1、摘要 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部件,因此,數(shù)控機床的維護主 要是數(shù)控系統(tǒng)的維護。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段較長時間的使用,電子元器件 性能要老化甚至損壞,只有堅持做好對機床的日常維護保養(yǎng)工作,才可 以盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期,防止各種故障,特別 是惡性事故的發(fā)生,爭取機床長時間穩(wěn)定工作;也才能充分發(fā)揮數(shù)控機 床的加工優(yōu)勢,達到數(shù)控機床的技術(shù)性能,確保數(shù)控機床能夠正常工作 就必須對數(shù)控系統(tǒng)進行日常的維護 關(guān)鍵詞 :數(shù)控機床、維護與調(diào)整、數(shù) 控系統(tǒng)第一章 數(shù)控機床的現(xiàn)狀 1.1數(shù)控機床的發(fā)展 在傳統(tǒng)機械制造業(yè) 中,批量產(chǎn)品的生產(chǎn)采用了自動機床、組合機床和專用生產(chǎn)線,這種高 效設(shè)備在汽車發(fā)動機

2、等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 但是機械制造業(yè)中單件、 小批量生產(chǎn)約占機械加工總量的 80%以上,尤其是制船、航天、機床、 重型機械以及軍工行業(yè),其特點是加工批量小、改型頻繁、零件的形狀 復(fù)雜而且加工精度高。如果使用一次性投資高,并且在生產(chǎn)中需要經(jīng)常 更換工裝的專用生產(chǎn)線這類零件顯然很不適合。 數(shù)控機床就是為了了解 決多品種、小批量零件的自動化生產(chǎn)而誕生出來的一種靈活、通用、自 動化的機床。 它最早應(yīng)用于軍工行業(yè), 用于加工直升飛機葉片檢查樣板, 經(jīng)過幾年的研究和推廣應(yīng)用后, 在機械制造業(yè)中加工復(fù)雜零件曲面方面 發(fā)揮了重要作用。目前,在機械制造業(yè)中,數(shù)控機床有取代常規(guī)機床的 趨勢。 數(shù)控機床的產(chǎn)生給

3、傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè) 成為現(xiàn)代工業(yè)化的象征, 而且隨著數(shù)控機床的應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用 領(lǐng)域的擴大,它對國民經(jīng)濟的一些重要行業(yè)(汽車、輕工業(yè)等的發(fā)展起著越來越重要的作用, 因為這些行業(yè)所需要裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā) 展的大趨勢。機械制造業(yè)對數(shù)控機床的要求越來越高,數(shù)控機床的變化 和發(fā)展也越來越快,當(dāng)前世界上數(shù)控機床的發(fā)展呈現(xiàn)如下趨勢。 1.高速、高精度化 高速指的是高的主軸轉(zhuǎn)速、高的快速移動速度和 高的換刀速度(即短的換刀時間或刀架轉(zhuǎn)位時間 。高的主軸轉(zhuǎn)速能提 高切削效率和改善加工表面的質(zhì)量, 高的換刀速度能有效地縮短輔助時 間,而高的快速移動速度不僅能減少非切削工時,而且能相

4、應(yīng)地提高切 削進給速度,從而有利于提高切削效能,所以全面高速化能大大強化機 床的工作效能。隨著今近年來市場競爭的加劇,促使發(fā)展全面高速化機 床的趨勢更為明顯。 高精度化是指高數(shù)控機床的精度。在控制系統(tǒng)方 面采用高性能的計算機提高位置控制時插補計算的速度, 使用新的曲線 擬合算法減少插補誤差的產(chǎn)生,提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度(目前已經(jīng)達 到 0.1um0.01um 。在伺服系統(tǒng)方面使用全數(shù)字化的位置和速度控制, 利用先進的控制理論提高伺服系統(tǒng)的跟隨精度, 最大限度地消除數(shù)控機 床系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)執(zhí)行件之間的位置滯后誤差, 并且位置環(huán)應(yīng)采用監(jiān)測 分辨率更高的位置編碼器。采取以上措施并配合機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)、

