数控机床控制原理范文
时间：2023-09-25 18:14:41
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篇1
[关键词]辊床 举升机构 翻转机构
中图分类号：TM121.1.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2015）46-0027-01
引言
立式辊床输送机构作为新型的集卷方式，正广泛的应用到各大钢厂的高线生产线上，该机构主要由举升机构、翻转机构、旋转机构和运送机构和四部分组成，形成一个封闭的输送系统，卷芯架从集卷筒接完线卷，输送给运卷小车，空卷芯架移走后等待再次进入集卷筒下进行接卷。立式辊床输送机构上可以放置多个卷芯架，依次循环使用。
1 举升机构
1.1基本结构和功能
举升机构位于集卷筒正下方，处于立式辊床输送线上，由升降装置、抱爪装置和输送辊床三部分组成，其功能是把运输到举升机构上卷芯架通过抱爪装置固定，升降装置上升，与鼻锥准确对接后通过托板把线卷放置在卷芯架上。接卷完成后，升降装置下降，抱爪装置打开，三轴输送辊床电机启动运行，把带有线卷的卷芯架输送到主运输段。
1.2 说明
1.举升装置由两条液压缸驱动。
2.两条液压缸由一个举升3位双电磁阀控制。
3.举升装置的上升和下降接近开关位于举升到位和下降到位位置。
4.当收到举升到位或下降到位信号一秒钟后，举升或下降电磁阀失电（三位阀回中位，液压缸被锁住）。
5.举升装置上的三轴输送辊床是由一台变频器控制的电机驱动的，可正反向运行。
6.三轴辊床运输卷芯架行走有两个速度。当减速开关检测到卷芯架后开始减速，使卷芯架缓慢的运行到停止位。
7.举升装置上的抱爪装置由两个气缸驱动。
8.举升装置上的抱爪装置抱紧和张开由一个三位双电磁阀驱动。
9.当收到抱紧到位或张开到位信号一秒后，抱爪抱紧或张开电磁阀失电（电磁阀回中位，汽缸被锁住）。
10.举升装置上的抱爪装置正常情况下为打开位置，当输送辊床上检测到有卷芯架时（卷芯架上无线卷）抱爪装置抱紧。
1.3 联锁
1.只有举升装置上有卷芯架时抱紧机构才可以抱紧。
2.只有举升装置上有卷芯架（卷芯架上无线卷）才可以举升。
3.在举升过程中和举升到位后抱爪不允许打开。
4.抱爪抱紧时辊床不允许运转。
5.当下一个输送辊床上有卷心架时，举升装置的三轴辊床不允许运行。
6.升降托板不在打开位时不允许升降装置下降。
2 翻转机构
2.1基本结构和功能
翻转机构位于立式辊床输送线上，正对于运卷小车，由翻转装置、抱爪装置和输送辊床三部分组成，其功能是把带有线卷的卷芯架通过抱爪装置固定，倾翻90度，使卷芯架与运卷小车水平，使小车把卷芯架上的线卷移出卷芯架。当小车把线卷移出卷芯架后，翻转机构回翻，使卷芯架与输送线垂直，翻转机构上的输送辊床把卷芯架输送到主运输段上。
2.2 说明
1.翻转机构由二个液压缸驱动，液压缸由两组3位双电磁阀控制。其中一组为翻转液压缸快速伸出和快速缩回用，另一组为翻转液压缸慢速伸出和慢速缩回用。
2.翻转机构开始以快速翻转或回翻时使用一组快速开关阀，当翻转机构翻转或回翻过程中检测到翻转减速或回翻减速接近开关时，快速伸出或快速缩回开关阀失电，同时慢速伸出或慢速缩回开关阀得电。
3.当翻转机构翻转或回翻到位检测开关发出信号后，翻转或回翻电磁阀失电（三位阀回到中位，液压缸被锁住）。
4.翻转机构上的三轴输送辊床由一台变频器控制的电机驱动。
5.三轴辊床运输卷芯架行走有两个速度。当减速开关检测到卷芯架后开始减速，使卷芯架缓慢的运行到停止位。
6.抱爪装置由两条液压缸驱动，两条液压缸由一个3位双电控电磁阀控制。
7.当收到打开或关闭到位信号一秒钟之后，两个电磁阀失电。
2.3 联锁
1.翻转机构上抱爪抱紧到位检测开关无信号时不允许翻转和回翻。
2.翻转机构上无卷芯架抱爪不允许抱紧。
3.翻转或回翻过程中抱爪装置不允许打开。
4.翻转机构上抱爪抱紧后翻转机构上的三轴输送辊床不允许启动。
5.翻转或回翻过程中翻转机构上的三轴输送辊床不允许启动。
6.运卷小车不回到等待位，翻转机构不允许翻转或回翻。
3 旋转机构
3.1基本结构和功能
旋转机构位于立式辊床输送线的各个直角，由旋转辊床和输送辊床两部分组成。旋转机构可以正向和反向旋转90度。当旋转机构旋转到接卷芯架位置（正向旋转90度）时，运行方向前的卷芯架所在辊床与旋转机构上的输送辊床同时启动，把卷芯架输送到旋转机构上。当卷芯架停稳后反向旋转90度，与下段输送辊床对接，运行方向后的卷芯架输送辊床与旋转机构上的输送辊床同时启动，把卷芯架输送到下段输送辊床上。这样反复运动，完成输送功能。
3.2 说明
1.旋转机构的旋转辊床由一台变频器控制的电机驱动，可正反向运行，有两个减速位和停止位（接近开关检测）。
2.旋转机构旋转正常处于接卷芯架位置。
3.旋转机构上的输送辊床由一台变频器控制的电机驱动。
4.输送辊床运输卷芯架行走有两个速度。当减速开关检测到卷芯架后开始减速，使卷芯架缓慢的运行到停止位。
3.3 联锁
1.旋转机构正向旋转到位后，并且接卷方向输送辊床有卷芯架时旋转机构上的输送辊床才可以运行。
2.旋转机构上的输送辊床检测到有卷芯架后延时3秒钟（可调整）后旋转机构才可以反向旋转（自动方式）。
3.旋转机构当检测到旋转减速位开关后必须切换到慢速。
4.旋转机构上的输送辊床卷芯架检测到减速开关时必须切换到慢速。
5.旋转机构反向旋转后，当检测到出卷方向输送辊床上没有卷芯架时，旋转机构上的输送辊床才可以启动。
6.旋转机构旋转到位没检测到时，旋转机构上的输送辊床不可以运行。
4 运送机构（主运输段）
4.1基本结构和功能
运送机构作为主运输段，与举升机构、旋转机构、翻转机构形成一个封闭的输送系统。其功能是通过辊床上的驱动电机电带动辊床上的同步带轮运行，把卷芯架输送到下一个辊床。主运输段上可以根据需要安装三轴辊床和四轴辊床。
4.2 说明
1.每一段辊床由1台变频器控制的电机驱动。
2.每一段辊床上有1个接近开关作为停止位和有车信号。
3.每一段辊床让只允许停放一个卷芯架。
4.当辊床上没有卷芯架时驱动辊床运行的电机自动停止运行。
4.3 联锁
1.在举升装置上升过成中和上升到位后，进举升装置的辊床不允许运转，使卷芯架进入升降装置。
2.当前方的一段辊床上有卷芯架时，后一个辊床不允许启动运行。
3.当旋转辊床没有转到接卷芯架位置时，驱动辊床电机不允许启动，使卷芯架进入到旋转工位。
4.当翻转机构在翻转或回翻过程中（翻转或回翻到位开关无信号），不允许上一段辊床电机运行使卷芯架进入翻转工位。
5.当翻转机构的抱爪在抱紧位置时，不允许上一段辊床电机运行使卷芯架进入翻转工位。
5 结束语
立式辊床输送机构已经在唐钢、青钢、张钢、九江等很多钢厂投入使用，且运行良好，相信这种集卷方式会在以后的高线生产线中得到更广泛的应用。
参考文献
沈冰泉. 高线电气自动化系统概况. 鄂钢科技，2001（2）.
