数控机床的组成及工作原理范文

导语：如何才能写好一篇数控机床的组成及工作原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：单片机　数控机床　电气控制

中图分类号：THl7　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2010)01-029-01

随着数控设备保有量的飞速增加，企业对数控设备应用、维护与维修人才的需求越来越大，素质要求也越来越高。目前，各个高职院校开始培养数控设备应用与维护专业人才，但由于设备昂贵、数量有限，学生得不到系统的锻炼，针对这种状况，本文以单片机为核心，没汁了基于单片机的数控机床电气控制实训平台。

数控机床是典型的机电一体化设备，机床的维修涉及机械、电气、液压、自动控制等诸多领域的相关知识和技能，在这些领域中，电气故障是出现频率最高，较容易维修的故障，所以对数控机床电气控制系统知识的掌握是成为一名专业数控机床维修人员的基本技能。

1　系统设计

本设计主要利用单片机进行数控机床输入，输出信号的模拟，实现对数控机床电气控制柜里相关电气设备的控制和相关输出信号的模拟，帮助使用者熟练掌握数控机床电气控制线路，从而能够快速、准确地对电气故障进行诊断与维修。

1.1　系统组成及工作原理

系统的组成如图1所示，由数控机床模拟操作面板、单片机控制系统、机床电气控制柜、执行机构和信号指示面板组成。图中单片机控制系统是实训平台的核心；数控机床模拟操作面板是实训平台的信号输入端，相当于数控机床的操作面板：执行机构主要是主轴电动机、刀架电动机等，信号指示面板主要是运行设备的信号指示和模拟信号的指示，模拟信号主要是利用信号灯来代替相应殴备的运行，如冷却泵起动，相应的信号灯点亮，否则熄灭。

系统的工作原理：数控机床模拟操作面板发出控制命令，进入单片机控制系统，经处理后发出驱动信号，驱动电气控制柜里相应电气设备动作，带动执行机构运行，同时在信号指示面板上点亮相应指示灯，模拟执行机构的信号输出直接由单片机控制系统到信号指示面板。

1.2　系统硬件

本实训平台的硬件核心是单片机控制系统，主要包括程序存储器扩展电路、数据存储器扩展电路、I／O口扩展电路、晶振电路、复位电路。选用STC89C52RC单片机作为系统的控制核心，程序存储器扩展电路选用27128芯片，数据存储器扩展电路选用6264芯片，I／O扩展电路选用8255和8155芯片分别作为的输入和输出信号接口电路，各扩展芯片之间利用74LSl38译码器进行选通，组成单片机控制系统的典型硬件电路。输出接口电路经放大电路驱动继电器动作，控制电气控制柜里相应的设备。

1.3　系统软件

系统软件利用单片机c语言程序进行编写，开发出操作按钮控制相应执行机构动作的程序，以实现对数控机床电气控制实训平台模拟操作的目的。系统软件设计的流程图如图2所示。

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关键词:数控机床 脉冲编码器 精度检测装置

1 引言

数控机床的定位精度和加工精度在很大的程度上取决于检测装置的精度。它的作用是检测位移量, 是将系统发出的指令信号位置与实际反馈位置相比较,用其差值去控制进给电动机。在数控伺服系统中,通常有两种反馈系统:一种是速度反馈系统,用来测量和控制运动部件的进给速度;另一种是位置反馈系统,用来测量和控制运动部件的位移量。而实际反馈位置的采集,则是由位置检测装置来完成的。这些检测装置有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、接近开关等。

2 精度检测装置原理简述

检测装置种类较多,现以绝对式脉冲编码器的接触式四位绝对编码盘为例,简述其工作原理。图a是绝对式光电编码器的结构图。图b是一个四位二进制编码盘,涂黑部分是导电的,其余是绝缘的,码盘上有四条码道。四个码道并排装有四个电刷,电刷经电阻接到电源正极。码盘最里面的一圈是电源负极。

四位二进制编码盘

由于制造精度和安装质量或工作过程中意外因素,易于引起阅读错误。为此绝对式光电编码盘大多采用格雷码编码盘,图c为4位格雷码盘。其特点是任何两个相邻数码间只有一位是变化的, 这样即使制作和安装不太准确,产生的误差最多也只是最低位的一位数。还可消除非单值性误差。

3 精度检测装置

3.1脉冲编码器检测装置

脉冲编码器,是一种旋转式脉冲发生器,能把机械转角变成电脉冲。是数控机床上使用最多的角位移检测传感器。编码器除了可以测量角位移外,还可以通过测量光电脉冲的频率。经过变换电路也可用于速度检测,同时作为速度检测装置。

