查，然后再進行那些拆除量較大和不易觸及的部位檢查。

三、數(shù)控機床故障診斷的常用方法

1、直接觀察法

通過直接的感官來進行數(shù)控機床的故障查找，是一種最為簡便的故障診斷方法，而且在實際操作中也有著非常實用的效果。

（1）利用視覺來對數(shù)控機床的故障原因進行查找，最為常見的觀察就是：檢查數(shù)控機床中是否出現(xiàn)機械性的損傷；線路是否出現(xiàn)燒焦變形現(xiàn)象；各類電阻有沒有發(fā)現(xiàn)變色或燒毀現(xiàn)象；機床內(nèi)部運轉(zhuǎn)部件是否出現(xiàn)掉落物或流出物；一些保護性的部件是否出現(xiàn)跳閘；熔斷器是否出現(xiàn)熔斷現(xiàn)象；機床內(nèi)部部件有沒有出現(xiàn)松動或脫落的現(xiàn)象；操作者編寫的控制程序是否正確等等。

（2）對數(shù)控機床的內(nèi)外部進行氣味檢查，當(dāng)數(shù)控機床運轉(zhuǎn)時發(fā)生摩擦現(xiàn)象時，會出現(xiàn)相應(yīng)的燒焦氣味；線路灼燒或漏電時也會出現(xiàn)一定的焦糊氣味，同時還可能伴隨著放電的聲音。

（3）利用手來進行數(shù)控機床相關(guān)部位的振動檢查，可以判斷出設(shè)備是否出現(xiàn)故障。此外，還可以通過接觸來感知設(shè)備的運轉(zhuǎn)溫度是否處于正常的狀態(tài)下。

2、報警信息診斷法

隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控機床設(shè)備的自診斷功能不斷強大，很多的簡單故障，數(shù)控機床都可以自動診斷出來，并能根據(jù)故障原因進行簡單的處理。當(dāng)故障發(fā)生時，相應(yīng)的故障警報會自動進行報警，并指出故障原因。

3、機床參數(shù)檢測法

對于數(shù)控機床而言，系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)丟失或設(shè)置不恰當(dāng)都可能引起相應(yīng)的故障發(fā)生。因此當(dāng)數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，應(yīng)該對系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置進行核對。比方說在測量機床的往返精度時發(fā)現(xiàn)，X軸在從正向向反向轉(zhuǎn)換時，讓其走0.01mm，而從千分表上沒有變化，X軸在從反向到正向轉(zhuǎn)換時，也是如此。因此懷疑滾珠絲桿的反向間隙有問題，從系統(tǒng)說明書上可以得知，數(shù)控系統(tǒng)本身對滾珠絲桿的反向間隙具有補償功能．根據(jù)說明書調(diào)整機床數(shù)據(jù)反向間隙的補償數(shù)值，使機床恢復(fù)了正常工作。

4、測量法

測量法在診斷數(shù)控機床故障時是一種較為常見的方法，它主要是利用相序表、示波器等儀器對機床的各種線路進行檢測。比方說，在對數(shù)控機床的三相電進行檢查時，可以利用相序表，如果三相電的相序正確的話，那么相序表會按照順時針的方向進行旋轉(zhuǎn)。另外，還可以使用雙通道示波器進行檢查，當(dāng)三相電相序正確時，不同兩廂電之間的波形相位的差值為120°。

5、備件置換法

對于一些涉及控制系統(tǒng)的故障．有時不容易確認(rèn)是哪一部分有問題，在確保沒有進一步損壞的情況下。對懷疑有故障的部件或元、器件用相同的備件或同型號機床j：或本機床上其他部分的相同部件或元、器件來替換，以確定是否發(fā)生故障。一臺采用FANUC OTC系統(tǒng)的數(shù)控車床啟動后，數(shù)控系統(tǒng)屏幕沒有顯示，檢查數(shù)控裝置，發(fā)現(xiàn)所有的指示燈都不亮，檢查其卜所有的熔斷器，都沒有損壞。檢查其輸入電源也正常沒問題，可以肯定是電源模塊出現(xiàn)了問題，更換系統(tǒng)電源后機床恢復(fù)了正常使用。

6、原理分析法

原理分析法是根據(jù)數(shù)控機床的組成原理，從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數(shù)，從各部件的工作原理著手進行分析和判斷，以確定故障部位的診斷方法。這種方法的運用，要求檢修人員對整個數(shù)控系統(tǒng)和每個部件的工作原理都有清楚的、較深的了解，才能對故障部位進行定位。

總之，現(xiàn)實的數(shù)控機床設(shè)備越來越復(fù)雜，功能越來越多樣，同時出現(xiàn)的故障類型也是越來越多樣。但是只要相關(guān)的人員不斷進行學(xué)習(xí)，從實際中吸收相關(guān)的經(jīng)驗，結(jié)合多樣化的診斷方法，相信數(shù)控機床的故障維修問題也會得到一個合理的解決。

參考文獻

1、鄭偉，淺談數(shù)控機床常見故障診斷與維修，科技信息(學(xué)術(shù)版)，2008(2)

2、楊金榮，淺談數(shù)控機床的故障診斷與維修，中國科技博覽，2010(21)

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床;控制系統(tǒng);設(shè)計

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.065

1 數(shù)控機床及其控制系統(tǒng)概述

當(dāng)前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)在IT、醫(yī)療、輕功、機電等行業(yè)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，并發(fā)揮出了重要的作用?？梢哉f，數(shù)控機床的出現(xiàn)與應(yīng)用有力地促進了機電制造業(yè)的快速發(fā)展。數(shù)控機床是集計算機、機床、自動控制、電機以及傳感檢測等技術(shù)與設(shè)施于一體的自動化生產(chǎn)設(shè)備，是一種以“數(shù)字量”作為指令信息的機床。一般而言，數(shù)控機床控制系統(tǒng)主要包括輸入裝置、CNC裝置、主軸控制模塊、可編程控制器、位置檢測裝置以及主軸伺服裝置等部分組成，其中，可編程控制器（PLC）是數(shù)控機床控制“核心”，數(shù)控機床操作、使用等都與PLC有著密切的關(guān)系。數(shù)控機床實際操作時，必須要根據(jù)工作條件、生產(chǎn)要求編制相應(yīng)的加工操作程序，然后將這些“程序”存儲于磁盤、穿孔帶等介質(zhì)中，系統(tǒng)軟件或者是邏輯電路通過讀取存儲于介質(zhì)中的“程序指令”，輸出相應(yīng)的操作控制指令信息，從而使數(shù)控機床按照程序所規(guī)定的指令運行，完成生產(chǎn)任務(wù)。當(dāng)然，數(shù)控機床的正常工作、運行，不能僅僅依靠PLC，而是需要輸入裝置、CNC裝置、主軸控制模塊、可編程控制器、位置檢測裝置以及主軸伺服裝置等所有模塊都能夠正常運行，銜接緊密，這樣，數(shù)控機床才能夠順利地完成“指令”所規(guī)定的所有動作，促進企業(yè)生產(chǎn)目標(biāo)的順利實現(xiàn)。

2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計分析

數(shù)控機床控制系統(tǒng)是數(shù)控機床正常運行的必要保障，機床類型不同、型號不同，控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計也有所不同，但是，在控制原理、傳動系統(tǒng)、編程控制以及結(jié)構(gòu)布局方面并沒有太大的差別，實踐中，數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計應(yīng)該重點做好以下幾個方面的工作：

2.1 數(shù)控機床控制系統(tǒng)的總體優(yōu)化與設(shè)計

本文中，對數(shù)控機床控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的主要目標(biāo)是實現(xiàn)對數(shù)控機床的精準(zhǔn)化、“實時化”控制，以支持?jǐn)?shù)控機床高精度任務(wù)、多任務(wù)操作需要。一般而言，數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計主要是為了實現(xiàn)機床運行狀態(tài)監(jiān)測功能、加工控制功能、系統(tǒng)自檢功能以及加工參數(shù)交互功能等，其中，加工控制功能是控制系統(tǒng)設(shè)計的最基本的功能要求，目的就是實現(xiàn)對數(shù)控機床三維刀具、輸入/輸出裝置以及驅(qū)動電機的有效控制。由于絕大多數(shù)數(shù)控機床加工運行過程中，鉆頭、刀具等都處于高速運行狀態(tài)，為了滿足控制系統(tǒng)在極短的時間內(nèi)做出正確的控制決策，實踐中常常采用“嵌入式系統(tǒng)”作為控制系統(tǒng)功能開發(fā)平臺，比如，基于RT-Linux的開發(fā)平臺由于保留了Linux的所有的核心功能，具有強大的調(diào)度、管理功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)控機床操作任務(wù)的實時、精確管理。