《高速轧机线材生产》编写组. 高速轧机线材生产[M]. 北京冶金工业出版社，1995.
篇2
关键词：数控机床；故障诊断；维修
Abstract: along with the rapid economic development of our country, to modern electronic technology and automation technology as the foundation of the numerical control technology, in every field of social production has applied more and more. For the current social production activities if, for CNC machine is out of order, will directly affect the efficiency of the production activities, so it is necessary to numerical control machine tool equipment necessary fault diagnosis and maintenance, make numerical control machine tool better play its role. This paper from the numerical control machine tool the structure of the system and characteristics, this paper expounds the numerical control machine tool equipment fault diagnosis and the general procedure of the commonly used method.
Key words: the numerical control machine tools; Fault diagnosis; maintenance
中图分类号：U226.8+1文献标识码：A 文章编号：
一、数控机床系统的组成和特点
当前世界上的数控机床系统种类多样，并且各自具备自己的特点，不同数控机床生产厂家的产品，设计理念和设计思想也存在很大的不同。但是不管是哪一种系统，它的基本构造都是大致相同的。一般来说，数控机床系统主要由控制系统、伺服系统以及位置检测系统组成。一般的运转过程是由控制系统来对工件的相应程序进行运算，并向伺服系统发出相应的控制指令，然后伺服系统会对控制指令进行分析，并由相应的电机来控制机械的运转，最后由位置监测系统对机械的运动位置和速度进行监测，并将相关信息传递给控制系统，并由控制系统进行进一步的指令修正。这就完成了整个数控机床系统的正常运转。
由于数控机床的特殊性以及使用重要性，相应的系统应该具备以下的特点：整个系统的运转应该可靠性较强；对环境的适应能力一定要强，因为数控机床常常处在高温、潮湿、振动等环境下工作；系统适应频繁启动关闭的运行状态。
三、数控机床故障诊断的基本步骤
当使用的数控机床出现故障时，相关人员应该保持冷静，然后对故障的产生原因进行细致的分析，进而找到相应的、适当的故障诊断方法，最后再进行仔细认真的故障诊断。一般可以采用下面的步骤来进行故障的诊断。
1、了解
在数控机床出现故障时，首先要做的就是对故障发生的情况进行全面的了解，然后对数控机床进行初步的故障诊断，仔细观察指示屏上显示的内容、各种故障指示灯等，然后利用观察、触摸、气味等方法对数控机床的常见故障进行判断，如热继电器、空气断路器有没有脱扣现象，熔丝有没有出现损坏、断裂现象，有关插接件有没有出现松动现象。虽然这些故障类型比较简单易见，但是对数控机床故障诊断有着重要的作用。
2、分析
当数控机床出现故障时，首先对机床进行断电，然后进行故障分析，在确认通电后不会产生更大故障时，进行运转状态下的故障诊断和观察，从而获得可能导致故障产生的各种因素，为接下来的故障排除确定大的方向和手段。
3、查找
在进行故障原因查找时，应该遵循由表及里、由易到难的原则，也就是说，首先对容易拆卸和触及的位置进行检查，然后再进行那些拆除量较大和不易触及的部位检查。
三、数控机床故障诊断的常用方法
1、直接观察法
通过直接的感官来进行数控机床的故障查找，是一种最为简便的故障诊断方法，而且在实际操作中也有着非常实用的效果。
（1）利用视觉来对数控机床的故障原因进行查找，最为常见的观察就是：检查数控机床中是否出现机械性的损伤；线路是否出现烧焦变形现象；各类电阻有没有发现变色或烧毁现象；机床内部运转部件是否出现掉落物或流出物；一些保护性的部件是否出现跳闸；熔断器是否出现熔断现象；机床内部部件有没有出现松动或脱落的现象；操作者编写的控制程序是否正确等等。
（2）对数控机床的内外部进行气味检查，当数控机床运转时发生摩擦现象时，会出现相应的烧焦气味；线路灼烧或漏电时也会出现一定的焦糊气味，同时还可能伴随着放电的声音。
（3）利用手来进行数控机床相关部位的振动检查，可以判断出设备是否出现故障。此外，还可以通过接触来感知设备的运转温度是否处于正常的状态下。
2、报警信息诊断法
随着自动化技术的不断发展，现代数控机床设备的自诊断功能不断强大，很多的简单故障，数控机床都可以自动诊断出来，并能根据故障原因进行简单的处理。当故障发生时，相应的故障警报会自动进行报警，并指出故障原因。
3、机床参数检测法
对于数控机床而言，系统内部的参数丢失或设置不恰当都可能引起相应的故障发生。因此当数控机床出现故障时，应该对系统的参数设置进行核对。比方说在测量机床的往返精度时发现，X轴在从正向向反向转换时，让其走0.01mm，而从千分表上没有变化，X轴在从反向到正向转换时，也是如此。因此怀疑滚珠丝杆的反向间隙有问题，从系统说明书上可以得知，数控系统本身对滚珠丝杆的反向间隙具有补偿功能．根据说明书调整机床数据反向间隙的补偿数值，使机床恢复了正常工作。
4、测量法
测量法在诊断数控机床故障时是一种较为常见的方法，它主要是利用相序表、示波器等仪器对机床的各种线路进行检测。比方说，在对数控机床的三相电进行检查时，可以利用相序表，如果三相电的相序正确的话，那么相序表会按照顺时针的方向进行旋转。另外，还可以使用双通道示波器进行检查，当三相电相序正确时，不同两厢电之间的波形相位的差值为120°。
5、备件置换法
对于一些涉及控制系统的故障．有时不容易确认是哪一部分有问题，在确保没有进一步损坏的情况下。对怀疑有故障的部件或元、器件用相同的备件或同型号机床j：或本机床上其他部分的相同部件或元、器件来替换，以确定是否发生故障。一台采用FANUC OTC系统的数控车床启动后，数控系统屏幕没有显示，检查数控装置，发现所有的指示灯都不亮，检查其卜所有的熔断器，都没有损坏。检查其输入电源也正常没问题，可以肯定是电源模块出现了问题，更换系统电源后机床恢复了正常使用。
6、原理分析法
原理分析法是根据数控机床的组成原理，从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，从各部件的工作原理着手进行分析和判断，以确定故障部位的诊断方法。这种方法的运用，要求检修人员对整个数控系统和每个部件的工作原理都有清楚的、较深的了解，才能对故障部位进行定位。