脉冲编码器可分为光电式、接触式和电磁感应式三种。从精度和可靠性来看,光电式较好,光电式脉冲编码器可以用于角度检测,也可用于速度检测。所以在数控机床上通常使用光电式脉冲编码器。

(1) 光电式脉冲编码器

光电式脉冲编码器可分为增量式脉冲编码器和绝对式脉冲编码器。

光电脉冲编码器是按它每转发出的脉冲数的多少来分,有几种型号,数控机床最常用的脉冲编码器有2000脉冲/r,每转脉冲位移量/mm有2,3,4,5,8;2500脉冲/r;每转脉冲位移量/mm有5,10;3000脉冲/r,每转脉冲位移量/mm3,6,12。

增量式脉冲编码器由光源、光敏元件、透光狭缝、码盘基片、光板、透明镜、A/D转换线路及数字显示装置组成。绝对式光电编码器是一种直接编码式的测量元件,通过读取编码盘上的图案确定轴的位置没有积累误差。

(2) 混合式绝对值编码器

混合式绝对值编码器是把增量制码与绝对制码同做在一码盘上。圆盘的最外圈是高密度的增量制条纹, 其中间分布在4圈圆环上有4个二进制位循环码,每1/4圆由4位二进制循环码分割成16个等分位置。在圆盘最里圈仍有发一转信号的窄缝条。由循环码读出的4×16个位置/转,代表了一圈的粗计角度检测,它和交流伺服电机4对磁极的结构相对应,可实现对交流伺服电机的磁场位置进行有效的控制。

3.2其它检测装置

旋转变压器,是一种控制用的微电动机,将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号,工作原理和普通变压器基本相似。结构简单, 抗干扰能力强,工作可靠,动作灵敏,对环境没有特殊要求,一般用于精度要求不高机床的粗测及中测系统。

感应同步器和旋转变压器均为电磁式检测装置,二者工作原理相同,其输出电压随被测直线位移或角位移而改变。主要部件包括定尺和滑尺,定尺和滑尺分别安装在机床床身和移动部件上。感应同步器分成直线式和旋转式两大类,分别用于长度测量和角度测量。

光栅主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成,光栅传感器测量精度高、动态测量范围广、可进行无接触测量、易实现系统的自动化和数字化。

接近开关类型有电感式、电容式、霍尔式、光电式、干簧管式等多种形式。它具有体积小、无抖动、无触头、无接触检测等特点。

数控机床精度检测装置通常有模拟式和数字式,数字式检测装置能够直接将非电量转换为数字量,不需要A/D转换,直接用数字显示。数字式检测装置与模拟式检测装置相比优点有测量精度和分辨率高,稳定性好,抗干扰能力强,便于与微机接口,适宜远距离传输等。数字式检测装置可以测量线位移,也可以测量角位移,常用的数字位置检测装置有编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅等。

4 结语

综上所述,位置精度检测装置非常重要,它是数控机床伺服系统的重要组成部分,其作用是检测位移和速度,发送反馈信号,构成闭环或半闭环控制环节。检测系统决定了数控机床的加工精度。了解数控机床位置检测元件的工作原理,掌握了数控机床的位置测量装置的作用与特点,就能正确选用位置检测元件,从而保证数控机床的加工精度。

参考文献:

[1] 刘祖其主编.机床电气控制与PLC[M].北京:高等教育出版社,2009.3.

[2] 廖兆荣主编.数控机床电气控制[M].北京:高等教育出版社,2005.1.

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关键词：数控车床 故障 诊断方法

数控车床应用的越来越广泛，效利用率的要求也越来越高，要求其可靠性高的同时当数控车床出现故障要尽快维修，所以要求其维修人员要有扎实的理论基础和丰富的实践经验。以下有关数控机床的维护和常见故障的常用排除方法。

1. 数控车床的组成

数控车床由：程序编制及程序载体、输入装置 、 数控装置、伺服驱动、位置检测装置、辅助控制装置、车床本体等几部分组成。

在传统的金属切削机床上，加工零件时操作者根据图样的要求，通过不断改变刀具的运动轨迹，运动速度等参数，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。

