数控机床维修管理

数控机床维修管理（共12篇）

数控机床维修管理 篇1

谈数控机床模块化管理与预防性维修

开展数控机床的.模块化管理与预防性维修,是大规模装备数控机床的现代企业顺利生产的保证,直接影响着数控设备期正常运行.

作 者：刘云清 Liu Yunqing  作者单位：中国铁路集团南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司设备部,213011 刊 名：设备管理与维修 英文刊名：PLANT MAINTENANCE ENGINEERING 年，卷(期)： “”(2) 分类号：U270.8 关键词：数控机床   模块化管理   预防性维修  

数控机床维修管理 篇2

关键词：数控机床,维修,诊断,维护

近几年, 我校购置了一批适应不同教学要求的数控机床。这些数控机床具有高精度、高效率和高适应性的特点, 是我校重点、关键设备。由于数控机床是集机、电、液、气等技术为一体的自动化设备, 如果因为操作不当、维护不周而发生故障, 会严重影响正常的教学要求。所以对数控机床进行科学有效地维修、维护是非常重要的。

1 数控机床故障维修的特点

数控机床故障维修一般分机械故障维修和数控系统故障维修两部分。

1.1 机械故障维修的特点

机械故障维修的显著特点是先简后精, 即先简易维修后精密维修。

1.1.1 简易维修是由现场维修人员使用一般

的检查工具或通过感觉器官的问、看、听、摸、嗅等对机床进行故障诊断。例如, 可以使用最常用的万用表检测电路的通断。简易诊断能快速测定故障部位, 监测劣化趋势, 选择有疑难问题的故障进行精密诊断。

1.1.2 精密是维修根据简易诊断中提出的疑

难故障, 由专职维修人员利用先进测试乎段进行精确的定量检测与分析, 找出故障位置、原因和数据, 以确定最合理的修理方法。

1.2 数控系统故障维修的特点

1.2.1 先机械后电气。

即首先检查机械部分是否正常, 行程开关是否灵活, 气动、液压部分是否存在阻塞现象等等。然后再检查电气部分。

1.2.2 先外部后内部。

即当数控机床发生故障后, 维修人员应先采用问、看、听、摸等方法, 由外向内逐一进行检查。

1.2.3 先简单后复杂。

先简单后复杂, 当出现多种故障相互交织掩盖、一时无从下手时, 应先解决容易的问题, 后解决难度较大的问题。常常在解决简单故障的过程中, 难度大的问题也可能变得容易, 或者在排除简单故障时受到启发, 从而有了解决复杂故障的办法。

1.2.4 先一般后特殊。在排除某一故障时, 要先考虑最常见的可能原因, 然后再分析很少发生的特殊原因。

2 数控机床常用的故障诊断方法

2.1 直观法

这是一种最基本的, 也是首先使用的方法, 一般情况的故障通过这种直接观察, 就能解决。也就是说, 在故障的现场, 通过观察故障时或故障发生后是否有异响、火花亮光发生, 它们来自何方, 何处出现焦糊味, 何处发热异常, 何处有异常震动等等, 就能判断故障的主要部分, 然后, 进一步观察可能发生故障的每块电路板, 或是各种电控元件的表面状况, 例如是否有烧焦、烟熏黑处或元件、连线断裂处, 从而进一步缩小检查范围。使用直观检查法要求维修人员有一定的实践经验, 通过观察症状、查找资料、分析原理, 同时结合长期积累的丰富经验, 对故障进行具体的诊断。

2.2 对比法

数控系统生产厂在设计线路板时, 为了调整维修的方便, 在线路板上设计了多个检测用端子。当机床发生故障时, 通常采用常规电工检测仪器工具, 按系统电路图及机床电路图通过这些端子检测电平和波形, 将正常值与故障时的值进行比较, 就可以分析出故障的原因及故障所在位置。

2.3 换板诊断法

换板诊断法, 具体地说, 就是将存疑线路板用型号完全相同的电路板、模块、集成电路和其他零部件进行更换, 然后启动机床, 观察故障现象是否消失或转移, 这样可迅速判断出有故障的模块。

2.4 CRT及指示灯报警诊断法

数控系统都具有自诊断功能。系统出现故障时, 自诊断便进行跟踪检测, 一旦检测到故障, 立即将故障以报警号或错误代码的形式显示在视频显示器 (CRT) 上或点亮面板上报警指示灯、而且这种自诊断功能还能将故障分类报警, 如误操作报警;有关伺服系统报警;设定错误报警;各种行程开关、接近开关报警;温度、液压不正常等等, 报警信息通常只能指出故障大致范围, 具体故障还需使用其他方法检测确定故障源。

2.5 PMC诊断画面控制参数

FANUC PMC诊断画面的功能, 包括梯形图、接口状态诊断、FORCE、TRACE等, 这些功能可以通过设定画面将其限制, 我们应该了解诊断控制参数的含义和修改方法, 以便我们灵活使用PMC画面的各个功能, 并且可以通过设置, 限制非维修人员破坏PMC程序或参数, 保护原始PMC状态。例如, 伺服运转画面中的位置偏差量 (显示实际的位置偏差量) 可以检测实时的位置误差, 既指令值与反馈值的差 (该值存放在误差寄存器中) , 我们知道实际误差值大于No1826-1829伺服参数的设定值时, 产生伺服误差过大报警, 如410、411、421等报警, 所以, 当出现伺服误差过大报警时, 就需要我们检测伺服运转画面中的位置偏差量。

