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時(shí)間：2023-03-02 15:06:49
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數(shù)控機(jī)床是集高、精、尖技術(shù)于一體，集機(jī)、電、光、液于一身的高技術(shù)產(chǎn)物。具有加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好等眾多優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)行業(yè)受到廣泛歡迎，在使用方面，也是越來(lái)越受到重視。但由于它是集強(qiáng)、弱電于一體，數(shù)字技術(shù)控制機(jī)械制造的一體化設(shè)備，一旦系統(tǒng)的某些部分出現(xiàn)故障，就勢(shì)必使機(jī)床停機(jī)，影響生產(chǎn)，所以如何正確維護(hù)設(shè)備和出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)搶修就是保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的關(guān)鍵。
1.數(shù)控機(jī)床的維護(hù)
對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，合理的日常維護(hù)措施，可以有效的預(yù)防和降低數(shù)控機(jī)床的故障發(fā)生幾率。
首先，針對(duì)每一臺(tái)機(jī)床的具體性能和加工對(duì)象制定操作規(guī)程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養(yǎng)內(nèi)容以及功能器件和元件的保養(yǎng)周期。
其次，在一般的工作車間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至倒是元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進(jìn)行必要的調(diào)整及維修，一般情況下不允許隨便開(kāi)啟柜門(mén)，更不允許在使用過(guò)程中敞開(kāi)柜門(mén)。
另外，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓要實(shí)行時(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)超出正常的工作電壓，就會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作，甚至?xí)饠?shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件的損壞。所以配電系統(tǒng)在設(shè)備不具備自動(dòng)檢測(cè)保護(hù)的情況下要有專人負(fù)責(zé)監(jiān)視，以及盡量的改善配電系統(tǒng)的穩(wěn)定作業(yè)。
當(dāng)然很重要的一點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)和直流主軸伺服驅(qū)動(dòng)的，要注意將電刷從直流電動(dòng)機(jī)中取出來(lái)，以免由于化學(xué)腐蝕作用，是換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞。這是非常嚴(yán)重也容易引起的故障。
2.數(shù)控機(jī)床一般的故障診斷分析
2.1檢查
在設(shè)備無(wú)法正常工作的情況下，首先要判斷故障出現(xiàn)的具置和產(chǎn)生的原因，我們可以目測(cè)故障板，仔細(xì)檢查有無(wú)由于電流過(guò)大造成的保險(xiǎn)絲熔斷，元器件的燒焦煙熏，有無(wú)雜物斷路現(xiàn)象，造成板子的過(guò)流、過(guò)壓、短路。觀察阻容、半導(dǎo)體器件的管腳有無(wú)斷腳、虛焊等，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障，縮小檢修范圍，判斷故障產(chǎn)生的原因。
2.2系統(tǒng)自診斷
數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況，立即在CRT上顯示報(bào)警信息或用發(fā)光二級(jí)管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。近年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，興起了新的接口診斷技術(shù)，JTAG邊界掃描，該規(guī)范提供了有效地檢測(cè)引線間隔致密的電路板上零件的能力，進(jìn)一步完善了系統(tǒng)的自我診斷能力。
2.3功能程序測(cè)試法
功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動(dòng)變成的方法，編制成一個(gè)功能測(cè)試程序，送人數(shù)控系統(tǒng)，然后讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)測(cè)試程序，借以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確定和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能原因。
2.4接口信號(hào)檢查
通過(guò)用可編程序控制器在線檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的接回信號(hào)，并與接口手冊(cè)正確信號(hào)相對(duì)比，也可以查出相應(yīng)的故障點(diǎn)。
2.5診斷備件替換法
隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來(lái)越大技術(shù)也越來(lái)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，在沒(méi)有診斷備件的情況下可以采用相同或相容的模塊對(duì)故障模塊進(jìn)行替換檢查，對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來(lái)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。
上述診斷方法，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并無(wú)嚴(yán)格的界限，可能用一種方法就能排除故障，也可能需要多種方法同時(shí)進(jìn)行。最主要的是根據(jù)診斷的結(jié)果間接或直接的找到問(wèn)題的關(guān)鍵，或維修或替換盡快的恢復(fù)生產(chǎn)。3數(shù)控機(jī)床故障診斷實(shí)例
由于數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)部分是強(qiáng)弱電一體的，是最容易發(fā)生問(wèn)題的。因此將驅(qū)動(dòng)部分作簡(jiǎn)單介紹：驅(qū)動(dòng)部分包括主軸驅(qū)動(dòng)器和伺服驅(qū)動(dòng)器，有電源模塊和驅(qū)動(dòng)模塊兩部分組成，電源模塊是將三相交流電有變壓器升壓為高壓直流，而驅(qū)動(dòng)部分實(shí)際上是個(gè)逆變換，將高壓支流轉(zhuǎn)換為三相交流，并驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，完成個(gè)伺服軸的運(yùn)動(dòng)和主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此這部分最容易出故障。以CJK6136數(shù)控機(jī)床和802S數(shù)控系統(tǒng)的故障現(xiàn)象為例，主要分析一下控制電路與機(jī)械傳動(dòng)接口的故障維修。
如在數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中，主軸有時(shí)能回參考點(diǎn)有時(shí)不能。在數(shù)控操作面板上，主軸轉(zhuǎn)速顯示時(shí)有時(shí)無(wú)，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)正常。分析出現(xiàn)的故障原因得該機(jī)床采用變頻調(diào)速，其轉(zhuǎn)速信號(hào)是有編碼器提供，所以可排除編碼器損壞的可能，否則根本就無(wú)法傳遞轉(zhuǎn)速信號(hào)了。只能是編碼器與其連接單元出現(xiàn)問(wèn)題。兩方面考慮，一是可能和數(shù)控系統(tǒng)連接的ECU連接松動(dòng)，二是可能可和主軸的機(jī)械連接出現(xiàn)問(wèn)題。由此可以著手解決問(wèn)題了。首先檢查編碼器與ECU的連接。若不存在問(wèn)題，就卸下編碼器檢查主傳動(dòng)與編碼器的連接鍵是否脫離鍵槽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)就是這個(gè)問(wèn)題。修復(fù)并重新安裝就解決了問(wèn)題。
數(shù)控機(jī)床故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，有機(jī)械問(wèn)題、數(shù)控系統(tǒng)的問(wèn)題、傳感元件的問(wèn)題、驅(qū)動(dòng)元件的問(wèn)題、強(qiáng)電部分的問(wèn)題、線路連接的問(wèn)題等。在檢修過(guò)程中，要分析故障產(chǎn)生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點(diǎn)，切勿盲目的亂動(dòng)，否則，不但不能解決問(wèn)題。還可能使故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大?？傊?，在面對(duì)數(shù)控機(jī)床故障和維修問(wèn)題時(shí)，首先要防患于未燃，不能在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)問(wèn)題后才去解決問(wèn)題，要做好日常的維護(hù)工作和了解機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和工作原理，這樣才能做到有的放矢。
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數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣、光等為一體的自動(dòng)化機(jī)床，經(jīng)各部分的執(zhí)行功能，最后共同完成機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、夾緊、松開(kāi)、變速和換刀等各種動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)切削加工任務(wù)。工作時(shí)，各項(xiàng)功能相互結(jié)合，發(fā)生故障時(shí)也混在一起，故障現(xiàn)象和原因并非簡(jiǎn)單一一對(duì)應(yīng)。一種故障現(xiàn)象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)就是一個(gè)明顯的例子。
數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)部件在低速運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)移動(dòng)部件開(kāi)始不能啟動(dòng)，啟動(dòng)后又突然作加速運(yùn)動(dòng)，而后又停頓，繼而又作加速運(yùn)動(dòng)，如此周而復(fù)始，這種移動(dòng)部件忽停忽跳，忽快忽慢的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，稱為爬行；而當(dāng)其高速運(yùn)行時(shí)，移動(dòng)部件又出現(xiàn)明顯的振動(dòng)。這一故障現(xiàn)象就是典型的進(jìn)給系統(tǒng)的爬行與振動(dòng)故障。
造成這類故障的原因有多種可能，可能是因?yàn)闄C(jī)械部分出現(xiàn)了故障所導(dǎo)致，也可能是進(jìn)給系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)了問(wèn)題，還可能是機(jī)械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會(huì)產(chǎn)生爬行故障。
一、分析機(jī)械部分原因與對(duì)策
因?yàn)閿?shù)控機(jī)床低速運(yùn)行時(shí)的爬行現(xiàn)象往往取決于機(jī)械傳動(dòng)部分的特性，高速時(shí)的振動(dòng)又通常與進(jìn)給傳動(dòng)鏈中運(yùn)動(dòng)副的預(yù)緊力有關(guān)，由此數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)故障可能會(huì)在機(jī)械部分。
如果在機(jī)械部分，首先應(yīng)該檢查導(dǎo)軌副。因?yàn)橐苿?dòng)部件所受的摩擦阻力主要是來(lái)自導(dǎo)軌副，如果導(dǎo)軌副的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌副廣泛采用了滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，如果導(dǎo)軌間隙調(diào)整不好，仍會(huì)造成爬行或振動(dòng)。對(duì)于靜壓導(dǎo)軌副應(yīng)著重檢查靜壓是否到位，對(duì)于塑料導(dǎo)軌可檢查有否雜質(zhì)或異物阻礙導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)，對(duì)于滾動(dòng)導(dǎo)軌則應(yīng)檢查預(yù)緊措施是否良好。關(guān)注導(dǎo)軌副的也有助于分析爬行問(wèn)題，導(dǎo)軌副狀態(tài)不好，導(dǎo)軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時(shí)，添加油，且采用具有防爬作用的導(dǎo)軌油是一種非常有效的措施。這種導(dǎo)軌油中有極性添加劑，能在導(dǎo)軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導(dǎo)軌的摩擦特性防止爬行。