2.工作原理

数控车床的加工其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程可简述如下：

2.1. 只要数控车床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就完全可以等效代替理论曲线；

2.2.只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；

2.3. 只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。

2.4.只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；

2.5. 只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。

3.数控车床故障诊断的方法

3.1.直观检查法

维修人员在故障诊断时首先使用的方法是直观检查法。首先要咨询，向出现故障的现场人员详细咨询故障产生的经过、故障现象和故障后果，而且要在整个的分析、判断过程中多次询问；第二是认真检查，依据故障诊断原则从外向内逐步进行排查。整体检查机床各电控装置（如装置、数控系统、温控装置等）有无报警指示，各部分工作状态是否处于正常状态（比如机械手位置、主轴状态、各坐标轴位置、刀库等），机床局部要观察电路板上是否有短路、断路，电路板元器件及线路是否有裂痕、烧伤等现象，芯片是否接触不良等现象，对维修过的电路板，更要检查有无缺件、错件及断线等情况；第三是触摸，在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、 各功率及信号导线（如伺服与电机接触器接线）的联接状况等来发现可能出现故障的原因。

3.2. 仪器检查法

仪器检查法是使用常规的电工仪表，对相关直流及脉冲信号及各组交、直流电源电压等进行测量，从而找出可能的故障问题。例如：拿万用表来检查各电源情况，和对其中一些电路板上布置的相关信号状态监测点进行测量，拿示波器观察其脉动信号的幅值、相位或者有、无，拿PLC 编程器检测PLC程序中的故障点及原因。

3.3. 功能程序测试法

功能程序测试法是把数控系统的G、M、S、T、F功能用编程法编成一个功能试验程序，并存储在相应的介质上。运行这个程序来完成故障诊断，可快速判定故障发生的起因。功能程序测试法可以适用于以下场合：

3.3.1.当机床加工造成废品时，难以确定是数控系统、还是由于编程操作不当故障引起的。

3.3.2.当数控系统出现随机性故障时，无法判断是系统稳定性差，还是外来干扰的。

3.3.3.当对数控机床进行定期检修或闲置很长时间的数控机床在投入使用前时。

还有接口状态检查法、信号与报警指示分析法、试探交换法、参数检查法、 诊断备件替换法、特殊处理法、测量比较法等。

4.数控机床故障诊断实例

数控机床最容易发生问题的部分是驱动部分，因为它是强弱电一体的。驱动部分有伺服驱动器和主轴驱动器，驱动模块和电源模块两部分构成，电源模块是把三相交流电通过变压器升压为高压直流，而事实驱动部分是个逆变换，把高压支流转换为三相交流，而且驱动伺服电机是完成主轴的运转和伺服轴的运动。所以这部分最容易出现故障。以802S数控系统和CJK6136数控机床的故障现象为例，分析一下控制电路与机械传动接口的故障诊断与维修。

数控机床在加工过程中，主轴经常不能回参考点。则在数控操作面板上，主轴转速显示也不确定主轴运转是否正常。经分析，由于该机床采用的是变频调速，其转速信号由编码器提供，可以排除编码器损坏的可能，因为这样根本就无法传递转速信号，只有是编码器与其连接单元出现问题。从两个方面考虑，一是数控系统连接的ECU连接有可能松动，二是和主轴的机械连接有可能出现问题。然后着手解决故障。第一检查编码器与ECU的连接。如果不存在问题，就拆卸编码器检查是否是主传动与编码器之间的连接键脱离键槽，结果发现就是这个故障。维修恢复并重新安装问题就解决了。

产生数控机床故障的原因有很多，有数控系统本身的问题、驱动元件的问题、机械问题、传感元件的问题、线路连接的问题、强电部分的问题等。检修过程中，重要的是分析故障产生原因的可能性和范围，然后逐一排除，直到找出故障点，千万不可盲目的下手，否则，不但问题解决不了，还可能造成故障范围的扩大。总之，在解决数控机床故障和维修问题时，第一要防患于未燃，在数控机床出现问题之提早去发现解决问题，要了解机床本身的结构和工作原理，做好日常的维护保养工作，这样就能做到有的放矢，更好的解决问题。

参考文献：

[1] 全国数控培训网络天津分中心.数控机床[M].机械工业出版社，2002.

[2] 林宋. 现代数控机床[M]. 北京：化学工业出版社出版，2002.

[3] 张俊生.金属切削机床与数控机床[M].北京：机械工业出版社，2005.

[4] 彭晓南.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2003.

