数控机床故障诊断与维修教学设计
教学组织（数控车床螺纹加工控制功能分析）
计划学时：24 实际用时：
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教学组织（螺纹不能加工故障诊断与维修）
计划学时：36 实际用时：
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五轴联动数控机床技术现状与发展趋势 摘要：介绍五轴联动数控机床在工业加工中的优势和重要性，从国、国外两个方面阐述目前五轴联动数控机床发展的现状，最后从目前机床工业发展动态出发展望五轴联动数控机床的发展趋势。 关键词：五轴联动数控机床技术现状发展趋势 一、简介 五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。 二、国外研究现状 则仕，秋菊2005年提出一种五轴联动机器人运动学建模与仿真研究，探讨在VC＋＋6．0集成编程环境下，调用OpenGL实现机器人的建模与仿真。对一种五轴联动机器人首先建立几何模型，对其正逆运动学问题进行分析求解，然后建立友好人机交互界面，对机器人示教再现过程进行模拟，最终实现让机器人走空间直线路径的轨迹规划仿真。该方法为五轴联动机器人研究开辟新的道路，为五轴联动机器人的实用化做好理论实践经验。 世田，殿柱，肖霞2006年提出基于UG／POST五轴联动加工中心专用后置处理器的研发，通过结舍UG／Post Builder后置处理器开发工具和上述后置处理算法，开发了该机床的专用后置处理器，并通过试验进一步验证了该后置处理器的正确性和实用性。 德国兹默曼公司2007年开发出FZ25龙门铣床，标志着Zimmermann（兹默曼）公司再次扩展了其高度专业化的五轴联动HSC龙门铣床的应用围。FZ 25非常适合大工件的干式切削，尤其是轻型的复合材料的加工，例如碳纤维和玻璃纤维强化塑料、环氧树脂、亚安酯、聚苯乙稀等。 杜玉湘，陆启建，明灯2007年提出五轴联动数控机床的结构和应用，介绍了五轴联动数控机床的几种结构及其特点和发展趋势；阐述了几种五轴联动机床加工的加工造型、编程(CAD／CAM系统)及其优缺点；详细描述了五轴联动数控机床对数控系统的要求及四开公司五轴联动数控系统的关键参数；列举了四开公司历年来参展的五轴联动数控机床及现场加工工件的情况。 燕红波，庆东，芳在2007年提出五轴联动的数控加工技术的研究及应用，五轴联动加工以其高柔性,高复合性,优良的切削位置姿态赢得越来越多用户的青睐,但编程的抽象和操作的复杂已经成为提高数控加工技术的一大瓶颈问题.本文介绍了多轴联动数控加工中心的结构模型,提出了基于典型的CAD/CAM软件UG的多轴后处理方法和加工实例,并对某一新型的五轴联动机床阐述了其各轴的坐标变换关系,开发了后处理系统,为多轴联动加工方案的制定提供了参考。 培楠，郭锐锋，黄艳等在2008年提出四元数五轴联动插补算法的研究，设计一种基于四元数五轴联动的插补算法，不仅简化了插补计算量，同时能够使刀具从一点平稳的运动到另一点，而且插补的轨迹更光滑连续．文章引入四元数理论，重点研究了四元数在构造数学模型和运动变换中的应用，并在Matlab中成功的进行了仿真．实验结果表明了该算法的可行性。四元数是最简单的超复数，那可不可以引入其他元数理论，产生的效果将会是怎么样呢？ 士玉,徐树洛在2008年提出五轴联动龙门加工中心现状与发展探讨，通过对五轴联动龙门加工中心现状的分析，总结了机床总体结构特点，找出了国外机床在技术上的差距。提出了高端机床发展的相关理念。高端机床也意味着高技术，高投入和高产出。向高端技术发展，
生产实习课教案首页 课时分配
项目：FANUC系统维修实训台的电气连接与故障诊断 一、组织教学 1. 检查学生出勤情况； 2. 检查学生劳动防护用品的穿戴情况及实习工具的准备情况； 3. 宣布上课。 二、项目指导 1.复习旧课 一个完整的数控加工程序有程序头、程序段和程序尾组成。 2.项目引入 数控机床与普通机床的电气连接有什么不一样？（提问） 3.相关知识 变压器---利用电磁感应原理，从一个电路向另一个电路传递电能或传输信号的一种电器是电能传递或作为信号传输的重要元件 变压器可将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能 电压器的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组。 与电源相连的线圈，接收交流电能，称为一次绕组 与负载相连的线圈，送出交流电能，称为二次绕组 压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级.在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势.当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2 变压器检测：测量输出端。 低压断路器(曾称自动开关)是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和分断短路电流的开关电器。低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等。低压断路器的分类方式很多，按使用类别分，有选择型(保护装置参数可调)和非选择型(保护装置参数不可调),按灭弧介质分，有空气式和真空式(目前国产多为空气式)。