其次，要檢查進(jìn)給傳動(dòng)鏈。因?yàn)樵谶M(jìn)給系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動(dòng)裝置到移動(dòng)部件之間必定要經(jīng)過(guò)由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動(dòng)副所組成的傳動(dòng)鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會(huì)使工作臺(tái)在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)爬行。通過(guò)調(diào)整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預(yù)緊力，調(diào)整松動(dòng)環(huán)節(jié)，調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)，都可有效地提高這一傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)和拉壓剛度（即提高其傳動(dòng)剛度），對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)精度，消除爬行非常有益；另外傳動(dòng)鏈太長(zhǎng)，傳動(dòng)軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時(shí)也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個(gè)排查。
二、分析進(jìn)給伺服系統(tǒng)原因與對(duì)策
如果故障原因在進(jìn)給伺服系統(tǒng)，則需分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關(guān)環(huán)節(jié)。數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)問(wèn)題屬于速度問(wèn)題，與進(jìn)給速度密切相關(guān)，所以也就離不開(kāi)分析進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度環(huán)，檢查速度調(diào)節(jié)器故障一是給定信號(hào)，二是反饋信號(hào)，三是速度調(diào)節(jié)器自身故障。根據(jù)故障特點(diǎn)（如振動(dòng)周期與進(jìn)給速度是否成比例變化）檢查電動(dòng)機(jī)或測(cè)速發(fā)電機(jī)表面是否光整；還可檢查系統(tǒng)插補(bǔ)精度是否太差，檢查速度環(huán)增益是否太高；與位置控制有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有無(wú)錯(cuò)誤；伺服單元的短路棒或電位器設(shè)定是否正確；增益電位器調(diào)整有無(wú)偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應(yīng)對(duì)這些環(huán)節(jié)逐項(xiàng)檢查、分類排除。
三、其它因素
有時(shí)故障既不是機(jī)械部分的原因，又不是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床在一次切削加工時(shí)出現(xiàn)過(guò)載爬行。經(jīng)過(guò)仔細(xì)核查，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)故障引起過(guò)載，更換電動(dòng)機(jī)過(guò)載消除，可爬行還是存在。先從機(jī)床著手尋找故障原因，結(jié)果核實(shí)傳動(dòng)鏈沒(méi)問(wèn)題，又查進(jìn)給伺服系統(tǒng)確認(rèn)無(wú)故障，隨后對(duì)加工程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)工件曲線的加工，采用細(xì)微分段圓弧逼近來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進(jìn)行一次到位停止檢查，從而使機(jī)床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將G61改為G64指令連續(xù)切削，爬行消除。
如果故障既有機(jī)械部分的原因，又有進(jìn)給伺服系統(tǒng)的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對(duì)這種情況，要進(jìn)行多方面的檢測(cè)，運(yùn)用機(jī)械、電氣、液壓等方面的綜合知識(shí)，采取綜合分析判斷，排除故障。
數(shù)控機(jī)床是技術(shù)密集和知識(shí)密集的設(shè)備，故障現(xiàn)象是多樣的，其表現(xiàn)形式也沒(méi)有簡(jiǎn)單的規(guī)律可遵循，這就要求維修的技術(shù)人員要有電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械理論與實(shí)踐技術(shù)、液壓與氣動(dòng)等較全面的綜合技術(shù)知識(shí)，還要求具有綜合分析和解決問(wèn)題的能力。
一、數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法
數(shù)控設(shè)備是一種自動(dòng)化程度較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備，是企業(yè)的重點(diǎn)、關(guān)鍵設(shè)備。要發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的高效益，就必須正確的操作和精心的維護(hù)，才能保證設(shè)備的利用率。正確的操作使用能夠防止機(jī)床非正常磨損，避免突發(fā)故障;做好日常維護(hù)保養(yǎng)，可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消滅故障隱患，從而保證安全運(yùn)行，故障診斷是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到預(yù)防故障的發(fā)生與擴(kuò)大的作用。
二、故障的調(diào)查與分析
這是排故的第一階段，是非常關(guān)鍵的階段，主要應(yīng)作好下列工作：
①詢問(wèn)調(diào)查？在接到機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障要求排除的信息時(shí)，首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場(chǎng)故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時(shí)仔細(xì)詢問(wèn)故障指示情況、故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現(xiàn)場(chǎng)排故所應(yīng)攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時(shí)間。
②現(xiàn)場(chǎng)檢查？到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首先要驗(yàn)證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、完整性，從而核實(shí)初步判斷的準(zhǔn)確度。由于操作者的水平，對(duì)故障狀況描述不清甚至完全 不準(zhǔn)確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場(chǎng)后仍然不要急于動(dòng)手處理，重新仔細(xì)調(diào)查各種情況，以免破壞了現(xiàn)場(chǎng)，使排故增加難度。
③故障分析？根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對(duì)照機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊(cè)和使用說(shuō)明書(shū)，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。
④確定原因？對(duì)多種可能的原因進(jìn)行排查從中找出本次故障的真正原因，這時(shí)對(duì)維修人員是一種對(duì)該機(jī)床熟悉程度、知識(shí)水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和分析判斷能力的綜合考驗(yàn)。
⑤排故準(zhǔn)備？有的故障的排除方法可能很簡(jiǎn)單，有些故障則往往較復(fù)雜，需要做一系列的準(zhǔn)備工作，例如工具儀表的準(zhǔn)備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購(gòu)甚至排故計(jì)劃步驟的制定等等。
三、電氣維修與故障的排除
這是排故的第二階段，是實(shí)施階段。？？如前所述，電氣故障的分析過(guò)程也就是故障的排除過(guò)程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過(guò)了，本節(jié)則列舉幾個(gè)常見(jiàn)電氣故障做一簡(jiǎn)要介紹，供維修者參考。
（1）電源？電源是維修系統(tǒng)乃至整個(gè)機(jī)床正常工作的能量來(lái)源，它的失效或者故障輕者會(huì)丟失數(shù)據(jù)、造成停機(jī)。重者會(huì)毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國(guó)家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)考慮較少，這對(duì)于我國(guó)有較大波動(dòng)和高次諧波的電力供電網(wǎng)來(lái)說(shuō)就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。
四、維修排故后的總結(jié)提高工作
對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣故障進(jìn)行維修和分析排除后的總結(jié)與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應(yīng)引起足夠重視。？？ 總結(jié)提高工作的主要內(nèi)容包括：
①詳細(xì)記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，采取的各種措施，涉及到的相關(guān)電路圖、相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件，其間錯(cuò)誤分析和排故方法也應(yīng)記錄并記錄其無(wú)效的原因。除填入維修檔案外，內(nèi)容較多者還要另文詳細(xì)書(shū)寫(xiě)。
②有條件的維修人員應(yīng)該從較典型的故障排除實(shí)踐中找出常有普遍意義的內(nèi)容作為研究課題進(jìn)行理論性探討，寫(xiě)出論文，從而達(dá)到提高的目的。特別是在有些故障的排除中并未經(jīng)由認(rèn)真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要。
③總結(jié)故障排除過(guò)程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應(yīng)事后想辦法補(bǔ)濟(jì)，而且在隨后的日子里研讀，以備將來(lái)之需。
④從排故過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識(shí)，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，力爭(zhēng)盡快補(bǔ)課。
⑤找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時(shí)補(bǔ)齊。
總結(jié)提高工作的好處是：
①迅速提高維修者的理論水平和維修能力。
②提高重復(fù)性故障的維修速度。
③利于分析設(shè)備的故障率及可維修性，改進(jìn)操作規(guī)程，提高機(jī)床壽命和利用率。
④可改進(jìn)機(jī)床電氣原設(shè)計(jì)之不足。
1.3產(chǎn)業(yè)技術(shù)相關(guān)的轉(zhuǎn)變模式。產(chǎn)業(yè)技術(shù)的轉(zhuǎn)變主要涉及到兩種因素，一種是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一種是社會(huì)的進(jìn)步與人們的需求。在產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)變模式的研究中，部分學(xué)者認(rèn)為科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是決定產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)變的主要因素，技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)能夠推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而另外一部分學(xué)者則是認(rèn)為社會(huì)的發(fā)展與人們對(duì)于產(chǎn)品的需求才是產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)變的主要?jiǎng)恿?。在?shí)際的產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展中，離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，更離不開(kāi)社會(huì)大眾的需求，認(rèn)清兩者之間的關(guān)系，才能夠不斷地進(jìn)行創(chuàng)新，使產(chǎn)業(yè)技術(shù)走上正確的發(fā)展道路。
2、實(shí)現(xiàn)我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的路徑