以上故障诊断法, 是通过学习和实践总结出的对我校数控机床故障检测行之有效的方法。

3 数控机床的维修管理

数控机床的维修管理与传统机床相比应强调以下内容:

3.1 选择合理的维修方式

设备维修方式可以分为事后维修、预防维修、改善维修、预知维修或状态检测维修、维修预防等, 选择最佳的维修方式, 是要用最少的费用取得最好的修理效果。如果从修理费用、教学影响、维修组织工作和修理效果等方面去衡量, 哪一种维修方式都有它的优点和缺点。现代数控机床具有自动检测、自动诊断功能。对教学用数控机床的维修, 可以选择预防维修或状态检测维修的方式。

尽量减少数控柜和强电柜门的开关次数:由于在机加车间的空气中一般含有油雾, 灰尘甚至金属粉末, 一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上, 容易引起元器件间的绝缘电阻下降, 甚至导致元器件及印制线路损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作, 打开数控柜的门来散热, 这是决对不可取的。正确的做法是降低数控系统外部的环境温度。

3.2 状态检测维修

这是一种以设备状态为基础的预防维修, 在设计上广泛采用检测系统, 在维修上采用高级诊断技术, 根据状态监视诊断技术提供的信息, 判断机床的异常, 预知机床的故障, 在故障发生前进行适当维修。这种维修方式由于维修时机掌握的及时, 机床零件的寿命可以得到充分利用, 避免过修和欠修, 是一种最合理的维修方式, 适用于数控机床这样的重点、关键设备。

3.3 数控系统长期不使用时的维护

要经常给数控系统通电, 特别是在环境湿度较大的情况下, 让数控系统空转运行利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气,

保证电子器件性能稳定可靠。

3.4 定期理数控柜的散热通风系统

应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常, 应视工作环境状况, 每半年或每季度检查一次通风到过滤器是否有堵塞的现象如果过滤网上灰尘过多, 需及时洁理, 否则将会引起数控系统柜内温度高, 造成过热报警或数控系统工作不可靠。

维修人员应能分析常见故障和偶发故障的现象及产生原因, 建立查找故障的程序, 将故障现象、分析步骤和排除方法进行归纳整理, 并能进行故障统计分析, 对重复性比较高的故障进行重点研究, 做改善性维修。

总之, 只有选择合理的维修方式, 认真做好故障现象、原因和维修的记录, 建立完整的维修档案, 才能确保数控机床的开动率, 最好的发挥数控机床的教学作用。随着我校数控机床的大量使用, 学生数量不断增加, 对机床的使用效率要求不断增高, 加强数控机床的维修管理己刻不容缓, 它关系到如何充分发挥我校数控机床的实践教学的优势, 实现“六合一”教学模式。从而确保我校数控专业教学能够高效率高质量的进行。

参考文献

[1]曹红兵.数控机床故障诊断与维修[J].东方电机, 2006 (6) .

数控机床电气维修技术 篇3

中图分类号：G714 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）24-0069-01

数控机床的电气维修相关技术工作人员需要有良好的技能、科学高效维修方法且掌握比较广的数控机床的专业知识。下面主要从以下几个方面谈谈数控机床电气维修技术。

一、现场维修

1.询问调查

首先应要求操作者尽量保持故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断。

2.故障分析并确定原因

根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。

二、电气故障的常用诊断方法

1.直观检查法。这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。通过目测故障板，仔细检查有无保险丝烧断，元器件烧焦，烟熏，开裂现象。以此可判断板内有无过流，过压，短路等问题。手摸并轻摇元器件，尤其是阻容，半导体器件有无松动之感，以此可检查出一些断脚，虚焊等问题。

2.仪器检查法。使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

3.信号与报警指示分析法。通过硬件报警指示灯状态和相应的功能说明获知指示内容及故障原因；通过系统软件、PLC程序与加工程序中的故障报警显示，对照相应的诊断说明手册获知可能的故障原因。

4.接口状态检查法。现代数控系统多将PLC集成于其中，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号，又要熟悉PLC编程器的应用。

5.参数调整法。参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。

6.备件置换法。现代数控系统大都采用模块化设计，初步判断出可能的故障模块，用诊断备件将其替换，使用这种方法在操作时一定要在停电状态下进行，在更换前要仔细检查线路板的版本，型号，各种标记，跨接是否相同，对于有关的机床数据和电位计的位置应做好记录，拆线时应做好标志。

7.初始化复位法。有时数控系统死机，对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。有时，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录。

三、常见电气故障

1.电源故障。电源是维持系统正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。由于电源波动较大，质量差，还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰，加上人为的因素（如突然拉闸断电等）。这些原因可造成电源故障。

2.开关故障。胶壳刀开关、铁壳开关、组合/转换开关、按钮开关、位置行程、限位开关，触点接触不良、接线的连接不良或动断触头短路，造成电路不通或被控电器不动作。机构不良（弹簧失效或卡住）与损坏，安装欠妥、松动或移位、污染、接地不良与绝缘不良会造成漏电与开关短路。