总之，现实的数控机床设备越来越复杂，功能越来越多样，同时出现的故障类型也是越来越多样。但是只要相关的人员不断进行学习，从实际中吸收相关的经验，结合多样化的诊断方法，相信数控机床的故障维修问题也会得到一个合理的解决。
参考文献
1、郑伟，浅谈数控机床常见故障诊断与维修，科技信息(学术版)，2008(2)
2、杨金荣，浅谈数控机床的故障诊断与维修，中国科技博览，2010(21)
篇3
关键词：数控机床;控制系统;设计
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.065
1 数控机床及其控制系统概述
当前，数控技术已经在IT、医疗、轻功、机电等行业内得到了广泛的应用，并发挥出了重要的作用。可以说，数控机床的出现与应用有力地促进了机电制造业的快速发展。数控机床是集计算机、机床、自动控制、电机以及传感检测等技术与设施于一体的自动化生产设备，是一种以“数字量”作为指令信息的机床。一般而言，数控机床控制系统主要包括输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等部分组成，其中，可编程控制器（PLC）是数控机床控制“核心”，数控机床操作、使用等都与PLC有着密切的关系。数控机床实际操作时，必须要根据工作条件、生产要求编制相应的加工操作程序，然后将这些“程序”存储于磁盘、穿孔带等介质中，系统软件或者是逻辑电路通过读取存储于介质中的“程序指令”，输出相应的操作控制指令信息，从而使数控机床按照程序所规定的指令运行，完成生产任务。当然，数控机床的正常工作、运行，不能仅仅依靠PLC，而是需要输入装置、CNC装置、主轴控制模块、可编程控制器、位置检测装置以及主轴伺服装置等所有模块都能够正常运行，衔接紧密，这样，数控机床才能够顺利地完成“指令”所规定的所有动作，促进企业生产目标的顺利实现。
2 数控机床控制系统优化设计分析
数控机床控制系统是数控机床正常运行的必要保障，机床类型不同、型号不同，控制系统的优化设计也有所不同，但是，在控制原理、传动系统、编程控制以及结构布局方面并没有太大的差别，实践中，数控机床控制系统优化设计应该重点做好以下几个方面的工作：
2.1 数控机床控制系统的总体优化与设计
本文中，对数控机床控制系统优化设计的主要目标是实现对数控机床的精准化、“实时化”控制，以支持数控机床高精度任务、多任务操作需要。一般而言，数控机床数控系统设计主要是为了实现机床运行状态监测功能、加工控制功能、系统自检功能以及加工参数交互功能等，其中，加工控制功能是控制系统设计的最基本的功能要求，目的就是实现对数控机床三维刀具、输入/输出装置以及驱动电机的有效控制。由于绝大多数数控机床加工运行过程中，钻头、刀具等都处于高速运行状态，为了满足控制系统在极短的时间内做出正确的控制决策，实践中常常采用“嵌入式系统”作为控制系统功能开发平台，比如，基于RT-Linux的开发平台由于保留了Linux的所有的核心功能，具有强大的调度、管理功能，能够实现对数控机床操作任务的实时、精确管理。
2.2 数控机床控制系统硬件结构设计
当前，数控机床控制系统大多为“全闭环”控制模式，“全闭环”控制系统属于一种典型的开放式控制结构，硬件结构设计需要重点做好以下三点：
（1）数据采集卡配置，采集卡的主要功能是接收前端检测数字量、采集模拟信号，然后利用系统内的相关程序对这些信息进行分析、处理，比如，信息收集、A/D转换、触发控制等等，都属于数据采集系统设置内容;
（2）伺服装置配置设计，可以使用“电致伸缩器”来调整工件与支架之间的偏差，以解决切削环节工件轴径过大而引发的误差问题;
（3）数控机床运动控制器配置，实践中，常采用“上位机”与“下位机”联合控制方式，以满足机床加工对精度、轨迹控制较高的要求;
（4）硬件电路设计，数控机床中的硬件电路是控制系统正常工作、运行的动力系统，比如，机床驱动、信号指令传递等等都需要借助于硬件电路系统才能够实现，数控机床硬件电路系统设计关键的是需要设计好电源电路、存储器电路、PC通信电路、音频录入电路、音频输出电路等。总之，数控机床硬件系统（结构）设计需要遵循模块化、标准化的原则，在满足系统总体功能需求的前提下，兼顾控制系统软件设计需求，以降低控制系统设计的成本、提高控制系统运行的可靠性与稳定性。
2.3 数控机床控制系统软件系统设计
就数控机床的运行控制、运行原理来看，软件系统是数控机床能够平稳运行的“核心模块”，因为，所有的操作指令都需要通过软件系统的控制才能够实现，比如，操作指令的译码、驱动电机的控制、刀具运行轨迹的控制以及运行状态信息显示等等都需要借助于软件系统才能够实现。其中，基于PLC基础上的数控软件加工处理流程是数控机床控制系统软件设计的关键，比如，刀具加工、工件定位等都属于加工数据处理流程范畴。实践证明，数控机床控制软件系统设计需要以“功能模块”为核心，做好“上位机”与“下位机”设计，比如，对于操作精确度要求较高的数控机床控制系统设计，可以将整个软件系统放在SIMO―TIOND环境下运行，这样，“下位机”就可以直接接收来自各个“功能单元”的数据、信息，在此基础上将数控机床运行状态、各个功能模块指令执行情况监测出来，为控制系统的正常运行奠定坚实的基础。
2.4 数控机床电气控制系统设计
电气控制系统设计也是数控机床控制系统硬件设计的重要内容。实践中，在进行数控机床电气控制系统设计时，常常将PLC程序设计为低级程序与高级程序两个部分，前者主要是用来处理控制系统中普通信息以及比较程式化的控制，后者则主要使用处理系统中紧急信号，目的是对数控机床出现的一些突发事件做出相应的应急处置反映，科学设置参数，确保数控机床安全、稳定运行。
总之，数控机床具有断刀、换刀、工件夹紧、刀位检测、通信检测以及通信连接等多项功能，要促进这些功能目标的实现，就必须要做好数控机床的控制系统设计，这对提高机床的开动率、生产率以及数控机床的稳定运行具有重要的意义。
参考文献：
篇4
【关键词】数控机床；故障诊断；维修
数控机床具有两个明显的特点：自动化、高效率。它是结合电子计算机的技术、自动化性能的技术、驱动以及精密勘测等多个类别的最新研究成果的一种新型的用于机械类加工制造的设施。在生产还有生活的诸多领域数控机床备受亲睐最大的原因是其生产效率非常高，自身性能优。但对比一下传统老式的机床产品，数控机床的故障诊断就比较专业也是比较高端的。对数控机床故障的诊断和进行维修管理方面的总结，在实际工作运行中是非常有指导意义的。
一、数控机床的结构分析
利用到数控原理的机床就是数控机床，等待进行加工的几何数据信息通过固定的语言录入模式导入数控体系系统，相对应的数控体制系统衍生对主轴和进给的轴与辅助的加工配件操控的指令进行加工制造。硬件和控制系统是数控机床的两大系统。组合不同，控制模式以及加工精密级别也就不同。正因如此，针对数控机床的诊证修理不仅要借鉴普通的机床故障诊断原理，还要融合个案实例情况。数控机床的硬、软件设置都包括多个部分，详细情况可以参照下图。
有关数控机床硬件系统相关示意图
有关数控机床中软件系统示意图（如下图）
二、故障分类
数控机床这种新型的技术设施，由于结构复杂等原因一旦产生故障，究其原因都相对的困难，这在排查的时候常常遇到一些为难。为了确保工作人员能够更精准以及缩短不必要的时间找到故障原因，可以简单地做以下的分类：
（一）按故障部件划分
可以分开做机械类故障和电气类的故障。机械类的故障是由于不正确的操作导致的机械在传动方面的问题和导轨运动的摩擦力比较巨大的故障。噪音大，阻力大都是其显著特征。电气的故障分成强、弱电的故障。电源开关，接触等元件带来的电路故障是强电方面的故障；CNC、PLC以及单元输入输出的电路故障是弱点故障。
