數控機床的組成及工作原理范文

導語：如何才能寫好一篇數控機床的組成及工作原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：單片機　數控機床　電氣控制

中圖分類號：THl7　文獻標識碼：A　文章編號：1007-3973(2010)01-029-01

隨著數控設備保有量的飛速增加，企業對數控設備應用、維護與維修人才的需求越來越大，素質要求也越來越高。目前，各個高職院校開始培養數控設備應用與維護專業人才，但由于設備昂貴、數量有限，學生得不到系統的鍛煉，針對這種狀況，本文以單片機為核心，沒汁了基于單片機的數控機床電氣控制實訓平臺。

數控機床是典型的機電一體化設備，機床的維修涉及機械、電氣、液壓、自動控制等諸多領域的相關知識和技能，在這些領域中，電氣故障是出現頻率最高，較容易維修的故障，所以對數控機床電氣控制系統知識的掌握是成為一名專業數控機床維修人員的基本技能。

1　系統設計

本設計主要利用單片機進行數控機床輸入，輸出信號的模擬，實現對數控機床電氣控制柜里相關電氣設備的控制和相關輸出信號的模擬，幫助使用者熟練掌握數控機床電氣控制線路，從而能夠快速、準確地對電氣故障進行診斷與維修。

1.1　系統組成及工作原理

系統的組成如圖1所示，由數控機床模擬操作面板、單片機控制系統、機床電氣控制柜、執行機構和信號指示面板組成。圖中單片機控制系統是實訓平臺的核心；數控機床模擬操作面板是實訓平臺的信號輸入端，相當于數控機床的操作面板：執行機構主要是主軸電動機、刀架電動機等，信號指示面板主要是運行設備的信號指示和模擬信號的指示，模擬信號主要是利用信號燈來代替相應毆備的運行，如冷卻泵起動，相應的信號燈點亮，否則熄滅。

系統的工作原理：數控機床模擬操作面板發出控制命令，進入單片機控制系統，經處理后發出驅動信號，驅動電氣控制柜里相應電氣設備動作，帶動執行機構運行，同時在信號指示面板上點亮相應指示燈，模擬執行機構的信號輸出直接由單片機控制系統到信號指示面板。

1.2　系統硬件

本實訓平臺的硬件核心是單片機控制系統，主要包括程序存儲器擴展電路、數據存儲器擴展電路、I／O口擴展電路、晶振電路、復位電路。選用STC89C52RC單片機作為系統的控制核心，程序存儲器擴展電路選用27128芯片，數據存儲器擴展電路選用6264芯片，I／O擴展電路選用8255和8155芯片分別作為的輸入和輸出信號接口電路，各擴展芯片之間利用74LSl38譯碼器進行選通，組成單片機控制系統的典型硬件電路。輸出接口電路經放大電路驅動繼電器動作，控制電氣控制柜里相應的設備。

1.3　系統軟件

系統軟件利用單片機c語言程序進行編寫，開發出操作按鈕控制相應執行機構動作的程序，以實現對數控機床電氣控制實訓平臺模擬操作的目的。系統軟件設計的流程圖如圖2所示。

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關鍵詞:數控機床 脈沖編碼器 精度檢測裝置

1 引言

數控機床的定位精度和加工精度在很大的程度上取決于檢測裝置的精度。它的作用是檢測位移量, 是將系統發出的指令信號位置與實際反饋位置相比較,用其差值去控制進給電動機。在數控伺服系統中,通常有兩種反饋系統:一種是速度反饋系統,用來測量和控制運動部件的進給速度;另一種是位置反饋系統,用來測量和控制運動部件的位移量。而實際反饋位置的采集,則是由位置檢測裝置來完成的。這些檢測裝置有脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵、接近開關等。

2 精度檢測裝置原理簡述

檢測裝置種類較多,現以絕對式脈沖編碼器的接觸式四位絕對編碼盤為例,簡述其工作原理。圖a是絕對式光電編碼器的結構圖。圖b是一個四位二進制編碼盤,涂黑部分是導電的,其余是絕緣的,碼盤上有四條碼道。四個碼道并排裝有四個電刷,電刷經電阻接到電源正極。碼盤最里面的一圈是電源負極。

四位二進制編碼盤

由于制造精度和安裝質量或工作過程中意外因素,易于引起閱讀錯誤。為此絕對式光電編碼盤大多采用格雷碼編碼盤,圖c為4位格雷碼盤。其特點是任何兩個相鄰數碼間只有一位是變化的, 這樣即使制作和安裝不太準確,產生的誤差最多也只是最低位的一位數。還可消除非單值性誤差。

3 精度檢測裝置

3.1脈沖編碼器檢測裝置

脈沖編碼器,是一種旋轉式脈沖發生器,能把機械轉角變成電脈沖。是數控機床上使用最多的角位移檢測傳感器。編碼器除了可以測量角位移外,還可以通過測量光電脈沖的頻率。經過變換電路也可用于速度檢測,同時作為速度檢測裝置。

脈沖編碼器可分為光電式、接觸式和電磁感應式三種。從精度和可靠性來看,光電式較好,光電式脈沖編碼器可以用于角度檢測,也可用于速度檢測。所以在數控機床上通常使用光電式脈沖編碼器。

(1) 光電式脈沖編碼器

光電式脈沖編碼器可分為增量式脈沖編碼器和絕對式脈沖編碼器。

光電脈沖編碼器是按它每轉發出的脈沖數的多少來分,有幾種型號,數控機床最常用的脈沖編碼器有2000脈沖/r,每轉脈沖位移量/mm有2,3,4,5,8;2500脈沖/r;每轉脈沖位移量/mm有5,10;3000脈沖/r,每轉脈沖位移量/mm3,6,12。

增量式脈沖編碼器由光源、光敏元件、透光狹縫、碼盤基片、光板、透明鏡、A/D轉換線路及數字顯示裝置組成。絕對式光電編碼器是一種直接編碼式的測量元件,通過讀取編碼盤上的圖案確定軸的位置沒有積累誤差。

(2) 混合式絕對值編碼器

混合式絕對值編碼器是把增量制碼與絕對制碼同做在一碼盤上。圓盤的最外圈是高密度的增量制條紋, 其中間分布在4圈圓環上有4個二進制位循環碼,每1/4圓由4位二進制循環碼分割成16個等分位置。在圓盤最里圈仍有發一轉信號的窄縫條。由循環碼讀出的4×16個位置/轉,代表了一圈的粗計角度檢測,它和交流伺服電機4對磁極的結構相對應,可實現對交流伺服電機的磁場位置進行有效的控制。

3.2其它檢測裝置

旋轉變壓器,是一種控制用的微電動機,將機械轉角變換成與該轉角呈某一函數關系的電信號,工作原理和普通變壓器基本相似。結構簡單, 抗干擾能力強,工作可靠,動作靈敏,對環境沒有特殊要求,一般用于精度要求不高機床的粗測及中測系統。