2.1正確定位我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)所面對(duì)的產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床行業(yè)所面對(duì)的產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)改變過(guò)往的定位模式，摒棄以前以低價(jià)來(lái)獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的方法。為了能夠改變這一現(xiàn)狀，我國(guó)的制造業(yè)需要引進(jìn)更為先進(jìn)的大型數(shù)控機(jī)床設(shè)備，以此來(lái)為企業(yè)制造服務(wù)。企業(yè)應(yīng)當(dāng)能夠重新審視我國(guó)的市場(chǎng)對(duì)于產(chǎn)品的需求，掌握市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品需求的變化規(guī)律，明確影響產(chǎn)品在市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力的因素，以此來(lái)開(kāi)拓更為廣闊的市場(chǎng)。做好正確的產(chǎn)品定位，就能夠選用更為合適的數(shù)控機(jī)床，并且運(yùn)用更為先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床行業(yè)技術(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新。產(chǎn)品的定位應(yīng)當(dāng)以市場(chǎng)需求的預(yù)測(cè)為主，而不能只是跟隨他人的腳步，那樣永遠(yuǎn)只能落后一步，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新。
2.2選擇以集成創(chuàng)新為主的技術(shù)路線。所謂的集成創(chuàng)新，就是企業(yè)自主地控制產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的整個(gè)過(guò)程，通過(guò)自主地研究開(kāi)發(fā)新技術(shù)，來(lái)組成數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的核心。集成創(chuàng)新不僅要求企業(yè)能夠及時(shí)地引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，更需要具有專業(yè)技能的人才。并且集成創(chuàng)新周期較長(zhǎng)，需要企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)人員進(jìn)行密切的配合，通過(guò)對(duì)數(shù)控機(jī)床行業(yè)技術(shù)的深入研究，對(duì)技術(shù)創(chuàng)新方案進(jìn)行深刻的探討，集合整個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的智慧，研究出具有先進(jìn)技術(shù)含量和創(chuàng)新特色的產(chǎn)品；另外，集成創(chuàng)新需要企業(yè)有大量的資金投入，從外部技術(shù)源獲得必要的知識(shí)產(chǎn)權(quán)、所需的元件或子系統(tǒng)，以保證研究工作的順利進(jìn)行。
2.3結(jié)合國(guó)家、企業(yè)、學(xué)校、科研院各方面的力量共同實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。數(shù)控機(jī)床行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新由于涉及到的學(xué)科眾多，對(duì)于技術(shù)開(kāi)發(fā)人員的要求極高，并且要有大量的資金、人力、物力、時(shí)間的投入。因此，僅僅依靠企業(yè)來(lái)進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新，是很難做到的，換言之，僅僅依靠高校、科研院也無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)技術(shù)的創(chuàng)新。而要想完成創(chuàng)新的任務(wù)，就必須使產(chǎn)業(yè)、學(xué)校、科研院進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)合，再加之國(guó)家的政策、資金方面的支持，使多方面的力量能夠融合到一起，使各個(gè)不同領(lǐng)域的人才進(jìn)行技術(shù)上的交流，共同研究開(kāi)發(fā)具有創(chuàng)新性的數(shù)控機(jī)床行業(yè)技術(shù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)其實(shí)用性，促進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，盡快地將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為社會(huì)大眾所需要的產(chǎn)品，完成以科學(xué)技術(shù)促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的目標(biāo)。
2.4壯大裝備制造行業(yè)的規(guī)模。目前，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床行業(yè)正在不斷地發(fā)展過(guò)程中，涉及到該產(chǎn)業(yè)的企業(yè)也非常多，然而，能夠在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，能夠自主實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的企業(yè)卻非常少，大多數(shù)的企業(yè)規(guī)模小、技術(shù)落后、研究開(kāi)發(fā)能力薄弱，技術(shù)創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)較為困難，難以形成強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力與國(guó)外的數(shù)控機(jī)床企業(yè)進(jìn)行抗衡。因此，各個(gè)數(shù)控機(jī)床企業(yè)應(yīng)當(dāng)聯(lián)合到一起，形成大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)集群，多個(gè)企業(yè)的聯(lián)合，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)力的大幅度提升，還能夠?qū)崿F(xiàn)人才的相互融合，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新，促進(jìn)數(shù)控機(jī)床行業(yè)的飛速發(fā)展。
2影響數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率的相關(guān)因素
1）規(guī)章制度不完善。
近些年，數(shù)控機(jī)床取得了一定的發(fā)，但是針對(duì)某些方面仍然存在一定的問(wèn)題，一些設(shè)備與零件仍然存在很大的問(wèn)題，在實(shí)際的工作之中數(shù)控機(jī)床還沒(méi)有制定合理科學(xué)的規(guī)章制度保障數(shù)控機(jī)床的正常工作，這是影響數(shù)控機(jī)床發(fā)展最為主要的因素之一。
2）編制程序有失規(guī)范。
數(shù)控機(jī)床與傳統(tǒng)機(jī)床相比較最為突出的有點(diǎn)就是增加了數(shù)字與計(jì)算機(jī)控制的部分，這就必然需要相關(guān)軟件的支撐，由此可見(jiàn)，軟件的編制程序?qū)τ谔岣邤?shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率也有著十分重要的理論意義與現(xiàn)實(shí)價(jià)值。程序的編制在很大程度上可以對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率產(chǎn)生最為直接的影響。
3提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率的策略
3.1軟件系統(tǒng)
1）專業(yè)操作人員。
在實(shí)際的工作之中，專業(yè)的操作人員對(duì)于提高控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率有著十分重要的作用，他們是對(duì)數(shù)控機(jī)床軟件進(jìn)行實(shí)際操作的人員，其專業(yè)能力與業(yè)務(wù)素養(yǎng)對(duì)于控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率有著直接的關(guān)系。因此，加工企業(yè)應(yīng)該充分的重視數(shù)控機(jī)床操作人員業(yè)務(wù)能力的提高。具體的實(shí)施方式有很多，其中比較重要的方式可以分為以下幾種：①加工企業(yè)應(yīng)該針對(duì)操作人員進(jìn)行定期的培訓(xùn)，不斷的提高他們的綜合素質(zhì)與業(yè)務(wù)能力，讓員工掌握相關(guān)的理論知識(shí)與注意事項(xiàng)；②應(yīng)該不斷引進(jìn)相關(guān)的專業(yè)人才整體提高數(shù)控機(jī)床操作人員的整體素質(zhì)，保障數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率的提高。
2）進(jìn)一步規(guī)范操作流程。
與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床在的操作流程更加復(fù)雜，操作工藝相對(duì)較多。因此，在實(shí)際的工作之中，為了進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率，我們應(yīng)該嚴(yán)格的規(guī)范數(shù)控機(jī)床的操作流程，減少數(shù)控機(jī)床工作之中的冗雜流程，制度嚴(yán)格的工作步驟與檢驗(yàn)步驟，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床工作的科學(xué)化與規(guī)范化，以此來(lái)提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率。
3）創(chuàng)新管理模式。
數(shù)控機(jī)床有著其自身的特點(diǎn)，其中最為突出的特點(diǎn)就是需要進(jìn)行科學(xué)的管理，只有這樣才能更好的發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)加工企業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步。因此，在實(shí)際的工作之中一定要注重?cái)?shù)控機(jī)床管理模式的創(chuàng)新，對(duì)不同工藝的數(shù)控機(jī)床制定不同的管理模式，實(shí)現(xiàn)管理模式的與時(shí)俱進(jìn)，只有這樣才能更好的促進(jìn)數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率的提高。
3.2硬件方面
在提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率過(guò)程中最為重要的方式就是注重硬件方面措施的采取，要充分的分析數(shù)控機(jī)床的工作特點(diǎn)，針對(duì)其具體的工作環(huán)境采取相應(yīng)的措施，在實(shí)際的工作中需要注意的方面很多其中比較重要的方面主要是以下幾個(gè)方面。
1）恒定的電網(wǎng)供電水平。
數(shù)控機(jī)床依靠科技技術(shù)與電腦尖端技術(shù)，對(duì)電網(wǎng)供電系統(tǒng)有著極為苛刻的限制。就目前應(yīng)用較為廣泛的數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，其裝置內(nèi)部欠壓保護(hù)裝置的報(bào)警系統(tǒng)在不穩(wěn)定的電網(wǎng)系統(tǒng)中很難維持恒定的工作狀態(tài)，要解決這個(gè)問(wèn)題最直接的辦法就是根據(jù)運(yùn)行中數(shù)控機(jī)床的自身特性，有方向有策略的針對(duì)的配置交流穩(wěn)壓器，以減少高峰及低谷時(shí)段供電不穩(wěn)定對(duì)整個(gè)加工高效所產(chǎn)生的后果。
2）加強(qiáng)對(duì)設(shè)備選型的研究。
在實(shí)際的工作中，我們應(yīng)該注重加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床設(shè)備選型的研究，尤其是針對(duì)數(shù)控系統(tǒng)方面也更是需要重視。在具體的工作之中，應(yīng)該根據(jù)工作的具體環(huán)境和具體條件，結(jié)合生產(chǎn)的產(chǎn)品等因素對(duì)設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行選擇。另外，一個(gè)加工企業(yè)購(gòu)買(mǎi)多種控機(jī)床的過(guò)程中應(yīng)該買(mǎi)一個(gè)廠家出產(chǎn)額設(shè)備，方便維修，有利于工藝之間的連接，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率的提高。
3）做好機(jī)床的維護(hù)和管理。
數(shù)控機(jī)床的管理與維護(hù)對(duì)于保障數(shù)控機(jī)床正常工作，提高數(shù)控機(jī)床的使用壽命有著極其重要的作用與價(jià)值。機(jī)床是對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)最為重要的方式之一，要結(jié)合機(jī)床實(shí)際的工作環(huán)境與工作狀態(tài)，對(duì)機(jī)床進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)。另外，還應(yīng)該針對(duì)不同型號(hào)的機(jī)床選擇不同的油，只有這樣才能保障機(jī)床的正常工作，提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械技術(shù)加工效率。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)
Abstract：Thenumericalcontrollathecalledthenumericalcontrol(Numericalcontrol,iscalledNC)theenginebed.Itisbasedonthenumericalcontrol,hasusedthenumericalcontroltechnology,isloadedwiththeprocedurecontrolsystemtheenginebed.Itisbythemainengine,CNC,thedrive,thenumericalcontrolenginebedauxiliaryunit,theprogrammingmachineandothersomeappurtenancesiscomposed.