低压断路器容量范围很大，最小为4A，而最大可达5000A。低压断路器广泛应用于低压配电系统各级馈出线，各种机械设备的电源控制和用电终端的控制和保护。 低压断路器检测：测量输出端。 交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。 交流接触器检测：测量输出端。 继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 异步电动机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式、绕线式异步电动机。作电动机运行的异步电机。因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。在中国，异步电动机的用电量约占总负荷的60％多。 CNC 的故障维修21 例 例1. PLC主板的故障维修 故障现象：一台配套SIEMENS SINUMERIK 810系统的数控机床，其PLC采用S5-130W/B，一次发生通过NC系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，且不能更改加工程序中R参数的数值的故障。 分析及处理过程：通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，确认PLC的主板有问题。与另一台的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经厂家维修后，故障被排除。 例2．NC系统存储器板的故障维修 故障现象：一台配套SINUMERIK 810数控系统的数控机床，其加工程序编辑后无法保存。 分析及处理过程：经现场多次试验发现，机床可进行手动、手轮、MDI操作，但在编辑完程序，关机后重新起动，发现程序丢失，但系统参数仍然存在，因此可排除电池不良的原因，据初步诊断可能为存储器板损坏导致。与另一台机床上同规格的存储器板更换后，机床恢复正常。 例3．NC系统主板弯曲变形的故障维修 故障现象：一台采用德国HEIDENHAIN公司TNCl55的数控铣床，工作时系统经常死机，停电后经常丢失机床参数和程序。 分析及处理过程：经现场分析与诊断，出现该故障的原因一般有以下几点： 1)电池不良。 2)系统存储RAM出错。 3)系统软件本身不稳定。 根据以上分析，逐条进行了如下检查：首先用万用表直接测量系统断电存储用电池，发现正常：测量主板上的电池电压，发现时有时无，进一步检查发现当用手按着主板的一侧测量时电压正常，而按住另一侧时则不正常，因此初步诊断为接触不良导致；拆下该主板，仔细检查发现主板已弯曲变形，纠正后重新试验，故障排除。 例4．控制系统主板的故障维修 故障现象：一台工业控制机作为主控制、采用西班牙FAGOR系统作为数控部分的仿形镗铣床，一次在加工完某一零件更换新的加工程序时，突然出现死机现象且无任何报警，强行关机后重新起动系统，此时主机无法起动，同时出现显示器黑屏现象。 分析及处理过程：检查显示器正常，加工程序无误，更换显卡和内存故障仍然存在；进一步分析判断，确认是主板出现问题。更换一块新主板后，主机起动正常，机床正常运转。 例5．软件限位超程(设置不当)的故障维修 故障现象：一台配套SIEMENS SINUMERIK 810系统的专用数控铣床，在批量加工中，NC系统显示2号报警“LIMIT SWITCH”。 分析及处理过程：2号报警意为“Y轴行程超出软件设定的极限值”，检查程序数值并无变化，经仔细观察故障现象，当出现故障时，CRT上显示的Y轴坐标确认达到软件极限，仔细研究发现是补偿值输入变大引起的。适当调整软件限位设置后，报警消除。 例6．NOT READY报警的故障维修 故障现象：一台配套FANUC PM0系统的数控车床，开机或加工过程中有时出现NOT READY报警，关机后重新开机，故障可以自动消失。 分析及处理过程：在故障发生时检查数控系统，发现伺服驱动器上的报警指示灯亮，表明伺服驱动器存 山东广播电视大学 毕业论文（设计）评审表题目___数控机床的故障分析及消除措施 姓名孙中波教育层次专科 学号省级电大山东广播电视大学专业市级电大泰安广播电视大学指导教师于婷教学点宁阳 目录 摘要与关键词 (3) 1、引言 (3) 2、数控机床故障诊断分析 (3) 2.1数控机床的故障规律 (3) 2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (4) 2.3数控机床的常用检修方法 (5) 3、数控机床常见故障诊断与维修 (6) 3.1数控机床机械结构故障诊断与维修 (6) 3.2常见伺服系统故障及诊断 (11) 3.3数控机床P L C故障诊断方法 (13) 4、数控机床常见故障诊断及维修实例 (14) 结论 (16) 致谢 (16) 参考文献 (17) 题目：数控机床的故障分析及消除措施 【摘要】本文主要研究数控机床故障分析及消除措施的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法。接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。 【关键词】数控机床、故障、诊断、维修 1 引言 数控技术是现代机械制造工业的重要技术装备，也是先进制造技术的基础技术装备。随着电子技术的不断发展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题。