2.2 數(shù)控機床控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

當(dāng)前，數(shù)控機床控制系統(tǒng)大多為“全閉環(huán)”控制模式，“全閉環(huán)”控制系統(tǒng)屬于一種典型的開放式控制結(jié)構(gòu)，硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計需要重點做好以下三點：

（1）數(shù)據(jù)采集卡配置，采集卡的主要功能是接收前端檢測數(shù)字量、采集模擬信號，然后利用系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)程序?qū)@些信息進行分析、處理，比如，信息收集、A/D轉(zhuǎn)換、觸發(fā)控制等等，都屬于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)置內(nèi)容;

（2）伺服裝置配置設(shè)計，可以使用“電致伸縮器”來調(diào)整工件與支架之間的偏差，以解決切削環(huán)節(jié)工件軸徑過大而引發(fā)的誤差問題;

（3）數(shù)控機床運動控制器配置，實踐中，常采用“上位機”與“下位機”聯(lián)合控制方式，以滿足機床加工對精度、軌跡控制較高的要求;

（4）硬件電路設(shè)計，數(shù)控機床中的硬件電路是控制系統(tǒng)正常工作、運行的動力系統(tǒng)，比如，機床驅(qū)動、信號指令傳遞等等都需要借助于硬件電路系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)，數(shù)控機床硬件電路系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵的是需要設(shè)計好電源電路、存儲器電路、PC通信電路、音頻錄入電路、音頻輸出電路等?？傊?，數(shù)控機床硬件系統(tǒng)（結(jié)構(gòu)）設(shè)計需要遵循模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，在滿足系統(tǒng)總體功能需求的前提下，兼顧控制系統(tǒng)軟件設(shè)計需求，以降低控制系統(tǒng)設(shè)計的成本、提高控制系統(tǒng)運行的可靠性與穩(wěn)定性。

2.3 數(shù)控機床控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)設(shè)計

就數(shù)控機床的運行控制、運行原理來看，軟件系統(tǒng)是數(shù)控機床能夠平穩(wěn)運行的“核心模塊”，因為，所有的操作指令都需要通過軟件系統(tǒng)的控制才能夠?qū)崿F(xiàn)，比如，操作指令的譯碼、驅(qū)動電機的控制、刀具運行軌跡的控制以及運行狀態(tài)信息顯示等等都需要借助于軟件系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)。其中，基于PLC基礎(chǔ)上的數(shù)控軟件加工處理流程是數(shù)控機床控制系統(tǒng)軟件設(shè)計的關(guān)鍵，比如，刀具加工、工件定位等都屬于加工數(shù)據(jù)處理流程范疇。實踐證明，數(shù)控機床控制軟件系統(tǒng)設(shè)計需要以“功能模塊”為核心，做好“上位機”與“下位機”設(shè)計，比如，對于操作精確度要求較高的數(shù)控機床控制系統(tǒng)設(shè)計，可以將整個軟件系統(tǒng)放在SIMO―TIOND環(huán)境下運行，這樣，“下位機”就可以直接接收來自各個“功能單元”的數(shù)據(jù)、信息，在此基礎(chǔ)上將數(shù)控機床運行狀態(tài)、各個功能模塊指令執(zhí)行情況監(jiān)測出來，為控制系統(tǒng)的正常運行奠定堅實的基礎(chǔ)。

2.4 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

電氣控制系統(tǒng)設(shè)計也是數(shù)控機床控制系統(tǒng)硬件設(shè)計的重要內(nèi)容。實踐中，在進行數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計時，常常將PLC程序設(shè)計為低級程序與高級程序兩個部分，前者主要是用來處理控制系統(tǒng)中普通信息以及比較程式化的控制，后者則主要使用處理系統(tǒng)中緊急信號，目的是對數(shù)控機床出現(xiàn)的一些突發(fā)事件做出相應(yīng)的應(yīng)急處置反映，科學(xué)設(shè)置參數(shù)，確保數(shù)控機床安全、穩(wěn)定運行。

總之，數(shù)控機床具有斷刀、換刀、工件夾緊、刀位檢測、通信檢測以及通信連接等多項功能，要促進這些功能目標(biāo)的實現(xiàn)，就必須要做好數(shù)控機床的控制系統(tǒng)設(shè)計，這對提高機床的開動率、生產(chǎn)率以及數(shù)控機床的穩(wěn)定運行具有重要的意義。

參考文獻：

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【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床；故障診斷；維修

數(shù)控機床具有兩個明顯的特點：自動化、高效率。它是結(jié)合電子計算機的技術(shù)、自動化性能的技術(shù)、驅(qū)動以及精密勘測等多個類別的最新研究成果的一種新型的用于機械類加工制造的設(shè)施。在生產(chǎn)還有生活的諸多領(lǐng)域數(shù)控機床備受親睞最大的原因是其生產(chǎn)效率非常高，自身性能優(yōu)。但對比一下傳統(tǒng)老式的機床產(chǎn)品，數(shù)控機床的故障診斷就比較專業(yè)也是比較高端的。對數(shù)控機床故障的診斷和進行維修管理方面的總結(jié)，在實際工作運行中是非常有指導(dǎo)意義的。

一、數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)分析

利用到數(shù)控原理的機床就是數(shù)控機床，等待進行加工的幾何數(shù)據(jù)信息通過固定的語言錄入模式導(dǎo)入數(shù)控體系系統(tǒng)，相對應(yīng)的數(shù)控體制系統(tǒng)衍生對主軸和進給的軸與輔助的加工配件操控的指令進行加工制造。硬件和控制系統(tǒng)是數(shù)控機床的兩大系統(tǒng)。組合不同，控制模式以及加工精密級別也就不同。正因如此，針對數(shù)控機床的診證修理不僅要借鑒普通的機床故障診斷原理，還要融合個案實例情況。數(shù)控機床的硬、軟件設(shè)置都包括多個部分，詳細情況可以參照下圖。

有關(guān)數(shù)控機床硬件系統(tǒng)相關(guān)示意圖

有關(guān)數(shù)控機床中軟件系統(tǒng)示意圖（如下圖）

二、故障分類

數(shù)控機床這種新型的技術(shù)設(shè)施，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因一旦產(chǎn)生故障，究其原因都相對的困難，這在排查的時候常常遇到一些為難。為了確保工作人員能夠更精準(zhǔn)以及縮短不必要的時間找到故障原因，可以簡單地做以下的分類：

（一）按故障部件劃分

可以分開做機械類故障和電氣類的故障。機械類的故障是由于不正確的操作導(dǎo)致的機械在傳動方面的問題和導(dǎo)軌運動的摩擦力比較巨大的故障。噪音大，阻力大都是其顯著特征。電氣的故障分成強、弱電的故障。電源開關(guān)，接觸等元件帶來的電路故障是強電方面的故障；CNC、PLC以及單元輸入輸出的電路故障是弱點故障。

（二）依據(jù)性質(zhì)劃分

系統(tǒng)里的故障和任意性故障。系統(tǒng)的故障就是在一定的情況下，數(shù)據(jù)機床百分之百會有的故障，譬如高溫預(yù)警導(dǎo)致的系統(tǒng)體制癱瘓。任意性的故障指的就是突然出現(xiàn)的極其偶然的問題。譬如零件老化、接觸不好、變活動、腐蝕等等。

（三）按照故障的原因劃分

按照原因可以分為機床本身的故障和外部條件造成的故障。本身的故障多由于數(shù)控機床自身引發(fā)的，外界的環(huán)境條件不起作用。很大一部分的機床都出現(xiàn)過這類故障；而外部的故障就不是自身簡單能引起的，一定是收了外部的刺激或者其他的因素導(dǎo)致。譬如電波不穩(wěn)，溫度異常等等。

（四）有沒有預(yù)警劃分

有預(yù)警的顯示的故障類型里面有可以細化為軟件和硬件的預(yù)報顯示。每一個部分裝置的提示燈在出現(xiàn)故障的時候都會有反應(yīng)，這是硬件的預(yù)報顯示故障。當(dāng)數(shù)控機床出現(xiàn)問題在顯示器出現(xiàn)報告警示的內(nèi)容，這種類型是軟件預(yù)警。有這種預(yù)報的顯然要比沒有的警覺性強，排查便利。相反的，沒有預(yù)警顯示的問題性故障無論是硬件還是軟件都沒有任何顯示，這種故障診斷起來相對比較困難。

三、數(shù)控機床常見的故障診斷法

（一）感官直面應(yīng)對

在出現(xiàn)故障的時候，用我們的五官感覺判斷事故的類型尋找可能出現(xiàn)問題的方位?？梢砸罁?jù)不同的氣味，熱度縮小范圍，延長現(xiàn)場搶救時長。這種方法也是最普遍最明了的方法。