Thisdesignincludingthemainmovementofenginebeddesign,longitudinalentersforthedesign,alsoincludesthegearmoduluscomputationandtheexamination,themainaxlerigidityexaminationandsoon.
Keyword：numericalcontroltoolOpen-architecturemotor
當(dāng)前的世界已進(jìn)入信息時(shí)代，科技進(jìn)步日新月異。生產(chǎn)領(lǐng)域和高科技領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)步、更新?lián)Q代的步伐不斷加快?，F(xiàn)在單件小批量生產(chǎn)的零件已占到機(jī)械加工總量的80%以上，而且要求零件的質(zhì)量更高、精度更高，形狀也日趨復(fù)雜化，這是擺在機(jī)床工業(yè)面前的一個(gè)突出問(wèn)題。為了解決復(fù)雜、精密、單件小批量以及形狀多變的零件加工問(wèn)題，一種新型的機(jī)床——數(shù)字控制(Numericalcontrol)機(jī)床的產(chǎn)生也就是必然的了。
此次設(shè)計(jì)是數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中包括機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，還包括齒輪模數(shù)計(jì)算及校核，主軸剛度的校核等。
數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的，它與普通車床不同，因此數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有以下特點(diǎn)：
1．由于大多數(shù)數(shù)控車床采用了高性能的主軸，因此，數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化。
2．為了適應(yīng)數(shù)控車床連續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控車床機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有較高的動(dòng)態(tài)剛度，阻尼精度及耐磨性，熱變形較小。
3．更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾動(dòng)絲桿副等。CNC裝置是數(shù)控車床的核心，用于實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)的變換，插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。
2.2總體方案的擬定
1．根據(jù)設(shè)計(jì)所給出的條件，主運(yùn)動(dòng)部分z=18級(jí)，即傳動(dòng)方案的選擇采用有級(jí)變速最高轉(zhuǎn)速是2000r/min，最低轉(zhuǎn)速是40r/min，。
2．縱向進(jìn)給是一套獨(dú)立的傳動(dòng)鏈，它們由步進(jìn)電機(jī)，齒輪副，絲桿螺母副組成，它的傳動(dòng)比應(yīng)滿足機(jī)床所要求的。
3．為了保證進(jìn)給傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲桿螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，以提高傳動(dòng)剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu)。
4．采用滾珠絲桿螺母副可以減少導(dǎo)軌間的摩擦阻力，便于工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng)，且方法簡(jiǎn)單。
主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)
參數(shù)的確定
一.了解車床的基本情況和特點(diǎn)---車床的規(guī)格系列和類型
1.通用機(jī)床的規(guī)格和類型有系列型譜作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照的基礎(chǔ)。因此，對(duì)這些基本知識(shí)和資料作些簡(jiǎn)要介紹。本次設(shè)計(jì)中的車床是普通型車床，其品種，用途，性能和結(jié)構(gòu)都是普通型車床所共有的，在此就不作出詳細(xì)的解釋和說(shuō)明了。
2.車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)（GB1582-79，JB/Z143-79）：
最大的工件回轉(zhuǎn)直徑D（mm）是400；刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑D1大于或等于200；主軸通孔直徑d要大于或等于36；主軸頭號(hào)（JB2521-79）是6；最大工件長(zhǎng)度L是750～2000；主軸轉(zhuǎn)速范圍是：32～1600；級(jí)數(shù)范圍是：18；縱向進(jìn)給量mm/r0.03～2.5；主電機(jī)功率（kw）是5.5～10。
傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)方案確定后，要進(jìn)行方案的結(jié)構(gòu)化，確定個(gè)零件的實(shí)際尺寸和有關(guān)布置。為此，常對(duì)傳動(dòng)件的尺寸先進(jìn)行估算，如傳動(dòng)軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動(dòng)器、帶輪的根數(shù)和型號(hào)等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上，畫(huà)出草圖，得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸；然后按結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行主要零件的驗(yàn)算，如軸的剛度、齒輪的疲勞強(qiáng)度等，必要時(shí)作結(jié)構(gòu)和方案上的修改，重新驗(yàn)算，直到滿足要求。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)，由于是畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以先用手工畫(huà)出草圖，經(jīng)自己和指導(dǎo)老師的多次修改后，再用計(jì)算機(jī)繪出。
一.三角帶傳動(dòng)的計(jì)算
三角帶傳動(dòng)中，軸間距A可以較大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，亦可因而緩和沖擊及隔離震動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸，機(jī)床中多用于電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。
目錄
第一章引言1
第二章設(shè)計(jì)方案論證與擬定2
2.1總體方案的論證2
2.2總體方案的擬定2
2.3主傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案圖及傳動(dòng)原理2
第三章設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明5
3.1主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)5
3.1.1參數(shù)的確定5
3.1.2傳動(dòng)設(shè)計(jì)6
3.1.3轉(zhuǎn)速圖的擬定8
3.1.4帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定12
3.1.5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)19
3.2縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)38
3.2.1滾珠絲桿副的選擇38
3.2.2驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用42
結(jié)論47
2典型故障的診斷與排除方法
2.1常規(guī)檢查法①報(bào)警處理:數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般在操作面板上給出故障信號(hào)和相應(yīng)的信息。通常系統(tǒng)的操作手冊(cè)或調(diào)整手冊(cè)中都有詳細(xì)的報(bào)警內(nèi)容和處理方法。同時(shí)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(hào)狀態(tài)，按邏輯關(guān)系找出故障點(diǎn)進(jìn)行處理。②無(wú)報(bào)警或無(wú)法報(bào)警的故障處理:當(dāng)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，停機(jī)或系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警但工作不正常時(shí)，需要根據(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。這種利用可編程控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析，其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶。
例如：一臺(tái)SCHIESSVMG67軸五連動(dòng)數(shù)控機(jī)床，采用西門(mén)子840D系統(tǒng)其可編程控制器S7300在運(yùn)行中產(chǎn)生中斷故障，利用系統(tǒng)診斷中斷堆棧的方法可以十分迅速的找到故障原因，通過(guò)SIMATICManager訪問(wèn)這一功能，選擇菜單功能PLC->Diagnostic/setting->ModuleInformation->DiagnosticBuffer，可打開(kāi)診斷緩沖器，診斷緩沖器中按先后順序存儲(chǔ)著所有可用于系統(tǒng)診斷的事件。選中了一個(gè)事件后，在“DtailsonEvent"信息框中可以看到關(guān)于該事件的詳細(xì)說(shuō)明：事件（ID）代號(hào)和事件號(hào)、塊類型和號(hào)碼，根據(jù)事件，如導(dǎo)致該事件的指令的相對(duì)STL行地址。單擊〖HelponEvent〗按鈕，可打開(kāi)事件幫助信息窗口。單擊〖OpenBlock〗按鈕，可在線打開(kāi)CPU中出現(xiàn)中斷的塊，如利用這種方法在實(shí)際維修工作中是十分迅速有效的。維修人員應(yīng)當(dāng)充分熟悉系統(tǒng)的自診斷功能的一些特殊處理方法。這樣就會(huì)少走彎路，較快排除故障。