5、靜態(tài) 剛度的提高,在中、小型數(shù)控機床上其定位精度已經(jīng)可以達到 34um。 重復(fù)定位精度可以達到 13um。 高速切削的好處如:效率高,工件、 刀具發(fā)熱小從而變形小等等2. 高可靠性 數(shù)控機床的價格較高,企業(yè)為縮短投資的回收周期,通 常采用每天 2班 16小時工作制。 數(shù)控機床能否發(fā)揮其高性能、 高精度、 高效率的特點, 使企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益, 關(guān)鍵取決于其可能性。 衡量數(shù)控機床的可靠性的重要指標(biāo)是數(shù)控機床的平均無故障工作時間 (小 時 。 數(shù)控機床由數(shù)控系統(tǒng)、 強電控制系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)等組合而成, 其可靠性指標(biāo)要低于其中任何一個單個系統(tǒng)的可靠性指標(biāo), 統(tǒng)計結(jié)果顯 示數(shù)控機床的平均無故障工

6、作時間通常比數(shù)控系統(tǒng)要低一個數(shù)量級。 因 此,提高數(shù)控機床的可靠性,關(guān)鍵在于提高組成數(shù)控機床的各個系統(tǒng)的 可靠性,特別是數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性近年有了長足 的發(fā)展,在 20世紀(jì) 70年代平均無故障工作時間大于 3000小時, 80年 代大于 10000小時, 90年代已經(jīng)提高到 30000小時以上, 并且由繼續(xù)提 高的趨勢, 有資料顯示 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)已經(jīng)達到 125個月。 3. 機床功能復(fù)合化 數(shù)控機床功能的復(fù)合化是為了提高零件加工效率, 減少輔助時間。在復(fù)合化數(shù)控機床上可以完成車、銑、鏜和鉆等多種工 序加工,它消除了單一功能數(shù)控機床在使用上的局限性,可代替多

7、臺機 床實現(xiàn)多工序一次裝夾加工,這種方式既能減少裝卸時間,提高機床生 產(chǎn)效率,減少半成品庫存量,又能保證和提高形位精度。目前,世界各 國的數(shù)控制造廠商均競相研究開發(fā)具有復(fù)合功能的數(shù)控機床。4. 智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化 智能化是指數(shù)控機床控制加工精度和加 工效率的智能化。比如在加工過程中使用自適應(yīng)控制、工藝參數(shù)的自動 生成等技術(shù),在應(yīng)用層面上改善數(shù)控機床的使用,在數(shù)控系統(tǒng)方面使用 智能化的負載自動識別、 電機參數(shù)自適應(yīng)運算調(diào)整和自動選定工作狀態(tài) 等技術(shù),使數(shù)控機床的安裝調(diào)試更高效。5. 網(wǎng)絡(luò)化是 21世紀(jì)數(shù)控機床的必備功能之一,這種功能將極大的滿 足生產(chǎn)線,制造系統(tǒng)和制造企業(yè)對信息集成的需求,使

8、得企業(yè)和企業(yè)之間也可以進行6.7.8. (window.cproArray = window.cproArray | .push( id: "u3054371" ;9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65.66.67.68.69.71.72.73

9、.74.75.76.77.78.79.80.81.82.83.84.85.86.87.88.89.90.91.93.94.95.96.97.98.99. 100. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. 111. 112. 113.115. 116. 117. 118. 119. 120. 121. 122. 123. 124. 125. 126. 127. 128. 129. 130. 131. 132. 133. 134. 135.137. 138. 139. 140. 141. 142. 143. 144. 145. 146.

10、147. 148. 149. 150. 151. 152. 153. 154. 155. 156. 157.158.159.160.161.162.163.164.165.166.167.168.169.22170.失。應(yīng)該在機床通電時更換電池,以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)不會丟失。 2.鍵盤故障171.在用鍵盤輸入程序時,若發(fā)現(xiàn)關(guān)字符不能輸入、不能消除、程序不能復(fù)位或顯示屏不能更換頁面等故障,應(yīng)首先考慮有關(guān)按鍵是否接觸不好,予以修復(fù)或更換。若不見成效或者所有按鍵都不起作用,可進一步檢查該部分的接口電路、連接電纜狀況。 3.熔絲故障172.控制系統(tǒng)內(nèi)部熔絲燒斷故障,多出現(xiàn)于對控制系統(tǒng)進行測量時的誤操作,或由