（二）依据性质划分
系统里的故障和任意性故障。系统的故障就是在一定的情况下，数据机床百分之百会有的故障，譬如高温预警导致的系统体制瘫痪。任意性的故障指的就是突然出现的极其偶然的问题。譬如零件老化、接触不好、变活动、腐蚀等等。
（三）按照故障的原因划分
按照原因可以分为机床本身的故障和外部条件造成的故障。本身的故障多由于数控机床自身引发的，外界的环境条件不起作用。很大一部分的机床都出现过这类故障；而外部的故障就不是自身简单能引起的，一定是收了外部的刺激或者其他的因素导致。譬如电波不稳，温度异常等等。
（四）有没有预警划分
有预警的显示的故障类型里面有可以细化为软件和硬件的预报显示。每一个部分装置的提示灯在出现故障的时候都会有反应，这是硬件的预报显示故障。当数控机床出现问题在显示器出现报告警示的内容，这种类型是软件预警。有这种预报的显然要比没有的警觉性强，排查便利。相反的，没有预警显示的问题性故障无论是硬件还是软件都没有任何显示，这种故障诊断起来相对比较困难。
三、数控机床常见的故障诊断法
（一）感官直面应对
在出现故障的时候，用我们的五官感觉判断事故的类型寻找可能出现问题的方位。可以依据不同的气味，热度缩小范围，延长现场抢救时长。这种方法也是最普遍最明了的方法。
（二）自我诊断预警
遇到故障时，自我诊断体制会作出预警，并在CRT上有所体现，这种方法在修理中非常有用。一般的数控机床都系统携带这项功能。
（三）模式测试法
在数控设施操作异常的时候，把数控设备常用到的功能以及独有的性能利用编程的方法，手工自动皆可，绘制成为一个测试模式。当数控设备进入到这个模式中，通过判断的精准度和可信赖指数，寻找故障发生原因。
（四）备用元件替换
在存在备用元件的基础上，尽快找到故障的起因，利用事先的备份，刻制电路板、电路芯片等存在疑点的配备，排除故障解救问题，节约时间把损失降到最低化。
数控参数是直接影响数控机床的功能的原因，严重时影响工作运行。所以应及时校正数控体制内的参数发生变化与否，凭借这样的方法辨别数控参数变动导致故障发生的可信度。
（六）逻辑分析
依照数控机床的内部结构原理，从逻辑的角度剖析逻辑电平和与之相关的特征参数。从配件的工作原理做一个详细的分析，找到真正的故障的原因。只有检测的同仁全面了解把握数控系统的每一部分以及各个零件的性能，才能实现有效地运用这种方法。
四、维修与管理
数控机床的维修，除了对产生的故障进行合理的诊治以外，还要求拥有一套完备的维修管理体系。维修和保养工作做的到位，不仅在预防故障这一部分加分，对于使用数控机床的大客户的益处更是不言而喻。主要涵盖以下三大层面：
（一）预防做到位
预防做到位就是指创设一整套适应企业数控机床的维护保养体系制度，定期的针对数控机床做不同程度不一等级的维护管理措施，确保数控机床在运行时保持在最佳状态，实现最大效益。期间需要确认保养范围、详尽的流程计划、实时的设配状态，这是预防事故的前提准备也是参考依据。
（二）资料管理做到位
及时稳步的对已经做了设备维修故障诊断的数控机床归档梳理，作为以后可以借鉴的历史资料不仅有真实的现实依据，也有助于为后期陆续的保养管理的人员提供总结，提高的机会。一次性的资源投入巨大、技术专业度高、维修难度系数高说的都是数控机床这一高价值的稳定固有资产，想要彻底的发挥其商业使用价值为企业带来最高化的收益，一定需要数控机床的工作员工以及相应的人员储备不断积累对其的各项认识，有比较专业细致的管理体验录。资料管理做的到位游刃有余，达成目标不会太难。
（三）备用件管理
拥有具有企业卖点的备用件管理对于提高数控机床的维保使用率十分必须。及时的布置备用件的供给计划，获悉具体的市场价格，开拓采购路径渠道，对库存和消耗了解的要全面。这样不仅可以一定程度上对于一些不可预见的市场因素进行有效地规避，降低风险性，也于无形中节约了产量成本。
五、故障实例
一台数控机床（840D），十一结束后再次启动运行，各个给进轴没有丝毫反应，但是显示灯一直处于亮的状态。分析得出：该机床三维进给轴可以一起运动。技术鉴定后，三轴不运作不会是单一的机械部分和控制软件的部分故障，极大可能是总控制位置且位于电气的不正常引发的。工作人员将电气柜打开，内部的板面有明显的预警和低压的显示。初次推断是电源的电压出现问题。接下来利用万用表勘察，逐一检测三轴的电压，发现表一明显不及表二、三电压。随后对表一进行深入处理，表一接线位置不牢固。进行故障处理：接洽固定，加固其他电气连接位置，重新加工，系统正常恢复。
一数控机床（FANUC6ME），在进行产品加工时，Z轴振动，定位不精准。分析可知：系统能够在操控下完成加工的任务可见电气运行正常也不存在指令错误，那么也许存在的问题就是机械部分。拆开传动箱查证，齿轮没有明显间隙没有任何异样，但细致观察发现尺座的螺钉有晃动，所以有移位错位的现象。处理：把螺钉固定牢靠，重启无阻碍。
操作过程中，突遇暂停且预警闪烁显示，数控机床停运。分析得到：数控机床的体系有状态监控的性能，控制指令。而发生超出常规的模式有如下的可能性：
1.油数量不够造成的开关自行关闭和预警。
2.油路下漏。
3.压力的开关不敏感了。
4.油路闭塞。
5.其泵电机的过量加载。
处理方案：首先对油路的开关即压力开关，进行检测。结果发现其并不存在任何的积压或者器械损耗情况，可以实现正常操控。再次检测发现在油箱到被的部位，油不能通畅地被使用，此时发现油管道内部有不明的物体堵塞，动手清除后，数控机床可以正常进行生产任务了。
一数控机床在运作时，测出其主轴，如果旋转时速低于430r/min就会产生异样的声响，此时的功率也起伏比较大。但是一旦主轴在1200r/min时，不会出现该声响且没有预报警示。分析该现象，主轴的控制器、电机、变速箱等故障都有可能是这种现象产生的原因。处理步骤：出于对排查任务量的考虑，首先检测控制器进行排查，并没有问题，其次是电路板，依然没有任何的故障。因此可以断定不是控制器内的问题。然后检查机械部分。主轴的运转速度在300r/min时仍然存在，给到2100r/min时再次没有了，由此看出问题故障也不在于机床内的发动机。可以明确机械的传动部分是症结。随后专心查看传动部分，在速度较低的时候300r/min以及高的速度的时候2100r/min的时候，电动机都是按照同一的时速转动，唯独在较低的时速时，位于变速箱内部的齿轮发生减速的运作，由此看出故障就是出现在变速箱里面。推断得出，齿轮在低速的状态产生故障。替换新的变速箱后再次试运行，一切恢复正常。
一台数控机床（840C），在运作的时候，CRT显示数据指示，没有拾起工件预警，依据此信息对工件进行排查，确认抓件设备已经将工件拾起，那么依旧出现预警讯号原因就不得而知了。分析过程，细致针对PLC的梯形形状图进行分析辨别，发现问题经由感应部分的开关引起。解决步骤：对运行机械的人员岗位进行检测，发现是人员的工作的程序不正确，没有将负责感应的开关彻底地按下去，随后局部调整设备人员的夹紧力度，问题迎刃而解。
六、结语
对于数控机床的相关故障诊断以及维修管理，不仅要运用到专业的逻辑原理分析还需要成熟的实践。与此同时，完善的维修体系和管理创建诊断的相关文档，对于数控机床的长期运作以及数控企业的长远发展极具意义。
参考文献：
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[7]翟大鹏.基于故障树的数控机床故障诊断系统研究[D].太原科技大学，2008.