感應同步器和旋轉變壓器均為電磁式檢測裝置,二者工作原理相同,其輸出電壓隨被測直線位移或角位移而改變。主要部件包括定尺和滑尺,定尺和滑尺分別安裝在機床床身和移動部件上。感應同步器分成直線式和旋轉式兩大類,分別用于長度測量和角度測量。

光柵主要由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成,光柵傳感器測量精度高、動態測量范圍廣、可進行無接觸測量、易實現系統的自動化和數字化。

接近開關類型有電感式、電容式、霍爾式、光電式、干簧管式等多種形式。它具有體積小、無抖動、無觸頭、無接觸檢測等特點。

數控機床精度檢測裝置通常有模擬式和數字式,數字式檢測裝置能夠直接將非電量轉換為數字量,不需要A/D轉換,直接用數字顯示。數字式檢測裝置與模擬式檢測裝置相比優點有測量精度和分辨率高,穩定性好,抗干擾能力強,便于與微機接口,適宜遠距離傳輸等。數字式檢測裝置可以測量線位移,也可以測量角位移,常用的數字位置檢測裝置有編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵等。

4 結語

綜上所述,位置精度檢測裝置非常重要,它是數控機床伺服系統的重要組成部分,其作用是檢測位移和速度,發送反饋信號,構成閉環或半閉環控制環節。檢測系統決定了數控機床的加工精度。了解數控機床位置檢測元件的工作原理,掌握了數控機床的位置測量裝置的作用與特點,就能正確選用位置檢測元件,從而保證數控機床的加工精度。

參考文獻:

[1] 劉祖其主編.機床電氣控制與PLC[M].北京:高等教育出版社,2009.3.

[2] 廖兆榮主編.數控機床電氣控制[M].北京:高等教育出版社,2005.1.

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關鍵詞：數控車床 故障 診斷方法

數控車床應用的越來越廣泛，效利用率的要求也越來越高，要求其可靠性高的同時當數控車床出現故障要盡快維修，所以要求其維修人員要有扎實的理論基礎和豐富的實踐經驗。以下有關數控機床的維護和常見故障的常用排除方法。

1. 數控車床的組成

數控車床由：程序編制及程序載體、輸入裝置 、 數控裝置、伺服驅動、位置檢測裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。

在傳統的金屬切削機床上，加工零件時操作者根據圖樣的要求，通過不斷改變刀具的運動軌跡，運動速度等參數，使刀具對工件進行切削加工，最終加工出合格零件。

2.工作原理

數控車床的加工其實質是應用了“微分”原理。其工作原理與過程可簡述如下：

2.1. 只要數控車床的最小移動量（脈沖當量）足夠小，所用的擬合折線就完全可以等效代替理論曲線；

2.2.只要改變坐標軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的；

2.3. 只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標軸（刀具）的運動速度。這樣就實現了數控車床控制刀具移動軌跡的根本目的。

2.4.只要改變坐標軸的脈沖分配方式，即可以改變擬合折線的形狀，從而達到改變加工軌跡的目的；

2.5. 只要改變分配脈沖的頻率，即可改變坐標軸（刀具）的運動速度。這樣就實現了數控車床控制刀具移動軌跡的根本目的。

3.數控車床故障診斷的方法

3.1.直觀檢查法

維修人員在故障診斷時首先使用的方法是直觀檢查法。首先要咨詢，向出現故障的現場人員詳細咨詢故障產生的經過、故障現象和故障后果，而且要在整個的分析、判斷過程中多次詢問；第二是認真檢查，依據故障診斷原則從外向內逐步進行排查。整體檢查機床各電控裝置（如裝置、數控系統、溫控裝置等）有無報警指示，各部分工作狀態是否處于正常狀態（比如機械手位置、主軸狀態、各坐標軸位置、刀庫等），機床局部要觀察電路板上是否有短路、斷路，電路板元器件及線路是否有裂痕、燒傷等現象，芯片是否接觸不良等現象，對維修過的電路板，更要檢查有無缺件、錯件及斷線等情況；第三是觸摸，在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、 各功率及信號導線（如伺服與電機接觸器接線）的聯接狀況等來發現可能出現故障的原因。

3.2. 儀器檢查法

儀器檢查法是使用常規的電工儀表，對相關直流及脈沖信號及各組交、直流電源電壓等進行測量，從而找出可能的故障問題。例如：拿萬用表來檢查各電源情況，和對其中一些電路板上布置的相關信號狀態監測點進行測量，拿示波器觀察其脈動信號的幅值、相位或者有、無，拿PLC 編程器檢測PLC程序中的故障點及原因。

3.3. 功能程序測試法

功能程序測試法是把數控系統的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。運行這個程序來完成故障診斷，可快速判定故障發生的起因。功能程序測試法可以適用于以下場合：

3.3.1.當機床加工造成廢品時，難以確定是數控系統、還是由于編程操作不當故障引起的。

3.3.2.當數控系統出現隨機性故障時，無法判斷是系統穩定性差，還是外來干擾的。

3.3.3.當對數控機床進行定期檢修或閑置很長時間的數控機床在投入使用前時。

還有接口狀態檢查法、信號與報警指示分析法、試探交換法、參數檢查法、 診斷備件替換法、特殊處理法、測量比較法等。

4.數控機床故障診斷實例

數控機床最容易發生問題的部分是驅動部分，因為它是強弱電一體的。驅動部分有伺服驅動器和主軸驅動器，驅動模塊和電源模塊兩部分構成，電源模塊是把三相交流電通過變壓器升壓為高壓直流，而事實驅動部分是個逆變換，把高壓支流轉換為三相交流，而且驅動伺服電機是完成主軸的運轉和伺服軸的運動。所以這部分最容易出現故障。以802S數控系統和CJK6136數控機床的故障現象為例，分析一下控制電路與機械傳動接口的故障診斷與維修。

數控機床在加工過程中，主軸經常不能回參考點。則在數控操作面板上，主軸轉速顯示也不確定主軸運轉是否正常。經分析，由于該機床采用的是變頻調速，其轉速信號由編碼器提供，可以排除編碼器損壞的可能，因為這樣根本就無法傳遞轉速信號，只有是編碼器與其連接單元出現問題。從兩個方面考慮，一是數控系統連接的ECU連接有可能松動，二是和主軸的機械連接有可能出現問題。然后著手解決故障。第一檢查編碼器與ECU的連接。如果不存在問題，就拆卸編碼器檢查是否是主傳動與編碼器之間的連接鍵脫離鍵槽，結果發現就是這個故障。維修恢復并重新安裝問題就解決了。

產生數控機床故障的原因有很多，有數控系統本身的問題、驅動元件的問題、機械問題、傳感元件的問題、線路連接的問題、強電部分的問題等。檢修過程中，重要的是分析故障產生原因的可能性和范圍，然后逐一排除，直到找出故障點，千萬不可盲目的下手，否則，不但問題解決不了，還可能造成故障范圍的擴大?？傊诮鉀Q數控機床故障和維修問題時，第一要防患于未燃，在數控機床出現問題之提早去發現解決問題，要了解機床本身的結構和工作原理，做好日常的維護保養工作，這樣就能做到有的放矢，更好的解決問題。

參考文獻：

[1] 全國數控培訓網絡天津分中心.數控機床[M].機械工業出版社，2002.

