文獻綜述-數(shù)控機床常見故障及排除方法

1、<p><b>　　畢業(yè)設計(論文) </b></p><p><b>　　文獻綜述</b></p><p>　　2012年 03 月 10 日</p><p>　　數(shù)控機床常見故障及排除方法</p><p>　　摘要：本文介紹了數(shù)控機床的發(fā)展，數(shù)控機床的加工零件的工作過程及基本結構, 數(shù)

2、控機床的組成及基本特點, 影響數(shù)控機床加工質量的因素以及數(shù)控機床常見故障及排除方法。</p><p>　　關鍵詞：數(shù)控，基本結構，加工質量，常見故障</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　數(shù)控機床是一種裝有計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的機床，數(shù)控系統(tǒng)能夠處理加工程序，控制機床自動完成各種加工運動和輔助運動。與普通機床相比，數(shù)控機床

3、能夠自動換刀，自動變更切削參數(shù)，完成平面、回旋面、平面曲線和空間曲面的加工，加工精度和生產(chǎn)率都比較高，因而應用日益廣泛。它可以幫助人類完成很多危險、繁重、重復的體力勞動。[1]數(shù)控技術是現(xiàn)代科學技術高度集成和交融的產(chǎn)物，它涉及機械、控制、電子、計算機、人工智能、知識庫系統(tǒng)以及認識科學等眾多學科領域，是當代最具有代表性的機電一體化技術之一。人類文明的發(fā)展、科技的進步已和數(shù)控機床的研究、應用產(chǎn)生了密不可分的關系。為了適應社會的需求，各院校都

4、比較重視數(shù)控技術和控制技術等課程在機械設計及其自動化專業(yè)的開設，使培養(yǎng)的學生懂得數(shù)控機床設計方面的技術。經(jīng)過50多年的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)控技術在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、航空航天、商業(yè)、旅游、醫(yī)藥衛(wèi)生、辦公自動化及生活服務等眾多領域獲得了越來越普遍的應用。數(shù)控技術，尤其是數(shù)控激光加工技術的不斷進步與創(chuàng)新，使整個制造業(yè)乃至整個社會都發(fā)生了和正在發(fā)生著翻天覆地的變化。數(shù)控技術可以從某個角度折射出一個國家的科學水平和綜合國力[4][11]。由</p&

5、gt;<p><b>　　數(shù)控機床的發(fā)展</b></p><p>　　20世紀40年代末，美國開始研究數(shù)控機床，1952年，美國麻省理工學院(mit)伺服機構實驗室成功研制出第一臺數(shù)控銑床，并于1957年投入使用。這是制造技術發(fā)展過程中的一個重大突破，標志著制造領域中數(shù)控加工時代的開始。數(shù)控技術到現(xiàn)在已發(fā)展到第六代，第一代采用的是電子管，第二代采用的是晶體管，第三代是小規(guī)模集成

6、電路，第四代采用 了CNC技術，第五代應用了微處理器技術，而第六代數(shù)控機床以個人計算機（PC機）為平臺。[9][14]</p><p>　　數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術的基礎，這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言，具有劃時代的意義和深遠的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達國家都十分重視數(shù)控加工技術的研究和發(fā)展。我國于1958年開始研制數(shù)控機床，成功試制出配有電子管數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床，1965年開始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標數(shù)控銑床。

7、經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前的數(shù)控機床已實現(xiàn)了計算機控制并在工業(yè)界得到廣泛應用，在模具制造行業(yè)的應用尤為普及。 針對車削、銑削、磨削、鉆削和刨削等金屬切削加工工藝及電加工、激光加工等特種加工工藝的需求，開發(fā)了各種門類的數(shù)控加工機床。數(shù)控機床種類繁多，一般將數(shù)控機床分為16大類： 1 數(shù)控車床(含有銑削功能的車削中心)， 2 數(shù)控銑床(含銑削中心)， 3 數(shù)控鏗床 ，4 以銑程削為主的加工中心． 5 數(shù)控磨床(含磨削中心) ，6 數(shù)控鉆床(含鉆