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关键词：计算机数控系统、CNC、伺服驱动。

中图分类号：TG659文献标识码： A

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段；随着公司生产能力强大，新建机台逐渐增多，需要休整的辊件逐渐增多。针对此现象，公司九六年新引进一台数控机床，现有数控机床2台，电气控制方面也不断地更新。本文着重对我公司数控机床的电气系统的日常维护做以简介。

一、数控机床系统组成

1、计算机数控系统（Computer Numerical ControlNC ）是以计算机为核心的数控系统。

1.1输入/输出设备

其功能是将记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统，或将已调试好的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的介质上。常用的输入/输出设备有RS232接口、软盘和U盘。

1.2计算机数控装置CNC

其功能是识别输入的零件加工程序和各种操作命令并进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件（如送给伺服系统的速度和位移指令、送给辅助控制装置的机床辅助动作指令等），最终完成零件的加工。

主轴伺服驱动系统：

用于控制机床主轴的旋转运动，并为机床主轴提供驱动功率和所需的切削力。

进给伺服驱动系统：其功能是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作台或移动刀架的运动，使其按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工件。

1.3PLC与机床I/O电路装置

用于接收来自零件加工程序的开关功能信息（辅助功能M、主轴转速S、换刀T等）、来自机床操作面板的开关量信号及机床侧的开关量信号，并对它们进行逻辑运算，完成输出控制功能，实现各功能及操作方式的联锁。

1.4操作面板

是操作人员与数控机床（系统）进行信息交换的工具。主要由显示器、按钮、键盘等组成。

1.5机床本体

机床本体是数控机床的机械部分，是数控系统实现零件加工的执行部件。机床本体主要由主运动部件（主轴、主运动传动机构）、进给运动部件（工作台、拖板及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）、自动工件交换APC（Automatic Paller Changer）系统、自动刀具交换ATC（Automatic Tool Changer）系统和辅助装置（如、冷却、排屑、转位和夹紧装置等）组成。

2、电气主控制

在机床主控柜中,除安装有整个系统的主控部件---840D 数控系统的电源模块、NCU 模块、轴控制模块、S7-300 可编程控制器，控制电源和各种辅助传动与控制的开关组件等。对于840D 数控系统、S7-300 可编程控制器、直流调速系统等专业化的部件,由于本身具有较高的质量可靠性, ,显然有益于对机床电气系统的良好维护,以及偶发故障原因的准确判断。

2.1 840D 数控系统

数控系统的电源模块、NCU 模块、轴控制模块组合成一个整体。对这部份重要的是各个电缆插头连接的正确性与可靠性。每个数控轴动力电缆的U、V、W线连接的正确性。

2.2 可编程控制器

本系统所用可编程控制器为内置式（CPU 装在NCU 模块中）。模块为扩展式结构,每块模块都有独立的前连接器,在更换模块时需取下相应的前连接器（即只更换模块本身）,并对所需设置开关按本模板对应设定好即可。共有二个基架,机架1 共安装约10 个模块（第一个模块为24V 直流电源），机架2 有约9 个模块（第一个模块为PCU50 的24V直流电源），模块的安装位置不能随意改变（除非是同一种模块）。

2.3 交流伺服系统

本机床数控轴伺服系统采用了与840D 配套的西门子611D，以满足机床的驱动要求。由于交流伺服电机的反馈原理所定,这几个轴的电机主回路接线不能随意调换,必须按线缆标记上的U、V、W 对应接入。该伺服系统在使用中不做任何数据设置,用户只需要保证外部接口联结的正确与可靠性,不会有更多的麻烦。加之交流伺服电机的免维护性，给用户带来了维护的简便。

二、 数控机床的原理

1、数控机床加工过程。

加工原理

数控机床进行加工，首先必须将工件的几何数据和工艺数据等加工信息按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系统对输入的加工程序进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。

2、数控机床工作原理。

这个系统的工作原理是，机读取文件信息，把数据传递给SIMOIOND再根据这些收到的数据控制电机模块驱动电机带动工作台进行位置控制，光栅尺实时检测工作台的位置信息并传递给SIMOIOND，实现对工作台进行位置调整满足对位置的精度要求，由于光栅尺信号不能直接识别，所以通过传感器模块转换为标准的信号传递给SIMOIOND。被接收到主轴的转速信息通过模拟量模块输出一个相应的电压控制变频器驱动主轴转动，工作台的工作状态可以通过多个传感器如接近开关、断刀检测传感器、深度传感器等检测到并传入系统，这些传感器的信号先送到扩展模块中，再送入SIMOIOND中，运用强大的工艺处理、逻辑处理能力，对这些信号进行处理，从而完成整个的加工任务。