[2] 林宋. 現代數控機床[M]. 北京：化學工業出版社出版，2002.

[3] 張俊生.金屬切削機床與數控機床[M].北京：機械工業出版社，2005.

[4] 彭曉南.數控技術[M].北京：機械工業出版社，2003.

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關鍵詞：計算機數控系統、CNC、伺服驅動。

中圖分類號：TG659文獻標識碼： A

數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品，數控技術是制造業實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎；數控技術的應用是提高制造業的產品質量和勞動生產率必不可少的重要手段；隨著公司生產能力強大，新建機臺逐漸增多，需要休整的輥件逐漸增多。針對此現象，公司九六年新引進一臺數控機床，現有數控機床2臺，電氣控制方面也不斷地更新。本文著重對我公司數控機床的電氣系統的日常維護做以簡介。

一、數控機床系統組成

1、計算機數控系統（Computer Numerical ControlNC ）是以計算機為核心的數控系統。

1.1輸入/輸出設備

其功能是將記錄在控制介質上的零件加工程序輸入CNC系統，或將已調試好的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的介質上。常用的輸入/輸出設備有RS232接口、軟盤和U盤。

1.2計算機數控裝置CNC

其功能是識別輸入的零件加工程序和各種操作命令并進行相應的處理，然后輸出控制命令到相應的執行部件（如送給伺服系統的速度和位移指令、送給輔助控制裝置的機床輔助動作指令等），最終完成零件的加工。

主軸伺服驅動系統：

用于控制機床主軸的旋轉運動，并為機床主軸提供驅動功率和所需的切削力。

進給伺服驅動系統：其功能是把來自數控裝置的位置控制移動指令轉變成機床工作臺或移動刀架的運動，使其按規定軌跡移動或精確定位，加工出符合圖樣要求的工件。

1.3PLC與機床I/O電路裝置

用于接收來自零件加工程序的開關功能信息（輔助功能M、主軸轉速S、換刀T等）、來自機床操作面板的開關量信號及機床側的開關量信號，并對它們進行邏輯運算，完成輸出控制功能，實現各功能及操作方式的聯鎖。

1.4操作面板

是操作人員與數控機床（系統）進行信息交換的工具。主要由顯示器、按鈕、鍵盤等組成。

1.5機床本體

機床本體是數控機床的機械部分，是數控系統實現零件加工的執行部件。機床本體主要由主運動部件（主軸、主運動傳動機構）、進給運動部件（工作臺、拖板及相應的傳動機構）、支承件（立柱、床身等）、自動工件交換APC（Automatic Paller Changer）系統、自動刀具交換ATC（Automatic Tool Changer）系統和輔助裝置（如、冷卻、排屑、轉位和夾緊裝置等）組成。

2、電氣主控制

在機床主控柜中,除安裝有整個系統的主控部件---840D 數控系統的電源模塊、NCU 模塊、軸控制模塊、S7-300 可編程控制器，控制電源和各種輔助傳動與控制的開關組件等。對于840D 數控系統、S7-300 可編程控制器、直流調速系統等專業化的部件,由于本身具有較高的質量可靠性, ,顯然有益于對機床電氣系統的良好維護,以及偶發故障原因的準確判斷。

2.1 840D 數控系統

數控系統的電源模塊、NCU 模塊、軸控制模塊組合成一個整體。對這部份重要的是各個電纜插頭連接的正確性與可靠性。每個數控軸動力電纜的U、V、W線連接的正確性。

2.2 可編程控制器

本系統所用可編程控制器為內置式（CPU 裝在NCU 模塊中）。模塊為擴展式結構,每塊模塊都有獨立的前連接器,在更換模塊時需取下相應的前連接器（即只更換模塊本身）,并對所需設置開關按本模板對應設定好即可。共有二個基架,機架1 共安裝約10 個模塊（第一個模塊為24V 直流電源），機架2 有約9 個模塊（第一個模塊為PCU50 的24V直流電源），模塊的安裝位置不能隨意改變（除非是同一種模塊）。

2.3 交流伺服系統

本機床數控軸伺服系統采用了與840D 配套的西門子611D，以滿足機床的驅動要求。由于交流伺服電機的反饋原理所定,這幾個軸的電機主回路接線不能隨意調換,必須按線纜標記上的U、V、W 對應接入。該伺服系統在使用中不做任何數據設置,用戶只需要保證外部接口聯結的正確與可靠性,不會有更多的麻煩。加之交流伺服電機的免維護性，給用戶帶來了維護的簡便。

二、 數控機床的原理

1、數控機床加工過程。

加工原理

數控機床進行加工，首先必須將工件的幾何數據和工藝數據等加工信息按規定的代碼和格式編制成數控加工程序，并用適當的方法將加工程序輸入數控系統。數控系統對輸入的加工程序進行數據處理，輸出各種信息和指令，控制機床各部分按規定有序地動作。

2、數控機床工作原理。

這個系統的工作原理是，機讀取文件信息，把數據傳遞給SIMOIOND再根據這些收到的數據控制電機模塊驅動電機帶動工作臺進行位置控制，光柵尺實時檢測工作臺的位置信息并傳遞給SIMOIOND，實現對工作臺進行位置調整滿足對位置的精度要求，由于光柵尺信號不能直接識別，所以通過傳感器模塊轉換為標準的信號傳遞給SIMOIOND。被接收到主軸的轉速信息通過模擬量模塊輸出一個相應的電壓控制變頻器驅動主軸轉動，工作臺的工作狀態可以通過多個傳感器如接近開關、斷刀檢測傳感器、深度傳感器等檢測到并傳入系統，這些傳感器的信號先送到擴展模塊中，再送入SIMOIOND中，運用強大的工藝處理、邏輯處理能力，對這些信號進行處理，從而完成整個的加工任務。

2、 數控機床的電氣控制系統

計算機數控（Computer Numerical Control－CNC）裝置是面向機床數控而設計的專用計算機系統 ,是一種包含計算機在內的數字控制系統。與一般的硬件數控相比，CNC裝置的數控功能是通過軟件實現的，具有很好的靈活性和通用性 。與一般微機相比，CNC裝置的數控功能是面向工業環境設計的，具有可靠性高、工作穩定和抗干擾能力強等特點。

3、數控機床故障診斷的原則

由于數控設備是自動控制一體化的綜合性設備。不同功能的數控設備具有各自特有的機構，其數控系統具有不同的類型，但是，它們又具有許多共同的特性。在分析故障現象時，應掌握以下幾種原則