2.2初始化法一般情況下，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(kāi)關(guān)系統(tǒng)電源依次清除故障;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。
例如：一臺(tái)德國(guó)PFH100KW-6米數(shù)控龍門(mén)銑鏜床采用西門(mén)子840C數(shù)控系統(tǒng)，由于系統(tǒng)工作存貯區(qū)混亂，開(kāi)關(guān)后只定在一個(gè)初始化界面，系統(tǒng)根本無(wú)法進(jìn)入，一般性復(fù)位無(wú)效，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，就采用了初始化復(fù)位法，進(jìn)入〖startup〗菜單->利用〖generalresetmodeinformationonstartup〗->選擇〖endgenresetmode〗進(jìn)行這種特殊的復(fù)位法之后，系統(tǒng)才能重啟進(jìn)行正常操作，故障解除。
2.3參數(shù)修正法在數(shù)控機(jī)床維修中，有時(shí)要利用某些參數(shù)來(lái)調(diào)整機(jī)床，有些參數(shù)要根據(jù)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行必要的修正，這種方法與機(jī)械維修相配合是十分有效的。例如：一臺(tái)法國(guó)Forestφ250數(shù)控落地鏜采用NUM1060系統(tǒng)爬行嚴(yán)重，雖進(jìn)行了X軸導(dǎo)軌的大修但此方向立柱的運(yùn)行仍無(wú)法滿足加工要求，原因是前導(dǎo)軌已經(jīng)嚴(yán)重研傷，在機(jī)械調(diào)節(jié)能力有限的基礎(chǔ)上試著進(jìn)行參數(shù)更改，將P21Servo-systemloopgaincoefficient伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益系數(shù)逐漸修調(diào)，NUM機(jī)床參數(shù)的設(shè)置步驟及操作方法介紹如下：①上電后按軟鍵Fll-SELECTTHEUTILITY②選擇0項(xiàng)ACCESSTOUTILITYPROGRAMMES③選擇第5項(xiàng)SETUPDATA④這時(shí)出現(xiàn)畫(huà)面WARNINGMACHINECONTROLWILLBESTOPPEDWHENCHANGINGPARAMETESOK?(Y/N)，鍵人Y字母⑤出現(xiàn)畫(huà)面MACHINESETUPDATA0DISPLAY1CHANGE……，如果更改請(qǐng)鍵入1⑥出現(xiàn)PARAMETER?如果更改參數(shù)P21則鍵入P21⑦出現(xiàn)該參數(shù)后將光標(biāo)移到字按#鍵入?yún)?shù)值回車即可⑧按鍵CTRL+XOff系統(tǒng)復(fù)位退出參數(shù)設(shè)定即可
經(jīng)多次調(diào)試P21數(shù)值由950最終降為700后機(jī)床爬行故障得到好轉(zhuǎn)，保證了生產(chǎn)的進(jìn)行。所以維修人員要多查資料多了解機(jī)床各種參數(shù)的意義及參數(shù)更改的方法。這樣就可以在機(jī)械調(diào)節(jié)能力一定的基礎(chǔ)上通過(guò)修改NC數(shù)據(jù)使機(jī)床的性能得到更好更大的發(fā)揮，提高它的加工精度。
3數(shù)控機(jī)床電氣、液壓和冷卻系統(tǒng)的保養(yǎng)
3.1電氣系統(tǒng)的保養(yǎng)
3.1.1清除電氣柜內(nèi)的積灰，保持電路板、電氣元件表面干凈。由于環(huán)境溫度過(guò)高，數(shù)控柜內(nèi)一般都要加裝空調(diào)裝置。安裝空調(diào)后，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性有明顯的提高。
3.1.2機(jī)床周圍電器檢查機(jī)床各部件之間連接導(dǎo)線、電纜不得被腐蝕與破損，發(fā)現(xiàn)隱患后及時(shí)處理，以防止短路、斷路。緊固好接線端子和電器元件上的壓線螺釘，使接線頭牢固可靠。
3.1.3機(jī)床電源檢查數(shù)控系統(tǒng)供電是否正常，電壓波動(dòng)是否在允許范圍之內(nèi)，整個(gè)數(shù)控電氣系統(tǒng)接地是否良好可靠。接地可靠是系統(tǒng)防止干擾、工作可靠的保證。
例如：一臺(tái)美國(guó)AB的10×40米數(shù)控車銑床在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)床通訊經(jīng)常突然中斷很異常，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)電控框屏蔽層接地不好，使程序信號(hào)受干擾引起失真，是導(dǎo)致上述問(wèn)題的原因，將電纜屏蔽層、機(jī)床配電柜元器件良好接地后故障排除。
3.2液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)要定期對(duì)油箱內(nèi)的油液進(jìn)行更換，且有時(shí)機(jī)床油號(hào)的選擇也要由工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度，油路系統(tǒng)不同而定。定期檢查更換密封件，清洗油箱和管路，防止液壓系統(tǒng)泄漏。檢查系統(tǒng)的噪聲、振動(dòng)、壓力、溫度等是否正常，將故障排除在萌芽狀態(tài)。
3.3冷卻系統(tǒng)保養(yǎng)檢查導(dǎo)軌油箱的油量，油泵是否能定時(shí)啟動(dòng)、停止。定期檢查油泵、清洗過(guò)濾器、油箱、更換油。如切削液太臟，應(yīng)清洗切削液箱、更換切削液。在使用過(guò)程中，因此，要求除了掌握數(shù)控機(jī)床的性能及精心操作外，還要注意消除各種不利的影響因素。
應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，雖然數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)種類繁多，但是各類數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)方法基本相同。只要操作者與維修人員做到認(rèn)真操作，精心維護(hù)，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患，減少維修費(fèi)用，從而保證了數(shù)控機(jī)床更長(zhǎng)時(shí)間安全可靠的運(yùn)行，切實(shí)貫徹了設(shè)備管理以防為主的主導(dǎo)思想，從而有效的保證和提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
摘要:數(shù)控機(jī)床作為一種高精度自動(dòng)化設(shè)備，其能否安全可靠運(yùn)行，在很大程度上取決于機(jī)床的正確使用和日常維護(hù)，為了保證機(jī)床長(zhǎng)期安全平穩(wěn)運(yùn)行，降低維修費(fèi)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。筆者就數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)通過(guò)日常工作中的典型故障著重提出以下幾種實(shí)用的診斷、維修及保養(yǎng)方法供大家參考。
關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化診斷維護(hù)保養(yǎng)效益
參考文獻(xiàn):
步進(jìn)電機(jī)是采用脈沖數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制的，每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)步距誤差自動(dòng)變?yōu)榱?，易于控制，價(jià)格最低。其選擇的關(guān)鍵是對(duì)參數(shù)進(jìn)行確定。確定參數(shù)的具體方法是：先計(jì)算電機(jī)的步距角，其次確定其步距精度，然后再對(duì)它的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選擇，最后選定步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
永磁式交流伺服電機(jī)常用于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，它容量大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，效率高，但啟動(dòng)特性欠佳。其選擇方法是：先確定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，其次選擇其負(fù)載慣量，然后再確定它的額定轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行電機(jī)預(yù)選，最后通過(guò)進(jìn)一步的速度、加減速轉(zhuǎn)矩及連續(xù)工作轉(zhuǎn)矩的驗(yàn)算確定預(yù)選電機(jī)是否符合要求。
2數(shù)控系統(tǒng)的選擇
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的中樞，是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前，市場(chǎng)上數(shù)控系統(tǒng)的類型較多，選擇時(shí)要保證能購(gòu)得最適合的系統(tǒng)，就必須要充分考慮改造中各方面的因素。
首先，要考慮被改造機(jī)床的功能要求。根據(jù)機(jī)床的功能要求選擇數(shù)控系統(tǒng)，以使數(shù)控系統(tǒng)所具有的功能要與準(zhǔn)備改造的機(jī)床所能達(dá)到的功能相匹配。既要避免因偏面追求數(shù)控系統(tǒng)的高性能指標(biāo)，而選擇了功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于改造機(jī)床功能的系統(tǒng)，造成功能過(guò)剩、資金浪費(fèi)，且在一定程度上還可能潛伏下由于數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加而帶來(lái)故障率升高的隱患。又要保證所選數(shù)控系統(tǒng)能滿足機(jī)床全部功能要求，不要出現(xiàn)一些因必須的系統(tǒng)功能短缺，影響其它功能的使用，使機(jī)床的優(yōu)良性能發(fā)揮不出來(lái)。
