摘要數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部件

1、摘要 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部件,因此,數(shù)控機(jī)床的維護(hù)主 要是數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段較長時(shí)間的使用,電子元器件 性能要老化甚至損壞,只有堅(jiān)持做好對(duì)機(jī)床的日常維護(hù)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(jī)床長時(shí)間穩(wěn)定工作;也才能充分發(fā)揮數(shù)控機(jī) 床的加工優(yōu)勢(shì),達(dá)到數(shù)控機(jī)床的技術(shù)性能,確保數(shù)控機(jī)床能夠正常工作 就必須對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行日常的維護(hù) 關(guān)鍵詞 :數(shù)控機(jī)床、維護(hù)與調(diào)整、數(shù) 控系統(tǒng)第一章 數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀 1.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 在傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè) 中,批量產(chǎn)品的生產(chǎn)采用了自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和專用生產(chǎn)線,這種高 效設(shè)備在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)

2、等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 但是機(jī)械制造業(yè)中單件、 小批量生產(chǎn)約占機(jī)械加工總量的 80%以上,尤其是制船、航天、機(jī)床、 重型機(jī)械以及軍工行業(yè),其特點(diǎn)是加工批量小、改型頻繁、零件的形狀 復(fù)雜而且加工精度高。如果使用一次性投資高,并且在生產(chǎn)中需要經(jīng)常 更換工裝的專用生產(chǎn)線這類零件顯然很不適合。 數(shù)控機(jī)床就是為了了解 決多品種、小批量零件的自動(dòng)化生產(chǎn)而誕生出來的一種靈活、通用、自 動(dòng)化的機(jī)床。 它最早應(yīng)用于軍工行業(yè), 用于加工直升飛機(jī)葉片檢查樣板, 經(jīng)過幾年的研究和推廣應(yīng)用后, 在機(jī)械制造業(yè)中加工復(fù)雜零件曲面方面 發(fā)揮了重要作用。目前,在機(jī)械制造業(yè)中,數(shù)控機(jī)床有取代常規(guī)機(jī)床的 趨勢(shì)。 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)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(jī)床的應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用 領(lǐng)域的擴(kuò)大,它對(duì)國民經(jīng)濟(jì)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?yàn)檫@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(shì)。機(jī)械制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求越來越高,數(shù)控機(jī)床的變化 和發(fā)展也越來越快,當(dāng)前世界上數(shù)控機(jī)床的發(fā)展呈現(xiàn)如下趨勢(shì)。 1.高速、高精度化 高速指的是高的主軸轉(zhuǎn)速、高的快速移動(dòng)速度和 高的換刀速度(即短的換刀時(shí)間或刀架轉(zhuǎn)位時(shí)間 。高的主軸轉(zhuǎn)速能提 高切削效率和改善加工表面的質(zhì)量, 高的換刀速度能有效地縮短輔助時(shí) 間,而高的快速移動(dòng)速度不僅能減少非切削工時(shí),而且能相

4、應(yīng)地提高切 削進(jìn)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(qiáng)化機(jī) 床的工作效能。隨著今近年來市場(chǎng)競爭的加劇,促使發(fā)展全面高速化機(jī) 床的趨勢(shì)更為明顯。 高精度化是指高數(shù)控機(jī)床的精度。在控制系統(tǒng)方 面采用高性能的計(jì)算機(jī)提高位置控制時(shí)插補(bǔ)計(jì)算的速度, 使用新的曲線 擬合算法減少插補(bǔ)誤差的產(chǎn)生,提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度(目前已經(jīng)達(dá) 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(jìn)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(jī) 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(yīng)采用監(jiān)測(cè) 分辨率更高的位置編碼器。采取以上措施并配合機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)、

5、靜態(tài) 剛度的提高,在中、小型數(shù)控機(jī)床上其定位精度已經(jīng)可以達(dá)到 34um。 重復(fù)定位精度可以達(dá)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(jī)床的價(jià)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(shí)工作制。 數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮其高性能、 高精度、 高效率的特點(diǎn), 使企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益, 關(guān)鍵取決于其可能性。 衡量數(shù)控機(jī)床的可靠性的重要指標(biāo)是數(shù)控機(jī)床的平均無故障工作時(shí)間 (小 時(shí) 。 數(shù)控機(jī)床由數(shù)控系統(tǒng)、 強(qiáng)電控制系統(tǒng)和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)等組合而成, 其可靠性指標(biāo)要低于其中任何一個(gè)單個(gè)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo), 統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯 示數(shù)控機(jī)床的平均無故障工