2、 数控机床的电气控制系统

计算机数控（Computer Numerical Control－CNC）装置是面向机床数控而设计的专用计算机系统 ,是一种包含计算机在内的数字控制系统。与一般的硬件数控相比，CNC装置的数控功能是通过软件实现的，具有很好的灵活性和通用性 。与一般微机相比，CNC装置的数控功能是面向工业环境设计的，具有可靠性高、工作稳定和抗干扰能力强等特点。

3、数控机床故障诊断的原则

由于数控设备是自动控制一体化的综合性设备。不同功能的数控设备具有各自特有的机构，其数控系统具有不同的类型，但是，它们又具有许多共同的特性。在分析故障现象时，应掌握以下几种原则

3.1.先外部后内部。当数控机床发生故障时，维修人员应先用望、听、闻等方法，由外向内逐一进行检查

3.2.先机械后电气，在数控机床的维修中，首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等。在故障检修前，首先注意排除机械的故障

3.3.先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读说明书，图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障

3.4.先公用后专用，只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的、次要矛盾才可迎刃而解。

3.5.先简单后复杂，在解决简单故障过程中，难度大的问题也可变的容易，或者在排除简易故障时受到启发，对复杂故障的认识更为清晰，从而有了解决办法。

3.6.先一般后特殊，在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后分析很少发生的特殊原因。

对于实际工作中的偶然故障，应不断修改和完善系统软件或硬件，这些维修信息的形式不断提供给维修人员，可以作为故障排除的依据，以正确彻底排除故障。本文结合恒丰纸业机床的运行维护特点。提出日常工作中对设备故障排除的方法。并已经在实际生产中得到验证。

参考文献：

[1]潘海丽.数控机床故障分析与维护 西安：电子科技大学出版社 2006.2

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关键词：数控机床；故障分类；诊断流程

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）19-0082-02

数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，是典型的机电一体化产品。由于数控机床的先进性、复杂性、智能化程度高，故障原因一般都比较复杂，其维修比普通机床有更大的难度。在维修过程中，必须对出现的故障进行研究，找其原因，摸其规律，不断积累经验，建立一套排除故障的有效方法。

1 数控机床常见的故障分类

1.1 按故障发生部位分类

分为主机故障和电气故障。数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、液压、气动、、冷却、排屑与防护等部分。主机故障主要表现为传动噪声大、运行阻力大、加工精度差、机械部件动作不进行、机械部件损坏等。液压、气动、、冷却系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。电气故障又分为弱电故障和强电故障。强电故障是指继电器﹑接触器﹑熔断器﹑电磁铁﹑开关﹑行程开关等电气元件及其所组成的电路故障。弱电故障指CNC装置﹑PLC控制器﹑CRT显示器以及伺服单元﹑输入﹑输出装置等电子电路故障。强电故障发生的几率要高于弱电部分，但其维修、诊断相对简单。

1.2 按故障性质分类

分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件则必产生的确定的故障。随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障，多与机床机械结构的局部松动错位、电气元件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度过高有关。由于此类故障发生存在偶然性，其原因分析与故障诊断较系统性故障困难得多。

1.3 按故障产生时有无报警分类

有报警显示故障分为硬件报警和软件报警。硬件报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯（通常为LED发光管）显示的报警，可大致判断出故障发生的部位与性质，能直观地发现故障源。软件报警是指显示器显示出报警号及报警信息的报警。维修人员结合机床厂家有关的故障指示及诊断说明书可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除方法的提示。无报警显示的故障需要分析机床故障前后状态，具体情况具体分析，因而对维修人员机床的熟悉程度和技术水平要求更高。

1.4 按故障发生时有无破坏性分类

破坏性故障发生时损坏工件甚至机床，故其故障过程不能再现，只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析，技术难度较高且有一定风险。非破坏性故障则允许维修人员卸下工件，试着重现故障，帮助排查，但此过程应十分小心。

1.5 按故障发生原因分类

分为机床自身故障和人为因素。机床在运行过程中，其设备常受到许多不利因素的影响，如供电电压波动过大、电源相序不正确或三相输入电压的不平衡；机械振动和过电流的热效应将加速电器元件的绝缘老化变质、长期动作的自然磨损、周围环境的温度和湿度的影响、有害介质的侵蚀等因素，以上各种因素造成机床自身故障。而机床在工作过程中，由于操作人员的操作不当、安装不合理或者其他外力破坏而造成的故障，称为人为因素。有关资料统计，首次使用数控机床或由不熟练工人来操作数控机床，在使用的第一年，机床操作不当造成的故障要占机床总故障的三分之一以上。