其次，要考慮數(shù)控系統(tǒng)的制造廠商。老牌著名跨國(guó)公司主要有德國(guó)的西門(mén)子、日本的發(fā)那科和三菱、法國(guó)的NVM等，國(guó)內(nèi)公司主要有中華數(shù)控、中國(guó)珠峰、北京航天等。目前，進(jìn)口系統(tǒng)的性能尚優(yōu)于國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)，但價(jià)格也較高，因此適用于大型高精度機(jī)床。國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)功能較簡(jiǎn)單，性能較穩(wěn)定，價(jià)格便宜，對(duì)一般車床、銑床已能可靠使用，且近幾年國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)也有長(zhǎng)足進(jìn)步，與世界先進(jìn)技術(shù)的差距越來(lái)越小。如中華數(shù)控公司，就憑借已其達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，且具有自主版權(quán)的數(shù)控技術(shù)和現(xiàn)代化的產(chǎn)業(yè)基地在中國(guó)大地迅速崛起。該公司的中華數(shù)控系統(tǒng)曾在2004年舉行的第一屆全國(guó)數(shù)控技能大賽上與西門(mén)子、發(fā)那科等著名系統(tǒng)同臺(tái)全方位競(jìng)技，充分發(fā)揮了其強(qiáng)大功能優(yōu)勢(shì)。使用此系統(tǒng)的參賽選手，有多人取得了很好的成績(jī)?？梢?jiàn)，國(guó)內(nèi)系統(tǒng)功能也會(huì)越來(lái)越完善。
第三，要考慮數(shù)控系統(tǒng)與其它配件的匹配。如果數(shù)控系統(tǒng)、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的品種、牌號(hào)太雜，在連接各部件時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)輸入與輸出信號(hào)的不匹配及在傳送中信號(hào)產(chǎn)生滯后等現(xiàn)象。因此，選擇時(shí)要優(yōu)先考慮能提供進(jìn)給伺服系統(tǒng)和主軸驅(qū)動(dòng)的廠家的數(shù)控系統(tǒng)。
另外，在資金允許的條件下，盡量向著名廠家型號(hào)系列靠攏。一般著名廠商此類系統(tǒng)零件篩選更嚴(yán)格，制造工藝更規(guī)范可靠，性能穩(wěn)定，能更好地預(yù)防電器元件的故障或提前失效引起的設(shè)備故障，也有利于維修。
3機(jī)床機(jī)械部件的改造
數(shù)控機(jī)床的機(jī)械部分在剛度、精度、速度、摩擦磨損等方面較普通機(jī)床有更高的要求。因此，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為將數(shù)控裝置與普通機(jī)床連接在一起就達(dá)到了機(jī)床數(shù)控改造的目的。而是應(yīng)該從機(jī)床自身的價(jià)值考慮，分析改造要達(dá)到的目標(biāo)和所需投入。從該機(jī)床在本單位產(chǎn)品制造中的地位和重要程度來(lái)分析改造價(jià)值。對(duì)被改造機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、精度等技術(shù)現(xiàn)狀作全面分析。其中包括機(jī)床原來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否符合改造要求，部件結(jié)構(gòu)是否仍然完好，各坐標(biāo)軸的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及導(dǎo)軌副的形式等是否適用，各項(xiàng)精度是否滿足要求，機(jī)床在加工中是否存在故障和歷史上有無(wú)出現(xiàn)過(guò)重大故障。從該機(jī)床的投入產(chǎn)出率估算，確定最終改造方案。
3.1主傳動(dòng)系統(tǒng)的改造
在對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，一般應(yīng)盡量保留原主軸箱齒輪變速換檔機(jī)構(gòu)，只把主軸的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)由原來(lái)的機(jī)械控制改變?yōu)橛蓴?shù)控系統(tǒng)控制。當(dāng)然，如果為了擴(kuò)大變速范圍，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中的自動(dòng)變速，也可以將原來(lái)的單速電機(jī)更換為多速電機(jī)，這樣可以使機(jī)床性能更好。但多速電機(jī)的功率是隨轉(zhuǎn)速的變化而變化的，所以電機(jī)功率要大，且還要增加一套電機(jī)變速系統(tǒng)，改裝比較麻煩。對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行簡(jiǎn)易數(shù)控改造時(shí)，最好不要用這種方法。另外，為了使改裝后的機(jī)床主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)保持必然的聯(lián)系，要在主軸箱內(nèi)安裝一個(gè)與主軸同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器。如普通車床改裝為數(shù)控車床時(shí)，在主軸箱內(nèi)裝主軸脈沖編碼器，以保證改造后的車床具備螺紋加工的功能。
3.2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的改造
在對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，一般都應(yīng)該把原來(lái)的進(jìn)給變速傳動(dòng)裝置及操縱機(jī)構(gòu)全部拆除。而每個(gè)方向的進(jìn)給傳動(dòng)都改由各自獨(dú)立的功率步進(jìn)電機(jī)，經(jīng)減速齒輪直接與帶動(dòng)滑板移動(dòng)的絲杠連接，分別實(shí)現(xiàn)各坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行各坐標(biāo)的控制。例如普通機(jī)床的簡(jiǎn)易化數(shù)控改裝，通常都是把原來(lái)由主軸箱到進(jìn)給箱的傳動(dòng)路線切斷，且將溜板箱拆除，直接把齒輪減速箱和功率步進(jìn)電機(jī)安裝在縱向絲杠的右端和橫向絲杠的外端。
在對(duì)機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)改裝的同時(shí)，也要對(duì)此傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)裝置元件進(jìn)行相應(yīng)的改造。具體如下：
（1）絲杠。絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。改造時(shí)，為了滿足數(shù)控機(jī)床上較高精度零件的加工要求，應(yīng)該用滾珠絲杠螺母副替換原普通機(jī)床上的梯形絲杠螺母副。滾珠絲杠螺母副把傳動(dòng)絲杠與螺母之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)榱藵L動(dòng)摩擦，使摩擦損失減小，精度保持性、傳動(dòng)平穩(wěn)性、傳動(dòng)效率等都得以提高。其傳動(dòng)效率可達(dá)到92%～98%，是普通絲杠螺母副的3～4倍。
（2）拖板。拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象。不論是點(diǎn)位控制、直線控制，還是輪廓控制，被加工零件的最終坐標(biāo)精度都將受到拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。除拖板及相配件精度要高外，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)到絲杠間的傳動(dòng)齒輪也要采用間隙消除結(jié)構(gòu)。以滿足傳動(dòng)精度和靈敏度的要求。常用的消隙方法有剛度調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩種。剛性調(diào)整法傳動(dòng)剛度較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)整起來(lái)很費(fèi)時(shí)；柔性調(diào)整法，一般用彈簧彈力自動(dòng)消除齒側(cè)間隙，傳動(dòng)剛度較低，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。改造中，可根據(jù)機(jī)床加工目標(biāo)選用。具體選用可參考有關(guān)資料。
（3）機(jī)床導(dǎo)軌。為了使改造后的機(jī)床有較高的開(kāi)動(dòng)率和精度保持性，應(yīng)充分考慮機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性。當(dāng)前國(guó)內(nèi)普通機(jī)床床身等大件多采用普通鑄鐵，其摩擦系數(shù)較大。改造中，在對(duì)達(dá)不到預(yù)定要求的原機(jī)床導(dǎo)軌進(jìn)行修磨、刮研后，要在上面貼上耐磨、吸振的聚四氟飛烯軟帶。
4刀架的改造
刀架是否需要進(jìn)行改造，要根據(jù)改造后機(jī)床主要加工對(duì)象來(lái)確定。若采用一把刀即可完成本機(jī)床上的加工，就沒(méi)有必要對(duì)刀架進(jìn)行改造。若需采用多把刀，如普通車床改裝后需要三、四把刀才能完成全部車工工序，就必須對(duì)刀架部件進(jìn)行改造。即拆掉原手動(dòng)刀架，裝上電氣或液壓驅(qū)動(dòng)，由數(shù)控裝置控制的自動(dòng)刀架。
機(jī)床的數(shù)控化改造要考慮的因素很多。除了上面提到的主要內(nèi)容外，由于機(jī)床控制方式的改變，還要對(duì)其進(jìn)行電氣部分的重新設(shè)計(jì)，機(jī)械部分的大修和專項(xiàng)修理，解決調(diào)試、安裝等多方面存在的問(wèn)題?？傊?，在改造過(guò)程中，一定要全面綜合地考慮問(wèn)題。只有這樣才能改造出性能價(jià)格比最優(yōu)的機(jī)床。
摘要：從中、小企業(yè)設(shè)備的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)在普通機(jī)床的數(shù)控化改造中，如何對(duì)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)進(jìn)行選擇，如何對(duì)其機(jī)械部分進(jìn)行改造等問(wèn)題進(jìn)行了介紹。
關(guān)鍵詞：普通機(jī)床；數(shù)控化；數(shù)控機(jī)床；改造
Abstract:Onthebasisoftheconditionoftheequipmentinsmallenterprisesormiddleenterprises,intheprocessofrestructuringthegeneralmachinetoolintoNC,theproblemsthathowtoselecttheNCsystem,servosystemandhowtorestructurethestructuresofthemachinetoolandsoonareintroduced.