11、于機床發(fā)生了撞車等意外事故。因此,維修人員要熟悉各熔絲的保護范圍,以便發(fā)生問題時能及時查出并予以更換。4刀位參數(shù)的更換173.加工中心在加工過程中,由于機床的突然斷電或意外操作了急停按鈕,使機床刀具的實際位置與計算機內(nèi)存的刀位號不符,如果操作者不注意,往往會發(fā)生撞車或打刀廢活等事故。因此,一旦發(fā)現(xiàn)刀位不對時,應(yīng)及時核對控制系統(tǒng)內(nèi)存刀位號與實際刀位號是否相符,如不符,應(yīng)參閱說明書介紹的方法,及時將控制系統(tǒng)內(nèi)存的刀位號改為實際刀位號。5.控制系統(tǒng)的“NOT READY”(沒準(zhǔn)備好故障應(yīng)先檢查CRT顯示面板上是否有其他故障指示燈亮及故障信息提示,若有問題應(yīng)按故障信息目錄的提示去解決。檢查伺服系統(tǒng)電源

12、裝置是否有熔絲斷、斷路器跳閘等問題,若合閘或更換了熔絲后短路器再跳閘,應(yīng)檢查電源部分是否有問題;檢查電動機是否過熱、大功率晶體管組件過電流等故障而使監(jiān)控電路起作用;檢查控制系統(tǒng)各板是不中有故障燈顯示。檢查控制系統(tǒng)所需各交流電源、直流電源的電壓值是否正常。若電壓不正常也可造成邏輯混亂而產(chǎn)生“NOT READY”故障。 6.機床參數(shù)的修改對每臺數(shù)控機床都要充分了解并掌握機床參數(shù)的含義,它除能幫助操作者很好地了解該機床的性能外,有的還有利于提高機床的工作效率或用于排除故障。近年來數(shù)控系統(tǒng)的軟件功能比較豐富,通過對有關(guān)參數(shù)的更改可擴展機床的功能,提高各軸的進給率及主軸轉(zhuǎn)速的上下限值,在循環(huán)加工中縮短退

13、刀的空行程距離等,從而達到提高工作效率的目的。當(dāng)然,控制系統(tǒng)的故障現(xiàn)象遠不止這些。如CRT顯示故障,光電閱讀機的故障,打印機故障,機床參數(shù)的全消除方法,數(shù)控裝置的初始化方法,備板的更換方法及注意事項等因系統(tǒng)的不同,其方法也有所不同。這就需要根據(jù)具體情況,參考有關(guān)維修資料及個人經(jīng)驗予以解決。3.5常見伺服系統(tǒng)故障及診斷伺服系統(tǒng)故障可利用CNC控制系統(tǒng)自診斷的報警信號,CNC控制系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)放大驅(qū)動板上的各種信息狀態(tài)指示燈、故障報警指示參閱有關(guān)維修說明書上介紹的關(guān)鍵測試點的波形、電壓值,CNC控制系統(tǒng)、伺服放大板上的有關(guān)參數(shù)的設(shè)定,短路銷的設(shè)置及相關(guān)電位器的調(diào)整,功能兼容板或替換等方式來解決。下

14、面是一些比較常見的故障。 1.伺服超差所謂伺服超差,即機床的實際進給值與指令值之差超過限定的允許值。對此類問題做如下準(zhǔn)備:檢查數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置的允許伺服偏差是否太小;檢查CNC控制系統(tǒng)與驅(qū)動放大模塊之間,CNC控制系統(tǒng)與位置檢測之間,驅(qū)動放大器與伺服電機的連線是否正確、可靠;檢查位置檢測器的信號及相關(guān)的D/A轉(zhuǎn)換電路是否有問題。檢查驅(qū)動放大器輸出電壓是否有問題,若有問題,應(yīng)予以以修理或更換;檢查電動機軸與傳動機械間是否配合良好,是否有松動或間隙存在;檢查位置增益是否符合要求。若不符合要求,對有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整。2.機床停止時,有關(guān)進給軸振動檢查高頻脈沖信號,觀察其波形及波幅,若不符合要求應(yīng)調(diào)節(jié)