3.低压断路器故障。断路器手动操作时不能闭合（不能接通或不能启动）、动作延时过长、欠压脱扣器不能分断、电动机启动时立即分断等故障造成不动作或误动作。

4.接触器常见故障。接触器主要存在主触点不闭合、线圈断电而铁心不释放、主触头不释放、电磁铁噪声大、线圈过热或烧毁等故障。

5.数控机床的主流主电路系统。交流主电路系统通常使用的电气元件它们大多数属于有触头开关，因此出现的故障也总是与触头有关，如触头氧化、触头烧毁、触头接触压力不足导致的局部发热，接线螺丝松脱造成的连接局部发热。此外电动机过载造成热继电器或空气断路器脱扣动作、接触器线圈烧毁、熔断器熔断、操作机构失灵等故障也比较常见。

数控机床维修经验之谈 篇4

维修的理论基础是能够读懂原理图，了解数控知识，熟悉电路；维修的现实基础是熟悉工艺，包括线束怎么走，器件怎么装，钣金怎么拆，以及什么样的机床有什么样的配臵。我维修的第一课就是学习原理图，了解器件，巩固电路知识。依我看，数控机床故障维修可以大致以下几大类：

第一类，上位机（计算机）与下位机连接不上，包括与变频器的连接、与伺服驱动器的连接、与刀库的连接、与温控模块的连接等。出现这样的问题时，首先应看一看软件设臵是否得当，比如没有刀库的机床却在机床中勾选了“允许刀库控制”。

第二类，控制柜无法加电（指在测试软件JDtest 中）。一方面需要检查上信号是否在传输的过程中由于线路的原因而中止，上电信号的行走路线是 “控制卡 –37芯线-I/O-急停开关-门开关-接触器”；另一方面由于电源的异常导致无法上电，比如当采用24VDC的某一线路有短路时，开关电源所有的输出关闭，从而导致所有机床信号灯亮红灯。

第三类，电磁阀类故障。公司使用的电磁阀都是常闭型电磁阀，即断电时气阀是关闭的。这类问题的处理比较简单，处理方法：在测试软件中给定该信号，看是否有24VDC，如果没有，将问题往上找（I/0、控制卡），如果有，问题往下找（线路、电磁阀）。同时，判断电磁阀时候好坏的方法也简单，可以直接给电磁阀加24VDC，正常情况下，有类似于继电器吸合的声音。

第四类，输入信号检测类故障。有些电磁阀信号的执行需要特定的输入检测信号作为前提，比如刀库的推出的前提是必须保证刀盘处于退回的状态，又比如松刀指令的执行需要检测主轴的转速是否为0。这类信号故障导致的现象一般是机床不能进行相应的操作（比如刀盘的推出），处理该现象一般需要将输入信号与输出信号综合考虑。

第五类，驱动器报警故障。判断报警故障出处最好的方法是对调法（在确保功率相等的情况下），解决驱动器报警问题首先得熟悉驱动器使用说明书，懂得如何操作驱动器前面板，包括写参数，查看参数。

第六类，机床的三轴不能移动但伺服驱动器没报警。这类问题首先应往驱动器以上（I/0、37芯线、控制卡）找原因，一般都是脉冲指令信号没有传到至驱动器。

第七类，校正原点时负限位报警。导致这类故障最常见的原因是负限位与原点的距离挨得太近，或者运动速度过高。

第八类，短路（或接地）。分为24VDC短路与220VAC短路，对于第一类的短路可以直接观看U261开关电源输出指示灯的状态，然后注意排查，一般不会烧到器件；而对于220VAC的短路需要谨慎处理，一方面要保证人身安全，另一方面要防止烧坏器件，所以不能盲目地换器件，重点检查风扇、泵、变频器的接线。

第九类，三相电器缺相。一般对于伺服驱动器、变频器缺相都会有报警提示，而对于泵缺相时，电机不能正常运转，或者嗡嗡响，或者不能启动，有时对于小功率的泵也能运转，但运动一会儿后，短路器会出现欠压跳闸。

典型西门子数控机床维修方法 篇5

1）电源接通后无基本画面显示

（a）电路板03840号板上无监控灯显示

（b）03840号电路板上监控灯亮

原因：

①监控灯闪烁。如果监控灯闪烁频率为1Hz，则EPROM有故障；如果闪烁频率为2Hz，则PLC有故障；如以4Hz频率闪烁，则保持电池报警，表示电压已不足。

②监控灯左灭右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。

③监控灯常亮。这种故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系统总线（即背板）有故障、电路板上设定有误、机床数据错误、以及电路板（如存储器板、耦合板、测量板）的硬件有故障。

2）CRT上显示混乱

（a）保持电池（锂电池）电压太低，这时一般能显示出711号报警。

（b）由于电源板或存储曾被拔出，从而造成存储区混乱。这是一种软故障，只要将CNC内部程序清除并重新输入即可排除故障。

（c）电源板或存储器板上的硬件故障造成程序显示混乱。

（d）如CRT上显示513号报警，表示存储器的容量不够。

3）在自动方式下程序不能启动

（a）如此时产生351号报警，表示CNC系统启动之后，未进行机床回基准点的操作。

（b）系统处于自动保持状态。

（c）禁止循环启动。检查PLC与NC间的接口信号Q64.3。

4）进给轴运动故障

（a）进给轴不能运动。造成此故障的原因有：

①操作方式不对；

②从PLC传至NC的信号不正常；

③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。

④发生22号报警，它表示位置环未准备好。

⑤测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的。如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬件故障。

⑥运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。

⑦当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械夹紧状态。

（b）进给轴运动不连续。

（c）进给轴颤动。

①进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行最佳化或交流电机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。