（二）自我診斷預(yù)警

遇到故障時，自我診斷體制會作出預(yù)警，并在CRT上有所體現(xiàn)，這種方法在修理中非常有用。一般的數(shù)控機床都系統(tǒng)攜帶這項功能。

（三）模式測試法

在數(shù)控設(shè)施操作異常的時候，把數(shù)控設(shè)備常用到的功能以及獨有的性能利用編程的方法，手工自動皆可，繪制成為一個測試模式。當(dāng)數(shù)控設(shè)備進入到這個模式中，通過判斷的精準(zhǔn)度和可信賴指數(shù)，尋找故障發(fā)生原因。

（四）備用元件替換

在存在備用元件的基礎(chǔ)上，盡快找到故障的起因，利用事先的備份，刻制電路板、電路芯片等存在疑點的配備，排除故障解救問題，節(jié)約時間把損失降到最低化。

數(shù)控參數(shù)是直接影響數(shù)控機床的功能的原因，嚴(yán)重時影響工作運行。所以應(yīng)及時校正數(shù)控體制內(nèi)的參數(shù)發(fā)生變化與否，憑借這樣的方法辨別數(shù)控參數(shù)變動導(dǎo)致故障發(fā)生的可信度。

（六）邏輯分析

依照數(shù)控機床的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理，從邏輯的角度剖析邏輯電平和與之相關(guān)的特征參數(shù)。從配件的工作原理做一個詳細的分析，找到真正的故障的原因。只有檢測的同仁全面了解把握數(shù)控系統(tǒng)的每一部分以及各個零件的性能，才能實現(xiàn)有效地運用這種方法。

四、維修與管理

數(shù)控機床的維修，除了對產(chǎn)生的故障進行合理的診治以外，還要求擁有一套完備的維修管理體系。維修和保養(yǎng)工作做的到位，不僅在預(yù)防故障這一部分加分，對于使用數(shù)控機床的大客戶的益處更是不言而喻。主要涵蓋以下三大層面：

（一）預(yù)防做到位

預(yù)防做到位就是指創(chuàng)設(shè)一整套適應(yīng)企業(yè)數(shù)控機床的維護保養(yǎng)體系制度，定期的針對數(shù)控機床做不同程度不一等級的維護管理措施，確保數(shù)控機床在運行時保持在最佳狀態(tài)，實現(xiàn)最大效益。期間需要確認(rèn)保養(yǎng)范圍、詳盡的流程計劃、實時的設(shè)配狀態(tài)，這是預(yù)防事故的前提準(zhǔn)備也是參考依據(jù)。

（二）資料管理做到位

及時穩(wěn)步的對已經(jīng)做了設(shè)備維修故障診斷的數(shù)控機床歸檔梳理，作為以后可以借鑒的歷史資料不僅有真實的現(xiàn)實依據(jù)，也有助于為后期陸續(xù)的保養(yǎng)管理的人員提供總結(jié)，提高的機會。一次性的資源投入巨大、技術(shù)專業(yè)度高、維修難度系數(shù)高說的都是數(shù)控機床這一高價值的穩(wěn)定固有資產(chǎn)，想要徹底的發(fā)揮其商業(yè)使用價值為企業(yè)帶來最高化的收益，一定需要數(shù)控機床的工作員工以及相應(yīng)的人員儲備不斷積累對其的各項認(rèn)識，有比較專業(yè)細致的管理體驗錄。資料管理做的到位游刃有余，達成目標(biāo)不會太難。

（三）備用件管理

擁有具有企業(yè)賣點的備用件管理對于提高數(shù)控機床的維保使用率十分必須。及時的布置備用件的供給計劃，獲悉具體的市場價格，開拓采購路徑渠道，對庫存和消耗了解的要全面。這樣不僅可以一定程度上對于一些不可預(yù)見的市場因素進行有效地規(guī)避，降低風(fēng)險性，也于無形中節(jié)約了產(chǎn)量成本。

五、故障實例

一臺數(shù)控機床（840D），十一結(jié)束后再次啟動運行，各個給進軸沒有絲毫反應(yīng)，但是顯示燈一直處于亮的狀態(tài)。分析得出：該機床三維進給軸可以一起運動。技術(shù)鑒定后，三軸不運作不會是單一的機械部分和控制軟件的部分故障，極大可能是總控制位置且位于電氣的不正常引發(fā)的。工作人員將電氣柜打開，內(nèi)部的板面有明顯的預(yù)警和低壓的顯示。初次推斷是電源的電壓出現(xiàn)問題。接下來利用萬用表勘察，逐一檢測三軸的電壓，發(fā)現(xiàn)表一明顯不及表二、三電壓。隨后對表一進行深入處理，表一接線位置不牢固。進行故障處理：接洽固定，加固其他電氣連接位置，重新加工，系統(tǒng)正?；謴?fù)。

一數(shù)控機床（FANUC6ME），在進行產(chǎn)品加工時，Z軸振動，定位不精準(zhǔn)。分析可知：系統(tǒng)能夠在操控下完成加工的任務(wù)可見電氣運行正常也不存在指令錯誤，那么也許存在的問題就是機械部分。拆開傳動箱查證，齒輪沒有明顯間隙沒有任何異樣，但細致觀察發(fā)現(xiàn)尺座的螺釘有晃動，所以有移位錯位的現(xiàn)象。處理：把螺釘固定牢靠，重啟無阻礙。

操作過程中，突遇暫停且預(yù)警閃爍顯示，數(shù)控機床停運。分析得到：數(shù)控機床的體系有狀態(tài)監(jiān)控的性能，控制指令。而發(fā)生超出常規(guī)的模式有如下的可能性：

1.油數(shù)量不夠造成的開關(guān)自行關(guān)閉和預(yù)警。

2.油路下漏。

3.壓力的開關(guān)不敏感了。

4.油路閉塞。

5.其泵電機的過量加載。

處理方案：首先對油路的開關(guān)即壓力開關(guān)，進行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其并不存在任何的積壓或者器械損耗情況，可以實現(xiàn)正常操控。再次檢測發(fā)現(xiàn)在油箱到被的部位，油不能通暢地被使用，此時發(fā)現(xiàn)油管道內(nèi)部有不明的物體堵塞，動手清除后，數(shù)控機床可以正常進行生產(chǎn)任務(wù)了。

一數(shù)控機床在運作時，測出其主軸，如果旋轉(zhuǎn)時速低于430r/min就會產(chǎn)生異樣的聲響，此時的功率也起伏比較大。但是一旦主軸在1200r/min時，不會出現(xiàn)該聲響且沒有預(yù)報警示。分析該現(xiàn)象，主軸的控制器、電機、變速箱等故障都有可能是這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。處理步驟：出于對排查任務(wù)量的考慮，首先檢測控制器進行排查，并沒有問題，其次是電路板，依然沒有任何的故障。因此可以斷定不是控制器內(nèi)的問題。然后檢查機械部分。主軸的運轉(zhuǎn)速度在300r/min時仍然存在，給到2100r/min時再次沒有了，由此看出問題故障也不在于機床內(nèi)的發(fā)動機。可以明確機械的傳動部分是癥結(jié)。隨后專心查看傳動部分，在速度較低的時候300r/min以及高的速度的時候2100r/min的時候，電動機都是按照同一的時速轉(zhuǎn)動，唯獨在較低的時速時，位于變速箱內(nèi)部的齒輪發(fā)生減速的運作，由此看出故障就是出現(xiàn)在變速箱里面。推斷得出，齒輪在低速的狀態(tài)產(chǎn)生故障。替換新的變速箱后再次試運行，一切恢復(fù)正常。

一臺數(shù)控機床（840C），在運作的時候，CRT顯示數(shù)據(jù)指示，沒有拾起工件預(yù)警，依據(jù)此信息對工件進行排查，確認(rèn)抓件設(shè)備已經(jīng)將工件拾起，那么依舊出現(xiàn)預(yù)警訊號原因就不得而知了。分析過程，細致針對PLC的梯形形狀圖進行分析辨別，發(fā)現(xiàn)問題經(jīng)由感應(yīng)部分的開關(guān)引起。解決步驟：對運行機械的人員崗位進行檢測，發(fā)現(xiàn)是人員的工作的程序不正確，沒有將負(fù)責(zé)感應(yīng)的開關(guān)徹底地按下去，隨后局部調(diào)整設(shè)備人員的夾緊力度，問題迎刃而解。

六、結(jié)語

對于數(shù)控機床的相關(guān)故障診斷以及維修管理，不僅要運用到專業(yè)的邏輯原理分析還需要成熟的實踐。與此同時，完善的維修體系和管理創(chuàng)建診斷的相關(guān)文檔，對于數(shù)控機床的長期運作以及數(shù)控企業(yè)的長遠發(fā)展極具意義。

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關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；伺服系統(tǒng)；故障診斷；維修處理