8、削中心)， 7 數(shù)控拉床 ，8 數(shù)控刨床 ，9 數(shù)控切斷機床， 10數(shù)控齒輪加工機床 ，11數(shù)控激光加工機床， 12 數(shù)控電火花線切割機床， 13 數(shù)控電火花成型機床(含電加工中心) ，14 數(shù)控板村成型加工機床， 15 數(shù)控管料成型加工機床 ，16 其他數(shù)控機床。數(shù)控激光加工機床的</p><p>　　2.數(shù)控機床的加工零件的工作過程及基本結構</p><p>　　2.1 數(shù)控機床加工零

9、件的工作過程分以下幾個步驟實現(xiàn)：</p><p>　?。?）根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫程序。</p><p>　　（2）所編程序指令輸入機床數(shù)控裝置中。</p><p>　　（3）數(shù)控裝置對程序（代碼）進行翻譯、運算之后，向機床各個坐標的伺服驅動機構和輔助控制裝置發(fā)出信號，驅動機床的各運動部件，并控制所需要的輔助運動。</p&g

10、t;<p>　　（4）在機床上加工出合格的零件。</p><p>　　2.2數(shù)控機床的基本結構如下所示:</p><p><b>　　輸入裝置</b></p><p>　　數(shù)控加工程序可通過鍵盤，用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)。還可由編程計算機用RS232C或采用網(wǎng)絡通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。</p><p>

11、　　零件加工程序輸入過程有兩種不同的方式：一種是邊讀入邊加工，另一種是一次將零件加工程序全部讀入數(shù)控裝置內部的存儲器，加工時再從存儲器中逐段調出進行加工。</p><p><b>　　數(shù)控裝置</b></p><p>　　數(shù)控裝置是數(shù)控機床的中樞。數(shù)控裝置從內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)控裝置它的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進行編譯、運算和邏

12、輯處理后，輸出各種控制信息和指令，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。</p><p>　　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。但輸入的零件加工程序只能是各線段軌跡的起點和終點坐標值等數(shù)據(jù)，不能滿足要求。因此要進行軌跡插補，也就是在線段的起點和終點坐標值之間進行“數(shù)據(jù)點的密化”，求出一系列中間點的坐標值，并向相應

13、坐標輸出脈沖信號，控制各坐標軸（即進給運動各執(zhí)行部件）的進給速度、進給方向和進給位移量等。</p><p><b>　　驅動裝置和檢測裝置</b></p><p>　　驅動裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴格按照指令信息的要求驅動機床的移動部件，以加“出符合圖樣要求的零件。驅動裝置包括控制器（含功率放大器）和執(zhí)行機構兩大部分。目前大都采用直流或交流伺服電

14、動機作為執(zhí)行機構。</p><p>　　檢測裝置將數(shù)控機床各坐標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)控裝置中。數(shù)控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較，控制驅動裝置按指令設定值運動。</p><p><b>　　輔助控制裝置</b></p><p>　　輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關量指令信號，經(jīng)過編譯、邏輯

15、判別和運算，再經(jīng)功率放大后驅動相應的電器，帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟停，工件和機床部件的松開、夾緊，分度工作臺轉位分度等開關輔助動作。</p><p><b>　　機床本體</b></p><p>　　數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動

16、裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。</p><p>　　3數(shù)控機床的組成及基本特點</p><p>　　主軸 數(shù)控車床主軸的回轉精度，直接影響到零件的加工精度；其功率大小、回轉速度影響到加工的效率；其同步運行、自動變速及定向準停等要求，影響到車床的自動化程度。</p><p>　　主軸箱 具有