3.1.先外部后內部。當數控機床發生故障時，維修人員應先用望、聽、聞等方法，由外向內逐一進行檢查

3.2.先機械后電氣，在數控機床的維修中，首先檢查機械部分是否正常，行程開關是否靈活，氣動液壓部分是否正常等。在故障檢修前，首先注意排除機械的故障

3.3.先靜后動，不可盲目動手，應先詢問機床操作人員故障發生的過程及狀態，閱讀說明書，圖紙資料，進行分析后，才可動手查找和處理故障

3.4.先公用后專用，只有先解決影響一大片的主要矛盾，局部的、次要矛盾才可迎刃而解。

3.5.先簡單后復雜，在解決簡單故障過程中，難度大的問題也可變的容易，或者在排除簡易故障時受到啟發，對復雜故障的認識更為清晰，從而有了解決辦法。

3.6.先一般后特殊，在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然后分析很少發生的特殊原因。

對于實際工作中的偶然故障，應不斷修改和完善系統軟件或硬件，這些維修信息的形式不斷提供給維修人員，可以作為故障排除的依據，以正確徹底排除故障。本文結合恒豐紙業機床的運行維護特點。提出日常工作中對設備故障排除的方法。并已經在實際生產中得到驗證。

參考文獻：

[1]潘海麗.數控機床故障分析與維護 西安：電子科技大學出版社 2006.2

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關鍵詞：數控機床；故障分類；診斷流程

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）19-0082-02

數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床，是典型的機電一體化產品。由于數控機床的先進性、復雜性、智能化程度高，故障原因一般都比較復雜，其維修比普通機床有更大的難度。在維修過程中，必須對出現的故障進行研究，找其原因，摸其規律，不斷積累經驗，建立一套排除故障的有效方法。

1 數控機床常見的故障分類

1.1 按故障發生部位分類

分為主機故障和電氣故障。數控機床的主機通常指組成數控機床的機械、液壓、氣動、、冷卻、排屑與防護等部分。主機故障主要表現為傳動噪聲大、運行阻力大、加工精度差、機械部件動作不進行、機械部件損壞等。液壓、氣動、、冷卻系統的管路堵塞和密封不良，是主機發生故障的常見原因。電氣故障又分為弱電故障和強電故障。強電故障是指繼電器﹑接觸器﹑熔斷器﹑電磁鐵﹑開關﹑行程開關等電氣元件及其所組成的電路故障。弱電故障指CNC裝置﹑PLC控制器﹑CRT顯示器以及伺服單元﹑輸入﹑輸出裝置等電子電路故障。強電故障發生的幾率要高于弱電部分，但其維修、診斷相對簡單。

1.2 按故障性質分類

分為系統性故障和隨機性故障。系統性故障是指只要滿足一定的條件則必產生的確定的故障。隨機性故障是指在相同的條件下偶爾發生的故障，多與機床機械結構的局部松動錯位、電氣元件特性漂移或可靠性降低、電氣裝置內部溫度過高有關。由于此類故障發生存在偶然性，其原因分析與故障診斷較系統性故障困難得多。

1.3 按故障產生時有無報警分類

有報警顯示故障分為硬件報警和軟件報警。硬件報警是指通過控制系統各單元上的狀態指示燈（通常為LED發光管）顯示的報警，可大致判斷出故障發生的部位與性質，能直觀地發現故障源。軟件報警是指顯示器顯示出報警號及報警信息的報警。維修人員結合機床廠家有關的故障指示及診斷說明書可以找到故障發生的原因、部位，而且還有排除方法的提示。無報警顯示的故障需要分析機床故障前后狀態，具體情況具體分析，因而對維修人員機床的熟悉程度和技術水平要求更高。

1.4 按故障發生時有無破壞性分類

破壞性故障發生時損壞工件甚至機床，故其故障過程不能再現，只能根據產生故障時的現象進行相應的檢查、分析，技術難度較高且有一定風險。非破壞性故障則允許維修人員卸下工件，試著重現故障，幫助排查，但此過程應十分小心。

1.5 按故障發生原因分類

分為機床自身故障和人為因素。機床在運行過程中，其設備常受到許多不利因素的影響，如供電電壓波動過大、電源相序不正確或三相輸入電壓的不平衡；機械振動和過電流的熱效應將加速電器元件的絕緣老化變質、長期動作的自然磨損、周圍環境的溫度和濕度的影響、有害介質的侵蝕等因素，以上各種因素造成機床自身故障。而機床在工作過程中，由于操作人員的操作不當、安裝不合理或者其他外力破壞而造成的故障，稱為人為因素。有關資料統計，首次使用數控機床或由不熟練工人來操作數控機床，在使用的第一年，機床操作不當造成的故障要占機床總故障的三分之一以上。

2 數控機床故障診斷流程

2.1 故障現場調查

2.1.1 故障調查。

（1）機床在什么情況下出現故障？

（2）故障產生時有什么現象？

（3）故障產生后操作者采取了哪些措施？

2.1.2 故障診斷。

如果故障現場還保持著，維修人員最好按下列步驟進行：

（1）觀察是否有報警顯示。

（2）用自診斷功能觀察發現故障。

（3）檢查零件加工程序有無錯誤。

（4）觀察CNC系統、主軸驅動系統印制電路板上的指示燈有無不正常顯示。

2.2 排除可能引起故障的諸多因素

維修人員應遵循充分調查故障現場和認真分析故障的原因這兩大原則。分析故障時，也不應局限于CNC部分，而是要對機床強電、機械、液壓、氣動等方面都做詳細的檢查并進行綜合判斷，達到確診和最終排除故障的目的。

2.3 確定故障產生原因常用的方法

2.3.1 直觀法。維修人員通過目測、手摸、嗅覺察看系統的各部分，以此發現一些較為明顯的故障，從而縮小檢修范圍，節約維修工時。這種方法在維修中是常用的，也是首先使用的。

2.3.2 CNC系統自診斷功能法。數控系統的自診斷功能隨時監視數控系統的工作狀態，已經成為衡量數控系統性能特性的重要指標。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用發光二極管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。常用的自診斷方法包括開機自診斷、運行自診斷、機床狀態信息診斷。維修人員利用自診斷功能分析故障起因時，應盡可能將各方面原因，包括機械、液壓、氣動等全面考慮，這樣才能得到正確結論。

2.3.3 部件替換法。在分析出故障大致原因的情況下，可以利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分部件。交換法是一種簡單、易行、可靠的方法，也是維修過程中最常用的故障判別方法之一。如果無現成的備件替換，需從相同的其他設備上拆卸時應謹慎從事，避免原有故障沒解決，替換上的新部件又損壞，造成新的故障。

2.3.4 功能程序測試法。功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，輸入數控系統，讓系統運行這個測試程序，檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的可能原因。

2.3.5 原理分析法。從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷，確定故障部位的維修方法。這種方法要求維修人員對整個系統或每個部件的工作原理都有清楚的、較深的了解，才可能對故障部位進行定位，是排除故障的最基本方法。

2.3.6 參數檢查法。數控系統參數的變化會直接影響到機床的性能，甚至使機床不能正常工作。特別當機床長期閑置或無緣無故出現不正?，F象或有故障而無報警時，就應根據故障特征，檢查和校對有關參數。

2.3.7 隔離法。有些故障如軸抖動、爬行，一時難以區分是數控部分，還是伺服系統或是機械部分造成，?？刹捎酶綦x法，將機電分離、數控與伺服分離或將位置閉環分離做開環處理，從而將復雜的問題簡單化，就能較快地找到故障原因。

3 結語

數控機床是一個融機械、電氣、液壓、氣動等技術于一體的復雜系統，因此在使用過程中不可避免會出現故障。及時確定和排除故障對提高機床的工作效率、延長機床的使用壽命以及保證產品質量具有極其重要的意義。

參考文獻

[1] 李百明，許艷華.數控機床故障診斷及維修方法探析[J].硅谷，2012，（7）.