②CNC系统的位控板有故障。③机构磨擦力太大。

④数控机床数据有误，有关机床数据的正确设定如下。

（d）进给轴失控。

①如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。

②如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。

③进给驱动单元有故障。

④数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。

⑤CNC装置输至驱动单元的指令线极性错误。

（e）103～133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有最佳化或者KV系数太大。

（f）105～135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500mv，检查漂移补偿参数N230～N233。

5）主轴故障

如果实际主轴转速超过所选齿轮的最高转速，则产生225号报警；如主轴位置环监控发生故障，则发生224号报警。

6）V•24串行接口报警

（a）20秒内仍未发送或接收到数据时：

①外部设备故障；

②电缆有误；

③03840板有故障。

（b）穿孔纸带信息不能输入，其原因有：

①操作面板上钥匙开关在关的位置，从而造成纸带程序不能输入；

②如果0384号板上的数据保护开关不在释放位置时，不能输入数据纸带；

③如果不能输入L80～L99和L900～L999号子程序，则多是由于PLC与NC接口信号Q64•3为“1”（循环禁止）引起的。（c）停止位错误。

①波特率设定错误；

②阅读机有故障；

数控机床故障诊断与维修的必要性 篇6

今天机床维修讲解一下数控机床故障诊断与维修的必要性，数控维修技术不仅是保证数控机床正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用。因此，目前他已经成为了一门专门的学科。另外，任何一台数控机床都是一台过程控制设备，这就要求它在实时控制每一时刻都准确无误地工作。任何部位的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。在许多行业中，花费几十万到上千万美元引进数控机床，这些机床均处于关键的工作岗位若在出现故障后不及时维修排除，就会造成较大的经济损失

数控机床维修的技术指标

要发挥数控机床的效率，就要求机床开动率高，这对数控机床提出了可靠性的要求。衡量可靠性的主要指标是平均我故障时间MTBF。平均无故障时间是指这杯在一个使用比较长的过程中，两次故障间隔的平均时间，即总工作时间MTBF=———————总故障次数

当数控机床发生了故障，需要及时进行排除，从开始排除故障知道数控机床能正常使用所需要的时间为平均修复时间MTTR，反应了数控机床可维修性。衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标是平均有效度A：

MTBF

A=————————MTBF+MTTR

平均有效度是指可维修的设备再摸一段时间内维持其性能的概率，这是一个小于1的正数。数控机床故障的平均修复时间越短，则A就越接近1，那么数控机床的使用性能就越好

数控机床维修管理 篇7

1 我校数控设备的使用现状

为开设数控技术专业, 我校从2005年开始购置数控设备, 到目前为止共购买数控车床60多台, 数控铣床6台, 数控加工中心1台, 数控电火花1台, 数控线切割2台。通过对设备的有效管理, 在实习实训教学过程中, 无一次重大事故发生, 共培养数控技术专业合格毕业生近2000人, 并有部分优秀学生在市级、省级数控比赛中获得奖励。但学校在设备配置与使用过程中, 存在着“重配置轻管理”、“重使用轻维护”的现象。数控机床是高精高效的机床制造、微电子技术和计算机技术结合的产物, 具有价值高、功能多、保障维修专业性强等特点。正确的维护和有效的维修是提高数控机床利用率的基本保证。学校缺少高技术的专业维修人员, 数控设备维修力量还很薄弱, 数控设备出了故障有时只能等待生产厂家来处理, 停机时间长。有些机床可靠性低, 加之学生操作技术不熟练, 造成机床故障率较高, 致使学校数控设备的利用率偏低。

2 数控设备的管理

第一, 数控设备的验收与调试。为确保新设备的质量, 应加强设备安装调试和验收, 尤其是设备验收这一环节, 应制定严格的把关措施, 对照合同、技术协议、国际和国内有关标准及验收大纲规定的项目检查。验收内容包括:出厂时的预收, 设备开箱前包装检查、开箱后零部件外观、数量的检查, 对配套的各种资料、使用手册维修手册附件说明书、系统软件及说明书等仔细核对妥善保管, 特别对系统软件要予以备份, 机床调试完成后, 利用RS232接口对机床参数进行数据传输作为备用, 以防机床文件 (参数) 丢失。在机床安装调试时, 所有数控专业相关教师应同制造厂派出的专家一起安装调试, 这样参与安装调试的人员可以更详细具体地了解该机床的机电结构、配置、线路管道的布局、传感器和电磁阀的位置、测试端钮的方位等细节内容, 并且在跟制造厂专家一起安装调试过程中发生什么疑难问题, 可以随时请教。安装调试后要进行以下项目检查:几何精度、定位精度和重复定位精度、数控功能, 安全和噪声, 加工标准件, 买方指定试切工件, 机床切削功率, 机床可靠性等。

第二, 制定数控机床的使用规程。数控机床到厂后, 立即组织精干力量尽快阅读、消化所有资料, 必要内容译成中文。目的是迅速编写出操作规程手册和维护保养手册。编写操作规程必须明确指出“不准这么干”、“必须那么干”, 里面有不少内容都涉及到避免机床事故和人身安全事故, 对学生操作机床尤为重要。维护保养手册使数控机床的使用者按照制度要求对机床进行维护保养, 这样机床的故障率可大大减少, 就我校几年来机床故障的原因分析看, 这些规程十分重要。