中圖分類號：TG659 文獻標(biāo)識碼：A

數(shù)控機床是裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床，作為裝備制造領(lǐng)域先進技術(shù)的代表，被廣泛應(yīng)用于裝備制造行業(yè)。數(shù)控機床的應(yīng)用，提升了裝備制造業(yè)的自動化、信息化和現(xiàn)代化水平，為裝備制造行業(yè)帶來了廣闊的發(fā)展前景。數(shù)控機床伺服系統(tǒng)由于擔(dān)負(fù)著控制信息處理和控制機床執(zhí)行部件工作的重要系統(tǒng)，其故障的診斷分析和維修處理技術(shù)也一直受到裝備制造行業(yè)的普遍重視。

1 數(shù)控機床伺服系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)控機床伺服系統(tǒng)由驅(qū)動裝置和執(zhí)行機構(gòu)兩部分構(gòu)成，數(shù)控機床伺服系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制，通過數(shù)控機床伺服系統(tǒng)對數(shù)控裝置指令信息接收、放大、整形處理，能夠?qū)⒖刂破鞯拿钷D(zhuǎn)換為機床執(zhí)行部件的位移運動，從而實現(xiàn)對零件的切削加工。數(shù)控機床的伺服驅(qū)動裝置要求具有良好的快速反應(yīng)性能，準(zhǔn)確而靈敏地跟蹤數(shù)控裝置發(fā)出的數(shù)字指令信號，執(zhí)行來自數(shù)控裝置的指令，提高系統(tǒng)的動態(tài)跟隨特性和靜態(tài)跟蹤精度。伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機構(gòu)兩部分，由主軸驅(qū)動單元、進給驅(qū)動單元和主軸伺服電動機、進給伺服電動機組成。數(shù)控機床系統(tǒng)中伺服系統(tǒng)是將控制器的數(shù)字命令轉(zhuǎn)換為具體加工的重要環(huán)節(jié)，因此伺服系統(tǒng)不僅結(jié)構(gòu)原理復(fù)雜，對工件的加工和處理更有重要作用。伺服系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性直接影響機床的運行狀態(tài)、工件的加工質(zhì)量，為了在保證數(shù)控機床機械加工精度、準(zhǔn)確度的前提下提升數(shù)控機床的生產(chǎn)效率，對伺服系統(tǒng)的故障預(yù)防、診斷和分析一直是數(shù)控機床應(yīng)用中的重點問題。

2 進給數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的常見故障診斷與維修處理

2.1 進給伺服系統(tǒng)故障類型

進給伺服系統(tǒng)由于其涉及的元件較多且功能復(fù)雜，因而進給伺服系統(tǒng)的故障類型也較為多樣。筆者通過對數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)故障的總結(jié)和分析，其故障主要有以下幾種類型。報警：報警主要是由于進給運動量超過軟件設(shè)定的限位或限位開關(guān)決定的硬限位時發(fā)生的超程報警。另外，當(dāng)系統(tǒng)進給運動的負(fù)載過大時，由于正反運動的過于頻繁和進給傳動鏈狀態(tài)不良也會發(fā)生報警。當(dāng)伺服系統(tǒng)發(fā)生報警時，預(yù)示著伺服系統(tǒng)的工作出現(xiàn)問題，工作人員需要及時進行停機檢查，避免數(shù)控機床故障處理不及時造成零件質(zhì)量問題并對數(shù)控機床帶來物理性損壞。竄動、爬行和振動：竄動、爬行和振動是數(shù)控機床伺服系統(tǒng)常見的故障，一旦竄動、爬行和振動現(xiàn)象發(fā)生，會直接導(dǎo)致機械加工精度和準(zhǔn)確度的下降，給零件質(zhì)量帶來影響。竄動大多是由于測速裝置故障導(dǎo)致的測速信號不穩(wěn)定或者速度控制信號不穩(wěn)定導(dǎo)致的，除此之外接線端子的接觸不良也會導(dǎo)致竄動現(xiàn)象的發(fā)生。爬行發(fā)生的主要原因是傳動鏈的狀態(tài)不良，伺服增益過低和外加負(fù)載過大等導(dǎo)致。振動現(xiàn)象的發(fā)生大多是由于進給速度太快或進給加速度過大導(dǎo)致的。位置誤差和漂移：位置誤差是由于伺服軸運動超過位置允許誤差范圍時導(dǎo)致，位置誤差包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。漂移是指數(shù)控機床的指令值為零時，坐標(biāo)軸仍然繼續(xù)移動的現(xiàn)象，位置誤差和漂移不僅會影響工件的加工質(zhì)量，嚴(yán)重時還會發(fā)生撞車事故，給數(shù)控機床帶來物理損傷。回參考點故障：機床回參考點故障一般表現(xiàn)為找不到參考點或者找不準(zhǔn)參考點兩類，回參考點故障大多是由于參考點減速開關(guān)接收信息故障或信號失效導(dǎo)致的。

2.2 進給伺服系統(tǒng)常見故障的維修處理

進給伺服系統(tǒng)故障，一般可通過參考操作說明排除，如果遇到參考操作說明無法排除的故障則需要具體問題具體分析解決。當(dāng)振動故障發(fā)生時可以對機械安裝進行檢查和調(diào)整，并保證伺服電機速度和位置檢測的準(zhǔn)確性，由于數(shù)控伺服系統(tǒng)中電子元件較多，因此還需要檢查有無外部干擾影響，并且對驅(qū)動單元的參數(shù)進行排查，通過檢查確定故障類型，如果是機械故障則對機械故障予以及時解決，如果是電氣故障則需要具體確認(rèn)發(fā)生問題的位置，通過維修或者元器件更換等手段對伺服系統(tǒng)故障進行維修處理。如果發(fā)生無法回參考點的現(xiàn)象，首先可以檢查回參考點減速開關(guān)信號是否準(zhǔn)確有效，并根據(jù)回參考點減速開關(guān)信號的問題采用原理分析法或追蹤法分析等方法判斷位置并及時的維修和處理。

3 主軸伺服系統(tǒng)故障分析及處理

3.1 主軸伺服系統(tǒng)的故障類型

直流主軸伺服系統(tǒng)的故障主要表現(xiàn)為停轉(zhuǎn)、速度異常、電機振動和主電路過電流報警等。交流主軸伺服系統(tǒng)容易發(fā)生的故障主要表現(xiàn)為電機過勢、熔絲熔斷等，引發(fā)該類故障的主要原因時由于電機超載、接觸不良或者冷卻裝置損壞導(dǎo)致的部分元件阻抗過高或者數(shù)控機床的浪涌吸收器發(fā)生故障。

3.2 主軸伺服系統(tǒng)常見故障的維修處理

主軸伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時首先要確定主軸系統(tǒng)出現(xiàn)故障的類型及位置。當(dāng)主軸電機不運轉(zhuǎn)時首先需要確定數(shù)控系統(tǒng)是否有信號輸出，再對I/O狀態(tài)進行觀察，并確定是否滿足主軸的啟動條件。如果伺服電機帶有電磁制動，還需要確定是否釋放了電磁制動。如果主軸出現(xiàn)轉(zhuǎn)速異常，首先要對機械傳動機構(gòu)進行檢查，確保機床的動作無異常。如果機械傳動機構(gòu)無異常則需要對主軸驅(qū)動器的電纜連接、主軸驅(qū)動器的狀態(tài)指示燈等進行檢查，并分析是否主軸驅(qū)動器出現(xiàn)問題。如果以上原因均被排除，則很有可能是控制板出現(xiàn)故障。當(dāng)主軸高速轉(zhuǎn)動振動過大時，多數(shù)是由于主軸驅(qū)動系統(tǒng)的電氣部分故障導(dǎo)致，針對這種問題我們要根據(jù)電氣原理圖對主軸驅(qū)動與各處電氣連接進行全面檢查，確定故障部位并予以維修和處理。

結(jié)語

綜上所述，數(shù)控機床伺服系統(tǒng)作為數(shù)控機床系統(tǒng)中最為復(fù)雜的系統(tǒng)，對數(shù)控機床的平穩(wěn)運行和機械零件加工精度具有重要影響。當(dāng)數(shù)控機床伺服系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，首先要根據(jù)故障現(xiàn)象判斷故障類型，再通過一定的技術(shù)手段對故障位置進行排查，當(dāng)確定故障原因和位置后，針對故障的類型進行合理的維修處理，提升數(shù)控機床運行的穩(wěn)定性，保證數(shù)控機床所生產(chǎn)的工件質(zhì)量，并提高數(shù)控機床的生產(chǎn)效率。

參考文獻

篇6

【關(guān)鍵詞】3D打印、數(shù)控機床、PCB雕刻、桌面迷你工廠

Abtract： The product is intended to solve problems in production processes create customer when non-standard parts are difficult to buy and the price is expensive. This product is a set of 3D printing， CNC machine tools， PCB engraving called multifunctional Desktop mini factories， its low cost and can switch to a different tool head， in order to achieve different functions in and to meet the various needs of the customer's record.