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關鍵字 數控車床；編程；加工工藝

中圖分類號TG659 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）92-0180-02

自古至今我國都是以農業，手工也為主的國家，在工業方面從人員的技術水平到工藝設備方面，與發達的工業國家都有著相當大的差距，而衡量一個國家的發達與否很大程度上不取決于農業和手工業，而是取決于工業水平的發展，所以在新世紀初期，我國在政策上以及資金投入上對工業都有著很大的傾斜，所以我國工業開始蓬勃發展，最近年尤為迅速，所以我國的工業發展正處在承上啟下，前赴后繼的重要關頭，我們在世界上的印象必須從“制造大國”轉變成“制造強國”，在這條道路上面臨著諸多困難，其中高端機床的技術突破就是一個必須越過的門檻?！霸跀悼貦C 床的未來發展中，自動化系統是未來工業的發展方向，是一個制造型企業的核心競爭力。

1數控車床在生產中的意義及必要性

1.1 數控車床在生產中的意義

要想了解數控機床的在生產中的意義，首先要了解什么是數控車床，數控車床是用來干什么的，優勢在哪里，首先數控車床是指通過電腦控制機械對物件進行制造與加工的機器，數控車床集電信號，機械操控，液壓控制，微電子技術的綜合載體，數控機床技術在一些歐美發達國家非常成熟，是衡量一個國家的工業發達的程度的標準，這就是數控車床在生產中起到的真正意義。

1.2數控車床在生產中的必要性

數控車床的必要性，可以說是顯而易見的，一個生產制造廠如果有它，可以更有效率，更精確的制造物件，而且由于它是經過計算機控制，可以制作人工無法精確制造的形狀等等，它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。有些高級的數控車床在出廠前，廠家就已經設定好了很多種非常常用的形狀，圓形，圓柱形，菱形等等，方便編程人員操作，機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高，使產品更有競爭性，在市場上處于領先的不敗之地。作為一個成產廠，什么才是核心競爭力，首先是技術人才，應了一句老話，21世紀什么最貴？是人才！而光有優秀的人才，你也給他一個能夠充分發揮他技術的工具，還有一句老話說的好工欲善其事必先利其器，所以一個好的工具也是非常重要的，所以數控車床的在一個制造型企業所起的作用就顯而易見了！

2數控車床編程加工工藝處理

2.1 數控車床的工作原理

數控車床集電信號，機械操控，液壓控制，微電子技術的綜合載體，其工作原理是該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數字表示，數控車床有一個專門的操作平臺，供程序員進行編程處理，要按照編碼把要加工的工件詳細信息輸入進數控機床里，通過微電子芯片進行運算，指定機床的加工方案，一臺數控車床，要想應用首先是設定程序加工程序，拿過來一個零件樣本，通過人工分析，確定加工的方式方法，選擇道具與夾具，然后確定刀的走向以及路線，深淺等等，編程人員要對零件樣本進行檢查，確定幾何形狀，尺寸及工藝要求進行分析，并且結合數控機床使用的基礎知識，如數控機床的規格、性能、數控系統的功能等，確定加工方法和加工路線。只有這樣才能做出符合規格，精密度高的零件。

2.2 數控車床加工工藝處理和數控車床編程

數控車床編程首先分為四步，第一步是：明確加工工藝的過程。要通過專業的數控車床編程人員對示例工件進行該有的分析，確定工件是由什么幾何圖形組成，是由什么材料制成，選擇什么刀具，選擇什么樣的夾具，從哪下刀，刀的走線，線的深淺等等都要通過一個優秀的數控車床的編程人員來事先設定好的，所以一個工件是否能制造成功，編程人員的經驗是非常重要的。第二步是：精確的測量值計算，在經過了第一個步驟以后，編程人員要運用測量工具，測量刀的走位，以及刀是以什么中心運動的，只有這樣才能獲取到刀位的測量數據。一般的數控系統里會提供一些常規的集合圖形的數據，如圓形，直線型等等，但是注意在加工，如果刀工軌跡有誤的話，工件指定不合乎規格，如果這種不合乎規格的工件，流入市場會給人民生命財產安全造成隱患，所以一定要有檢測員檢測，否則難以完成。第三步，編制加工程序和校驗方法，經過以上兩個步驟以后，便可以寫程序來加工工件了，編寫程序編制人員使用數控系統程序指令，按照數控車床廠家規定的程序格式輸入，程序錄入人員，必須對該機床的功能了如指掌，對代碼程序也要非常熟悉，才能完成工件制作程序的設定工作。第四步驟 序檢驗及試切削，在系統中輸入以編寫好的程序，在正式發表之前檢驗。通?？刹捎脵C床空運轉的方式來檢查。

3結論

社會進步發展，工業水平也不斷發展，所以數控車床的應用于眾多的工廠，在生產中，現在很多工作都講究自動化，從工廠到銀行，從學校到研究院各個都講究辦公自動化，那么什么是自動化，就是一切盡量通過電腦，機械來完成生產，安裝等一系列的工作，自動化的特點就是工件精度高準、確性高，節省人力，工作效率高，自動化系統有著非常深遠的意義。自動化系統不僅能夠提升傳統制造水平，而且能夠滿足高技術發展要求。由于數控機床的參與，大大節省了人力，使產品得到了質的飛躍，工業水平是衡量一個國家的標準，在工業發達的國家，包括美國，英國，德國等，其應用是非常廣泛的，我國還處在發展中階段，所以工業水平有待提高。

參考文獻

[1]李艷霞.數控機床及應用技術.人民郵電出版社，1992-1998.