17、有級自動調速功能的數(shù)控車床，其主軸箱內的傳動機構已經(jīng)大大簡化；具有無級自動調速(包括定向準停)的數(shù)控車床，起機械傳動變速和變向作用的機構已經(jīng)不復存在了，其主軸箱也成了"軸承座"及"潤滑箱"的代名詞；對于改造式(具有手動操作和自動控制加工雙重功能)數(shù)控車床，則基本上保留其原有的主軸箱。 數(shù)控車床的導軌是保證進給運動準確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的剛度、精度及低速進給時的平穩(wěn)性

18、，是影響零件加工質量的重要因素之一。機械傳動機構除了部分主軸箱內的齒輪傳動等機構外，數(shù)控車床已在原普通車床傳動鏈的基礎上，作了大幅度的簡化。如取消了掛輪箱、進給箱、溜板箱及其絕大部分傳動機構，而僅保留了縱、橫進給的螺旋傳動機構，并在驅動電動機至絲杠間增設了(少數(shù)車床未增設)可消除其側隙的齒輪副?，F(xiàn)在部分精度較高的機床均已采用“電主軸”結構。</p><p>　　自動回轉刀架 除了車削中心采用隨機換刀(帶

19、刀庫)的自動換刀裝置外，數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動轉位刀架，有的車床還帶有各種形式的雙刀架。</p><p>　　檢測反饋裝置 檢測反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分，對加工精度、生產(chǎn)效率和自動化程度有很大影響。檢測裝置包括位移檢測裝置和工件尺寸檢測裝置兩大類，其中工件尺寸檢測裝置又分為機內尺寸檢測裝置和機外尺寸檢測裝置兩種。工件尺寸檢測裝置僅在少量的高檔數(shù)控車床上配用。</p><

20、p>　　對刀裝置 除了極少數(shù)專用性質的數(shù)控車床外，普通數(shù)控車床幾乎都采用了各種形式的自動轉位刀架，以進行多刀車削。這樣，每把刀的刀位點在刀架上安裝的位置或相對于車床固定原點的位置，都需要通過對刀、調整和測量，來確認刀具在機床中的位置。</p><p>　　數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng) 數(shù)控車床與普通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。 數(shù)控裝置的核心是計算機及其軟件，它在

21、數(shù)控車床中起“指揮”作用：數(shù)控裝置接收由加工程序送來的各種信息，并經(jīng)處理和調配后，向驅動機構發(fā)出執(zhí)行命令；在執(zhí)行過程中，其驅動、檢測等機構同時將有關信息反饋給數(shù)控裝置，以便經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。伺服系統(tǒng)準確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過驅動電路和執(zhí)行元件（如步進電機、交流伺服電機、直流伺服電機等），完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。</p><p>　　4.影響數(shù)控機床加工質量的因素</p><

22、;p>　　數(shù)控加工作為一種先進的加工方法,被廣泛地用于航空工業(yè)、艦船工業(yè)以及電子工業(yè)等高精度、復雜零件的加工生產(chǎn)。在數(shù)控加工中，影響數(shù)控加工質量的因素很多，即工藝系統(tǒng)中的各組成部分，包括機床、刀具、夾具的制造誤差、安裝誤差以及刀具使用中的磨損等都直接影響工件的加工精度。也就是說，在加工過程中整個工藝系統(tǒng)會產(chǎn)生各種誤差，從而改變刀具和工件在切削運動過程中的相互位置關系而影響零件的加工精度及質量。</p><p&g

23、t;　　4.1機床的合理選用環(huán)節(jié)</p><p>　　數(shù)控加工在中國制造業(yè)中已經(jīng)有了較長的使用時間，雖然有嚴格的數(shù)控機床操作規(guī)范、良好的機床維護保養(yǎng)，但是其本身的精度損失是不可避免的。為了控制產(chǎn)品的加工質量，我們定期對數(shù)控設備進行檢測維修，明確每臺設備的加工精度，明確每臺設備的加工任務。對于大批量成批生產(chǎn)的零件加工工廠，應嚴格區(qū)分粗、精加工的設備使用，因為粗加工時追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度，精加工則