论文将涉及数控机床简单介绍、故障现象描述或给出典型实例、故障的成因的分析和论证、故障诊断过程及消除故障的措施等内容。本论文将参考相关资料，根据自己的实际工作经验进行编写，力求为广大数控机床维修者提供可借鉴的经验。 2 数控机床故障诊断分析 数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。这些原因大致包括：机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、接插件接触不良；环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；随机干扰和噪声；软件程序丢失或被破坏等。此外，错误的操作也会引起数控机床不能正常工作。数控机床维修的关键是故障的诊断，即故障源的查找和故障定位。一般讲根据不同的故障类型，采用不同的故障诊断方法。 2.1数控机床的故障规律： 在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为 3 个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。 1.早期故障期：早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加 数控机床故障维修实例集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988） 数控机床故障维修实例 天津一汽夏利汽车股份有限公司内燃机制造分公司杨琦 摘要：文中简述了关于数控机床故障的几个维修实例，如无法及时购到同型器件时的替代维修方法及与伺服、PLC相关的几个故障维修实例。 一、部件的替代维修 1.1丝杠损坏后的替代修复 采用FANUC 0G系统控制的进口曲轴连杆轴颈磨床，在加工过程中出现了411报警，发现丝杠运行中有异响。拆下丝杠后发现丝杠母中的滚珠已经损坏，需要更换丝杠。但因无法马上购到同样参数的丝杠，为保证生产，决定用不同参数的丝杠进行临时替代。替代方案是：用螺距为10mm的丝杠替代导程为6mm丝杠，且丝杠的旋向由原来的左旋改为了现在的右旋。为保证替代可以进行，需要对参数进行修正。但由于机床的原参数 P8184=0、P8185=0，所以无法通过改变柔性进给齿轮的方法简便地使替代成功，需根据DMR,CMR,GRD的关系，对参数进行修正。 对于原来导程为6mm的丝杠，根据参数P100=2，可知其CMR为1，根据参数 P0004=01110101，可以知道机床原DMR为4，而且机床原来应用的编码器是 3000pulse/rev。而对于10mm的丝杠，根据DMR为4，只能选择2500线的编码器，且需将P4改变为01111001。 同时根据：计数单元=最小移动单位/CMR；计数单元=一转检测的移动量/(编码器的检测脉冲*DMR) 可以计算出原机床的计数单元=6000/（3000*4）=1/2，即最小移动单位为0.5。在选择10mm的丝杠后，根据最小移动单位为0.5，计数单元=10000/（2500*4） =0.5/CMR，所以CMR=0.5则参数 p100=1。然后将参数p8122=-111,转变为 111后，完成了将旋向由左旋改为了右旋的控制，再将P8123=12000变为10000后完后了替代维修。 1.2用α系列放大器对C系列伺服放大器的替代 机床滑台的进给用FANUC power mate D控制，伺服放大器原为C系列A06B-6090-H006，在其损坏后，用α系列放大器A06B-6859-H104进行了替代。替代时，首先是接线的不同，在C系列放大器上要接入主电源200V、急停控制100A、100B，地线G共6颗线；而对于α系列放大器，要接入主电源200V，没有接100A、100B，而是将CX4插头的2-3进行短接来完成急停控制，然后将拨码开关SA1的1、2、3端设定在ON，拨码4设定在OFF后完成了替代维修。 200V (1) １．数控机床的优点 (1) ２．我国数控机床的发展现状 (1) ３．加强数控维修的意义 (1) ４．对数控维修人员的要求 (1) ５．本课程的学习任务、要求 (2) (3) (3) １．数控机床的初就位和组装 (3) ２．数控系统的连接和调整 (3) ３．通电试车 (3) ４．机床精度和功能调试 (4) ５．机床的试运行 (4) (5) １．数控机床的验收 (5) ２．机床验收的内容 (5) ３．数控功能的检验 (5) ４．机床的精度验收 (5) (8) (8) １．常见的数控机床类型 (8) ２．数控机床的构成几个部分的作用简介 (8) (9) １．主轴部件拆卸前的准备 (9) ２．CK7815 型数控车主轴部件的结构及调整 (9) ３．NT-J032 数控铣床主轴部件的结构与调整 (10) ４．THK6380 加工中心主轴部件的结构与调整 (11) (12) １．给系统的布置形式 (12) ２．进给电机的联接形式 (12) ３．进给间隙的调整 (13) (20) １．几种常见的回转工作台的结构形式 (20) ２．调整 (23) ３．工作台回转间隙的调整 (23) (23) - I - １．数控机床常见的换刀装置的结构 (23) ２．刀库的形式 (28) ３．机械手 (30) (33) １．位置检测的分类、功能 (33) ２．常见的位置检测装置简介 (37) (37) １．导轨的种类及特点 (37) ２．导轨的调整要求 (39) (40) (40) １．