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【關鍵詞】 數控機床 故障診斷與維修 教學改革

數控機床是機械一體化在機械領域中的典型產品，它是將電力電子、自動化控制、電機、檢測、計算機、機床、液壓、氣動和加工工藝等技術集中于一體的自動化設備，具有高精度、高效率和高適應的特點?！稊悼貦C床故障診斷與維修》是機電等多學科綜合的最典型課程之一，也是數控機床維修專業的一門最重要的專業課。該課程的理論性和實踐性很強，要求學生掌握數控機床的工作原理和結構，掌握數控系統的組成、單片機技術、可編程控制器、機械加工技術、液壓氣動技術、傳感器檢測技術、網絡通訊技術、軟件調試技術、參數設置等方面的知識。

1 《數控機床故障診斷與維修》教學存在的問題

1.1 教學手段單一。數控機床是集機、電、液一體化的設備，技術先進、構成復雜，因此設備出現問題較難解決，這要求機床的維修人員不但要有扎實的理論功底，而且還應具備較強的實踐操作能力和豐富的維修經驗。但是在教學中，大多數教師僅限于一本教材、一支粉筆、一塊黑板的傳統教學模式，盡管也有一些關于機床維修的仿真教學軟件，但都比較簡單，不便于教學。

1.2 教學模式不成熟。目前大多數院校采用的教材形式單一、內容陳舊、實踐性差，理論教學與實際脫節，教學缺乏目的性和針對性。

1.3 師資力量不足。目前高職院校的專業師資普遍存在著不同程度的數量不足和素質不高的問題，尤其缺乏承擔數控機床維修工作的“雙師型”專業教師，嚴重制約著現代數控技術人才培養水平的提高。有的學校目前任課教師多數都是機械專業畢業，知識結構偏重于機械，比較單一。

1.4 教學實訓設備缺乏。數控機床的維修教學迫切地需要數控設備支持，如果沒有適當的實踐操作鍛煉，學生是很難掌握故障維修的基本能力。盡管很多高職院校購置了大批的數控設備，但這些設備幾乎都用于數控加工的實訓，很少給機床維修提供實訓平臺。

2 《數控機床故障診斷與維修》教學的改革

2.1 改進教學手段和方法。在講授本門課程前，組織學生觀看最新的電教片，使學生了解新的專業技術知識，從而激發學生的學習興趣。另外，經常制作一些多媒體課件用于輔助教學，使抽象的內容變得形象具體，利于學生對知識的掌握。在講到數控機床中的重點部位時，可以組織學生到現場進行講解，便于學生對課程內容的理解和掌握。在教學過程中，要注重培養學生解決實際問題的能力，激發學生的邏輯思維、發散思維能力，使學生養成橫向思維的習慣，同時將其他學科的知識貫穿在本課程的學習中，便于學生迅速掌握新知識。

2.2 制定教學大綱。從職業分析入手制定教學大綱。該大綱中的知識、能力和基本素質結構以及理論教學和實踐教學體系都應符合畢業生任職崗位的實際需要。要從了解到的數控技術應用人才的需求量與層次出發，合理構建知識結構，因需施教，不斷優化教學大綱，使其較好地貼近畢業生崗位需求。根據數控維修工考核需要，調整教學大綱。2006年數控機床維修工被列入勞動和社會保障部的新職業，高職院校學生畢業前的數控維修工考級勢在必行。因此，《數控機床故障診斷與維修》教學一定要結合數控維修工的考核標準進行調整。

2.3 提高教師隊伍素質。擔任《數控機床故障診斷與維修》課程教學的教師應該不斷完備自身的知識結構，以適合該課程的教學特點。同時，在有條件的情況下，到數控機床廠家、權威機構進行實踐、培訓，擴展知識層面，增加實踐閱歷。

2.4 調整教學內容。根據教學大綱的要求，同時兼顧高職院校學生的特點進行教學內容的調整。目前高職院校 《數控機床故障診斷與維修》教材有許多章節的理論性內容太多，難度、深度較大，高職院校學生接受起來難度較大。因此，可以考慮對這一部分內容進行刪減、調整，做到刪繁就簡，貼近實際。教材中的一些重點，如加工中心主軸部位、換刀裝置等，應該增加一些相應的圖紙，便于學生首先掌握好機床的工作原理，然后再進行故障的分析和判斷。依據不同專業培養目標需求調整教學內容。對于數控技術應用專業的學生來說，重點應培養對于數控機床的使用、維護、保養能力和機床操作中常見故障的處理能力。其學習的重點是數控機床的安裝、調試、檢修、故障處理。只有根據培養目標的實際需要確定教學內容，才能為實現專業培養目標發揮作用。

總之，開設《數控機床故障診斷與維修》課程的目的是培養學生成為在數控機床診斷與維修方面具有基本分析能力與解決問題能力的技術人才。其教學應該圍繞這個目的，采用適合該課程特點的教學模式、教學手段和教學方法，以滿足我國數控機床發展的人才需要。

參考文獻

1 姜大源.學科體系的解構與行動體系的重構――職業教育課程內

容序化的教育學解讀[J].教育研究，2005.8：53～57

2 孫偉宏等.從案例到反思:理實一體化教學的實踐與思考[J].江蘇

技術師范學院學報，2008.2：55～60

3 列越南.機床計算機數控及應用[M].機械工業出版社，1998

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關鍵詞 數控機床；激光跟蹤儀；幾何；精度；檢測

中圖分類號TG5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2014）112-0117-02

0 引言

數控機床的工作原理是通過控制系統對指定的程序和編碼進行識別和翻譯，將這些程序和編碼用通過數字顯示出來，再經過控制裝置進行處理，發出各種命令來指導機床進行生產，按照圖紙的要求把機械產品加工出來。數控機床之所以受到人們的青睞，一方面是因為其工作效率高，有較強的智能性，對一些精度較高的構建進行批量的生產和加工，減少人力勞動的投入；另一方面，數控機床的經濟性較好，主要體現在投資相對較小，效率高，而且設備便于工作人員進行操作，壽命相對較長。數控機床在不斷為人們生產做出貢獻的同時也在不斷的被人們所改進和創新，力爭使其精度更高，生產的零件和產品能夠更好的被人們所使用，而且工作人員也在對數控機床精度檢測上不斷的加強，利用多種手法檢測，激光跟蹤技術就是一項很好的檢測其幾何精度方法。

1 數控機床幾何精度檢測

數控機床的精度檢測有很多中如幾何精度檢測、工作精度檢測及傳動精度檢測等，每一個檢測環節對數控機床來說都是必須的，因為這關系到機床自身的精度和實用性，而且機床本身的精度檢測液非常重要，包括各個工作部件如刀具、主軸等的磨損狀況，文章主要針對數控機床的幾何精度檢測進行探討，因為幾何精度檢測的主導性較強，而且可控制空間較小。

所謂數控機床幾何精度的含義是機床一些工作部件如工作臺面、導軌、刀架溜板等在數控機床處于靜止狀態或者運動較慢的情況下的精度，通常是指的這些構建的平面度、直線度和一些相對運動所允許的誤差等，對于這些構建幾何精度的檢測是較為直觀的，但是又非常不好把握，因為一個平面的平整程度或者一些相對運動構建運行時所產生的誤差是否在允許范圍內的檢測不能夠出現絲毫的差錯，要求精確度非常高的測量手段，可以說幾何精度的檢測是數控機床精度得以保障的前提條件。