24、相反，要求高的加工精度。而粗加工時對設備的精度損害是最嚴重的，因此我們將使用年限較長、精度最差的設備定為專用的粗加工設備，新設備和精度好的設備定為精加工設備，做到對現(xiàn)有設備資源的合理搭配、明確分工，將機床對加工質量的影響降到了最低，同時又保護了昂貴的數(shù)控設備，延長了設備的壽命。</p><p>　　4.2刀柄的合理選用環(huán)節(jié)</p><p>　　當我們的機床不可改變時，與機床相關的刀柄、刀具

25、對數(shù)控加工質量的影響又變得突出了。在任何旋轉刀具加工系統(tǒng)中，主軸與夾頭(或其組合體)的聯(lián)結是刀具加工性能實現(xiàn)的基石。</p><p><b>　　刀柄與機床的聯(lián)結</b></p><p>　　目前企業(yè)常用刀柄與機床的接口主要有BT刀柄和HSK刀柄，刀柄結構如圖1所示。BT刀柄與機床主軸的接口錐柄錐度為7∶24，這種方式的刀柄只適合于低速加工，因BT刀柄與主軸只是錐面配

26、合，當轉速太高時，由于離心力的作用會使錐面配合間隙增大，從而影響數(shù)控加工質量。當機床最高轉速達到15000轉/分時，通常需要采用HSK型刀柄，HSK刀桿為過定位結構，提供與機床標準聯(lián)結，在機床拉力作用下，保證刀桿短錐和端面與機床緊密配合。</p><p><b>　　刀柄與刀具的聯(lián)結</b></p><p>　　對刀柄另一個重要的技術要求就是刀柄與刀具的聯(lián)結方式，包括

27、加工時的夾持力度、徑向跳動精度和平衡質量，刀柄的徑向跳動精度要小于0.003mm。為支持機床的線性傳動，主軸、刀柄和刀具的總重量越小，對獲得優(yōu)良切削效果越有利。根據(jù)客戶各自的需求，都能夠找到一種完美的刀柄系統(tǒng)，因為不同的系統(tǒng)能夠提供不同的技術特征和優(yōu)勢。刀柄對刀桿、刀具的夾緊方式主要有4種刀柄：側固式刀柄、彈性夾緊式刀柄、液壓刀柄和熱脹冷縮刀柄等。側固式刀柄的特點是簡單容易操作、快速方便、安全性極高;彈性夾緊式刀柄的特點是刀具的夾緊或松

28、開是在刀柄材料的彈性形變范圍內實現(xiàn)的，不僅可以提供極高的刀柄回轉精度，而且對刀具使用壽命沒有限制;液壓刀柄特點為采用這一刀具夾緊系統(tǒng)，可使系統(tǒng)徑向跳動誤差精度和重復定位精度控制在3μm以下。由于刀柄內存在有高壓油液壓力，當?shù)毒弑粖A緊時，內藏的油腔結構及高壓油的存在大大地增加了結構阻尼，可有效防止刀具和機床主軸的振動;熱脹冷縮刀柄的優(yōu)點是徑向跳動誤差小，精度很高，可達到3μm以下水平，傳動扭矩大，而刀柄的設計相對比較小巧，但其缺陷在于，相

29、比液壓刀柄或應力鎖緊式刀柄來講，其防振性能較差。</p><p>　　4.3刀具的準確選擇和使用環(huán)節(jié)</p><p>　　硬質合金刀具應用范圍在企業(yè)越來越廣，硬質合金將代替大部分高速鋼刀具，包括鉆頭、立銑刀和絲錐等簡樸通用刀具，使這一類刀具的切削速度有很大的提高，硬質合金將在刀具材料中占主導地位，覆蓋大部分常規(guī)的加工領域。我公司在粗加工中盡可能采用大直徑的牛鼻刀，使用R2左右的硬質合金刀片