国外主流厂家产品数控产品介绍 (40) ２．国内数控常见产品介绍 (41) Fanuc-oi (41) １．刚性攻丝 (41) ２．复合加工循环 (42) ３．圆柱插补 (42) ４．直接编程 (42) ５．记忆型螺距补偿 (43) ６．CNC内装PMC编程 (43) ７．随机存储模块 (43) ８．显示单元 (44) ９．FANUC伺服电机 (44) fanuc_0ib (44) １．系统构成 (44) ２．综合联线介绍 (45) ３．数控系统的电源连接介绍 (46) ４．数控系统与主轴单元的连接及控制信号 (47) ５．数字伺服的原理 (48) ６．I/O连接 (50) (50) １．参数的概念 (50) 数控机床机械故障诊断及处理 梁毅陈功福孙继 （中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳６２１９００） ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＴｒｏｕｂｌｅｓＤｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅＭｅｔｈｏｄｓｏｆＮＣＭａｃｈｉｎｅ ＬＩＡＮＧＹｉ，ＣＨＥＮＧｏｎｇｆｕ，ＳＵＮｊｉ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＰｈｙｓｉｃｓ，Ｍｉａｎｙａｎｇ６２１９００，ＣＨＮ） 机床在运行过程中，机械零部件受到力、热、摩擦及磨损等多种因素的作用，使传动副之间的间隙加大，运动件间的联接松动，产生相互撞击、振动，直接影响机床的传动精度和工件的加工质量，严重时将会损坏零部件，或者产生机械结构变形，致使执行机构不能完成功能任务或达不到质量要求。其故障主要分为动作性故障、功能性故障、结构性故障和使用性故障。现结合在维修中遇到的实例分析前三类机械故障的表现形式及其故障诊断与处理方法。 １动作性故障 动作性故障主要指机床各执行部件动作故障，如刀具夹不紧或松不开，刀库刀盘不能定位或不能被松开，旋转工作台不转等，这类故障一般有报警提示。诊断这类故障，需要根据报警提示的内容和执行部件的动作原理及顺序进行相关的检查，找到故障点后对产生故障点的零部件进行修复或更换即可。 故障现象１：数控立车换刀，刀库选刀时出现机械撞击的声音，选刀未完成就停止了。 故障分析与处理：根据现场观察可能是选刀时刀杆的四方块在圆形的选刀槽中的位置偏差引起与选刀槽之间的摩擦撞击。如果ｘ轴回参考点时位置发生变化，就可能使拉刀杆的四方块在选刀槽中的位置发生偏移而与选刀槽的边沿发生撞击。修改ｘ轴参考点栅格偏移量，使刀杆的四方块在选刀槽中的位置居中。选刀时仍出现上述故障，并且有时选刀未完成就停止，手动旋转刀库都不能动弹。由于刀库罩的遮挡，不能观察选刀的动作，因此拆卸该罩，这时观察选刀动作发现选刀时液压拔销不到位，从而出现液压拔销与刀库盘发生摩擦撞击，有时被机械卡死。而液压拔销是通过液压缸的活塞推动连杆机构，液压缸的活塞与连杆之间是通过螺纹连接起来的，如图１所示。该螺纹由于长时间的运动及振动引起活塞上的销钉脱落而 ?１４６?发生移位，使得活塞与连杆之问的距离变长，而液压缸的移动距离是固定的，因此连杆的移动距离变短，这样销子不能完全从销钉孔中被拔出而出现上述故障。通过反复调整活塞与连杆机构的长度后选刀正常，并上好销钉，故障再也没出现。 刀盘拔镑螺母保持弹簧 图１刀盘液压拔镇示意图 叠 故障现象２：数控电子速焊机的旋转工作台旋转时出现３０号报警（Ｃ轴驱动错误）。 故障分析及处理：该旋转工作台是由直流伺服电动机驱动的，由松下的驱动器驱动，规格为ＲＴＳｔｒｉ１０Ａ／６０Ｖ。电动机速度经变速箱减速后带动旋转工作台，因此根据故障现象分析电气、机械故障均有可能。打开控制柜发现Ｃ轴的空开Ｑ３９跳闸，合上后再让Ｃ轴运转，瞬间测得电动机电流为１２Ａ，已超过驱动器的最大电流１０Ａ，致使Ｑ３９仍然跳闸。据此判断可能是驱动器故障，或电动机故障，或减速器故障。让电动机与减速器脱开空运转正常，测得电动机电流为０．７Ａ，因此故障有可能是机械故障，也可能是驱动器或电动机带负荷的能力不够所致。由于ｘ、ｙ、Ｃ三个轴的驱动器完全一致，因此把ｌ，轴的驱动器与ｃ轴的驱动器互换，结果ｙ轴运行正常，因此排除驱动器故障。该旋转工作台有高、低速两档，从减速器电动机侧手动盘两档对比发现高速档比低速档明显费劲。据此判断可能是高速档减速器故障。整体拆下该变速器，再次手动盘减速器很沉。由于没有该变速器的资料，不清楚内部结构，由ＣＴ机测出其内部结构知道该减速器 为行星齿轮的减速器。拆卸该减速器，没发现齿损，也 脚到２００童８茎翁Ｉ磐 ＼～／’十■‘Ｍ 万方数据 模拟考试试卷A 2、数控机床机械故障诊断包括对机床运行状态的识别、预测和监视三个方面的内容。其实用诊断方法有看、问、听、嗅触等。 3、点检就是按有关文件的规定，对数控机床进行定点、定时 、的检查和维护。 1、数控机床最适用于复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量的机械零件的加工。（） 2．在工件或刀具自动松夹机构中，刀杆通常采用7：24的大锥度锥柄。（） 3．凡是包含测量装置的数控机床都是闭环数控机床。（） 4．数控机床中内置PLC的CPU与数控系统的CPU是同一CPU。（） 5．数控机床电控系统包括交流主电路、机床辅助功能控制电路和电子控制电路，一般将前者称为“弱电”，后者称为“强电”。（） 6．