2 基于激光跟蹤儀的數控機床幾何精度檢測

激光跟蹤儀器是一種工業上用于設備檢測的重要儀器，它能夠大尺度的進行高精度的檢測，檢測誤差非常之小，用它可以對數控機床一些構建的直線度和角度進行精確測量，檢測其中是否存在誤差，精度的角度編碼器、續光再續和激光等技術的發展存進了激光跟蹤儀的產生和發展，激光跟蹤儀涉及到計算機控制、激光測量、光電探測和計算機處理技術等，是數控機床幾何精度檢測必備設備之一。

激光跟蹤儀能夠配合反射標靶通過激光進行距離和角度測量，它同時配有繞兩個軸轉動的測角機構，利用球坐標進行高精度測量的一起，激光跟蹤儀不僅僅能夠測量靜止的目標，而且還能夠對一些動態的目標或者靜止與動態均有的目標進行跟蹤和測量。對于數控機床中激光跟蹤儀對其幾何精度的測量時，通常為了節約成本會采用多站點測量法，因為儀器較為昂貴，對數控機床幾何測量要不同的位置進行校隊測量，所以會在不同時間選擇多個位置測量。這樣通過多個點位測量的數據，根據測點位置自標定的算法和基點空間坐標標定的算法，就可以確定出機床在靜止或者運動狀態下被測的點的坐標，這樣多個測量點坐標都計算出來就能夠很容易了解被測量的目標平面度和直線度，還能夠測量出相對運動狀態下的相對誤差是否存在。激光跟蹤儀也能夠用單站測量的方法對目標進行測量，但是由于這種方法的穩定性較差，并且校隊能力不強，在距離較大的測量距離情況下，很難掌握其測量的準確性，所以很多情況下都采用多站點不同時測量的方法。

激光跟蹤儀對于數控機床幾何精度的測量要在正確的操作下才能夠有較高的精度，通常在測量的同時也要注意對激光跟蹤儀精度的影響因素，激光跟蹤儀精度的主要影響因素應該是其自身存在的角度誤差，因為在測量過程中角度編碼器誤差與測量距離成正比，我們可以知道測量距離越大。激光跟蹤儀內部的反射鏡也對其精度有很大影響，因為反射鏡對激光軌道有很大的影響，如果三個反射鏡不是相互成90°直角關系，或者三個反射鏡的角點與外球心不重合那么測量精度都會受到很大的影響。而且激光跟蹤儀的測量精度也會受到外部因素的影響，如溫度、濕度、壓力、風速等，所以在實用激光跟蹤儀對數控機床進行幾何測量時一定要非常注意進行大氣補償的調整，為了使激光跟蹤儀對數控機床的幾何精度測量更加準確，需要檢測儀器是否合格，并選擇合適的測量距離，規范操作，這樣才能夠保障檢測的精確度，為數控機床的精度調整做出更多保障。

3結論

可以說數控機床的精度是其最高價值所在，是所有數控機床追求的最重要目標，也只有不斷提高其精度，快速準確的檢測出機床各部分的幾何誤差所在，并且及時進行誤差補償，才能使其更好的促進人們生產生活，并且逐漸走向現代化和智能化。數控機床在設計時要充分考慮到其工作性質、運行震動和摩擦狀況和實用壽命等這些基礎因素之外，還要格外的針對數控機床精度問題進行探討，通過改造某些部位或者排除一些影響機床精度的因素等提高其精度，并且還能夠通過一些先進的檢測手段和技術，讓我們對數控機床的控制性更強，這樣才能夠使數控機床的工作性能更好，使用壽命更長。

參考文獻

[1]李善術，數控機床及其引用[G]，2版，機械工業出版社，2012，1，1.

[2]胡文彬，數控機床裝配調試與維修實訓[G].北京航空航天大學出版社，2011，8，1.

篇9

【關鍵詞】數控液壓伺服系統數控改造

一、引言

液壓控制技術是以流體力學、液壓傳動和液力傳動為基礎，應用現代控制理論、模糊控制理論，將計算機技術、集成傳感器技術應用到液壓技術和電子技術中，為實現機械工程自動化或生產現代化而發展起來的一門技術，它廣泛的應用于國民經濟的各行各業，在農業、化工、輕紡、交通運輸、機械制造中都有廣泛的應用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機電一體化的進程不斷加快，技術裝各的工作精度、響應速度和自動化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統的工作特點，并進一步探討了液壓傳動的優點和缺點和改造方向。

二、液壓傳動控制系統原理

目前以高壓液體作為驅動源的傳動系統在各行各業應用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優點：易于實現直線運動的速度位移及力控制，驅動力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應速度快，控制精度高，穩定性容易保證等。

液壓伺服控制系統的工作特點：（1）在系統的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環控制系統。反饋介質可以是機械的，電氣的、氣動的、液壓的或它們的組合形式。（2）系統的主反饋是負反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動，既以偏差來減小偏差。（3）系統的輸入信號的功率很小，而系統的輸出功率可以達到很大。因此它是一個功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據伺服系統偏差大小自動進行的。

綜上所述，液壓伺服控制系統的工作原理就是流體動力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統的能量，使系統向著減小偏差的方向變化，從而使系統的實際輸出與希望值相符。

在液壓伺服控制系統中，控制信號的形式有機液伺服系統、電液伺服系統和氣液伺服系統。機液伺服系統中系統的給定、反饋和比較環節采用機械構件，常用機舵面操縱系統、汽車轉向裝置和液壓仿形機床及工程機械。但反饋機構中的摩擦、間隙和慣性會對系統精度產生不利影響。電液伺服系統中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計算機，形成模擬伺服系統、數字伺服系統或數字模擬混合伺服系統。電液伺服系統具有控制精度高、響應速度高、信號處理靈活和應用廣泛等優點，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統。

三、液壓傳動的優點和缺點

液壓傳動系統的主要優點液壓傳動之所以能得到廣泛的應用，是因為它與機械傳動、電氣傳動相比，具有以下主要優點：

1液壓傳動是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動機構，這是比機械傳動優越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動來驅動，以克服長驅動軸效率低的缺點。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機等重型工程機械上已基本取代了老式的機械傳動，不僅操作方便，而且外形美觀大方。

2液壓傳動裝置的重量輕、結構緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達的體積為電動機的12%～13%。液壓泵和液壓馬達單位功率的體積目前是發電機和電動機的1/10，可在大范圍內實現無級調速。借助閥或變量泵、變量馬達可實現無級調速，調速范圍可達1：2000，并可在液壓裝置運行的過程中進行調速。

3傳遞運動均勻平穩，負載變化時速度較穩定。因此，金屬切削機床中磨床的傳動現在幾乎都采用液壓傳動。液壓裝置易于實現過載保護，使用安全、可靠，不會因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時自行，因此使用壽命長。液壓傳動容易實現自動化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結合使用時，能很容易的實現復雜的自動工作循環，而且可以實現遙控。液壓元件己實現了標準化、系列化、和通用化，便于設計、制造和推廣使用。