30、，做到粗加工排屑“多”;半精加工選用高轉速高進給R0.8左右的鑲片立銑刀，做到半精加工走刀“快”;精加工時盡量選用硬質合金刀桿和高精度球頭鏡面刀片，這樣可在保正加工質量的同時節(jié)省選用整體合金刀具的高昂費用。精加工中所用最小刀具的半徑應小于或等于被加工零件上的內輪廓圓角半徑，尤其是在拐角加工時，應選用半徑小于拐角處圓角半徑的刀具，并以圓弧插補的方式進行加工，這樣可以避免采用直線插補而出現(xiàn)過切現(xiàn)象，做到精加工質量“好”。因此，刀具的準確選擇

31、和使用是影響數(shù)控加工質量的重要因素。</p><p><b>　　4.4數(shù)控編程環(huán)節(jié)</b></p><p>　　程序是數(shù)控機床惟一能夠識別的語言，它向機床發(fā)出一條一條加工指令，控制著機床的每一步驟，程序的好壞直接影響到加工的質量和效率。這就需要在全面了解機床性能、加工的每一環(huán)節(jié)以及必要的相關知識的基礎上,通過不斷的實踐，提高編程技能，從而達到提高數(shù)控加工質量的要求。

32、</p><p><b>　　數(shù)控編程的步驟</b></p><p>　　程序編制是數(shù)控加工中的一項重要工作，理想的加工程序應保證加工出符合產(chǎn)品圖樣要求的合格工件，同時應能使數(shù)控機床的功能得到合理的應用與充分的發(fā)揮，使數(shù)控機床安全、可靠、高效地工作，加工出高質量的產(chǎn)品。</p><p>　　從得到產(chǎn)品零件圖樣到獲得數(shù)控加工程序的編制過程如圖3所

33、示。</p><p>　　程序定型階段由主管領導審核數(shù)控編程刀路，合格后填寫數(shù)控加工程序單，繪制加工簡圖。到現(xiàn)場了解程序執(zhí)行情況，并優(yōu)化、固化數(shù)控加工程序。</p><p><b>　　數(shù)控編程的關鍵問題</b></p><p>　　零件數(shù)字化模型：一般情況下依據(jù)產(chǎn)品設計圖，采用線框建模、特征建模和實體建模等不同方式，建立零件的幾何數(shù)字化模型。

34、或者是采用無紙化設計制造技術，零件的幾何數(shù)字化模型直接由設計而來。</p><p>　　加工方案的確定：主要針對產(chǎn)品結構特點、質量要求選擇不同的加工方法，如：曲面加工是選擇投影加工還是放射加工。不同的加工方法對零件的表面質量影響較大。</p><p>　　加工參數(shù)的選擇：加工參數(shù)的選擇主要取決于工件材料、刀具形狀和材料、機床性能等因素。加工參數(shù)選擇的合理性對零件的表面質量也有較大影響。&l

35、t;/p><p>　　刀具軌跡的生成：刀具軌跡生成是復雜零件、多軸數(shù)控加工中的重要內容，有效的刀具軌跡直接決定了加工的可能性、質量與效率。刀具軌跡的生成首要目標是使所生成的刀具軌跡滿足平穩(wěn)、光滑、負荷變化小、軌跡連續(xù)，切入、切出次數(shù)少，無干涉及碰撞等要求。同時，刀具軌跡還需滿足穩(wěn)定性好、編程效率高和程序量小等條件。</p><p>　　數(shù)控加工仿真：由于零件形狀及加工環(huán)境的復雜性，要確保所生成