6、作時(shí)間通常比數(shù)控系統(tǒng)要低一個(gè)數(shù)量級(jí)。 因 此,提高數(shù)控機(jī)床的可靠性,關(guān)鍵在于提高組成數(shù)控機(jī)床的各個(gè)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(jì) 70年代平均無故障工作時(shí)間大于 3000小時(shí), 80年 代大于 10000小時(shí), 90年代已經(jīng)提高到 30000小時(shí)以上, 并且由繼續(xù)提 高的趨勢(shì), 有資料顯示 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到 125個(gè)月。 3. 機(jī)床功能復(fù)合化 數(shù)控機(jī)床功能的復(fù)合化是為了提高零件加工效率, 減少輔助時(shí)間。在復(fù)合化數(shù)控機(jī)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(jī)床在使用上的局限性,可代替多

7、臺(tái)機(jī) 床實(shí)現(xiàn)多工序一次裝夾加工,這種方式既能減少裝卸時(shí)間,提高機(jī)床生 產(chǎn)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(fù)合功能的數(shù)控機(jī)床。4. 智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化 智能化是指數(shù)控機(jī)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(yīng)控制、工藝參數(shù)的自動(dòng) 生成等技術(shù),在應(yīng)用層面上改善數(shù)控機(jī)床的使用,在數(shù)控系統(tǒng)方面使用 智能化的負(fù)載自動(dòng)識(shí)別、 電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)運(yùn)算調(diào)整和自動(dòng)選定工作狀態(tài) 等技術(shù),使數(shù)控機(jī)床的安裝調(diào)試更高效。5. 網(wǎng)絡(luò)化是 21世紀(jì)數(shù)控機(jī)床的必備功能之一,這種功能將極大的滿 足生產(chǎn)線,制造系統(tǒng)和制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求,使

8、得企業(yè)和企業(yè)之間也可以進(jìn)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(yīng)該在機(jī)床通電時(shí)更換電池,以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。 2.鍵盤故障171.在用鍵盤輸入程序時(shí),若發(fā)現(xiàn)關(guān)字符不能輸入、不能消除、程序不能復(fù)位或顯示屏不能更換頁面等故障,應(yīng)首先考慮有關(guān)按鍵是否接觸不好,予以修復(fù)或更換。若不見成效或者所有按鍵都不起作用,可進(jìn)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(nèi)部熔絲燒斷故障,多出現(xiàn)于對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量時(shí)的誤操作,或由

11、于機(jī)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(hù)范圍,以便發(fā)生問題時(shí)能及時(shí)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(jī)床的突然斷電或意外操作了急停按鈕,使機(jī)床刀具的實(shí)際位置與計(jì)算機(jī)內(nèi)存的刀位號(hào)不符,如果操作者不注意,往往會(huì)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(duì)時(shí),應(yīng)及時(shí)核對(duì)控制系統(tǒng)內(nèi)存刀位號(hào)與實(shí)際刀位號(hào)是否相符,如不符,應(yīng)參閱說明書介紹的方法,及時(shí)將控制系統(tǒng)內(nèi)存的刀位號(hào)改為實(shí)際刀位號(hào)。5.控制系統(tǒng)的“NOT READY”(沒準(zhǔn)備好故障應(yīng)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(yīng)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(yīng)檢查電源部分是否有問題;檢查電動(dòng)機(jī)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(chǎn)生“NOT READY”故障。 6.機(jī)床參數(shù)的修改對(duì)每臺(tái)數(shù)控機(jī)床都要充分了解并掌握機(jī)床參數(shù)的含義,它除能幫助操作者很好地了解該機(jī)床的性能外,有的還有利于提高機(jī)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(duì)有關(guān)參數(shù)的更改可擴(kuò)展機(jī)床的功能,提高各軸的進(jìn)給率及主軸轉(zhuǎn)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(dá)到提高工作效率的目的。當(dāng)然,控制系統(tǒng)的故障現(xiàn)象遠(yuǎn)不止這些。如CRT顯示故障,光電閱讀機(jī)的故障,打印機(jī)故障,機(jī)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(xiàng)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(guān)維修資料及個(gè)人經(jīng)驗(yàn)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(bào)警信號(hào),CNC控制系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)放大驅(qū)動(dòng)板上的各種信息狀態(tài)指示燈、故障報(bào)警指示參閱有關(guān)維修說明書上介紹的關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)的波形、電壓值,CNC控制系統(tǒng)、伺服放大板上的有關(guān)參數(shù)的設(shè)定,短路銷的設(shè)置及相關(guān)電位器的調(diào)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(jī)床的實(shí)際進(jìn)給值與指令值之差超過限定的允許值。對(duì)此類問題做如下準(zhǔn)備:檢查數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置的允許伺服偏差是否太小;檢查CNC控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)放大模塊之間,CNC控制系統(tǒng)與位置檢測(cè)之間,驅(qū)動(dòng)放大器與伺服電機(jī)的連線是否正確、可靠;檢查位置檢測(cè)器的信號(hào)及相關(guān)的D/A轉(zhuǎn)換電路是否有問題。檢查驅(qū)動(dòng)放大器輸出電壓是否有問題,若有問題,應(yīng)予以以修理或更換;檢查電動(dòng)機(jī)軸與傳動(dòng)機(jī)械間是否配合良好,是否有松動(dòng)或間隙存在;檢查位置增益是否符合要求。若不符合要求,對(duì)有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整。2.機(jī)床停止時(shí),有關(guān)進(jìn)給軸振動(dòng)檢查高頻脈沖信號(hào),觀察其波形及波幅,若不符合要求應(yīng)調(diào)節(jié)