15、有關(guān)電位器;檢查伺服放大器速度環(huán)的補償功能。若不合適,應(yīng)調(diào)節(jié)補償用電位器;檢查位置檢測用編碼盤的軸、聯(lián)軸節(jié)、齒輪系是否嚙合良好了,有無松動現(xiàn)象,若有問題應(yīng)予以修復(fù);3.機床運行時聲音不好,有擺動現(xiàn)象先檢查測速電機換向器表面是否光滑、清潔,電刷與換向器是否接觸良好,因為問題往往多出現(xiàn)在這里,若有問題應(yīng)及時進行清理或修整;檢查伺服放大部分速度五一節(jié)的功能,若不合適應(yīng)予以調(diào)整;檢查伺服放大器位置增益,若有問題應(yīng)調(diào)節(jié)有關(guān)電位器;檢查位置檢測器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否松動;檢查由位置檢測器來的反饋信號的波形D/A轉(zhuǎn)換后波形幅度。若有問題,應(yīng)進行修理或更換。4.飛車現(xiàn)象(即通常所說的失控位置傳感器或速度傳感器

16、的信號反相,或者電樞線接反了,即整個系統(tǒng)不是負反饋而變成了正反饋了;速度指令給的不正確;位置傳感器或速度傳感器的反饋信號沒有接或者是有接線斷開情況;CNC控制系統(tǒng)或伺服控制板有邏輯故障;電源板有故障而引起的邏輯混亂。 5.所有的軸均不運動用戶保護性操作,如急停按鈕、制動裝置等沒有釋放,或有關(guān)運動的相應(yīng)開頭不正確;主電源熔絲熔斷;由于過載保護用斷路器動作或監(jiān)控用繼電器的觸點未接觸好,呈常開狀態(tài)而使伺服放大部分信號沒有發(fā)出。6.電動機過熱滑板運行時其摩擦力或阻力太大;熱保護繼電器脫扣,電流設(shè)定錯誤;勵磁電流太低或永磁式電機失磁時,為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動機發(fā)熱;切削條件惡劣,刀具

17、反做用力太大引起電動機電流增高;運動夾緊、制動裝置沒有充分釋放,使電動機過載;由于齒輪傳動系統(tǒng)的損壞或傳感器有問題,所產(chǎn)生的噪聲進入伺服系統(tǒng)而引發(fā)的周期性噪聲,可使電機過熱;電動機本身內(nèi)部匝間短路而引起的過熱;有風(fēng)扇冷卻的電動機,若風(fēng)扇損壞,也可使電動機過熱。7.機床定位精度不準(zhǔn)首先檢查測速發(fā)電機換向器的表面光滑以及電刷的磨合狀況,若有問題,應(yīng)修整事更換;檢測高頻脈沖波形的波幅、頻率及波形是否符合要求，若不合適應(yīng)予 以調(diào)整； 檢查切削條件是否合理，刀刃是否損壞，若有問題需改變狀態(tài)或更換 刀具； 檢查機械傳動部分反向間隙， 若不合適應(yīng)調(diào)整或進行軟件上的反向間 隙補償； 檢查位置檢測信號的振幅是否

18、合適，并進行必要調(diào)整； 檢查機床的振動狀況，如機床水平狀態(tài)是否符合要求，機床地基是否 有振動，主軸旋轉(zhuǎn)時機床是否振動。 3.6 數(shù)控機床故障排除方法 （1）初始化復(fù)位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可 用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障， 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，則必須對系統(tǒng)進行初始化清除， 清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行 硬件診斷。 （2）參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù) 設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。 有時由于用戶程序錯誤 亦可造成故障停機，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進行

19、檢查，改正所 有錯誤，以確保其正常運行。 （3）調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法：調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電 位計的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂， 經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因 是其主軸負載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正 常。 最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機械系統(tǒng)實現(xiàn)最佳匹 配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能 的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過 調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間， 來使伺服系統(tǒng)達到即有較高的 動態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在