36、的加工程序不存在任何質量問題十分困難，其中最主要的是加工過程中的過切、機床各部件之間的干涉碰撞等問題。特別對于高速加工，這些問題常常是致命的。因此，在加工前對加工程序進行仿真驗證是十分必要的。數(shù)控加工仿真通過軟件模擬加工環(huán)境，刀具軌跡與材料切除過程來檢驗程序，具有成本低、效率高且安全可靠等特點，是提高數(shù)控編程質量及加工質量的重要手段。</p><p>　　后置處理：后置處理是數(shù)控加工編程中的一項重要內容，其技術內

37、容包括：機床運動學建模與求解、機床坐標運動變換、非線性運動誤差校驗、機床結構誤差補償及數(shù)控代碼轉換等。因此，采用正確的后置處理對于保證加工質量、效率與機床可靠運行具有重要作用。</p><p>　　4.5機床操作者環(huán)節(jié)</p><p>　　機床操作者是數(shù)控加工的執(zhí)行人，他們對數(shù)控加工質量的控制也是很明顯的。他們在執(zhí)行加工任務的過程中對機床、刀柄、刀具、加工工藝和切削參數(shù)的實時狀態(tài)最了解，他

38、們的各項操作對數(shù)控加工影響最直接，所以機床操作者的技能和責任心也是提高數(shù)控加工質量的重要因素。</p><p>　　我們知道，雖然機床等硬件設備是很關鍵的，但人才是影響數(shù)控加工質量的決定性因素，因為程序設計員和機床操作者的職業(yè)道德、技能水平以及崗位責任心決定了各種先進設備能否發(fā)揮出多大的效能。所以我們一定要重視人才的培養(yǎng)和引進，為數(shù)控加工質量的持續(xù)提高打下堅實的基礎。</p><p>　　

39、通過對數(shù)控加工中影響加工質量因素的分析,為合理有效地提高數(shù)控機床的利用率提供了可行的依據(jù)。其應用可有效保證數(shù)控機床的加工精度及良好的加工效果</p><p>　　5. 數(shù)控機床常見故障及排除方法</p><p>　　5.1數(shù)控機床故障診斷原則：</p><p><b>　　先外部后內部 </b></p><p>　　

40、數(shù)控機床是集機械、液壓、電氣和光學為一體的機床，故其故障的發(fā)生也會由這四者綜合反映出來。維修人員應先由外向內逐一進行排查。盡量避免隨意地啟封、拆卸機床，否則會擴大故障，使機床大傷元氣，喪失精度，降低性能。</p><p><b>　　先機械后電氣 </b></p><p>　　一般來說，機械故障較易發(fā)覺，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前，首先注意排除

41、機械性的故障，往往可達到事半功倍的效果。</p><p><b>　　先靜后動 </b></p><p>　　先在機床斷電的靜止狀態(tài)，通過了解、觀察測試、分析確認為非破壞性故障后，方可給機床通電。在運行工況下，進行動態(tài)的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可通電。</p><p><b>　　先簡單后復雜

42、 </b></p><p>　　當出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度大的問題也可能變得容易。</p><p>　　5.2數(shù)控機床的故障診斷技術</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是高技術密集型產(chǎn)品，要想迅速而正確的查明原因并確定其故障的部位，要借助于診斷技術。隨著微處理器的不斷發(fā)展。診斷

43、技術也由簡單的診斷朝著多功能的高級診斷或智能化方向發(fā)展。診斷能力的強弱也是評價CNC數(shù)控系統(tǒng)性能的一項重要指標。目前所使用的各種CNC系統(tǒng)的診斷技術大致可分為以下幾類：</p><p>　　啟動診斷（Start Up Diagnostics）</p><p>　　啟動診斷是指CNC系統(tǒng)每次從通電開始，系統(tǒng)內部診斷程序就自動執(zhí)行診斷。診斷的內容為系統(tǒng)中最關鍵的硬件和系統(tǒng)控制軟件，如CPU、存