液壓傳動系統的主要缺點：1液壓系統的漏油等因素，影響運動的平穩性和正確性，使液壓傳動不能保證嚴格的傳動比：2液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體勃性變化引起運動特性變化，使工作穩定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復雜。液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統發生的故障不易檢查和排除。

總之，液壓傳動的優點是主要的，隨著設計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。

四、機床數控改造方向

（一）加工精度。精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統的位置精度在很大程度上決定了數控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統中開環放大倍數的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因為在閉環控制系統中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區分出來的，反饋檢測元件的精度對系統的精度常常起著決定性的作用。在設計數控機床、尤其是高精度或太中型數控機床時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度高一個數量級。總之，高精度的控制系統必須有高精度的檢測元件作為保證。

篇10

[關鍵詞]數控機床；故障；診斷；維護

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）17-0259-01

1 數控機床故障診斷方法

1.1 直觀檢查法（觀察檢查法）

它是維修人員利用自身的感覺器官（如眼、耳、鼻、手等）查找故障的方法。這種方法在維修中是最常見的。它要求維修人員具有豐富的實踐經驗以及綜合判斷能力。這種用人的感覺器官對機床進行診斷的技術，稱為“實用診斷技術”。

通過目測故障電路板，仔細檢查有無熔絲熔斷、元器件燒壞、煙熏、開裂現象，從而可判斷板內有無過流、過壓、短路發生。用手摸并輕搖元器件（如電阻、電容、晶體管等）看有松動之感，以此檢查一些斷腳、虛焊等問題。針對故障的有關部分，用一些簡單工具，如萬用表、蜂鳴器等，檢查各電源之間的連接線有無斷路現象。若無，即可接入相應的電源，并注意有無煙、塵、噪聲、焦糊味、異常發熱的現象，以此發現一些較為明顯的故障，并進一步縮小檢查范圍。

1.2 系統自診斷法

充分利用數控系統的自診斷功能，根據 CRT 上顯示的報警信息及各模塊上的發光二極管等器件的指示，可判斷出故障的大致起因。進一步利用系統的自診斷功能，還能顯示系統與各部分之間的接口信號狀態，找出故障的大致部位。它是故障診斷過程中最常用、有效的方法之一。

1.3 參數檢查法

數控系統的機床參數是保證機器正常運行的前提條件，它們直接影響著數控機床的性能。

參數通常存放在系統存儲器中，一旦電池不足或受到外界的干擾，可能導致部分參數的丟失或變化，使機床無法正常工作。通過核對、調整參數，有時可以迅速排除故障，特別是對于機床長期不用的情況，參數丟失的現象經常發生，因此，檢查和恢復機床參數是維修中行之有效的方法之一。另外，數控機床經過長期運行之后，由于機械運動部件磨損，電氣元件性能變化等原因，也需對有關參數進行重新調整。

1.4 功能測試法

所謂功能測試法是通過功能測試程序，檢查機床的實際動作，判別故障的一種方法。功能測試可以將系統的功能（如：直線定位、圓弧插補、螺紋切削、固定循環、用戶宏程序等），用手工編程方法，編制一個功能測試程序，并通過運行測試程序，來檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的原因。對于長期不用的數控機床或是機床第一次開機不論動作是否正常，都應使用此方法進行一次檢查以判斷機床的運行狀況。

1.5 部件交換法

所謂部件交換法，就是在故障范圍大致確認，并在確認外部條件完全正確的情況下，利用同樣的印制電路板、模塊、集成電路芯片或匹配元件替換有疑點的部分的方法。部件交換法是一種簡單、易行、可靠的方法，也是維修過程中最常用的故障判別方法之一。

交換的部件可以是系統的備件，也可以用機床上現有的同類型部件替換，通過部件交換就可以逐一排除故障可能的原因，把故障范圍縮小到相應的部件上。

必須注意的是：在備件交換之前先仔細檢查、確認故障源在該板的可能性最大時，在數控系統各種電源正常，線路不短路時，將備件進行交換。若在線路中存在短路、過電壓等情況時，切不可以輕易更換備件。此外，備件（或交換板）應完好，且與原板的各種設定狀態一致。

在交換CNC裝置的存儲器板或CPU板時，通常還要對系統進行某些特定的操作，如存儲器的初始化操作等并重新設定各種參數，否則系統不能正常工作。這些操作步驟應嚴格按照系統的操作說明書、維修說明書進行。

1.6 測量比較法

數控系統的印制電路板制造時，為了調整與維修的便利，通常都設置有檢測用的測量端子。維修人員利用這些檢測端子，可以測量、比較正常的印制電路板和有故障的印制電路板之間的電壓或波形的差異，進而分析、判斷故障原因及故障所在位置。

通過測量比較法，有時還可以糾正他人在印制電路板上調整、設定不當而造成的“故障”。

測量比較法使用的前提是：維修人員應了解或實際測量正確的印制電路板關鍵部位、易出故障部位的正常電壓值、正確的波形，才能進行比較分析，而且這些數據應隨時做好記錄并作為資料積累。

1.7 原理分析法

根據數控系統的組成及工作原理，從原理上分析各點的電平和參數，并利用萬用表、示波器或邏輯分析儀等儀器對其進行測量、分析和比較，進而對故障進行系統檢查的一種方法。

運用這種方法要求維修人員有較高的水平，對整個系統或各部分電路有清楚、深入的了解才能進行。對于具體的故障，也可以通過測繪部分控制線路的方法，通過繪制原理圖進行維修。

除了以上介紹的故障檢測方法外，還有插拔法、電壓拉偏法、敲擊法、局部升溫法等，這些檢查方法各有特點，維修人員可以根據不同的故障現象加以靈活應用，以便對故障進行綜合分析，逐步縮小故障范圍，排除故障。

2 數控機床的維護

對于數控機床來說，合理的日常維護措施，可以有效的預防和降低數控機床的故障發生幾率。

首先，針對每一臺機床的具體性能和加工對象制定操作規程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養內容以及功能器件和元件的保養周期。

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，一旦他們落在數控系統內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，甚至導致元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進行必要的調整及維修，一般情況下不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用過程中敞開柜門。

另外，對數控系統的電網電壓要實行實時監控，一旦發現超出正常的工作電壓，就會造成系統不能正常工作，甚至會引起數控系統內部電子部件的損壞。所以配電系統在設備不具備自動檢測保護的情況下要有專人負責監視，以及盡量的改善配電系統的穩定作業。

當然很重要的一點是數控機床采用直流進給伺服驅動和直流主軸伺服驅動的，要注意將電刷從直流電動機中取出來，以免由于化學腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺電動機損壞。這是非常嚴重也容易引起的故障。

結束語

數控機床故障產生的原因是多種多樣的，有機械問題、數控系統的問題、傳感元件的問題、驅動元件的問題、強電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題，還可能使故障范圍擴大。

參考文獻

[1] 牛志斌.數控機床現場維修555例詳解.北京：機械工業出版社，2009.3.