2 数控机床故障诊断流程

2.1 故障现场调查

2.1.1 故障调查。

（1）机床在什么情况下出现故障？

（2）故障产生时有什么现象？

（3）故障产生后操作者采取了哪些措施？

2.1.2 故障诊断。

如果故障现场还保持着，维修人员最好按下列步骤进行：

（1）观察是否有报警显示。

（2）用自诊断功能观察发现故障。

（3）检查零件加工程序有无错误。

（4）观察CNC系统、主轴驱动系统印制电路板上的指示灯有无不正常显示。

2.2 排除可能引起故障的诸多因素

维修人员应遵循充分调查故障现场和认真分析故障的原因这两大原则。分析故障时，也不应局限于CNC部分，而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都做详细的检查并进行综合判断，达到确诊和最终排除故障的目的。

2.3 确定故障产生原因常用的方法

2.3.1 直观法。维修人员通过目测、手摸、嗅觉察看系统的各部分，以此发现一些较为明显的故障，从而缩小检修范围，节约维修工时。这种方法在维修中是常用的，也是首先使用的。

2.3.2 CNC系统自诊断功能法。数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态，已经成为衡量数控系统性能特性的重要指标。一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信息或用发光二极管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。常用的自诊断方法包括开机自诊断、运行自诊断、机床状态信息诊断。维修人员利用自诊断功能分析故障起因时，应尽可能将各方面原因，包括机械、液压、气动等全面考虑，这样才能得到正确结论。

2.3.3 部件替换法。在分析出故障大致原因的情况下，可以利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分部件。交换法是一种简单、易行、可靠的方法，也是维修过程中最常用的故障判别方法之一。如果无现成的备件替换，需从相同的其他设备上拆卸时应谨慎从事，避免原有故障没解决，替换上的新部件又损坏，造成新的故障。

2.3.4 功能程序测试法。功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法，编制成一个功能测试程序，输入数控系统，让系统运行这个测试程序，检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。

2.3.5 原理分析法。从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，确定故障部位的维修方法。这种方法要求维修人员对整个系统或每个部件的工作原理都有清楚的、较深的了解，才可能对故障部位进行定位，是排除故障的最基本方法。

2.3.6 参数检查法。数控系统参数的变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床不能正常工作。特别当机床长期闲置或无缘无故出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。

2.3.7 隔离法。有些故障如轴抖动、爬行，一时难以区分是数控部分，还是伺服系统或是机械部分造成，常可采用隔离法，将机电分离、数控与伺服分离或将位置闭环分离做开环处理，从而将复杂的问题简单化，就能较快地找到故障原因。

3 结语

数控机床是一个融机械、电气、液压、气动等技术于一体的复杂系统，因此在使用过程中不可避免会出现故障。及时确定和排除故障对提高机床的工作效率、延长机床的使用寿命以及保证产品质量具有极其重要的意义。

参考文献

[1] 李百明，许艳华.数控机床故障诊断及维修方法探析[J].硅谷，2012，（7）.

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关键字 数控车床；编程；加工工艺

中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）92-0180-02

自古至今我国都是以农业，手工也为主的国家，在工业方面从人员的技术水平到工艺设备方面，与发达的工业国家都有着相当大的差距，而衡量一个国家的发达与否很大程度上不取决于农业和手工业，而是取决于工业水平的发展，所以在新世纪初期，我国在政策上以及资金投入上对工业都有着很大的倾斜，所以我国工业开始蓬勃发展，最近年尤为迅速，所以我国的工业发展正处在承上启下，前赴后继的重要关头，我们在世界上的印象必须从“制造大国”转变成“制造强国”，在这条道路上面临着诸多困难，其中高端机床的技术突破就是一个必须越过的门槛。“在数控机 床的未来发展中，自动化系统是未来工业的发展方向，是一个制造型企业的核心竞争力。

1数控车床在生产中的意义及必要性

1.1 数控车床在生产中的意义

要想了解数控机床的在生产中的意义，首先要了解什么是数控车床，数控车床是用来干什么的，优势在哪里，首先数控车床是指通过电脑控制机械对物件进行制造与加工的机器，数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，数控机床技术在一些欧美发达国家非常成熟，是衡量一个国家的工业发达的程度的标准，这就是数控车床在生产中起到的真正意义。