对数控机床的各项几何精度检测工作应在精调后一气呵成，不允许检测一项调整一项，分别进行。（） 7．用户参数在调机或使用、维修时是不可以更改的，这些参数改好后，应将参数封锁住。（） 8．数控机床中，所有的控制信号都是从数控系统发出的。（） 9．数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC控制装置。（） 10．常用的间接测量元件有光电编码器和旋转变压器。（） 1.数控机床是在诞生的。 ( )。 A．日本 B. 美国 C. 英国 D. 中国 2．数控机床主轴驱动应满足： ( )。 A．高、低速恒转矩 B．高、低速恒功率 C．低速恒功率高速恒转矩 D．低速恒转矩高速恒功率 3．故障维修的一般原则是： ( )。 A．先动后静 B．先内部后外部 C．先机械后电气 D．先特殊后一般 4．数控机床工作时，当发生任何异常现象需要紧急处理时应启动：（）。 A．程序停止功能 B.暂停功能 C. 紧停功能 D.应急功能 5．数控机床如长期不用时最重要的日常维护工作是：（）。 A．清洁 B. 干燥 C. 通电 D. 维修模拟考试试卷B1、数控机床最适用于复杂、 数控机床故障诊断与维修现状和发展趋势 数控机床故障诊断数控机床是个复杂的系统，组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。故障诊断是进行数控机床维修的第一步,它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障,也可以起到预防故障发生与扩大的作用。 一、数控机床故障诊断的基本方法 数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损，避免突发故障；做好日常维护保养，可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行，故障诊断是进行数控机床维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障的发生与扩大的作用。一般来说，数控机床的故障诊断方法主要有以下几种： (一)常规诊断法 对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查，通常包括:(1) 检查电源的规格(包括电压、频率、相序、容量等)是否符合要 求;(2)CNC、伺服驱动、主轴驱动、电机、输入/输出信号的连接是否正确、可靠；(3)CNC、伺服驱动等装置内的印制电路板是否安装牢固，接插部位是否有松动；(4)CNC、伺服驱动、主轴驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否正确；(5)液压、气动、润滑部件的油压、气压等是否符合机床要求;(6)电器元件、机械部件是否有明显的损坏。(二)状态诊断法 通过监测执行元件的工作状态判定故障原因。在现代数控系统中伺服进给系统、主轴驱动系统、电源模块等部件主要参数的动、静态检测,及数控系统全部输入输出信号包括内部继电器、定时器等的状态,也可以通过数控系统的诊断参数予以检查。(三)动作诊断法通过观察、监视机床的实际动作，判断动作不良部位，并由此来追溯故障源。 (四)系统自诊断法 这是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件，对系统内部的关键硬件以及系统的控制软件进行自我诊断、测试的诊断方法。主 双转台五轴联动数控机床对刀方法介绍 发表时间：2014/8/5 作者：易军 关键字：双转台五轴联动数控机床对刀 投稿收藏好文推荐打印 轴联动数控机床是高效率、高精度加工空间曲面类零件。般将双转台的旋转轴线的交点作为加工坐标原点。双转台机床的对刀也就是要找到双转台旋转轴线的交点。轴联动，双转台五轴联动数控机床对刀方法介绍。 一引言 装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家，也无不高度重视。近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要，对高档的数控机床提出了急迫的大量需求。五轴联动数控机床是高效率、高精度加工空间曲面类零件，如各类模具、水轮机和汽轮机叶片、三元流离心压气机、船用螺旋桨和推进器及螺旋锥齿轮的关键设备。代表机床制造业最高境界，从某种意义上说，也反映了一个国家的工业发展水平状况。 二双转台五轴联动数控机床结构 图1-1 双转台五轴联动机床结构简图 双转台五轴联动数控机床运动坐标包括3个移动坐标X、Y、 Z和两个个旋转坐标B、C（两个旋转轴均属转台类），B轴旋转平面为YZ平面，C轴旋转平面为XY平面。一般两个旋转轴结合为一个整体构成双转台结构，放置在工作台面上。( 3+2轴)。其特点是：加工过程中工作台旋转并摆动，可加工工件的尺寸受转台尺寸的限制，适合加工体积小、重量轻的工件；主轴始终为竖直方向，刚性比较好，可以进行切削量较大的加工。 三双转台五轴联动数控机床对刀方法 对刀的概念就是将编程坐标系和机床操作中的加工坐标 系重合起来，机床就会按照编写的程序进行加工。双转台五 轴机床的加工坐标，一般将双转台的旋转轴线的交点作为加工坐标原点，因此，双转台机床的对刀也就是要找到双转台旋转轴线的交点，加工原点的X、Y、Z轴坐标均由转台旋转轴线交点确定。 1．校正双转台 数控机床故障诊断与维修第1章数控机床故障诊断与维修的基本概念 1．