Key words： 3D printing， CNC machine tools， PCB engraving， desktop mini plant

1 引言

國內(nèi)的創(chuàng)客在生產(chǎn)制作的時候，往往會有很多零部件市場上無法買到，即非標(biāo)件。而目前通常有兩種方法完成非標(biāo)件的加工：一是通過數(shù)控機床（CNC）把塊狀物或板狀物切割雕刻成需要的形狀；二是通過3D打印[1]直接打印出需要的非標(biāo)件。而無論是去找商家CNC加工還是3D打印，不僅過程麻煩耗時長，而且成本還是普通的創(chuàng)客難以接受的。

因為普通創(chuàng)客通過商家加工非標(biāo)件非常麻煩，所以一個簡易價廉的集3D打印、數(shù)控機床、PCB雕刻與一體的多功能桌面迷你工廠就十分的具有價值。桌面迷你工廠它小巧易于操作，而且能夠通過更換不同的工具頭，實現(xiàn)不同的功能，是實現(xiàn)創(chuàng)客們創(chuàng)意的一大利器。

2 3D打印技術(shù)

2.3.1 FDM技術(shù)

熔積成型（FDM）法，該方法使用絲狀材料（石蠟、金屬、塑料、低熔點合金絲）為原料，首先使用建模軟件創(chuàng)建STL模型，再用切片軟件切片。 再利用電加熱方式將絲材加熱至略高于熔化溫度（約比熔點高1℃），在計算機的控制下，噴頭作x-y平面運動，將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形成工件的一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進行下一層涂覆，這樣逐層堆積形成三維工件。其中FDM技術(shù)的3D打印流程如圖 2所示。

該技術(shù)污染小，材料可以回收，主要用于塑料件、鑄造用蠟?zāi)！蛹蚰Ｐ汀?/p>

3 數(shù)控機床原理和運動方式

3.1 數(shù)控機床的原理

數(shù)控機床[3]一般由信息載體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體等四部分組成。數(shù)控機床一般首先利用信息載體記錄程序編制的內(nèi)容，并通過讀入裝置輸送給數(shù)控裝置。在數(shù)控裝置接受讀入裝置輸入的加工信息后，經(jīng)過譯碼處理和運算，發(fā)出相應(yīng)的指令脈沖給伺服系統(tǒng)，再驅(qū)動步進電機移動進行雕刻，最終完成零件加工。其中利用數(shù)控機床加工零件的流程圖如圖 3所示。

3.2 數(shù)控機床的運動方式

數(shù)控機床的控制運動的方式可分為點位控制、直線控制和輪廓控制三種。其中點位控制數(shù)控機床在加工平面內(nèi)只控制刀具相對于工件的定位點的坐標(biāo)位置，而對定位移動的軌跡不作要求。直線控制數(shù)控機床能控制刀具或工件的適當(dāng)?shù)倪M給運動，沿平行于坐標(biāo)軸的方向進行直線移動和加工，或者控制兩個坐標(biāo)軸以相同的速度運動，沿45°斜線進行切削加工。輪廓控制數(shù)控機床能同時控制兩個或兩個以上坐標(biāo)軸，使刀具與工件作相對運動，加工復(fù)雜零件。單純的點位控制和直線控制機床很少，大部分為輪廓控制數(shù)控機床。輪廓控制數(shù)控機床能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)動加工，也能進行點位和直線控制。

4 PCB雕刻方案

利用PCB數(shù)字雕刻機[4]繪制PCB的一般過程主要包括：PCB繪圖、雕刻機運行參數(shù)設(shè)置、圖形到G代碼轉(zhuǎn)換、執(zhí)行G代碼。PCB繪圖可以用常用的EDA軟件或者其他繪圖軟件，生成的圖形以矢量形式或者高保真的非壓縮形式存儲。將圖像導(dǎo)入ArtCAM軟件，通過顏色生成路徑矢量，然后選擇刀具生成刀路。刀具設(shè)置中需要設(shè)置各種參數(shù)，如雕刻深度、進刀率、主軸轉(zhuǎn)速等。

其中采用雕刻機刻制PCB的一般流程如圖 4所示。

5多功能桌面迷你工廠的實現(xiàn)

裝置整體采用X-Y-Z結(jié)構(gòu)，使用Arduino作為裝置主控，控制裝置夾頭做XYZ三軸運動。裝置配有3D打印頭、微型電磨頭、激光雕刻頭等三個效應(yīng)器，分別實現(xiàn)3D打印功能、數(shù)控機床和PCB雕刻功能，效應(yīng)器與裝置夾頭連接方法采用快拆式連接。裝置夾頭為一塊L形的金屬板，一面固定在傳動裝置上，另一面上面有兩個圓形通孔。使用快拆穿過圓形通孔，夾緊效應(yīng)器。該連接方法牢固可靠，能滿足不同效應(yīng)器工作時對裝置的強度要求。同時，快拆式連接方法安裝拆卸方便快捷，不需要使用任何工具。

參考文獻

[1]古麗萍.蓄勢待發(fā)的3D打印機及其發(fā)展[J].數(shù)碼印刷，2011（10）：64-67.

篇7

Abstract： This article mainly introduced the safety operating rules， check after electrifying， maintenance requirement and content of numerical control machine tools.

關(guān)鍵詞： 數(shù)控機床；安全操作；維護

Key words： CNC machine tools；safe operation；maintenance

中圖分類號：TG659 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）35-0062-02

0 引言

數(shù)控機床是機電一體化的高新技術(shù)設(shè)備，具有高效率、高精度等特點，能解決工藝難題，而且又具有一定柔性，在制造業(yè)發(fā)揮了強大的技術(shù)優(yōu)勢。但是，如果數(shù)控機床使用操作不當(dāng)、維護不周，就會發(fā)生各種故障。這些故障如果得不到及時有效的維修，就會造成停機，使生產(chǎn)不能正常進行。因此，使用數(shù)控機床不僅要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，而且必須重視數(shù)控機床的維護工作。作為操作人員，也應(yīng)對數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)和控制有一定的了解，對簡單故障會及時處理。這不僅有助于正確使用數(shù)控機床，而且能提高數(shù)控機床的使用效率。

1 數(shù)控機床的安全操作

正確操作是保證數(shù)控機床正常可靠運行的基礎(chǔ)，特別是在數(shù)控機床的使用初期和保修期。在使用初期，由于操作者對數(shù)控機床的性能不熟悉，操作技術(shù)不熟練或使用不當(dāng)，經(jīng)常發(fā)生故障，造成數(shù)控機床的停機。在保修期內(nèi)，由于運動部件處于磨合過程和部分元件穩(wěn)定性等原因，數(shù)控機床的故障發(fā)生率較高。例如，某廠有一臺加工中心，在使用的第一年，共發(fā)生16次停機故障，其中操作不當(dāng)故障7次，伺服系統(tǒng)故障3次，機床調(diào)整不當(dāng)造成故障2次，電源 電氣部分故障3次，顯示出錯1次。由此可見，因操作、保養(yǎng)、調(diào)整不當(dāng)發(fā)生故障共有9次，占總故障的56.3%。因此，正確操作和使用數(shù)控機床，可有效地減少故障，提高數(shù)控機床的使用效率。

操作人員一定要先閱讀有關(guān)的操作說明書，了解數(shù)控機床的所有性能，熟悉每個部件和開關(guān)的作用，才能開始操作和使用數(shù)控機床，而且一定要嚴(yán)格的按照規(guī)章制度進行操作。而且要做到：熟悉數(shù)控機床部件的加工性能，如機械原點、各軸行程、夾具和工件安放位置、工件坐標(biāo)系、各坐標(biāo)的干涉區(qū)、換刀空間、主軸轉(zhuǎn)速和定位范圍等；掌握數(shù)控機床的操作方式，如工件的定位方法及主要裝夾方式、主軸轉(zhuǎn)速和進給速度的調(diào)整、刀具位置的調(diào)整等。

1.1 數(shù)控機床的操作規(guī)程 在使用過程中要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，數(shù)控機床的操作規(guī)程一般如下：①操作者不能超性能使用，要很了解機床的性能、結(jié)構(gòu)、傳動原理和控制操作。②在使用機床的時候，一定要把防護鏡、防護服、防護帽都穿戴整齊。③先對機床進行詳細的檢查，才能開始開機工作，比如各開關(guān)、手柄位置有沒有在規(guī)定的位置上；檢查電氣控制是否正常；油路是否暢通、油質(zhì)是否良好，并按規(guī)定加好油；注意液壓或氣壓系統(tǒng)的調(diào)整，檢查總系統(tǒng)的工作壓力是否在額定范圍，溢流閥、順序閥等調(diào)整壓力正確。④開機時應(yīng)低速運轉(zhuǎn)3～5min，查看各部分運轉(zhuǎn)是否正常。⑤加工工件前，必須進行加工模擬或試運行。先將工件清理干凈，特別注意工件是否固定牢靠，調(diào)節(jié)工具是否已經(jīng)移開。嚴(yán)格檢查調(diào)整加工原點、刀具參數(shù)、加工參數(shù)、運動軌跡。⑥工作中發(fā)生不正?，F(xiàn)象或故障時，應(yīng)立即停機排除，或通知維修人員檢修。⑦工作完畢后，先清掃機床，同時將機床各部分都恢復(fù)到原始狀態(tài)和非工作位置，并切斷電源，做好交接班制度。⑧一定按規(guī)定操作機床，除非操作者同意，任何人不許開動機床。⑨用適度的力去按動按鍵。⑩不能隨意的敲打一些部件，比如中心架、頂尖、主軸、機械手等。