1.2数控车床在生产中的必要性

数控车床的必要性，可以说是显而易见的，一个生产制造厂如果有它，可以更有效率，更精确的制造物件，而且由于它是经过计算机控制，可以制作人工无法精确制造的形状等等，它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。有些高级的数控车床在出厂前，厂家就已经设定好了很多种非常常用的形状，圆形，圆柱形，菱形等等，方便编程人员操作，机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高，使产品更有竞争性，在市场上处于领先的不败之地。作为一个成产厂，什么才是核心竞争力，首先是技术人才，应了一句老话，21世纪什么最贵？是人才！而光有优秀的人才，你也给他一个能够充分发挥他技术的工具，还有一句老话说的好工欲善其事必先利其器，所以一个好的工具也是非常重要的，所以数控车床的在一个制造型企业所起的作用就显而易见了！

2数控车床编程加工工艺处理

2.1 数控车床的工作原理

数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，其工作原理是该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，数控车床有一个专门的操作平台，供程序员进行编程处理，要按照编码把要加工的工件详细信息输入进数控机床里，通过微电子芯片进行运算，指定机床的加工方案，一台数控车床，要想应用首先是设定程序加工程序，拿过来一个零件样本，通过人工分析，确定加工的方式方法，选择道具与夹具，然后确定刀的走向以及路线，深浅等等，编程人员要对零件样本进行检查，确定几何形状，尺寸及工艺要求进行分析，并且结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。只有这样才能做出符合规格，精密度高的零件。

2.2 数控车床加工工艺处理和数控车床编程

数控车床编程首先分为四步，第一步是：明确加工工艺的过程。要通过专业的数控车床编程人员对示例工件进行该有的分析，确定工件是由什么几何图形组成，是由什么材料制成，选择什么刀具，选择什么样的夹具，从哪下刀，刀的走线，线的深浅等等都要通过一个优秀的数控车床的编程人员来事先设定好的，所以一个工件是否能制造成功，编程人员的经验是非常重要的。第二步是：精确的测量值计算，在经过了第一个步骤以后，编程人员要运用测量工具，测量刀的走位，以及刀是以什么中心运动的，只有这样才能获取到刀位的测量数据。一般的数控系统里会提供一些常规的集合图形的数据，如圆形，直线型等等，但是注意在加工，如果刀工轨迹有误的话，工件指定不合乎规格，如果这种不合乎规格的工件，流入市场会给人民生命财产安全造成隐患，所以一定要有检测员检测，否则难以完成。第三步，编制加工程序和校验方法，经过以上两个步骤以后，便可以写程序来加工工件了，编写程序编制人员使用数控系统程序指令，按照数控车床厂家规定的程序格式输入，程序录入人员，必须对该机床的功能了如指掌，对代码程序也要非常熟悉，才能完成工件制作程序的设定工作。第四步骤 序检验及试切削，在系统中输入以编写好的程序，在正式发表之前检验。通常可采用机床空运转的方式来检查。

3结论

社会进步发展，工业水平也不断发展，所以数控车床的应用于众多的工厂，在生产中，现在很多工作都讲究自动化，从工厂到银行，从学校到研究院各个都讲究办公自动化，那么什么是自动化，就是一切尽量通过电脑，机械来完成生产，安装等一系列的工作，自动化的特点就是工件精度高准、确性高，节省人力，工作效率高，自动化系统有着非常深远的意义。自动化系统不仅能够提升传统制造水平，而且能够满足高技术发展要求。由于数控机床的参与，大大节省了人力，使产品得到了质的飞跃，工业水平是衡量一个国家的标准，在工业发达的国家，包括美国，英国，德国等，其应用是非常广泛的，我国还处在发展中阶段，所以工业水平有待提高。

参考文献

[1]李艳霞.数控机床及应用技术.人民邮电出版社，1992-1998.

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【关键词】 数控机床 故障诊断与维修 教学改革

数控机床是机械一体化在机械领域中的典型产品，它是将电力电子、自动化控制、电机、检测、计算机、机床、液压、气动和加工工艺等技术集中于一体的自动化设备，具有高精度、高效率和高适应的特点。《数控机床故障诊断与维修》是机电等多学科综合的最典型课程之一，也是数控机床维修专业的一门最重要的专业课。该课程的理论性和实践性很强，要求学生掌握数控机床的工作原理和结构，掌握数控系统的组成、单片机技术、可编程控制器、机械加工技术、液压气动技术、传感器检测技术、网络通讯技术、软件调试技术、参数设置等方面的知识。

1 《数控机床故障诊断与维修》教学存在的问题

1.1 教学手段单一。数控机床是集机、电、液一体化的设备，技术先进、构成复杂，因此设备出现问题较难解决，这要求机床的维修人员不但要有扎实的理论功底，而且还应具备较强的实践操作能力和丰富的维修经验。但是在教学中，大多数教师仅限于一本教材、一支粉笔、一块黑板的传统教学模式，尽管也有一些关于机床维修的仿真教学软件，但都比较简单，不便于教学。