篇5
关键词：数控机床；伺服系统；故障诊断；维修处理
中图分类号：TG659 文献标识码：A
数控机床是装有程序控制系统的自动化机床，作为装备制造领域先进技术的代表，被广泛应用于装备制造行业。数控机床的应用，提升了装备制造业的自动化、信息化和现代化水平，为装备制造行业带来了广阔的发展前景。数控机床伺服系统由于担负着控制信息处理和控制机床执行部件工作的重要系统，其故障的诊断分析和维修处理技术也一直受到装备制造行业的普遍重视。
1 数控机床伺服系统构成
数控机床伺服系统由驱动装置和执行机构两部分构成，数控机床伺服系统能够实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制，通过数控机床伺服系统对数控装置指令信息接收、放大、整形处理，能够将控制器的命令转换为机床执行部件的位移运动，从而实现对零件的切削加工。数控机床的伺服驱动装置要求具有良好的快速反应性能，准确而灵敏地跟踪数控装置发出的数字指令信号，执行来自数控装置的指令，提高系统的动态跟随特性和静态跟踪精度。伺服系统包括驱动装置和执行机构两部分，由主轴驱动单元、进给驱动单元和主轴伺服电动机、进给伺服电动机组成。数控机床系统中伺服系统是将控制器的数字命令转换为具体加工的重要环节，因此伺服系统不仅结构原理复杂，对工件的加工和处理更有重要作用。伺服系统的运行稳定性直接影响机床的运行状态、工件的加工质量，为了在保证数控机床机械加工精度、准确度的前提下提升数控机床的生产效率，对伺服系统的故障预防、诊断和分析一直是数控机床应用中的重点问题。
2 进给数控机床伺服系统的常见故障诊断与维修处理
2.1 进给伺服系统故障类型
进给伺服系统由于其涉及的元件较多且功能复杂，因而进给伺服系统的故障类型也较为多样。笔者通过对数控机床进给伺服系统故障的总结和分析，其故障主要有以下几种类型。报警：报警主要是由于进给运动量超过软件设定的限位或限位开关决定的硬限位时发生的超程报警。另外，当系统进给运动的负载过大时，由于正反运动的过于频繁和进给传动链状态不良也会发生报警。当伺服系统发生报警时，预示着伺服系统的工作出现问题，工作人员需要及时进行停机检查，避免数控机床故障处理不及时造成零件质量问题并对数控机床带来物理性损坏。窜动、爬行和振动：窜动、爬行和振动是数控机床伺服系统常见的故障，一旦窜动、爬行和振动现象发生，会直接导致机械加工精度和准确度的下降，给零件质量带来影响。窜动大多是由于测速装置故障导致的测速信号不稳定或者速度控制信号不稳定导致的，除此之外接线端子的接触不良也会导致窜动现象的发生。爬行发生的主要原因是传动链的状态不良，伺服增益过低和外加负载过大等导致。振动现象的发生大多是由于进给速度太快或进给加速度过大导致的。位置误差和漂移：位置误差是由于伺服轴运动超过位置允许误差范围时导致，位置误差包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。漂移是指数控机床的指令值为零时，坐标轴仍然继续移动的现象，位置误差和漂移不仅会影响工件的加工质量，严重时还会发生撞车事故，给数控机床带来物理损伤。回参考点故障：机床回参考点故障一般表现为找不到参考点或者找不准参考点两类，回参考点故障大多是由于参考点减速开关接收信息故障或信号失效导致的。
2.2 进给伺服系统常见故障的维修处理
进给伺服系统故障，一般可通过参考操作说明排除，如果遇到参考操作说明无法排除的故障则需要具体问题具体分析解决。当振动故障发生时可以对机械安装进行检查和调整，并保证伺服电机速度和位置检测的准确性，由于数控伺服系统中电子元件较多，因此还需要检查有无外部干扰影响，并且对驱动单元的参数进行排查，通过检查确定故障类型，如果是机械故障则对机械故障予以及时解决，如果是电气故障则需要具体确认发生问题的位置，通过维修或者元器件更换等手段对伺服系统故障进行维修处理。如果发生无法回参考点的现象，首先可以检查回参考点减速开关信号是否准确有效，并根据回参考点减速开关信号的问题采用原理分析法或追踪法分析等方法判断位置并及时的维修和处理。
3 主轴伺服系统故障分析及处理
3.1 主轴伺服系统的故障类型
直流主轴伺服系统的故障主要表现为停转、速度异常、电机振动和主电路过电流报警等。交流主轴伺服系统容易发生的故障主要表现为电机过势、熔丝熔断等，引发该类故障的主要原因时由于电机超载、接触不良或者冷却装置损坏导致的部分元件阻抗过高或者数控机床的浪涌吸收器发生故障。
3.2 主轴伺服系统常见故障的维修处理
主轴伺服系统出现故障时首先要确定主轴系统出现故障的类型及位置。当主轴电机不运转时首先需要确定数控系统是否有信号输出，再对I/O状态进行观察，并确定是否满足主轴的启动条件。如果伺服电机带有电磁制动，还需要确定是否释放了电磁制动。如果主轴出现转速异常，首先要对机械传动机构进行检查，确保机床的动作无异常。如果机械传动机构无异常则需要对主轴驱动器的电缆连接、主轴驱动器的状态指示灯等进行检查，并分析是否主轴驱动器出现问题。如果以上原因均被排除，则很有可能是控制板出现故障。当主轴高速转动振动过大时，多数是由于主轴驱动系统的电气部分故障导致，针对这种问题我们要根据电气原理图对主轴驱动与各处电气连接进行全面检查，确定故障部位并予以维修和处理。
结语
综上所述，数控机床伺服系统作为数控机床系统中最为复杂的系统，对数控机床的平稳运行和机械零件加工精度具有重要影响。当数控机床伺服系统出现问题时，首先要根据故障现象判断故障类型，再通过一定的技术手段对故障位置进行排查，当确定故障原因和位置后，针对故障的类型进行合理的维修处理，提升数控机床运行的稳定性，保证数控机床所生产的工件质量，并提高数控机床的生产效率。
参考文献
篇6
【关键词】3D打印、数控机床、PCB雕刻、桌面迷你工厂
Abtract： The product is intended to solve problems in production processes create customer when non-standard parts are difficult to buy and the price is expensive. This product is a set of 3D printing， CNC machine tools， PCB engraving called multifunctional Desktop mini factories， its low cost and can switch to a different tool head， in order to achieve different functions in and to meet the various needs of the customer's record.
Key words： 3D printing， CNC machine tools， PCB engraving， desktop mini plant
1 引言
国内的创客在生产制作的时候，往往会有很多零部件市场上无法买到，即非标件。而目前通常有两种方法完成非标件的加工：一是通过数控机床（CNC）把块状物或板状物切割雕刻成需要的形状；二是通过3D打印[1]直接打印出需要的非标件。而无论是去找商家CNC加工还是3D打印，不仅过程麻烦耗时长，而且成本还是普通的创客难以接受的。
因为普通创客通过商家加工非标件非常麻烦，所以一个简易价廉的集3D打印、数控机床、PCB雕刻与一体的多功能桌面迷你工厂就十分的具有价值。桌面迷你工厂它小巧易于操作，而且能够通过更换不同的工具头，实现不同的功能，是实现创客们创意的一大利器。
2 3D打印技术
2.3.1 FDM技术
熔积成型（FDM）法，该方法使用丝状材料（石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝）为原料，首先使用建模软件创建STL模型，再用切片软件切片。 再利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度（约比熔点高1℃），在计算机的控制下，喷头作x-y平面运动，将熔融的材料涂覆在工作台上，冷却后形成工件的一层截面，一层成形后，喷头上移一层高度，进行下一层涂覆，这样逐层堆积形成三维工件。其中FDM技术的3D打印流程如图 2所示。
该技术污染小，材料可以回收，主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。
3 数控机床原理和运动方式
3.1 数控机床的原理
数控机床[3]一般由信息载体、数控装置、伺服系统和机床本体等四部分组成。数控机床一般首先利用信息载体记录程序编制的内容，并通过读入装置输送给数控装置。在数控装置接受读入装置输入的加工信息后，经过译码处理和运算，发出相应的指令脉冲给伺服系统，再驱动步进电机移动进行雕刻，最终完成零件加工。其中利用数控机床加工零件的流程图如图 3所示。
3.2 数控机床的运动方式
数控机床的控制运动的方式可分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种。其中点位控制数控机床在加工平面内只控制刀具相对于工件的定位点的坐标位置，而对定位移动的轨迹不作要求。直线控制数控机床能控制刀具或工件的适当的进给运动，沿平行于坐标轴的方向进行直线移动和加工，或者控制两个坐标轴以相同的速度运动，沿45°斜线进行切削加工。轮廓控制数控机床能同时控制两个或两个以上坐标轴，使刀具与工件作相对运动，加工复杂零件。单纯的点位控制和直线控制机床很少，大部分为轮廓控制数控机床。轮廓控制数控机床能够实现联动加工，也能进行点位和直线控制。
4 PCB雕刻方案
利用PCB数字雕刻机[4]绘制PCB的一般过程主要包括：PCB绘图、雕刻机运行参数设置、图形到G代码转换、执行G代码。PCB绘图可以用常用的EDA软件或者其他绘图软件，生成的图形以矢量形式或者高保真的非压缩形式存储。将图像导入ArtCAM软件，通过颜色生成路径矢量，然后选择刀具生成刀路。刀具设置中需要设置各种参数，如雕刻深度、进刀率、主轴转速等。
其中采用雕刻机刻制PCB的一般流程如图 4所示。
5多功能桌面迷你工厂的实现
装置整体采用X-Y-Z结构，使用Arduino作为装置主控，控制装置夹头做XYZ三轴运动。装置配有3D打印头、微型电磨头、激光雕刻头等三个效应器，分别实现3D打印功能、数控机床和PCB雕刻功能，效应器与装置夹头连接方法采用快拆式连接。装置夹头为一块L形的金属板，一面固定在传动装置上，另一面上面有两个圆形通孔。使用快拆穿过圆形通孔，夹紧效应器。该连接方法牢固可靠，能满足不同效应器工作时对装置的强度要求。同时，快拆式连接方法安装拆卸方便快捷，不需要使用任何工具。
参考文献
[1]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].数码印刷，2011（10）：64-67.