1.2 數(shù)控機床通電后的檢查 數(shù)控機床通電后進行以下檢查是必要的：①檢查數(shù)控裝置中各個風(fēng)扇有沒有正常作業(yè)；② 檢查機床移動方向是否正確，可以通過手動慢速的移動各坐標(biāo)軸的方式；③檢查超程限位是否有效和一旦超程數(shù)控裝置是否發(fā)出報警信號，可以通過使各軸碰到各個方向的超程開關(guān)的方式；④檢查數(shù)控機床是否有返回基準(zhǔn)點的功能，且每次返回的位置是否一致，可以通過進行幾次返回機床基準(zhǔn)點的動作的方式；⑤最好按照使用說明書，用自編的簡單程序檢查數(shù)控系統(tǒng)的主要功能是否完好。如直線插補、螺旋線插補、定位、自動加速/減速、MST、刀徑半徑補償、間隙補償、鏡像功能及用戶宏程序等。

2 數(shù)控機床的維護

設(shè)備的維護，是保持設(shè)備處于良好技術(shù)狀態(tài)、延長使用壽命、減少停工損失和維修費用、降低生產(chǎn)成本、保證生產(chǎn)質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率所必須進行的日常工作。對于高精度、高效率的數(shù)控機床而言，維護就顯得更為重要。

2.1 數(shù)控機床維護的基本要求 ①完整性。數(shù)控機床的零部件齊全，工具、附件、工件放置整齊，線路、管道完整。②潔凈性。數(shù)控機床內(nèi)外清潔，無黃袍、無黑污、無銹蝕；各滑動面、絲杠、齒條、齒輪等處無油污、無碰傷；各部位不漏油、不漏水、不漏氣、不漏電；切削垃圾清掃干凈。③靈活性。為保證部件靈活性，必須按數(shù)控機床標(biāo)準(zhǔn)，定時定量加油、換油；油質(zhì)要符合要求；油壺、油槍、油杯、油嘴齊全；油氈、油線清潔，油標(biāo)明亮，油路暢通。④安全性。嚴(yán)格實行定人定機和交接班制度；操作者必須熟悉數(shù)控機床結(jié)構(gòu)，遵守操作維護規(guī)程，合理使用，精心維護，檢測異常，不出事故；各種安全防護裝置齊全可靠，控制系統(tǒng)正常，接地良好，無事故隱患。

2.2 數(shù)控機床維護的內(nèi)容

2.2.1 數(shù)控機床電氣部分的維護 選擇合適的使用環(huán)境。機床的使用環(huán)境會影響機床的正常運轉(zhuǎn)，因此應(yīng)該選用合適的使用環(huán)境，并且應(yīng)嚴(yán)格按機床說明書的要求進行安裝。

定人定機使用。必須有專門的人員來對這些機床進行系統(tǒng)編程、操作和維修。這些人員必須熟悉所用數(shù)控機床的機械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、強電控制系統(tǒng)、加工條件等，并能按說明書正確使用數(shù)控機床。

制定日常維護規(guī)章制度。要根據(jù)每個部件的不同，制定有針對性的保養(yǎng)條例。比如哪些需要定期更換、哪些需要每天清理等。

應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強電柜的門。應(yīng)該嚴(yán)格規(guī)定如非必要盡量不要開啟柜門，因為機加工車間的空氣中都不是很清新，一般都含有一些物質(zhì)，一旦落在數(shù)控裝置的內(nèi)部，容易引起元器件間絕緣電阻下降，并導(dǎo)致元器件及印制線路板的損壞。

定時清理數(shù)控裝置的散熱通風(fēng)系統(tǒng)。各個冷卻風(fēng)扇要每天檢查是否正常。根據(jù)實際的情況而定，每半年或每季度檢查此過濾通風(fēng)道是否有堵塞現(xiàn)象。如發(fā)現(xiàn)積塵過多，要及時的清理，一旦沒有及時的清理，可能導(dǎo)致溫度過高，使CNC系統(tǒng)不能正常的工作，甚至發(fā)出報警信號。

定期檢查和更換直流電動機電刷。要根據(jù)機床的使用周期的不同，來對電動機電刷進行定期的檢查和更換，做好是每半年或者一年檢查一次。

經(jīng)常監(jiān)視CNC的電網(wǎng)電壓。CNC通常允許電網(wǎng)電壓在額定值的10%～15%范圍內(nèi)波動，需要經(jīng)常監(jiān)視CNC使用的電網(wǎng)電壓，一旦超出范圍會影響正常工作，甚至?xí)餋NC內(nèi)的電子器件損壞。

存儲器用電池的定期更換。存儲器如采用CMOS RAM器件，設(shè)有可充電電池維持電路，可以在沒電的時候仍保持存儲的內(nèi)容。在正常電源供電時，有5v電源經(jīng)一個二極管向CMOS RAM供電，同時對可充電電池進行充電；當(dāng)電源停電時，則改由電池供電維持COMS RAM的信息。一般情況下，即使電池有效，也應(yīng)該每年更換一次。電池的更換應(yīng)在CNC通電狀態(tài)下進行。

CNC長期不用時的維護。數(shù)控機床長期不用是不可以取的行為，既不利于提高系統(tǒng)的利用率，也不能降低系統(tǒng)的故障率。但如果CNC長期不用的話應(yīng)注意以下兩點：一是要經(jīng)常給系統(tǒng)通電，尤其是在雨季。如果機床鎖住不動，可以讓系統(tǒng)空運行，利用自身的發(fā)熱來驅(qū)散潮氣，以保證電子部件性能的穩(wěn)定可靠，實踐證明，這是很有效的一個降低故障率的措施。二是數(shù)控機床采用的是直流電動機的話，為了防止化學(xué)腐蝕作用，造成機床損壞，應(yīng)該將電刷從直流電動機中取出。

備用印制線路板的維護。對于已購置的備用線路板應(yīng)定期裝到CNC上通電一段時間，以防損壞。

2.2.2 數(shù)控機床機械部分維護

上表僅列出了日常維護檢查的一些主要內(nèi)容，對機床頻繁運動部分也應(yīng)做重點檢查。例如，加工中心的自動換刀裝置頻繁，最容易發(fā)生故障，所以刀庫的選刀及定位、機械手相對刀庫和主軸的定位精度等也應(yīng)進行日常檢查維護。

3 結(jié)束語

數(shù)控機床都應(yīng)配置相應(yīng)的安全操作規(guī)程、維護保養(yǎng)規(guī)程，這些規(guī)程可在傳統(tǒng)機床相應(yīng)規(guī)程的基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)控機床的特點要求來制定。依據(jù)這些規(guī)程，對數(shù)控機床作相應(yīng)的維護，以確保數(shù)控機床的正常運行，提高設(shè)備的利用率。

參考文獻：

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篇8

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床；故障診斷；維修；教學(xué)方法

Exploration and Practice in NC machine diagnosis and maintenance

Guan Wei

Dalian vocational technology college， Dalian， 116033， China

Abstract： By analyzing NC manufacturing and maintenance course approaches， the author explores some new teaching methods in order to maximize teaching effects in NC manufacturing and maintenance class.