44、儲器、I/O等單元模塊，以及MDI/CRT單元、紙帶閱讀機、軟盤單元等裝置或外部設備。只有當全部項目都確認正確無誤之后，整個系統(tǒng)才能進入正常運行的準備狀態(tài)。否則，將在CRT畫面或發(fā)光二極管用報警方式指示故障信息。此時啟動診斷過程不能結束，系統(tǒng)無法投入運行。</p><p>　　在線診斷（On-Line Diagnostics）</p><p>　　在線診斷是指通過CNC系統(tǒng)的內裝程序，在系

45、統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時對CNC系統(tǒng)本身及CNC裝置相連的各個伺服單元、伺服電機、主軸伺服單元和主軸電動機以及外部設備等進行自動診斷、檢查。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會停止。</p><p>　　在線診斷一般包括自診斷功能的狀態(tài)顯示有上千條，常以二進制的0、1來顯示其狀態(tài)。對正邏輯來說，０表示斷開狀態(tài)，１表示接通狀態(tài)，借助狀態(tài)顯示可以判斷出故障發(fā)生的部位。常用的有接口狀態(tài)和內部狀態(tài)顯示，如利用I/O接口狀態(tài)顯示，再

46、結合PLC梯形圖和強電控制線路圖，用推理法和排除法即可判斷出故障點所在的真正位置。故障信息大都以報警號形式出現(xiàn)。一般可分為以下幾大類：①過熱報警類；②系統(tǒng)報警類；③存儲報警類；④編程／設定類；⑤伺服類；⑥行程開關報警類；⑦印刷線路板間的連接故障類。</p><p>　　離線診斷（Off-Line Diagnostics）</p><p>　　離線診斷是指數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，數(shù)控系統(tǒng)制造廠家

47、或專業(yè)維修中心，利用專用的診斷軟件和測試裝置進行停機（或脫機）檢查。力求把故障定位到盡可能小的范圍內，如縮小到某個功能模塊、某部分電路，甚至某個芯片或元件，這種故障定位，更為精確。</p><p><b>　　現(xiàn)代診斷技術</b></p><p>　　隨著電信技術的發(fā)展，IC和微機性能/價格比的提高，近年來國外己將一些新的概念和方法成功地引用到診斷領域。</p&

48、gt;<p><b>　　通信診斷 </b></p><p>　　也稱遠程診斷即利用電話通訊線，把帶故障的CNC系統(tǒng)和專業(yè)維修中心的專用通訊診斷計算機通過連接進行測試診斷。如德國西門子公司在CNC系統(tǒng)診斷中采用了這種診斷功能，用戶把CNC系統(tǒng)中專用的“通信接口”連接在普通電話線上，而西門子公司維修中心的專用通迅診斷計算機的“數(shù)據(jù)電話”也連接到電話線路上，然后由計算機向CNC系統(tǒng)

49、發(fā)送診斷程序，并將測試數(shù)據(jù)輸回到計算機進行分析并得出結論，隨后將診斷結論和處理辦法通知用戶。</p><p>　　通訊診斷系統(tǒng)還可為用戶作定期的預防性診斷，維修人員不必親臨現(xiàn)場，只需按預定的時間對機床作一系列運行檢查，在維修中心分析診斷數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)存在的故障隱患，以便及早采取措施。當然，這類CNC系統(tǒng)，必須是具備遠程診斷接口及聯(lián)網(wǎng)功能。</p><p><b>　　自修復系統(tǒng)&l

50、t;/b></p><p>　　就是在系統(tǒng)內設置有備用模塊，在CNC系統(tǒng)的軟件中裝有自修復程序，當該軟件在運行時一旦發(fā)現(xiàn)某個模塊有故障時，系統(tǒng)一方面將故障信息顯示在CRT上，同時自動尋找是否有備用模塊，如有備用模塊，則系統(tǒng)能自動使故障脫機，而接通備用模塊使系統(tǒng)能較快地進入正常工作狀態(tài)。這種方案適用于無人管理的自動化工作的場合。</p><p>　　5.3 數(shù)控機床的故障診斷方法<