第三, 数控设备的布置及工作环境。各职业院校所购置的数控设备的布置应合理。这要求:一是根据实习的课程内容, 将同类的设备摆放在同一区域;二是根据设备的安全要求, 将一些要求防火、防爆的设备放在远离电源、高压柜等易燃易爆的地方;三是为了防止多个班实习时, 因学生的好奇心而产生的串岗和意外事故, 对各个实习场地增加了隔离防护栏栅和增加了通风设备。并且要尽量保证数控设备具有良好的工作环境, 包括供电质量、温度、湿度等。数控设备是由计算机控制的, 对于环境的要求比较高, 因此在条件允许的情况下, 尽量将设备安装于空调房, 避免因温度过高、湿度过大而引起故障。

第四, 贯彻预防为主的方针。数控设备是一种高精度的自动化机器, 对它的维护和保养尤为重要。因为机床对机、电、液和运行环境要求很高, 一要控制好控制室的温度、湿度和各环节的电压、油温、液位十分重要;检查机床是否清洁、机械部分有无松动, 发生异响时必须认真进行检查。二要定期检查电机、各通风口、防尘罩、电缆有否松动破损;机械各个润滑点, 按要求加注润滑油, 并对机械油进行化验分析, 并按要求更换。三要在高温、雨季多注意控制室的温度和湿度, 在环境温度超过35℃时, 机床必须避开高温运行, 在雨季控制室应注意去湿工作。根据以上几个方面的情况, 我们要求操作者自检和专业人员每天巡视点检相结合。根据以上制度对每台机床建立自检和点检档案, 并定期检查。

3 数控设备的维修

第一, 培养具有优秀素质的维修人员。对于数控维修人员, 首先要具有良好的专业知识, 具有电器类及机械加工类专业知识。例如, 要掌握计算机原理、电子技术、自动控制与电机拖动、电工原理、检测技术、机械传动、加工工艺等方面的基础知识。既要懂电, 又要懂机。电包括强电和弱电, 机包括机、液、气等。同时还必须经过数控技术方面的专业学习, 掌握数字控制、伺服驱动及PLC的工作原理, 懂得NC和PLC编程。其次要具有较强的英语阅读能力。当今先进中高档数控系统的操作面板、显示界面、随机技术手册等一般用英文表示, 如果数控维修人员不具备较强的英文能力, 就无法阅读众多重要的技术资料。再者, 维修人员要具有较强的动手能力和分析问题能力。

第二, 区别各种故障现象并进行分类。要做好数控设备的维修工作, 必须掌握数控机床的故障分类及不同故障处理方法。数控设备故障从故障部位分, 分为电器故障、机械故障、综合故障;从故障发生有无报警分, 分为有报警故障和无报警故障。有报警故障又分为NC硬件报警、NC软件报警、P/S操作编程报警以及PLC报警, 无报警故障是系统无法通过固定逻辑来判断的故障, 如:加工零件表面起波纹, 尺寸不稳定等。

第三, 数控设备故障诊断的原则。 (1) 先外部后内部:维修人员应先由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封, 拆卸, 否则会扩大故障, 使机床丧失精度, 降低性能, 系统外部的故障主要是由于检测开关, 液压元件, 气动元件, 电气执行元件, 机械装置等出现的问题而引起的。 (2) 先机械后电气:一般来说, 机械故障较易发觉, 而数控系统及电气故障的诊断难度较大, 在故障检修之前, 首先注意排除机械性的故障。 (3) 先静态后动态:先在机床断电的静止状态, 通过了解, 观察, 测试, 分析, 确认通电后不会造成故障扩大, 发生事故后, 方可给机床通电。在运行状态下, 进行动态的观察, 检验和测试, 查找故障, 而对通电后会发生破坏性故障的, 必须先排除危险后, 方可通电。 (4) 先简单后复杂:当出现多种故障互相交织, 一时无从下手时, 先解决容易的问题, 后解决难度较大的问题, 往往简单问题解决后, 难度大的问题也可能变得容易。

第四, 数控设备故障的处理方法。数控设备故障原因千变万化, 但故障处理方法、步骤还是有其规律性。首先应调查现场, 了解故障现象, 查看有无NC、PLC报警, 指示灯提示及故障发生时正在进行的操作等等。其次, 在彻底了解故障发生现象基础上, 再进行故障原因分析, 具体故障分析处理方法主要有以下几种:

(1) 直观法。这是一种最基本, 最简单的方法。维修人员通过对故障发生的各种光, 声, 味等异常现象的认真观察, 可将故障范围缩小到一个模块上。这往往要求维修人员具有丰富的实践经验以及综合判断能力。如电气线路的保护是否断开, 继电器、接触器及各类开关触点是否烧坏。机械方面, 观察器件有无碰撞、变形等等。

(2) 用系统自诊断技术。目前国内外各种数控系统的自诊断功能日益完善, 它是借助数控系统中的计算机运行诊断软件来进行各种测试。自诊断功能分为开机自检和实时自诊断, 开机自检就是系统上电时, 系统内部的诊断软件对系统中的软、硬件进行检测, 只有当全部开机诊断项目都通过时, 系统才能进入正常运行状态。另外常用的是实时自诊断功能。数控系统在正常运行时, 维修人员通过诊断界面, 对系统、伺服及机床外部l/O等进行实时诊断测试, 并显示有关状态信息和故障。常用的是:CNC与PLC之间输入输出信号状态, PLC与机床之间的信息状态。利用输入、输出信号反映出外部操作面板开关量以及PLC控制动作执行情况。