1 数控机床故障诊断与维修的意义 一、数控机床的组成 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入/输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。 1. 数控装置(数控系统的核心)由硬件和软件部分组成，接受输入代码经缓存、译码、运算插补）等转变成控制指令，实现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。 2. 伺服驱动装置是数控装置和机床主机之间的联接环节，接受数控装置的生成的进给信号，经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。 3. 检测反馈装置是通过检测元件将执行元件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。 4. 机床本体是数控机床的机械结构件（床身箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等。 二、数控机床故障诊断 1.故障的基本概念 故障——数控机床全部或部分丧失原有的功能。 故障诊断——在数控机床运行中，根据设备的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。 2.故障的分类 1）从故障的起因分类 关联性故障——和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。 非关联性故障——和系统本身结构与制造无关的故障。 2）从故障发生的状态分类 突然故障——发生前无故障征兆，使用不当。 渐变故障——发生前有故障征兆，逐渐严重。 3）按故障发生的性质分类 软件故障——程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。 硬件故障——电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。 干扰故障——由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。 4）按故障的严重程度分类 三、教学容 1数控机床。就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与 布置学停车、自动关停冷却液等）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿 生作业孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控 练习约制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。 15分钟 2数字控制（Numerical Control ）,简称NC ,它是采用数字化信息实现加工自动化的控制技术， 用数字化信号对机 床的运动及其加工过程进行控制的机床，称作数控机床。 3计算机数控（Computer Numerical Control ），简称CNC 。现代数控系统是采用微处理器或专 用微机的数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或全部 数控功能，并通过接口与外围设备进行联接，称为 CNC 系统，这样的机床一般称为 CNC 机床。 总之，数控机床是数字控制技术与机床相结合的产物，从狭义的方面看，数控一词就是“数控机 床”的代名 词，从广义的围来看，数控技术本身在其他行业中有更广泛的应用，称为广义数字控制。 数控机床就是将加工过程的各种机床动作， 由数字化的代吗表示， 通过某种载体将信息输入数控系 统，控制计算机对输入的数据进行处理，来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床加工出所 需要的工件，其过程见下图。 数控机床的组成 1. 1输入、输出装置 1. 2数控装置 1. 3伺服系统 1. 4检测反馈系统 1. 5机床本体 教学安 排与过 程设计 （含课时 分配） 约10分 钟 约10分 钟 教学过程： 一、 课程介绍 介绍本专业特点及从业方向和岗位群。 二、 引入新课题 为了提高加工效率，降低加工当中人为因素所造成的制约生产质量的原因。最早由美国在 50年代提出的生产新型设备（数字设备）到现在形成规模化、成熟化的数控设备一一数控机 约45分 钟 约10分 钟 床。 数控机床机械结构的故障诊断及其维修(doc 11页) 第4章数控机床机械结构的故障诊断与维修4．1 数控机床机械结构概述 数控在GB中的定义是“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。现代数控机床是集高新技术于一体的典型机电一体化加工设备。数控加工设备主要分切削加工、压力加工和特种加工(如数控电火花加工机床等)3类。切削加工类数控机床的加工过程能按预定的程序自动进行，消除了人为的操作误差和实现了手工操作难以达到的控制精度，加工精度还可以用软件来校正和补偿。因此，可以获得比机床精度还要高的加工精度及重复定位精度；工件在一次装夹后，能先后进行粗、精加工，配置自动换刀装置后，还能缩短辅助加工时间、提高生产率；由于机床的运动轨迹受可编程的数字信号控制，因而可以加工单件和小批量且形式复杂的零件，生产准备周期大为缩短。