篇7
Abstract： This article mainly introduced the safety operating rules， check after electrifying， maintenance requirement and content of numerical control machine tools.
关键词： 数控机床；安全操作；维护
Key words： CNC machine tools；safe operation；maintenance
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）35-0062-02
0 引言
数控机床是机电一体化的高新技术设备，具有高效率、高精度等特点，能解决工艺难题，而且又具有一定柔性，在制造业发挥了强大的技术优势。但是，如果数控机床使用操作不当、维护不周，就会发生各种故障。这些故障如果得不到及时有效的维修，就会造成停机，使生产不能正常进行。因此，使用数控机床不仅要严格遵守操作规程，而且必须重视数控机床的维护工作。作为操作人员，也应对数控机床的结构和控制有一定的了解，对简单故障会及时处理。这不仅有助于正确使用数控机床，而且能提高数控机床的使用效率。
1 数控机床的安全操作
正确操作是保证数控机床正常可靠运行的基础，特别是在数控机床的使用初期和保修期。在使用初期，由于操作者对数控机床的性能不熟悉，操作技术不熟练或使用不当，经常发生故障，造成数控机床的停机。在保修期内，由于运动部件处于磨合过程和部分元件稳定性等原因，数控机床的故障发生率较高。例如，某厂有一台加工中心，在使用的第一年，共发生16次停机故障，其中操作不当故障7次，伺服系统故障3次，机床调整不当造成故障2次，电源 电气部分故障3次，显示出错1次。由此可见，因操作、保养、调整不当发生故障共有9次，占总故障的56.3%。因此，正确操作和使用数控机床，可有效地减少故障，提高数控机床的使用效率。
操作人员一定要先阅读有关的操作说明书，了解数控机床的所有性能，熟悉每个部件和开关的作用，才能开始操作和使用数控机床，而且一定要严格的按照规章制度进行操作。而且要做到：熟悉数控机床部件的加工性能，如机械原点、各轴行程、夹具和工件安放位置、工件坐标系、各坐标的干涉区、换刀空间、主轴转速和定位范围等；掌握数控机床的操作方式，如工件的定位方法及主要装夹方式、主轴转速和进给速度的调整、刀具位置的调整等。
1.1 数控机床的操作规程 在使用过程中要严格遵守操作规程，数控机床的操作规程一般如下：①操作者不能超性能使用，要很了解机床的性能、结构、传动原理和控制操作。②在使用机床的时候，一定要把防护镜、防护服、防护帽都穿戴整齐。③先对机床进行详细的检查，才能开始开机工作，比如各开关、手柄位置有没有在规定的位置上；检查电气控制是否正常；油路是否畅通、油质是否良好，并按规定加好油；注意液压或气压系统的调整，检查总系统的工作压力是否在额定范围，溢流阀、顺序阀等调整压力正确。④开机时应低速运转3～5min，查看各部分运转是否正常。⑤加工工件前，必须进行加工模拟或试运行。先将工件清理干净，特别注意工件是否固定牢靠，调节工具是否已经移开。严格检查调整加工原点、刀具参数、加工参数、运动轨迹。⑥工作中发生不正常现象或故障时，应立即停机排除，或通知维修人员检修。⑦工作完毕后，先清扫机床，同时将机床各部分都恢复到原始状态和非工作位置，并切断电源，做好交接班制度。⑧一定按规定操作机床，除非操作者同意，任何人不许开动机床。⑨用适度的力去按动按键。⑩不能随意的敲打一些部件，比如中心架、顶尖、主轴、机械手等。
1.2 数控机床通电后的检查 数控机床通电后进行以下检查是必要的：①检查数控装置中各个风扇有没有正常作业；② 检查机床移动方向是否正确，可以通过手动慢速的移动各坐标轴的方式；③检查超程限位是否有效和一旦超程数控装置是否发出报警信号，可以通过使各轴碰到各个方向的超程开关的方式；④检查数控机床是否有返回基准点的功能，且每次返回的位置是否一致，可以通过进行几次返回机床基准点的动作的方式；⑤最好按照使用说明书，用自编的简单程序检查数控系统的主要功能是否完好。如直线插补、螺旋线插补、定位、自动加速/减速、MST、刀径半径补偿、间隙补偿、镜像功能及用户宏程序等。
2 数控机床的维护
设备的维护，是保持设备处于良好技术状态、延长使用寿命、减少停工损失和维修费用、降低生产成本、保证生产质量、提高生产效率所必须进行的日常工作。对于高精度、高效率的数控机床而言，维护就显得更为重要。
2.1 数控机床维护的基本要求 ①完整性。数控机床的零部件齐全，工具、附件、工件放置整齐，线路、管道完整。②洁净性。数控机床内外清洁，无黄袍、无黑污、无锈蚀；各滑动面、丝杠、齿条、齿轮等处无油污、无碰伤；各部位不漏油、不漏水、不漏气、不漏电；切削垃圾清扫干净。③灵活性。为保证部件灵活性，必须按数控机床标准，定时定量加油、换油；油质要符合要求；油壶、油枪、油杯、油嘴齐全；油毡、油线清洁，油标明亮，油路畅通。④安全性。严格实行定人定机和交接班制度；操作者必须熟悉数控机床结构，遵守操作维护规程，合理使用，精心维护，检测异常，不出事故；各种安全防护装置齐全可靠，控制系统正常，接地良好，无事故隐患。
2.2 数控机床维护的内容
2.2.1 数控机床电气部分的维护 选择合适的使用环境。机床的使用环境会影响机床的正常运转，因此应该选用合适的使用环境，并且应严格按机床说明书的要求进行安装。
定人定机使用。必须有专门的人员来对这些机床进行系统编程、操作和维修。这些人员必须熟悉所用数控机床的机械系统、数控系统、强电控制系统、加工条件等，并能按说明书正确使用数控机床。
制定日常维护规章制度。要根据每个部件的不同，制定有针对性的保养条例。比如哪些需要定期更换、哪些需要每天清理等。
应尽量少开数控柜和强电柜的门。应该严格规定如非必要尽量不要开启柜门，因为机加工车间的空气中都不是很清新，一般都含有一些物质，一旦落在数控装置的内部，容易引起元器件间绝缘电阻下降，并导致元器件及印制线路板的损坏。
定时清理数控装置的散热通风系统。各个冷却风扇要每天检查是否正常。根据实际的情况而定，每半年或每季度检查此过滤通风道是否有堵塞现象。如发现积尘过多，要及时的清理，一旦没有及时的清理，可能导致温度过高，使CNC系统不能正常的工作，甚至发出报警信号。
定期检查和更换直流电动机电刷。要根据机床的使用周期的不同，来对电动机电刷进行定期的检查和更换，做好是每半年或者一年检查一次。
经常监视CNC的电网电压。CNC通常允许电网电压在额定值的10%～15%范围内波动，需要经常监视CNC使用的电网电压，一旦超出范围会影响正常工作，甚至会引起CNC内的电子器件损坏。
存储器用电池的定期更换。存储器如采用CMOS RAM器件，设有可充电电池维持电路，可以在没电的时候仍保持存储的内容。在正常电源供电时，有5v电源经一个二极管向CMOS RAM供电，同时对可充电电池进行充电；当电源停电时，则改由电池供电维持COMS RAM的信息。一般情况下，即使电池有效，也应该每年更换一次。电池的更换应在CNC通电状态下进行。
CNC长期不用时的维护。数控机床长期不用是不可以取的行为，既不利于提高系统的利用率，也不能降低系统的故障率。但如果CNC长期不用的话应注意以下两点：一是要经常给系统通电，尤其是在雨季。如果机床锁住不动，可以让系统空运行，利用自身的发热来驱散潮气，以保证电子部件性能的稳定可靠，实践证明，这是很有效的一个降低故障率的措施。二是数控机床采用的是直流电动机的话，为了防止化学腐蚀作用，造成机床损坏，应该将电刷从直流电动机中取出。