(3) 参数检查和调整。数控系统的参数是经过一系列试验, 调整而获得的重要数据, 这些参数直接影响着数控机床的性能。参数通常是存放在存储器中, 一旦电池电量不足或由于外界的某种干扰等因素, 会使个别参数丢失或变化, 使系统发生混乱, 机床无法正常工作。通过核对, 修正参数, 就能将故障排除。

(4) 交换法。这是一种在现场判断故障时简单易行的常用方法。即在分析出故障大致原因的情况下, 维修人员可用备用的完好器件, 如印刷电路板, 模板, 集成电路芯片或元器件等替换有故障疑点的印刷电路板, 模板, 集成电路芯片或元器件, 替换后, 若故障消除, 则可将范围缩小到某一器件上。但互换要考虑互换性, 即模块输入输出必须相同, 同时要考虑功率的大小, 避免扩大故障。

(5) 隔离法。有些故障, 如运动抓行, 抖动等, 当一时难以区分是数控部分还是伺服部分或是机械部分故障造成时, 常采用隔离法。将电机分离, 数控与伺服分离, 位置闭环分隔作开环处理, 这样能将复杂的问题化为简单, 较快地找到故障的原因。

(6) 局部升温法。数控系统经过长期运行后元器件均要老化, 性能变坏。当他们尚未完全损坏时, 出现的故障会变得时隐时现, 这时可用热吹风或电烙铁等对被怀疑的元器件进行局部升温, 加速其老化, 以便彻底暴露故障部件。

(7) 作好维修记录工作。对于每台设备出现的故障现象、故障处理及改动部分做出详细记录, 以便于日后准确快速排除故障, 避免重复工作。数控设备的维修方法应在掌握数控设备CNC PLC工作原理的基础上, 根据实际情况, 灵活运用各种方法才能在实际维修中迅速、准确地排除故障。

综上所述, 职业院校在数控机床的管理及维修的过程中, 主要实行科学的管理方法、发挥数控设备的最佳效能;同时, 数控设备的维修方法应在掌握数控设备CNC PLC工作原理的基础上, 根据实际情况, 灵活运用各种方法才能在实际维修中迅速、准确地排除故障, 才能为学校实践教学服务。

摘要：本文针对职业院校数控教学设备管理、使用过程中存在的一些问题, 结合作者所在学校的实际情况, 介绍了如何加强对数控设备科学合理的管理, 并提出了一些有效排除故障的方法与措施。

关键词：数控机床,管理,维修

参考文献

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[2]卢艳军, 王亚美.网络数控系统结构的探索[J].机械工程师, 2005.

[3]王润孝.机床数控原理与系统[M].西北工业大学出版社, 2005.

数控机床系统故障诊断与维修 篇8

一、数控系统的故障诊断

１.报警处理

（１）系统报警。数控系统发生故障时，一般在操作面板上给出故障信号和相应的信息。通常系统相关手册中都有详细的报警号、报警内容和处理方法，维修人员可根据警报后面给出的信息与处理办法自行处理。

（２）机床报警和操作信息。根据机床的电气特点，应用PLC程序，将一些能反映机床接口电气控制方面的故障或操作信息以特定的标志，通过显示器给出，并可通过特定键，看到更详尽的报警说明。

2.故障诊断

（１）仪器测量法。系统发生故障后，采用常规电工检测仪器、工具，按系统电路图及机床电路图对故障部分的电压、电源、脉冲信号等进行实测判断故障所在，用可编程控制器进行PLC中断状态分析，或者检查接口信号。

（２）诊断备件替换法。电路的集成规模越来越大，技术越来越复杂。有时，很难把故障定位到一个很小的区域，可以根据模块的功能与故障现象，用诊断备件替换。

（３）利用系统的自诊断功能。现代数控系统，尤其是全功能数控，具有很强的自诊断能力，通过实施监控系统各部分的工作，及时判断故障，给出报警信息，做出相应的动作，避免事故发生。

3.用诊断程序进行故障诊断

所谓诊断程序，就是对数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件。当数控机床发生故障时，可利用该程序诊断出故障源所在范围或具体位置。

二、数控系统的常见故障分析

1.位置环

常见故障包括：位控环报警，可能是测量回路开路；测量系统损坏，位控单元内部损坏；不发指令就运动，可能是漂移过高，正反馈，位控单元故障；测量元件故障，一般表现为无反馈值；机床回不了基准点；高速时漏脉冲产生报警可能的原因是光栅或读头脏了；光栅坏了。

2.伺服驱动系统

主要故障是：系统损坏，一般由于网络电压波动太大，或电压冲击造成；无控制指令，而电机高速运转，这种故障的原因是速度环开环或正反馈；加工时工件表面达不到要求，走圆弧插补轴换向时出现凸台，或电机低速爬行或振动，这类故障一般是由于伺服系统调整不当，各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起；保险烧断，或电机过热，以至烧坏，这类故障一般是机械负载过大或卡死。

3.电源部分

电源失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。中国由于电源波动较大、质量差，还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰，加上人为的因素（如突然拉闸断电等），这些原因可能造成电源故障监控或损坏。