Keyword:Ordinaryenginebed;Numericalcontrol;Numerically-controlledmachinetool;Transformation
參考文獻(xiàn)：
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二、數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計(jì)
在數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計(jì)過(guò)程中，堅(jiān)持下列基本原則：
（1）數(shù)控機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)要滿足以下特點(diǎn)：第一，色彩的表達(dá)要與機(jī)床的相應(yīng)功能相統(tǒng)一，在不同功能部位設(shè)計(jì)不同的色彩進(jìn)行區(qū)分。第二，根據(jù)人機(jī)協(xié)調(diào)的原則，采用偏中性的色彩設(shè)計(jì)，降低工人的疲勞感。第三，色彩的設(shè)計(jì)要與相應(yīng)的工作環(huán)境協(xié)調(diào)，不同的環(huán)境采用不同的色彩，比如在寒冷的環(huán)境用暖色調(diào)，高溫環(huán)境用冷色調(diào)。第四，美學(xué)原則，在外觀色彩設(shè)計(jì)時(shí)要搭配適當(dāng)色彩帶給人美得心里感受。第五，符合企業(yè)的品牌形象，對(duì)同一品牌機(jī)床的色彩設(shè)計(jì)要大體上同一并具有一定的延續(xù)性，有利于建立長(zhǎng)久的品牌形象認(rèn)知。
（2）形態(tài)設(shè)計(jì)的原則，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)要符合單純化原則，堅(jiān)持簡(jiǎn)潔、大方的形態(tài)設(shè)計(jì)。首先，在加工制造中均衡與穩(wěn)定的形態(tài)更容易讓人產(chǎn)生安全感。其次，機(jī)床形態(tài)設(shè)計(jì)要在單純、穩(wěn)定和均衡的基礎(chǔ)上，做到變化與統(tǒng)一相互結(jié)合，減少單調(diào)、刻板的感覺(jué)。
（3）人機(jī)工程設(shè)計(jì)原則。數(shù)控機(jī)床的人機(jī)工程設(shè)計(jì)就要符合安全性，又要滿足易用性。在外觀設(shè)計(jì)時(shí)必須重點(diǎn)考慮操作人員的安全，在任何工作環(huán)境下都能保證操作人員的安全，要讓數(shù)控機(jī)床在外觀上能夠直觀區(qū)分功能區(qū)域，觀察窗口、操作面板、拉門(mén)把手、按鍵大小等的位置設(shè)置要合理科學(xué)，符合一般人的操作習(xí)慣。
（4）綠色機(jī)床原則。在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，既要采用合理科學(xué)的結(jié)構(gòu)，以降低加工過(guò)程中的能量消耗，又要盡量使用可再生材料，有效使機(jī)床輕量化。
三、數(shù)控機(jī)床外觀造型設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)數(shù)控機(jī)床行業(yè)來(lái)說(shuō)，重視產(chǎn)品的外觀造型，不僅僅出于對(duì)美的追求，更多的是為了適應(yīng)市場(chǎng)的變化和需求，維護(hù)企業(yè)形象，提高品牌價(jià)值，更好地提高企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
1.符合“以人為本”的設(shè)計(jì)理念
“以人為本”的設(shè)計(jì)理念是當(dāng)今數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)理念的發(fā)展趨勢(shì)，因?yàn)闄C(jī)器始終為人輔助，由人來(lái)操作，只有在設(shè)計(jì)中關(guān)注“人”的因素，才能符合人類的可持續(xù)發(fā)展這一需求。
1.總體方案
本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)系統(tǒng)是利用數(shù)控機(jī)床及其控制系統(tǒng),附加測(cè)頭、攝像頭、控制盒、計(jì)算機(jī)等裝置組成的檢測(cè)系統(tǒng),其組成如圖1所示。利用這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量,其工作原理是利用攝像頭捕捉數(shù)控機(jī)床屏幕上顯示有坐標(biāo)值的圖像畫(huà)面,再對(duì)捕捉到的圖像進(jìn)行處理,識(shí)別出坐標(biāo)數(shù)值,間接得到被測(cè)點(diǎn)坐標(biāo),并在此基礎(chǔ)上求得尺寸、形位誤差值,以完成數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理,實(shí)現(xiàn)精密測(cè)量的功能。
本文選用圖1所示的檢測(cè)系統(tǒng),是完全獨(dú)立于機(jī)床之外的附加檢測(cè)裝置,對(duì)機(jī)床本身的性能沒(méi)有影響。它是在不改變機(jī)床本體和原有功能的基礎(chǔ)上,利用機(jī)床的X、Y、Z坐標(biāo)移動(dòng)性能,將刀具換成測(cè)量頭測(cè)出工件上某點(diǎn)的位置。例如,要測(cè)量工件上A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離,就相當(dāng)于用對(duì)刀的方法確定A點(diǎn)坐標(biāo)(xA,yA,zA)、B點(diǎn)坐標(biāo)(xB,yB,zB),則A、B兩點(diǎn)的距離為d=√x2+y2+z2,其中x=xA-xB;y=yA-yB;z=zA-zB。顯然,這是一種通過(guò)測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)獲取測(cè)量結(jié)果的方法。
2.硬件配置
系統(tǒng)的硬件包括測(cè)量頭、控制盒及攝像頭。
2.1測(cè)頭
測(cè)頭的基本功能是觸發(fā)、瞄準(zhǔn)和過(guò)零發(fā)訊。測(cè)頭分為機(jī)械式、光電式、電氣式三種。測(cè)頭性能的好壞,決定著測(cè)量方式的難易、測(cè)量精度的高低。本文選用我國(guó)生產(chǎn)的應(yīng)用極為廣泛的硬線連接式導(dǎo)電式測(cè)頭,它屬于接觸式測(cè)頭,為通用型球頭測(cè)頭,能測(cè)定高度、槽寬、孔徑和輪廓形狀等。使用時(shí),可以將測(cè)頭半徑和測(cè)出的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,然后自動(dòng)輸出被測(cè)值。測(cè)量方便、準(zhǔn)確,易操作。
2.2控制盒
控制盒是本測(cè)量系統(tǒng)重要的硬件配置,是實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制和數(shù)控機(jī)床與測(cè)量系統(tǒng)接口的關(guān)鍵裝置。其性能的好壞直接影響測(cè)量系統(tǒng)的功能和可靠性。從測(cè)量系統(tǒng)的功能完善和先進(jìn)性、實(shí)用性考慮,控制盒的核心控制部分選用80C51單片機(jī)與8255A接口芯片,通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)的控制與通訊?？刂坪泄ぷ鬟^(guò)程如圖2所示。當(dāng)觸頭接觸工件時(shí),產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào),觸發(fā)器D接收到低電平信號(hào),向單片機(jī)發(fā)出中斷請(qǐng)求,通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)功能,并通過(guò)8255A接口,使繼電器1接通,打開(kāi)攝像頭,進(jìn)行拍照。拍照完畢,繼電器1斷開(kāi),繼電器2接通,控制伺服系統(tǒng)動(dòng)作進(jìn)行下一次測(cè)量。
2.3攝像頭
將數(shù)控機(jī)床屏幕上帶有坐標(biāo)值的圖像導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中,需要圖像采集裝置。本文選用的是Logitech快看視訊版TM網(wǎng)絡(luò)攝像頭,它具有高質(zhì)量CMOS感應(yīng)器,其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分辨率均達(dá)到640×480像素(VGA)。幀速度為:最高30幀/秒,圖像清晰,可以滿足測(cè)量系統(tǒng)的要求。
3.軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容是字符識(shí)別及數(shù)據(jù)處理。
3.1字符識(shí)別
從數(shù)控機(jī)床屏幕圖像中獲取的坐標(biāo)數(shù)值,首先須將攝像頭拍到的圖片文件轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以處理的文本信息,此過(guò)程需要通過(guò)字符識(shí)別技術(shù)完成。字符識(shí)別算法分為三種:模板匹配法、特征法和筆畫(huà)結(jié)構(gòu)法。由于需識(shí)別的字符種類少,本文開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)中用了模板匹配法及特征法,借助VB編程實(shí)現(xiàn)。算法的主要過(guò)程如圖3所示。
其中,預(yù)處理的目的是為特征提取及字符學(xué)習(xí)提供方便,主要運(yùn)用平滑去噪、圖像的二值化處理,使圖像更清晰、準(zhǔn)確。特征提取即提取字符特征模式作為區(qū)分字符的特征量。主要方法是利用細(xì)化骨架的方法提取字符骨架,然后利用穿線法獲得單個(gè)字符的特征。運(yùn)用此系統(tǒng)檢測(cè)時(shí),先對(duì)機(jī)床屏幕的顯示字體進(jìn)行學(xué)習(xí),建立標(biāo)準(zhǔn)模板。將每一個(gè)單獨(dú)的字符劃分成A×B個(gè)像素(Pixels),字符的一些特征像素與標(biāo)準(zhǔn)模板比較,如果相似程度達(dá)到95%,那么,就可以認(rèn)為該標(biāo)準(zhǔn)模板上的字符為所要識(shí)別的字符,逐一將要識(shí)別的這些字符進(jìn)行判斷分類和確認(rèn),最后得到識(shí)別結(jié)果。將其存入計(jì)算機(jī),待數(shù)據(jù)處理時(shí)取用。
3.2數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)處理是針對(duì)離散采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)的集合,用一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算以獲得測(cè)量結(jié)果的過(guò)程。由于應(yīng)用本測(cè)量系統(tǒng)測(cè)得值均為一些要素表面離散點(diǎn)的坐標(biāo),要測(cè)出需要的幾何元素誤差值,需進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。在評(píng)定尺寸誤差時(shí),借助了空間解析幾何及向量知識(shí)對(duì)各種幾何要素的測(cè)量給出了準(zhǔn)確的計(jì)算公式。對(duì)于形位誤差的測(cè)量,依據(jù)的原則為最小條件及最小二乘法。例如:對(duì)直線度誤差的評(píng)定,依據(jù)最小二乘原理,根據(jù)測(cè)得的若干點(diǎn)的坐標(biāo),建立最小二乘線的方程y=ax+b,其中最小二乘線的參數(shù)a,b由式(1)求得:
將此直線方程化為一般式:
ax-y+b=0(2)
然后,求得各個(gè)測(cè)量點(diǎn)到該最小二乘線的距離
取Δ=2dmax,此為任意方向上的直線度誤差。從而實(shí)現(xiàn)直線度檢測(cè)功能。檢測(cè)系統(tǒng)計(jì)算項(xiàng)目如圖4所示。
4.測(cè)量實(shí)例
圖5所示,待測(cè)公差項(xiàng)目是φ25孔軸線的直線度公差為φ0.005mm。利用此系統(tǒng)檢測(cè)時(shí),先將孔沿軸向劃分為N個(gè)截面(本例取N=5),測(cè)得每一截面上,孔內(nèi)表面上的三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(見(jiàn)表1),根據(jù)三點(diǎn)定圓的原則,可以求得各截面圓對(duì)應(yīng)的孔心位置,將此N個(gè)孔心的坐標(biāo)xi,yi代入式(1),擬合最小二乘直線y=ax+b,將各圓心點(diǎn)的坐標(biāo)代入式(3),即可求出各中心點(diǎn)到該直線的距離,那么,誤差Δ2dmax。
當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)超過(guò)由軟件設(shè)定的軟限位或由限位開(kāi)關(guān)決定的硬限位時(shí)，就會(huì)發(fā)生超程報(bào)警，一般會(huì)在CRT上顯示報(bào)警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)，即可排除故障，解除超程。
1.2爬行