51、;/p><p>　　由于數(shù)控機床故障比較復雜。同時，數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對系統(tǒng)的所有部件進行測試，往往是一個報警號指示出眾多的故障原因，使人難以下手。下面介紹維修人員在生產(chǎn)實踐中常用的排除故障方法。</p><p><b>　　直觀檢查法</b></p><p>　　它是維修人員最先使用的方法，即在故障診斷時，由外向內逐一進行觀察檢查。特別要注

52、意觀察電路板的元器件及線路是否有燒傷、裂痕等現(xiàn)象、電路板上是否有短路、斷路，芯片接觸不良等現(xiàn)象，對于已維修過的電路板，更要注意有無缺件、錯件及斷線等情況。</p><p>　　例8-1 XHK716 立式加工中心，在安裝調試時，CRT顯示器突然出現(xiàn)無顯示故障，而機床還可繼續(xù)運轉。停機后再開，又一切正常。觀察發(fā)現(xiàn)，設備運轉過程中，每當車間上方的門式起重機經(jīng)過時，往往會出現(xiàn)故障，由此初步判斷是元件接觸不良。檢查顯示板

53、，用手觸動板上元件，當觸動某一集成塊管腳時，CRT上顯示就會消失。細查發(fā)現(xiàn)該腳沒有完全插入插座中。另外，發(fā)現(xiàn)此集成塊旁邊的晶振有一個引腳沒有焊錫。將這兩種原因排除后，故障消除。</p><p><b>　　功能程序測試法</b></p><p>　　功能程序測試法是將數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T、F功能用編程法編成一個功能試驗程序，并存儲在相應的介質上，如紙帶和磁帶等。在

54、故障診斷時運行這個程序，可快速判定故障發(fā)生的可能起因。</p><p>　　功能程序測試法常應用于以下場合</p><p>　　機床加工造成廢品而一時無法確定是編程操作不當、還是數(shù)控系統(tǒng)故障引起數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機性故障。一時難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好閑置時間較長的數(shù)控機床在投入使用前或對數(shù)控機床進行定期檢修時</p><p><b>　　試探交換

55、法</b></p><p>　　即在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。</p><p>　　采用此法之前要注意備用板的設定狀態(tài)與原板的狀態(tài)是否完全一致，這包括檢查板上的選擇開關、短路棒的設定位置以及電位器的位置。一般不要輕易更放CPU板及存儲器板，否則有可能造成程序和機床

56、參數(shù)的丟失，造成故障的擴大；若是EPROM板或EPROM芯片，請注意存儲器芯片上貼的軟件版本標簽是否與原板完全一致，若不一致，則不能更換。</p><p>　　第一次交換后故障仍在縱拖板軸，第*次交換后故障轉移到橫拖板軸，從*確定Y軸速度控制器有故障。將其拆下檢查，發(fā)現(xiàn)板上一電容損壞。換上新電容后，故障消除。</p><p><b>　　參數(shù)檢查法</b></p

57、><p>　　發(fā)生故障時應及時核對系統(tǒng)參數(shù)，參數(shù)一般存放在磁泡存儲器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的干擾等因素，使個別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機床無法正常工作。此時，可通過核對、修正參數(shù)，將故障排除。</p><p><b>　　測量比較法</b></p><p>　　CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設計印刷線路板時，為了調

58、整和維修方便，在印刷線路板上設計了一些檢測量端子。維修人員通過檢測這些測量端子的電壓或波形，可檢查有關電路的工作狀態(tài)是否正常。但利用檢測端子進行測量之前，應先熟悉這些檢測端子的作用及有關部分的電路或邏輯關系。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]文懷興. 夏田. 數(shù)控機床系統(tǒng)設計. 北京：化學工業(yè)出版社，2007.</p>

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