4.可编程序控制器逻辑接口

数控系统的逻辑控制，主要由PLC来实现。要完成这些控制，就必须采集各控制点的状态信息。

三、故障排除方法

故障排除方法有以下几种：初始化复位法；参数更改，程序更正法；调节，最佳化调整法；备件替换法；改善电源质量法；维修信息跟踪法。

四、维修中应注意的事项

第一，取线路板时，应注意其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录，避免装配出现问题。第二，电烙铁应远离维修线路板，烙铁头应做适当修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。第三，测量线路间的阻值时，应断电源。测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。第四，线路板上大多刷有阻焊膜，因此，测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。第五，不应随意切断印刷线路。数控设备上的线路板印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，有时在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线。第六，不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下，只是凭感觉元件坏了，就立即拆换。这样，误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。第七，拆卸元件时，应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。第八，更换新的器件，其引脚应做适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。第九，查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电，而应注意高压，需适当绝缘，操作时应特别注意。

数控维修培训总结 篇9

首先感谢公司领导给我的机会，让我参加了的这次数控设备故障诊断与维修技术培训班。在短短的4天时间里，通过经验丰富的老师傅讲授和课后的温习与自学，掌握了数控机床的机械结构与电器控制。学会了数控机床的精度检测，使自己在实际工作中有了更好的理论及实践能力。提高自身的维修专业技能，培养创新和学习前沿维修技术。为以后打下了良好的基础。随着现代工业和现代制造技术的发展，制造系统的自动化、集成化越来越高。在这样的生产环境条件下，一旦某台设备出现了故障，而又未能及时发现和排除，就可能会造成整台设备停转，甚至整个流水线、整个车间停产，从而造成巨大的经济损失。因此，对设备故障的研究越来越受到人们的重视。然而我公司也由此急需培养高技能优秀人才。使我们深刻的掌握了机床的电气控制原理。最后一天老师为我们设置了各种各样的加工中心数控故障，我们两人一组进行排故。虽然我们小组率先排除了故障，但我知道自己对数控维修还有很多不足之处，以后会继续努力学习。详细讲解了梯图的编制各种梯图指令符号，例如下图所示，讲解了系统PMC程序构成及工作过程。了解了数控机床的各项原理，就为我们判断故障原因，追寻故障机理，指明了方向。同时设备维修还要求速度要快，减少因设备故障造成的损失；要求维修人员要精确的找出故障的位置，分析产生此类故障的原因，并进行安全可靠的维修，想出可行的办法尽量避免此类故障的再次发生。数控机床故障诊断与维修工作的快速性、优质性关键取决于维修人员的素质条件、物质条件、工作环境和维修前的准备工作。通过学习我明白了维修设备首先要有高度的责任心和良好的职业道德。知识面要广，要学习并基本掌握有关数控机床机械结构和电气控制的各科学知识，当然还包括数控技术基本知识。通过数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控机床的技术培训，不仅要向有经验的维修人员学习，而更重要且更长的时间是自学。要勇于实践，要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。掌握科学的诊断与维修方法。

张传友

我学会维修机床了日记 篇10

寒假，我参加了尚义县青少年活动中心的木艺车床制作班，那神奇的制作工艺和制作成就感对我影响深远。

第一节课，老师让我们了解各种车床的结构和使用方法，先对车床、锯床、锣床和铣床有一个大概的认识。我们迫不及待地想动手试试，老师看出了我们的.心思，说：“大家不要着急，我们必须细致地了解使用方法和技巧，否则在加工工件时会出现不少问题，尤其是铣床有一定危险性，使用不正确会伤到手指。”

果然在第二天的课上，我的锯床就出现了问题：接通电源后，机器不转动。我问老师怎么办呀?老师说：“大家不仅要学会机床的使用，还得学会简单故障的排除。”老师用改锥把马达螺丝调整了几下就OK了，原来是皮带太紧了。此后我也慢慢琢磨各种机床的构造，在老师的精心指导下，我也学会了维修机床啦!有的同学车床出现问题，我居然也能把故障排除了。老师夸我说：“同学们要向何剑波学习，多动脑筋，多动手。我相信大家一定都能做好的。”

一份辛苦，一份收获，通过一个假期的学习，我自己制作了很多工艺品，有用锯床制作的各种动物模型，用锣床制作的木偶、高脚杯、陀螺等。作品涂上各种颜色后栩栩如生，很多亲戚来我家做客都会发出啧啧的赞叹声，我的心里乐开了花。

浅谈数控机床的电气维修技术 篇11

关键词 数控机床;电气维修

中图分类号 TG508 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2010)082-0159-01

1 数控机床电气控制系统简述

1)数据输入装置。将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机、CNC键盘(一般输入操作)、数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、PC计算机等。

2)数控系统数。它将接到的全部功能指令进行解码、运算,然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令,直至运动和功能结束。

3)可编程逻辑控制器。是机床各项功能的逻辑控制中心,它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序,使它们能够准确地、协调有序地安全运行;同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC,使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令,如此实现对整个机床的控制。

4)主轴驱动系统。它接受来自CNC的驱动指令,经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动,同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

5)进给伺服系统。接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令,经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动,实现机床坐标轴运动,同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信,通报现时工作状态并接受CNC的控制。

2 数控机床电气维修

数控机床的身价从几十万元到上千万元,一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备,一旦故障停机,其影响和损失往往很大。但是,人们对这样的设备往往更多地是看重其效能,而不仅对合理地使用不够重视,更对其保养及维修工作关注太少,日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入,故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此,为了充分发挥数控机床的效益,我们一定要重视维修工作,创造出良好的维修条件。由于数控机床日常出现的多为电气故障,所以电气维修更为重要。