一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過(guò)低及外加負(fù)載過(guò)大等因素所致。尤其要注意的是，伺服和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器，由于連接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)或伺服的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，從而使進(jìn)給忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
1.3竄動(dòng)
在進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)現(xiàn)象，其可能原因有：1、接線端子接觸不良，如緊固的螺釘松動(dòng)；2、位置控制信號(hào)受到干擾；3、測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等。如果竄動(dòng)發(fā)生在正、反向運(yùn)動(dòng)的瞬間，則一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或者伺服系統(tǒng)增益過(guò)大引起。
1.4過(guò)載
當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載過(guò)大、參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤、頻繁正、反向運(yùn)動(dòng)以及進(jìn)給傳動(dòng)鏈狀態(tài)不良時(shí)，均會(huì)引起過(guò)載的故障。此故障一般機(jī)床可以自行診斷出來(lái)，并在CRT顯示屏上顯示過(guò)載、過(guò)熱或過(guò)電流報(bào)警。同時(shí)，在進(jìn)給伺服模塊上用指示燈或者數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)單元過(guò)載、過(guò)電流等報(bào)警信息。
1.5伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)
當(dāng)速度、位置控制信號(hào)未輸出、或者使能信號(hào)（即伺服允許信號(hào)，一般為DC+24V繼電器線圈電壓）未接通以及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障都會(huì)造成此故障。此時(shí)應(yīng)測(cè)量數(shù)控裝置的指令輸出端子的信號(hào)是否正常，通過(guò)CRT觀察I/O狀態(tài)，分析機(jī)床PLC梯形圖（或流程圖），以確定進(jìn)給軸的啟動(dòng)條件，觀察如、冷卻等是否滿足。如是進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障則用交換法，可判斷出相應(yīng)單元是否有故障。
2伺服進(jìn)給系統(tǒng)常見(jiàn)故障典型案例分析
（1）一臺(tái)配套FANUC7M系統(tǒng)的加工中心，進(jìn)給加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)Y軸有振動(dòng)現(xiàn)象。
為了判定故障原因，將機(jī)床操作方式置于手動(dòng)方式，用手搖脈沖發(fā)生器控制Y軸進(jìn)給，發(fā)現(xiàn)Y軸仍有振動(dòng)現(xiàn)象。在此方式下，通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的移動(dòng)后，Y軸速度單元上OVC報(bào)警燈亮。證明Y軸伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)生了過(guò)電流報(bào)警，根據(jù)以上現(xiàn)象，分析可能的原因如下：
①電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)重；②機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不良；③位置環(huán)增益過(guò)高；④伺服電動(dòng)機(jī)不良，等等。
維修時(shí)通過(guò)互換法，確認(rèn)故障原因出在直流伺服電動(dòng)機(jī)上。卸下Y軸電動(dòng)機(jī)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)2個(gè)電刷中有1個(gè)的彈簧己經(jīng)燒斷，造成了電樞電流不平衡，使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不平衡。另外，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軸承亦有損壞，故而引起-軸的振動(dòng)與過(guò)電流。更換電動(dòng)機(jī)軸承與電刷后，機(jī)床恢復(fù)正常。
（2）一臺(tái)配套FANUC6ME系統(tǒng)的加工中心。軸在運(yùn)動(dòng)時(shí)速度不穩(wěn).由運(yùn)動(dòng)到停止的過(guò)程中，在停止位置出現(xiàn)較大幅度的振蕩，有時(shí)不能完成定位，必須關(guān)機(jī)后，才能重新工作。
分析與處理過(guò)程：仔細(xì)觀察機(jī)床的振動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)，X軸振蕩頻率較低，且無(wú)異常聲。從振蕩現(xiàn)象上看，故障現(xiàn)象與閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有關(guān)，如：系統(tǒng)增益設(shè)定過(guò)高、積分時(shí)間常數(shù)設(shè)定過(guò)大等。
檢查系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定、伺服驅(qū)動(dòng)器的增益、積分時(shí)間電位器調(diào)節(jié)等均在合適的范圍，且與故障前的調(diào)整完全一致，因此可以初步判斷，軸的振蕩與參數(shù)的設(shè)定與調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，維修時(shí)在記錄了原調(diào)整值的前提下，將以上參數(shù)進(jìn)行了重新調(diào)節(jié)與試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)故障依然存在，證明了判斷的正確性。
在以上基礎(chǔ)上，將參數(shù)與調(diào)整值重新回到原設(shè)定后，對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)與測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了檢查。首先清理了測(cè)速發(fā)電機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)的換向器表面，并用數(shù)字表檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)繞組情況。檢查發(fā)現(xiàn)，該伺服電動(dòng)機(jī)的測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)軸之間的連接存在松動(dòng)，粘接部分已經(jīng)脫開(kāi)；經(jīng)重新連接后，開(kāi)機(jī)試驗(yàn)，故障現(xiàn)象消失，機(jī)床恢復(fù)正常工作。
（3）一臺(tái)數(shù)控銑床，采用FUNAC6M系列三軸一體型伺服驅(qū)動(dòng)器，開(kāi)機(jī)后，X軸工作正常，但是手動(dòng)移動(dòng)Z軸，發(fā)現(xiàn)在較小范圍內(nèi)，Z軸可以運(yùn)動(dòng)，但繼續(xù)移動(dòng)Z軸，系統(tǒng)出現(xiàn)伺服報(bào)警。
分析和處理過(guò)程：根據(jù)故障現(xiàn)象，檢查機(jī)床實(shí)際工作情況，發(fā)現(xiàn)開(kāi)機(jī)后Z軸可以少量運(yùn)動(dòng)，不久溫度迅速上升，表面發(fā)燙。
分析引起以上故障的原因，可能是機(jī)床電氣控制系統(tǒng)故障或機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不良。為確定故障部位，考慮到本機(jī)床采用半閉環(huán)結(jié)構(gòu)，維修時(shí)首先松開(kāi)伺服與絲杠的連接，并再次開(kāi)機(jī)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象不變，故確認(rèn)報(bào)警是由于電氣控制系統(tǒng)不良引起。
由于機(jī)床Z軸伺服帶有制動(dòng)器，開(kāi)機(jī)測(cè)量制動(dòng)器的輸入電壓正常，在系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)器關(guān)機(jī)的情況下，對(duì)制動(dòng)器單獨(dú)加入電源進(jìn)行試驗(yàn)，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)Z軸，發(fā)現(xiàn)制動(dòng)器松開(kāi)，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸平穩(wěn)、輕松，證明制動(dòng)器工作良好。
為了進(jìn)一步縮小故障部位，確認(rèn)Z軸伺服的工作情況，維修時(shí)利用不同規(guī)格的X軸在機(jī)床側(cè)進(jìn)行互換實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)換上的同樣出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，且工作時(shí)故障現(xiàn)象不變，從而排除了伺服本身原因。
為了確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器的工作情況，維修時(shí)在驅(qū)動(dòng)器側(cè)，對(duì)Z軸的驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行互換實(shí)驗(yàn)，即將X軸驅(qū)動(dòng)器與Z軸伺服鏈接，Z軸驅(qū)動(dòng)器與X軸連接。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移到X軸，Z軸工作恢復(fù)正常
根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，樂(lè)意確認(rèn)以下幾點(diǎn)：
①機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)正常，制動(dòng)器工作良好；
②數(shù)控系統(tǒng)工作正常，因?yàn)楫?dāng)Z軸驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)X軸時(shí)，機(jī)床無(wú)報(bào)警；
③Z軸伺服工作正常，因?yàn)閷⑺跈C(jī)床側(cè)與X軸互換后，工作正常；
④Z軸驅(qū)動(dòng)器工作正常，因?yàn)橥ㄟ^(guò)X軸驅(qū)動(dòng)器在電柜側(cè)互換，控制Z軸后，同樣發(fā)生故障。
綜合以上判斷，可以確認(rèn)故障是由于Z軸伺服的電纜連接引起的。
仔細(xì)檢查伺服的電纜連接，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床在出廠時(shí)電樞線連接錯(cuò)誤，即驅(qū)動(dòng)器的L/M/N端子未與插頭的A/B/C連接端一一對(duì)應(yīng)，相序存在錯(cuò)誤，重新連接后，故障消失，Z軸可以正常工作。
（4）一臺(tái)配套FUNAC6ME系統(tǒng)的加工中心，X軸在靜止時(shí)機(jī)床工作正常，無(wú)報(bào)警；但在X軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，出現(xiàn)振動(dòng)，伴有噪聲。
分析與處理過(guò)程：由于機(jī)床在X軸靜止時(shí)機(jī)床工作正常，無(wú)報(bào)警，初步判定數(shù)控系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器無(wú)故障。考慮到X軸運(yùn)動(dòng)時(shí)定位正確，因此，進(jìn)一步判定系統(tǒng)X位置環(huán)工作正常。檢查X軸的振動(dòng)情況，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)的頻率與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，運(yùn)動(dòng)速度快振動(dòng)頻率較高，運(yùn)動(dòng)速度慢則振動(dòng)頻率低，初步認(rèn)為故障與速度反饋環(huán)節(jié)有關(guān)。分析引起以上故障可能的原因有：
①測(cè)速發(fā)電機(jī)不良；②測(cè)速發(fā)電機(jī)連接不良；③直流伺服電動(dòng)機(jī)不良。