备用印制线路板的维护。对于已购置的备用线路板应定期装到CNC上通电一段时间，以防损坏。
2.2.2 数控机床机械部分维护
上表仅列出了日常维护检查的一些主要内容，对机床频繁运动部分也应做重点检查。例如，加工中心的自动换刀装置频繁，最容易发生故障，所以刀库的选刀及定位、机械手相对刀库和主轴的定位精度等也应进行日常检查维护。
3 结束语
数控机床都应配置相应的安全操作规程、维护保养规程，这些规程可在传统机床相应规程的基础上，根据数控机床的特点要求来制定。依据这些规程，对数控机床作相应的维护，以确保数控机床的正常运行，提高设备的利用率。
参考文献：
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篇8
关键词：数控机床；故障诊断；维修；教学方法
Exploration and Practice in NC machine diagnosis and maintenance
Guan Wei
Dalian vocational technology college， Dalian， 116033， China
Abstract： By analyzing NC manufacturing and maintenance course approaches， the author explores some new teaching methods in order to maximize teaching effects in NC manufacturing and maintenance class.
Key words： NC machine tool； fault diagnosis； maintenance； teaching method
近年来，随着我国数控技术的普及和数控设备的大量应用，大多数高职院校在数控技术专业或机电专业都开设了数控机床故障诊断与维修课程，在本课程教学中主要面临的困难有如下两方面：（1）课程教学中涉及的知识较多，如机械结构、电气控制、液压与气动、数控编程与工艺等，而高职学生底子薄，课程教学安排时间又有限，学习会有一定的难度。（2）数控机床维修要求学生有较强的故障判断分析能力和实际动手能力，在传统的教学模式下很难培养出来。因此如何保证数控机床故障诊断与维修课程内容的实用性、实效性？如何引导学生掌握该课程学习方法，提高技能？在有限的时间和空间内如何提高课堂教学效率？如何进行理论与实际相结合？如何加强现场管理，提高学生的综合素质？笔者针对以上几个问题在教学中进行了一些有效的探索。
1 教学内容选取
作为教师，只有了解现场维修人员的工作，才能知道我们教学中的重点是什么。20世纪七八十年代的数控维修人员要对模拟电路、数字电路有较深刻的理解，他们通过电烙铁、万用表、示波器修理损坏的电路板。但今天的数控技术紧随IT技术发展，电路板已被专用的大规模集成电路所取代，数据传送也由“并行传送”为主改为“串行传送”为主，目前示波器、万用表仅作为一些并行信号或静态信号的检测工具，对于CNC本身和数字伺服部分维修帮助非常有限。可以这样认为，今后现场维修人员能够处理的硬件将越来越少，取而代之的是借助各类软件及相关技术资料（厂家和数控系统提供），及时准确判断故障类型，确定维修方法。为了达到上述要求，必须建立“理”“实”一体化教学体系，在教学内容设计上应注重数控机床结构和数控系统的多样性，课堂上注重培养学生的自主学习能力，使学生能够触类旁通，由于新技术、新工艺、新产品的不断应用，要有一定的学习能力，跟上现代数控机床的发展。为了体现这一思路，可以将数控机床故障诊断与维修课程的教学内容体系设计如下：
（1）注重3个层面训练：即学生阅读电气图纸的训练；查阅相关维修资料的训练；故障检测与排除的训练。（2）6个教学内容模块：即数控机床低压电器部分的故障分析；数控系统的硬件装接；数控机床机械拆装及故障；可编控制器的应用；数控机床机电联调；数控机床常见故障排除。
通过上述教学内容的安排，使学生掌握数控机床维修的基本技能和方法。
2 做好相关知识拓展的教学
笔者总结自己多年数控机床调试维修的经验，认为要想快速准确地判断故障，适应数控技术的发展，必须拓展相关知识，加强理论基础。如本课程所需的一些专业基础知识包含在计算机原理、电子技术、电气控制与PLC、数控原理、液压原理、数控机床结构等课程中。学生如果在学习数控机床维修之前，对上述相关专业知识缺乏了解或者遗忘，在上课时会感到很吃力，听不懂，更谈不上有自己对故障现象的分析理解，在实践中无从下手，逐渐丧失对课程的学习兴趣，缺乏专业知识，也不利于学生今后的职业发展。对于这种情况，教师在典型故障分析过程中，对所涉及的有关专业知识，要进行适当的补充和拓展，使学生能够理论联系实际，掌握所学内容，拓宽维修思路。如在讲解数控机床回参考点故障时，就必须增加数控原理中光电编码器的知识点，这样学生才能理解回参考点工作原理。而讲解电动刀架常见故障分析时，需补充霍尔开关的相关知识，学生才能理解刀架转不停的故障检测方法。有理论做基础，能收到事半功倍的效果，数控机床故障才能快速准确地定位，增加学生学习该课程的自信心和兴趣。在数控故障中，往往是同一现象，原因却很多，没有理论作基础，光靠经验是不行的，这也是目前部分企业在岗电工，至今仍无法承担数控维修的原因。
3 教学中合理安排实践教学
由于数控机床采用的数控系统专业性非常强，不同品牌数控系统，其结构、诊断方法、参数设置差异非常大，作为职业技术教育，数控维修授课及实训设备应该有针对性，由于各种原因，大部分学校实训设备不能完全跟上数控系统的更新，因此很难培养走出校门就基本满足企业需要的数控维修调试人员，在教学环节中必须注重加强学生实践环节的培养，可以采用如下方式：数控维修仿真─数控系统连接调试─数控机床整机故障维修。
篇9
关键词 数控机床；激光跟踪仪；几何；精度；检测
中图分类号TG5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）112-0117-02
0 引言
数控机床的工作原理是通过控制系统对指定的程序和编码进行识别和翻译，将这些程序和编码用通过数字显示出来，再经过控制装置进行处理，发出各种命令来指导机床进行生产，按照图纸的要求把机械产品加工出来。数控机床之所以受到人们的青睐，一方面是因为其工作效率高，有较强的智能性，对一些精度较高的构建进行批量的生产和加工，减少人力劳动的投入；另一方面，数控机床的经济性较好，主要体现在投资相对较小，效率高，而且设备便于工作人员进行操作，寿命相对较长。数控机床在不断为人们生产做出贡献的同时也在不断的被人们所改进和创新，力争使其精度更高，生产的零件和产品能够更好的被人们所使用，而且工作人员也在对数控机床精度检测上不断的加强，利用多种手法检测，激光跟踪技术就是一项很好的检测其几何精度方法。
1 数控机床几何精度检测
数控机床的精度检测有很多中如几何精度检测、工作精度检测及传动精度检测等，每一个检测环节对数控机床来说都是必须的，因为这关系到机床自身的精度和实用性，而且机床本身的精度检测液非常重要，包括各个工作部件如刀具、主轴等的磨损状况，文章主要针对数控机床的几何精度检测进行探讨，因为几何精度检测的主导性较强，而且可控制空间较小。
所谓数控机床几何精度的含义是机床一些工作部件如工作台面、导轨、刀架溜板等在数控机床处于静止状态或者运动较慢的情况下的精度，通常是指的这些构建的平面度、直线度和一些相对运动所允许的误差等，对于这些构建几何精度的检测是较为直观的，但是又非常不好把握，因为一个平面的平整程度或者一些相对运动构建运行时所产生的误差是否在允许范围内的检测不能够出现丝毫的差错，要求精确度非常高的测量手段，可以说几何精度的检测是数控机床精度得以保障的前提条件。