15、有關(guān)電位器;檢查伺服放大器速度環(huán)的補(bǔ)償功能。若不合適,應(yīng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償用電位器;檢查位置檢測(cè)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(dòng)現(xiàn)象,若有問題應(yīng)予以修復(fù);3.機(jī)床運(yùn)行時(shí)聲音不好,有擺動(dòng)現(xiàn)象先檢查測(cè)速電機(jī)換向器表面是否光滑、清潔,電刷與換向器是否接觸良好,因?yàn)閱栴}往往多出現(xiàn)在這里,若有問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)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(yīng)予以調(diào)整;檢查伺服放大器位置增益,若有問題應(yīng)調(diào)節(jié)有關(guān)電位器;檢查位置檢測(cè)器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否松動(dòng);檢查由位置檢測(cè)器來的反饋信號(hào)的波形D/A轉(zhuǎn)換后波形幅度。若有問題,應(yīng)進(jìn)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(hào)反相,或者電樞線接反了,即整個(gè)系統(tǒng)不是負(fù)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(hào)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(yùn)動(dòng)用戶保護(hù)性操作,如急停按鈕、制動(dòng)裝置等沒有釋放,或有關(guān)運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)開頭不正確;主電源熔絲熔斷;由于過載保護(hù)用斷路器動(dòng)作或監(jiān)控用繼電器的觸點(diǎn)未接觸好,呈常開狀態(tài)而使伺服放大部分信號(hào)沒有發(fā)出。6.電動(dòng)機(jī)過熱滑板運(yùn)行時(shí)其摩擦力或阻力太大;熱保護(hù)繼電器脫扣,電流設(shè)定錯(cuò)誤;勵(lì)磁電流太低或永磁式電機(jī)失磁時(shí),為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱;切削條件惡劣,刀具

17、反做用力太大引起電動(dòng)機(jī)電流增高;運(yùn)動(dòng)夾緊、制動(dòng)裝置沒有充分釋放,使電動(dòng)機(jī)過載;由于齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的損壞或傳感器有問題,所產(chǎn)生的噪聲進(jìn)入伺服系統(tǒng)而引發(fā)的周期性噪聲,可使電機(jī)過熱;電動(dòng)機(jī)本身內(nèi)部匝間短路而引起的過熱;有風(fēng)扇冷卻的電動(dòng)機(jī),若風(fēng)扇損壞,也可使電動(dòng)機(jī)過熱。7.機(jī)床定位精度不準(zhǔn)首先檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)換向器的表面光滑以及電刷的磨合狀況,若有問題,應(yīng)修整事更換;檢測(cè)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(yīng)予 以調(diào)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(jī)械傳動(dòng)部分反向間隙， 若不合適應(yīng)調(diào)整或進(jìn)行軟件上的反向間 隙補(bǔ)償； 檢查位置檢測(cè)信號(hào)的振幅是否

18、合適，并進(jìn)行必要調(diào)整； 檢查機(jī)床的振動(dòng)狀況，如機(jī)床水平狀態(tài)是否符合要求，機(jī)床地基是否 有振動(dòng)，主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)床是否振動(dòng)。 3.6 數(shù)控機(jī)床故障排除方法 （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(duì)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。 有時(shí)由于用戶程序錯(cuò)誤 亦可造成故障停機(jī)，對(duì)此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行

19、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。通過對(duì)電 位計(jì)的調(diào)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(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，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(duì)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