2.1 物质条件

1)准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。

2)非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。

3)必要的维修工具、仪器仪表等,最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。

4)每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。

5)数控机床使用、维修技术档案材料。

2.2 故障的调查与分析

这是排故的第一阶段,是非常关键的阶段,主要应作好下列工作:询问、调查现场、检查故障、分析确定原因、排故准备。

1)直接检查法。这是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的检查。

2)仪器检查法。使用常规电工仪表,对各组交、直流电源電压,对相关直流及脉冲信号等进行测量,从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况,及对某些电路板设置的相关信号状态测量点的测量,用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无,用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

3)信号与报警指示分析法。硬件报警指示:是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯,结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法;软件报警指示:如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。

4)接口状态检查法。现代数控系统多将PLC集成于其中,而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的,这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入输出板上有指示灯显示,有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示,而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号,又要熟悉PLC编程器的应用。

5)参数调整法。数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配,而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此,任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的;而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障,需要重新调整相关的—个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的,不仅要对具体系统主要参数十分了解,既知晓其地址熟悉其作用,而且要有较丰富的电气调试经验。

6)备件置换法。当故障分析结果集中于某一印制电路板上时,由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的,为了缩短停机时间,在有相同备件的条件下可以先将备件换E,然后再去检查修复故障板。

7)交换位法。当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下,可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查,例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交*换位法应特别注意,不仅硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,否则不仅达不到目的,反而会产生新的故障造成思维的混乱,一定要事先考虑周全,设计好软、硬件交换方案,准确无误再行交换检查。

8)特殊处理法。当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段,其中软件含量越来越丰富,有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件,由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题,会使得有些故障状态无从分析,例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理,比如整机断电,稍作停顿后再开机.有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。

2.3 机床电气故障原因

1)电源。电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源,它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。

2)数控系统位置环故障:位置环报警。

3)机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点;编码器损坏或接线开路;光栅零点标记移位;回零减速开关失灵。

4)机床动态特性变差,工件加工质量下降,甚至在一定速度下机床发生振动。

数控机床控制技术与机床维修 篇12

1 数控机床控制技术

数控机床电气控制系统综述一台典型的数控机床其全部的电气控制系统。

(1) 数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机 (已很少使用) , 3.5in软盘驱动器, CNC键盘 (一般输入操作) , 数控系统配备的硬盘及驱动装置 (用于大量数据的存储保护) 、磁带机 (较少使用) 、PC计算机等等。

(2) 数控系统数控机床的中枢, 它将接到的全部功能指令进行解码、运算, 然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令, 直至运动和功能结束。

(3) 可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序, 使它们能够准确地、协调有序地安全运行;同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC, 使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令, 如此实现对整个机床的控制。

(4) 主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令, 经速度与转矩 (功率) 调节输出驱动信号驱动主电动机转动, 同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据, 并且与主轴驱动系统的参数作用相同, 因此要注意二者取一, 切勿冲突。

(5) 进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令, 经速度与电流 (转矩) 调节输出驱动信号驱动伺服电机转动, 实现机床坐标轴运动, 同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信, 通报现时工作状态并接受CNC的控制。

(6) 电器硬件电路随着PLC功能的不断强大, 电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器 (继电器、接触器) , 很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况, 一旦这类元件出现故障, 除了更换之外, 还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之, 但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解, 还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7) 机床 (电器部分) 包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

(8) 速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号, 与指令速度电压值相比较, 从而实现速度的精确控制。这里应注意测速反馈电压的匹配联接, 并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9) 位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器, 而现代机床多采用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量, 将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置, 从而实现对位置的精确控制。位置环可能出现的故障多为硬件故障, 例如位置测量元件受到污染, 导线连接故障等。

(10) 外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备, 多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样, 是匹配问题。

2 数控机床运动坐标的电气控制数控组成

数控机床运动坐标的电气控制数控机床一个运动坐标的电气控制由电流 (转矩) 控制环、速度控制环和位置控制环串联组成。

(1) 电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数, 其反馈信号也在伺服系统内联接完成, 因此不需接线与调整。

(2) 速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分 (PI) 调节器, 其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统 (导轨、传动机构) 的传动刚度与传动间隙等机械特性, 一旦这些特性发生明显变化时, 首先需要对机械传动系统进行修复工作, 然后重新调整速度环PI调节器。

(3) 位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作:

一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm, 数控系统分辨率即脉冲当量为0.001 mm, 则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的, 数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题, 首先要满足下列公式:

式中v———坐标运行速度, (m/min) ;

Δ———跟踪误差, (mm) 。

注意, 不同的数控系统采用的单位可能不同, 设置时要注意数控系统规定的单位。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同, 以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。

位置反馈有3种情况:

(1) 没有位置测量元件, 为位置开环控制即无位置反馈, 步进电机驱动一般即为开环;

(2) 是半闭环控制, 即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上, 也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外, 这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度, 加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后, 可以得到很高的位置控制精度;

(3) 全闭环控制, 即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上, 理论上这种控制的位置精度情况最好, 但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低, 如若不然, 则会严重影响两坐标的动态精度, 而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题, 千万不可轻视。

3 结语

电子技术、信息技术、网络技术、模糊控制技术的发展使新一代数控系统技术水平大大提高, 促进了数控机床产业的蓬勃发展, 也促进了现代制造技术的快速发展。现代制造业正在迎来一场新的技术革命。

参考文献

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[3]武友德.数控原理与系统[M].北京:机械工业出版社, 2004

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