2 基于激光跟踪仪的数控机床几何精度检测
激光跟踪仪器是一种工业上用于设备检测的重要仪器，它能够大尺度的进行高精度的检测，检测误差非常之小，用它可以对数控机床一些构建的直线度和角度进行精确测量，检测其中是否存在误差，精度的角度编码器、续光再续和激光等技术的发展存进了激光跟踪仪的产生和发展，激光跟踪仪涉及到计算机控制、激光测量、光电探测和计算机处理技术等，是数控机床几何精度检测必备设备之一。
激光跟踪仪能够配合反射标靶通过激光进行距离和角度测量，它同时配有绕两个轴转动的测角机构，利用球坐标进行高精度测量的一起，激光跟踪仪不仅仅能够测量静止的目标，而且还能够对一些动态的目标或者静止与动态均有的目标进行跟踪和测量。对于数控机床中激光跟踪仪对其几何精度的测量时，通常为了节约成本会采用多站点测量法，因为仪器较为昂贵，对数控机床几何测量要不同的位置进行校队测量，所以会在不同时间选择多个位置测量。这样通过多个点位测量的数据，根据测点位置自标定的算法和基点空间坐标标定的算法，就可以确定出机床在静止或者运动状态下被测的点的坐标，这样多个测量点坐标都计算出来就能够很容易了解被测量的目标平面度和直线度，还能够测量出相对运动状态下的相对误差是否存在。激光跟踪仪也能够用单站测量的方法对目标进行测量，但是由于这种方法的稳定性较差，并且校队能力不强，在距离较大的测量距离情况下，很难掌握其测量的准确性，所以很多情况下都采用多站点不同时测量的方法。
激光跟踪仪对于数控机床几何精度的测量要在正确的操作下才能够有较高的精度，通常在测量的同时也要注意对激光跟踪仪精度的影响因素，激光跟踪仪精度的主要影响因素应该是其自身存在的角度误差，因为在测量过程中角度编码器误差与测量距离成正比，我们可以知道测量距离越大。激光跟踪仪内部的反射镜也对其精度有很大影响，因为反射镜对激光轨道有很大的影响，如果三个反射镜不是相互成90°直角关系，或者三个反射镜的角点与外球心不重合那么测量精度都会受到很大的影响。而且激光跟踪仪的测量精度也会受到外部因素的影响，如温度、湿度、压力、风速等，所以在实用激光跟踪仪对数控机床进行几何测量时一定要非常注意进行大气补偿的调整，为了使激光跟踪仪对数控机床的几何精度测量更加准确，需要检测仪器是否合格，并选择合适的测量距离，规范操作，这样才能够保障检测的精确度，为数控机床的精度调整做出更多保障。
3结论
可以说数控机床的精度是其最高价值所在，是所有数控机床追求的最重要目标，也只有不断提高其精度，快速准确的检测出机床各部分的几何误差所在，并且及时进行误差补偿，才能使其更好的促进人们生产生活，并且逐渐走向现代化和智能化。数控机床在设计时要充分考虑到其工作性质、运行震动和摩擦状况和实用寿命等这些基础因素之外，还要格外的针对数控机床精度问题进行探讨，通过改造某些部位或者排除一些影响机床精度的因素等提高其精度，并且还能够通过一些先进的检测手段和技术，让我们对数控机床的控制性更强，这样才能够使数控机床的工作性能更好，使用寿命更长。
参考文献
[1]李善术，数控机床及其引用[G]，2版，机械工业出版社，2012，1，1.
[2]胡文彬，数控机床装配调试与维修实训[G].北京航空航天大学出版社，2011，8，1.
篇10
【关键词】数控机床 ；工作原理
数控机床由程序编制及信息载体、输入装置、数控装置、伺服装置系统、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。 数控机床加工零件的过程如图1所示。
一、程序编制及信息载体
数控加工机床进行工作时不需要人来直接进行操作，而是靠人事先编制好的数控程序来实现控制。数控程序实质上是一种规定的代码和程序格式，它能帮助数控机床直接接受的人的意图。通过对加工零件的工艺分析和结构形状分析，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件在机床上的安装位置；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、安装位置、工艺参数等加工信息后，用由符号、数字和文字等写成标准数控代码，并且按照一定的的方法和格式，编制成用于控制零件加工的数控程序单。程序编制的工作以前大多由人工来完成，近些年来，随着科技的快速发展，越来越多的程序由专用的编程机和通用的计算机上完成。特别是对于一些形状复杂的零件，编程机和计算机能够明显地提高效率。数控程序的媒介称为信息载体，它用来记录零件加工的全部信息，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，比如穿孔带，就以有孔表示二进位数字码的"1"，无孔表示"0"。采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。
二、输入装置
输入装置的作用是将信息载体上的数控程序传递并存入数控装置内。输入装置可以是纸带阅读机、磁带机或软盘驱动器等，选择输入装置应考虑控制存储的介质。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。
零件的加工程序输入到计算机后，先存入计算机的零件程序存储器中，加工时再从存储器中一段段往外调。或者零件程序从阅读机输入数控装置后，直接送去信息处理，这样机床一边读入，一边加工。
三、数控装置
加工零件的信息输入数控装置后，接着进行信息的处理。数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，将加工程序翻译成计算机内部能识别的语言，这个过程叫译码。译码后，这些指令与数据是控制与运算的原始依据，能控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。对于轮廓控制系统，信息处理的重要内容是运动轨迹的插补运算。零件的加工程序通常只给出工件某段轮廓起点和终点的坐标和形状规律信息，由计算机据此计算出一系列中间点的坐标，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。这种把起点和终点之间的空白补齐的运算称为插补运算。
四、伺服系统和位置检测装置
驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。伺服系统控制机床的各个执行件，使之完成预定的位移，每一个数字或者脉冲信号，使机床执行件得到的位移量称为"增量值"或"设定单位"。它的大小取决于机床的精度等级。通常为0.001mm。某些精度要求较低的机床，也可以取得大一些。
位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。
五、辅助控制装置
机床逻辑状态接口电路，主要用于机床主轴电动机的开、停、正、反、制动以及变速，液压泵和切削液泵的开、停，换刀动作等开关量的控制。辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括刀具的选择和交换指令，冷却、装置的启动停止，主轴运动部件的变速、换向和启停指令，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。
由于可编程逻辑控制器具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。
六、机床本体