综上所述，数控机床具有精度高、效率高、自动化程度高和柔性好的特点。 从数控机床的生产现状和发展趋势看，由于微电子技术、信息处理技术等新技术、新工艺在机床行业的渗透和应用，它与普通机床相比不仅在机械结构性能方面发生了“质”和“形”的变化，且其外观造型也形成了自身独特的风格和特点。 数控机床机械结构设计的特点 数控机床虽然也有普通机床所具有的床身和立柱、导轨、工作台、刀架等部件。但为了与控制系统的高精度、高速度控制相匹配，对机床主机部分的结构设计还提出了高精度、高刚度、低惯量、低摩擦、无间隙、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。由于机械结构形式是体现其性能的具体手段，是实现性能的核心因素(当然结构也受材料和工艺的影响)，因此，数控机床的关键部件在结构设计中也有了重大变化。 数控机床常见故障诊断及维修 摘要：数控机床是集机、电、液、气、光高度一体化的现代技术设备，数控机床维修技术不仅是保障数控机床正常运行的前提，对数控机床的发展和完善也起到了巨大的推动作用。数控机床出现的故障多种多样，机械磨损、机械锈蚀、机械失效、加工误差大、工件表面粗糙度大、插件接触不良、电子元器件老化、电流电压波动、温度变化、干扰、滚珠丝杠副有噪声、软件丢失或本身有隐患、灰尘、操作失误等都可导致数控机床出故障。 关键词：数控机床故障诊断维修机械电子 数控机床是一种集自动控制、计算机、微电子、伺服驱动、精密机械等技术于一身的高技术产物。一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产。所以，如何正确维护设备和出现故障时迅速诊断，确定故障部位，及时排除解决，保证正常使用，是保障生产正常进行的必不可少的工作。 1 数控机床故障诊断原则 1.1 先外部后内部 数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也会由这三者综合反映出来。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，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。 1.2 先静后动 先在机床断电的静止状态，通过了解、观察测试、分析确认为非破坏性故障后，方可给机床通电。在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电。 1.3 先简单后复杂 当出现多种故障互相交织掩盖，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。往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。 1.4 先机械后电气 一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可达到事半功倍的效果。 2 数控机床常见故障分析 根据数控机床的构成，工作原理和特点，将常见的故障部位及故障现象分析如下。 2.1 数控系统故障 2.1.1 位置环这是数控系统发出控制指令，并与位置检测系统的反馈值相比较，进一步完成控制任务的关键环节。它具有很高的工作频度，并与外部设备相联接，容易发生故障。 常见的故障有： ①位控环报警：可能是测量回路开路；测量系统损坏，位控单元 五轴联动数控机床技术现 状与发展趋势 Last revision date: 13 December 2020. 五轴联动数控机床技术现状与发展趋势摘要：介绍五轴联动数控机床在工业加工中的优势和重要性，从国内、国外两个方面阐述目前五轴联动数控机床发展的现状，最后从目前机床工业发展动态出发展望五轴联动数控机床的发展趋势。 关键词：五轴联动数控机床技术现状发展趋势 Abstract：The advantages and impo~ance of five—axis CNC machine tools in industrial machining are presented． The status quo of development of five—axis CNC machine tools at home and abroad is described and their developing prospect given． Key Words：Five——axis CNC M achine Tools Technology Status Developing Trends[17] 一、简介 五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。 二、国内外研究现状 陈则仕，张秋菊2005年提出一种五轴联动机器人运动学建模与仿真研究，探讨在VC＋＋6．0集成编程环境下，调用OpenGL实现机器人的建模与仿真。对一种五轴联动机器人首先建立几何模型，对其正逆运动学问题进行分析求解，然后建立友好人机交互界面，对机器人示教再现过程进行模拟，最终实现 让机器人走空间直线路径的轨迹规划仿真[1]。该方法为五轴联动机器人研究开 辟新的道路，为五轴联动机器人的实用化做好理论实践经验。 赵世田，孙殿柱，孙肖霞2006年提出基于UG／POST五轴联动加工中心专用后置处理器的研发，通过结舍UG／Post Builder后置处理器开发工具和上述后置处理算法，开发了该机床的专用后置处理器，并通过试验进一步验证了该 后置处理器的正确性和实用性[2]。 