Key words： NC machine tool； fault diagnosis； maintenance； teaching method

近年來，隨著我國數(shù)控技術(shù)的普及和數(shù)控設(shè)備的大量應(yīng)用，大多數(shù)高職院校在數(shù)控技術(shù)專業(yè)或機電專業(yè)都開設(shè)了數(shù)控機床故障診斷與維修課程，在本課程教學(xué)中主要面臨的困難有如下兩方面：（1）課程教學(xué)中涉及的知識較多，如機械結(jié)構(gòu)、電氣控制、液壓與氣動、數(shù)控編程與工藝等，而高職學(xué)生底子薄，課程教學(xué)安排時間又有限，學(xué)習(xí)會有一定的難度。（2）數(shù)控機床維修要求學(xué)生有較強的故障判斷分析能力和實際動手能力，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下很難培養(yǎng)出來。因此如何保證數(shù)控機床故障診斷與維修課程內(nèi)容的實用性、實效性？如何引導(dǎo)學(xué)生掌握該課程學(xué)習(xí)方法，提高技能？在有限的時間和空間內(nèi)如何提高課堂教學(xué)效率？如何進行理論與實際相結(jié)合？如何加強現(xiàn)場管理，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)？筆者針對以上幾個問題在教學(xué)中進行了一些有效的探索。

1 教學(xué)內(nèi)容選取

作為教師，只有了解現(xiàn)場維修人員的工作，才能知道我們教學(xué)中的重點是什么。20世紀(jì)七八十年代的數(shù)控維修人員要對模擬電路、數(shù)字電路有較深刻的理解，他們通過電烙鐵、萬用表、示波器修理損壞的電路板。但今天的數(shù)控技術(shù)緊隨IT技術(shù)發(fā)展，電路板已被專用的大規(guī)模集成電路所取代，數(shù)據(jù)傳送也由“并行傳送”為主改為“串行傳送”為主，目前示波器、萬用表僅作為一些并行信號或靜態(tài)信號的檢測工具，對于CNC本身和數(shù)字伺服部分維修幫助非常有限?？梢赃@樣認(rèn)為，今后現(xiàn)場維修人員能夠處理的硬件將越來越少，取而代之的是借助各類軟件及相關(guān)技術(shù)資料（廠家和數(shù)控系統(tǒng)提供），及時準(zhǔn)確判斷故障類型，確定維修方法。為了達到上述要求，必須建立“理”“實”一體化教學(xué)體系，在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計上應(yīng)注重數(shù)控機床結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)的多樣性，課堂上注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生能夠觸類旁通，由于新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品的不斷應(yīng)用，要有一定的學(xué)習(xí)能力，跟上現(xiàn)代數(shù)控機床的發(fā)展。為了體現(xiàn)這一思路，可以將數(shù)控機床故障診斷與維修課程的教學(xué)內(nèi)容體系設(shè)計如下：

（1）注重3個層面訓(xùn)練：即學(xué)生閱讀電氣圖紙的訓(xùn)練；查閱相關(guān)維修資料的訓(xùn)練；故障檢測與排除的訓(xùn)練。（2）6個教學(xué)內(nèi)容模塊：即數(shù)控機床低壓電器部分的故障分析；數(shù)控系統(tǒng)的硬件裝接；數(shù)控機床機械拆裝及故障；可編控制器的應(yīng)用；數(shù)控機床機電聯(lián)調(diào)；數(shù)控機床常見故障排除。

通過上述教學(xué)內(nèi)容的安排，使學(xué)生掌握數(shù)控機床維修的基本技能和方法。

2 做好相關(guān)知識拓展的教學(xué)

筆者總結(jié)自己多年數(shù)控機床調(diào)試維修的經(jīng)驗，認(rèn)為要想快速準(zhǔn)確地判斷故障，適應(yīng)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，必須拓展相關(guān)知識，加強理論基礎(chǔ)。如本課程所需的一些專業(yè)基礎(chǔ)知識包含在計算機原理、電子技術(shù)、電氣控制與PLC、數(shù)控原理、液壓原理、數(shù)控機床結(jié)構(gòu)等課程中。學(xué)生如果在學(xué)習(xí)數(shù)控機床維修之前，對上述相關(guān)專業(yè)知識缺乏了解或者遺忘，在上課時會感到很吃力，聽不懂，更談不上有自己對故障現(xiàn)象的分析理解，在實踐中無從下手，逐漸喪失對課程的學(xué)習(xí)興趣，缺乏專業(yè)知識，也不利于學(xué)生今后的職業(yè)發(fā)展。對于這種情況，教師在典型故障分析過程中，對所涉及的有關(guān)專業(yè)知識，要進行適當(dāng)?shù)难a充和拓展，使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際，掌握所學(xué)內(nèi)容，拓寬維修思路。如在講解數(shù)控機床回參考點故障時，就必須增加數(shù)控原理中光電編碼器的知識點，這樣學(xué)生才能理解回參考點工作原理。而講解電動刀架常見故障分析時，需補充霍爾開關(guān)的相關(guān)知識，學(xué)生才能理解刀架轉(zhuǎn)不停的故障檢測方法。有理論做基礎(chǔ)，能收到事半功倍的效果，數(shù)控機床故障才能快速準(zhǔn)確地定位，增加學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的自信心和興趣。在數(shù)控故障中，往往是同一現(xiàn)象，原因卻很多，沒有理論作基礎(chǔ)，光靠經(jīng)驗是不行的，這也是目前部分企業(yè)在崗電工，至今仍無法承擔(dān)數(shù)控維修的原因。

3 教學(xué)中合理安排實踐教學(xué)

由于數(shù)控機床采用的數(shù)控系統(tǒng)專業(yè)性非常強，不同品牌數(shù)控系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)、診斷方法、參數(shù)設(shè)置差異非常大，作為職業(yè)技術(shù)教育，數(shù)控維修授課及實訓(xùn)設(shè)備應(yīng)該有針對性，由于各種原因，大部分學(xué)校實訓(xùn)設(shè)備不能完全跟上數(shù)控系統(tǒng)的更新，因此很難培養(yǎng)走出校門就基本滿足企業(yè)需要的數(shù)控維修調(diào)試人員，在教學(xué)環(huán)節(jié)中必須注重加強學(xué)生實踐環(huán)節(jié)的培養(yǎng)，可以采用如下方式：數(shù)控維修仿真─數(shù)控系統(tǒng)連接調(diào)試─數(shù)控機床整機故障維修。

篇9

關(guān)鍵詞 數(shù)控機床；激光跟蹤儀；幾何；精度；檢測

中圖分類號TG5 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2014）112-0117-02

0 引言

數(shù)控機床的工作原理是通過控制系統(tǒng)對指定的程序和編碼進行識別和翻譯，將這些程序和編碼用通過數(shù)字顯示出來，再經(jīng)過控制裝置進行處理，發(fā)出各種命令來指導(dǎo)機床進行生產(chǎn)，按照圖紙的要求把機械產(chǎn)品加工出來。數(shù)控機床之所以受到人們的青睞，一方面是因為其工作效率高，有較強的智能性，對一些精度較高的構(gòu)建進行批量的生產(chǎn)和加工，減少人力勞動的投入；另一方面，數(shù)控機床的經(jīng)濟性較好，主要體現(xiàn)在投資相對較小，效率高，而且設(shè)備便于工作人員進行操作，壽命相對較長。數(shù)控機床在不斷為人們生產(chǎn)做出貢獻的同時也在不斷的被人們所改進和創(chuàng)新，力爭使其精度更高，生產(chǎn)的零件和產(chǎn)品能夠更好的被人們所使用，而且工作人員也在對數(shù)控機床精度檢測上不斷的加強，利用多種手法檢測，激光跟蹤技術(shù)就是一項很好的檢測其幾何精度方法。

1 數(shù)控機床幾何精度檢測

數(shù)控機床的精度檢測有很多中如幾何精度檢測、工作精度檢測及傳動精度檢測等，每一個檢測環(huán)節(jié)對數(shù)控機床來說都是必須的，因為這關(guān)系到機床自身的精度和實用性，而且機床本身的精度檢測液非常重要，包括各個工作部件如刀具、主軸等的磨損狀況，文章主要針對數(shù)控機床的幾何精度檢測進行探討，因為幾何精度檢測的主導(dǎo)性較強，而且可控制空間較小。

所謂數(shù)控機床幾何精度的含義是機床一些工作部件如工作臺面、導(dǎo)軌、刀架溜板等在數(shù)控機床處于靜止?fàn)顟B(tài)或者運動較慢的情況下的精度，通常是指的這些構(gòu)建的平面度、直線度和一些相對運動所允許的誤差等，對于這些構(gòu)建幾何精度的檢測是較為直觀的，但是又非常不好把握，因為一個平面的平整程度或者一些相對運動構(gòu)建運行時所產(chǎn)生的誤差是否在允許范圍內(nèi)的檢測不能夠出現(xiàn)絲毫的差錯，要求精確度非常高的測量手段，可以說幾何精度的檢測是數(shù)控機床精度得以保障的前提條件。

2 基于激光跟蹤儀的數(shù)控機床幾何精度檢測

激光跟蹤儀器是一種工業(yè)上用于設(shè)備檢測的重要儀器，它能夠大尺度的進行高精度的檢測，檢測誤差非常之小，用它可以對數(shù)控機床一些構(gòu)建的直線度和角度進行精確測量，檢測其中是否存在誤差，精度的角度編碼器、續(xù)光再續(xù)和激光等技術(shù)的發(fā)展存進了激光跟蹤儀的產(chǎn)生和發(fā)展，激光跟蹤儀涉及到計算機控制、激光測量、光電探測和計算機處理技術(shù)等，是數(shù)控機床幾何精度檢測必備設(shè)備之一。