德国兹默曼公司2007年开发出FZ25龙门铣床，标志着Zimmermann（兹默曼）公司再次扩展了其高度专业化的五轴联动HSC龙门铣床的应用范围。FZ 25非常适合大工件的干式切削，尤其是轻型的复合材料的加工，例如碳纤维和 玻璃纤维强化塑料、环氧树脂、亚安酯、聚苯乙稀等[3]。 杜玉湘，陆启建，刘明灯2007年提出五轴联动数控机床的结构和应用，介绍了五轴联动数控机床的几种结构及其特点和发展趋势；阐述了几种五轴联动机床加工的加工造型、编程(CAD／CAM系统)及其优缺点；详细描述了五轴联动数控机床对数控系统的要求及四开公司五轴联动数控系统的关键参数；列举了 四开公司历年来参展的五轴联动数控机床及现场加工工件的情况[4]。 第4章数控机床机械结构的故障诊断与维修4．1 数控机床机械结构概述 数控在GB中的定义是“用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法”。现代数控机床是集高新技术于一体的典型机电一体化加工设备。数控加工设备主要分切削加工、压力加工和特种加工(如数控电火花加工机床等)3类。切削加工类数控机床的加工过程能按预定的程序自动进行，消除了人为的操作误差和实现了手工操作难以达到的控制精度，加工精度还可以用软件来校正和补偿。因此，可以获得比机床精度还要高的加工精度及重复定位精度；工件在一次装夹后，能先后进行粗、精加工，配置自动换刀装置后，还能缩短辅助加工时间、提高生产率；由于机床的运动轨迹受可编程的数字信号控制，因而可以加工单件和小批量且形式复杂的零件，生产准备周期大为缩短。综上所述，数控机床具有精度高、效率高、自动化程度高和柔性好的特点。 从数控机床的生产现状和发展趋势看，由于微电子技术、信息处理技术等新技术、新工艺在机床行业的渗透和应用，它与普通机床相比不仅在机械结构性能方面发生了“质”和“形”的变化，且其外观造型也形成了自身独特的风格和特点。 数控机床机械结构设计的特点 数控机床虽然也有普通机床所具有的床身和立柱、导轨、工作台、刀架等部件。但为了与控制系统的高精度、高速度控制相匹配，对机床主机部分的结构设计还提出了高精度、高刚度、低惯量、低摩擦、无间隙、高谐振频率、适当的阻尼比等要求。由于机械结构形式是体现其性能的具体手段，是实现性能的核心因素(当然结构也受材料和工艺的影响)，因此，数控机床的关键部件在结构设计中也有了重大变化。 1．基础部件的结构特点 数控机床的基础件主要包括床身、立柱、工作台等支承件，它们的基本功能是支承承载和保持各执行器官的相对位置。数控机床集粗精加工于一体，既要能够承受粗加工时大吃刀、大走刀的最大切削力、又要能够保证精加工时的高精度。因此，对基础件的结构设计在强度、刚度、抗振性、热变形和内应力等都提出了很高的要求。现行生产的数控机床采用的主要措施有：铸件采用全封闭截面，合理布置内部隔板和肋条，含砂造型或填充混凝土等材料，导轨面加宽，车床采用倾斜的床身和导轨还利于排屑，床身、立柱采用钢质焊接结构，可以明显提高其刚度，根据热对称原则布局还能增加散热隔热效果。 2．主传动系统的结构特点 主传动系统实现各种刀具和工件所需的切削功率，且在尽可能大的转速范围内保证恒功率输出，同时为使数控机床能获得最佳的切削速度，主传动须在较宽的范围内实现无级变速。现行数控机床采用高性能的直流或交流无级调速主轴电机，较普通机床的机械分级变速传动链大为简化。对加工精度有直接影响的主轴组件的精度、刚度、抗振性和热变形性能要求，可以通过主轴组件的结构设计和合理的轴承组合及选用高精度专用轴承加以保证。为提高生产率和自动化程度，主轴应有刀具或工件的自动夹紧、放松、切屑清理及主轴准停机构。最近日本又开发研制了新型的陶瓷主轴，重量轻，热膨胀率低，用在加工中心上，具有高的刚性和精度。 数控系统课程设计 院系 专业 年级 学生学号 学生姓名 年月日 CK6150/1000数控车床故障分析与排除 目录 目录 (2) 设计目的 (3) 一、数控机床CK6150/1000的有关参数 (4) 1.1数控车床CK6150/1000主要技术指标 (4) 二、数控机床故障诊断 (6) 2.1数控机床的故障规律........................... 错误!未定义书签。 2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (6) 2.3数控机床机械结构故障诊断与维修 (7) 2.4刀架、刀库、换刀装置的故障维修实例 (12) 2.5换刀装置故障 (14) 2.8常见数控机床主轴伺服系统故障及诊断 (16) 2.9在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床 (18) 2.10机床PLC初始故障的诊断 (19) 2.11数控设备检测元件故障及维修 (20) 三、数控机床的维护 (22) 3.1制订数控系统日常维护的规章制度 (22) 3.2应尽量少开数控柜和强电柜的门 (22) 3.3定时清扫数控柜的散热通风系统 (22) 3.4经常监视数控系统用的电网电压 (22) 3.5定期更换存储器用电池 (22) 3.6数控系统长期不用时的维护 (23) 四、总结与体会 (24) 五、参考文献 (25) 设计目的 科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。CNC 的故障维修 21 例
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