激光跟蹤儀能夠配合反射標(biāo)靶通過激光進行距離和角度測量，它同時配有繞兩個軸轉(zhuǎn)動的測角機構(gòu)，利用球坐標(biāo)進行高精度測量的一起，激光跟蹤儀不僅僅能夠測量靜止的目標(biāo)，而且還能夠?qū)σ恍﹦討B(tài)的目標(biāo)或者靜止與動態(tài)均有的目標(biāo)進行跟蹤和測量。對于數(shù)控機床中激光跟蹤儀對其幾何精度的測量時，通常為了節(jié)約成本會采用多站點測量法，因為儀器較為昂貴，對數(shù)控機床幾何測量要不同的位置進行校隊測量，所以會在不同時間選擇多個位置測量。這樣通過多個點位測量的數(shù)據(jù)，根據(jù)測點位置自標(biāo)定的算法和基點空間坐標(biāo)標(biāo)定的算法，就可以確定出機床在靜止或者運動狀態(tài)下被測的點的坐標(biāo)，這樣多個測量點坐標(biāo)都計算出來就能夠很容易了解被測量的目標(biāo)平面度和直線度，還能夠測量出相對運動狀態(tài)下的相對誤差是否存在。激光跟蹤儀也能夠用單站測量的方法對目標(biāo)進行測量，但是由于這種方法的穩(wěn)定性較差，并且校隊能力不強，在距離較大的測量距離情況下，很難掌握其測量的準(zhǔn)確性，所以很多情況下都采用多站點不同時測量的方法。

激光跟蹤儀對于數(shù)控機床幾何精度的測量要在正確的操作下才能夠有較高的精度，通常在測量的同時也要注意對激光跟蹤儀精度的影響因素，激光跟蹤儀精度的主要影響因素應(yīng)該是其自身存在的角度誤差，因為在測量過程中角度編碼器誤差與測量距離成正比，我們可以知道測量距離越大。激光跟蹤儀內(nèi)部的反射鏡也對其精度有很大影響，因為反射鏡對激光軌道有很大的影響，如果三個反射鏡不是相互成90°直角關(guān)系，或者三個反射鏡的角點與外球心不重合那么測量精度都會受到很大的影響。而且激光跟蹤儀的測量精度也會受到外部因素的影響，如溫度、濕度、壓力、風(fēng)速等，所以在實用激光跟蹤儀對數(shù)控機床進行幾何測量時一定要非常注意進行大氣補償?shù)恼{(diào)整，為了使激光跟蹤儀對數(shù)控機床的幾何精度測量更加準(zhǔn)確，需要檢測儀器是否合格，并選擇合適的測量距離，規(guī)范操作，這樣才能夠保障檢測的精確度，為數(shù)控機床的精度調(diào)整做出更多保障。

3結(jié)論

可以說數(shù)控機床的精度是其最高價值所在，是所有數(shù)控機床追求的最重要目標(biāo)，也只有不斷提高其精度，快速準(zhǔn)確的檢測出機床各部分的幾何誤差所在，并且及時進行誤差補償，才能使其更好的促進人們生產(chǎn)生活，并且逐漸走向現(xiàn)代化和智能化。數(shù)控機床在設(shè)計時要充分考慮到其工作性質(zhì)、運行震動和摩擦狀況和實用壽命等這些基礎(chǔ)因素之外，還要格外的針對數(shù)控機床精度問題進行探討，通過改造某些部位或者排除一些影響機床精度的因素等提高其精度，并且還能夠通過一些先進的檢測手段和技術(shù)，讓我們對數(shù)控機床的控制性更強，這樣才能夠使數(shù)控機床的工作性能更好，使用壽命更長。

參考文獻

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[2]胡文彬，數(shù)控機床裝配調(diào)試與維修實訓(xùn)[G].北京航空航天大學(xué)出版社，2011，8，1.

篇10

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床 ；工作原理

數(shù)控機床由程序編制及信息載體、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服裝置系統(tǒng)、輔助控制裝置、機床本體等幾部分組成。 數(shù)控機床加工零件的過程如圖1所示。

一、程序編制及信息載體

數(shù)控加工機床進行工作時不需要人來直接進行操作，而是靠人事先編制好的數(shù)控程序來實現(xiàn)控制。數(shù)控程序?qū)嵸|(zhì)上是一種規(guī)定的代碼和程序格式，它能幫助數(shù)控機床直接接受的人的意圖。通過對加工零件的工藝分析和結(jié)構(gòu)形狀分析，確定零件坐標(biāo)系在機床坐標(biāo)系上的相對位置，即刀具與零件相對運動的尺寸參數(shù)；零件在機床上的安裝位置；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數(shù)以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運動、尺寸、安裝位置、工藝參數(shù)等加工信息后，用由符號、數(shù)字和文字等寫成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼，并且按照一定的的方法和格式，編制成用于控制零件加工的數(shù)控程序單。程序編制的工作以前大多由人工來完成，近些年來，隨著科技的快速發(fā)展，越來越多的程序由專用的編程機和通用的計算機上完成。特別是對于一些形狀復(fù)雜的零件，編程機和計算機能夠明顯地提高效率。數(shù)控程序的媒介稱為信息載體，它用來記錄零件加工的全部信息，它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤等，比如穿孔帶，就以有孔表示二進位數(shù)字碼的"1"，無孔表示"0"。采用哪一種存儲載體，取決于數(shù)控裝置的設(shè)計類型。

二、輸入裝置

輸入裝置的作用是將信息載體上的數(shù)控程序傳遞并存入數(shù)控裝置內(nèi)。輸入裝置可以是紙帶閱讀機、磁帶機或軟盤驅(qū)動器等，選擇輸入裝置應(yīng)考慮控制存儲的介質(zhì)。數(shù)控機床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控加工程序還可由編程計算機用RS232C或采用網(wǎng)絡(luò)通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。

零件的加工程序輸入到計算機后，先存入計算機的零件程序存儲器中，加工時再從存儲器中一段段往外調(diào)?；蛘吡慵绦驈拈喿x機輸入數(shù)控裝置后，直接送去信息處理，這樣機床一邊讀入，一邊加工。

三、數(shù)控裝置

加工零件的信息輸入數(shù)控裝置后，接著進行信息的處理。數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲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系統(tǒng)軟件進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，將加工程序翻譯成計算機內(nèi)部能識別的語言，這個過程叫譯碼。譯碼后，這些指令與數(shù)據(jù)是控制與運算的原始依據(jù)，能控制機床各部分的工作，使其進行規(guī)定的有序運動和動作。

零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成，刀具在加工過程中必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動，即按圖形軌跡移動。對于輪廓控制系統(tǒng)，信息處理的重要內(nèi)容是運動軌跡的插補運算。零件的加工程序通常只給出工件某段輪廓起點和終點的坐標(biāo)和形狀規(guī)律信息，由計算機據(jù)此計算出一系列中間點的坐標(biāo)，并向相應(yīng)坐標(biāo)輸出脈沖信號，控制各坐標(biāo)軸（即進給運動的各執(zhí)行元件）的進給速度、進給方向和進給位移量等。這種把起點和終點之間的空白補齊的運算稱為插補運算。

四、伺服系統(tǒng)和位置檢測裝置

驅(qū)動裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴(yán)格按照指令信息的要求驅(qū)動機床移動部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動態(tài)響應(yīng)性能是影響數(shù)控機床加工精度、表面質(zhì)量和生產(chǎn)率的重要因素之一。伺服系統(tǒng)控制機床的各個執(zhí)行件，使之完成預(yù)定的位移，每一個數(shù)字或者脈沖信號，使機床執(zhí)行件得到的位移量稱為"增量值"或"設(shè)定單位"。它的大小取決于機床的精度等級。通常為0.001mm。某些精度要求較低的機床，也可以取得大一些。

位置檢測裝置將數(shù)控機床各坐標(biāo)軸的實際位移量檢測出來，經(jīng)反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置之后，數(shù)控裝置將反饋回來的實際位移量值與設(shè)定值進行比較，控制驅(qū)動裝置按照指令設(shè)定值運動。

五、輔助控制裝置

機床邏輯狀態(tài)接口電路，主要用于機床主軸電動機的開、停、正、反、制動以及變速，液壓泵和切削液泵的開、停，換刀動作等開關(guān)量的控制。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)過編譯、邏輯判別和運動，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動相應(yīng)的電器，帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關(guān)量動作。這些控制包括刀具的選擇和交換指令，冷卻、裝置的啟動停止，主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，工件和機床部件的松開、夾緊，分度工作臺轉(zhuǎn)位分度等開關(guān)輔助動作。

由于可編程邏輯控制器具有響應(yīng)快，性能可靠，易于使用、編程和修改程序并可直接啟動機床開關(guān)等特點，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機床的輔助控制裝置。

六、機床本體