1.2 教学模式不成熟。目前大多数院校采用的教材形式单一、内容陈旧、实践性差，理论教学与实际脱节，教学缺乏目的性和针对性。

1.3 师资力量不足。目前高职院校的专业师资普遍存在着不同程度的数量不足和素质不高的问题，尤其缺乏承担数控机床维修工作的“双师型”专业教师，严重制约着现代数控技术人才培养水平的提高。有的学校目前任课教师多数都是机械专业毕业，知识结构偏重于机械，比较单一。

1.4 教学实训设备缺乏。数控机床的维修教学迫切地需要数控设备支持，如果没有适当的实践操作锻炼，学生是很难掌握故障维修的基本能力。尽管很多高职院校购置了大批的数控设备，但这些设备几乎都用于数控加工的实训，很少给机床维修提供实训平台。

2 《数控机床故障诊断与维修》教学的改革

2.1 改进教学手段和方法。在讲授本门课程前，组织学生观看最新的电教片，使学生了解新的专业技术知识，从而激发学生的学习兴趣。另外，经常制作一些多媒体课件用于辅助教学，使抽象的内容变得形象具体，利于学生对知识的掌握。在讲到数控机床中的重点部位时，可以组织学生到现场进行讲解，便于学生对课程内容的理解和掌握。在教学过程中，要注重培养学生解决实际问题的能力，激发学生的逻辑思维、发散思维能力，使学生养成横向思维的习惯，同时将其他学科的知识贯穿在本课程的学习中，便于学生迅速掌握新知识。

2.2 制定教学大纲。从职业分析入手制定教学大纲。该大纲中的知识、能力和基本素质结构以及理论教学和实践教学体系都应符合毕业生任职岗位的实际需要。要从了解到的数控技术应用人才的需求量与层次出发，合理构建知识结构，因需施教，不断优化教学大纲，使其较好地贴近毕业生岗位需求。根据数控维修工考核需要，调整教学大纲。2006年数控机床维修工被列入劳动和社会保障部的新职业，高职院校学生毕业前的数控维修工考级势在必行。因此，《数控机床故障诊断与维修》教学一定要结合数控维修工的考核标准进行调整。

2.3 提高教师队伍素质。担任《数控机床故障诊断与维修》课程教学的教师应该不断完备自身的知识结构，以适合该课程的教学特点。同时，在有条件的情况下，到数控机床厂家、权威机构进行实践、培训，扩展知识层面，增加实践阅历。

2.4 调整教学内容。根据教学大纲的要求，同时兼顾高职院校学生的特点进行教学内容的调整。目前高职院校 《数控机床故障诊断与维修》教材有许多章节的理论性内容太多，难度、深度较大，高职院校学生接受起来难度较大。因此，可以考虑对这一部分内容进行删减、调整，做到删繁就简，贴近实际。教材中的一些重点，如加工中心主轴部位、换刀装置等，应该增加一些相应的图纸，便于学生首先掌握好机床的工作原理，然后再进行故障的分析和判断。依据不同专业培养目标需求调整教学内容。对于数控技术应用专业的学生来说，重点应培养对于数控机床的使用、维护、保养能力和机床操作中常见故障的处理能力。其学习的重点是数控机床的安装、调试、检修、故障处理。只有根据培养目标的实际需要确定教学内容，才能为实现专业培养目标发挥作用。

总之，开设《数控机床故障诊断与维修》课程的目的是培养学生成为在数控机床诊断与维修方面具有基本分析能力与解决问题能力的技术人才。其教学应该围绕这个目的，采用适合该课程特点的教学模式、教学手段和教学方法，以满足我国数控机床发展的人才需要。

参考文献

1 姜大源.学科体系的解构与行动体系的重构――职业教育课程内

容序化的教育学解读[J].教育研究，2005.8：53～57

2 孙伟宏等.从案例到反思:理实一体化教学的实践与思考[J].江苏

技术师范学院学报，2008.2：55～60

3 列越南.机床计算机数控及应用[M].机械工业出版社，1998

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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.

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【关键词】数控液压伺服系统数控改造

一、引言

液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。

二、液压传动控制系统原理

目前以高压液体作为驱动源的传动系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：（1）在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。（2）系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。（3）系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

三、液压传动的优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1/10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

四、机床数控改造方向

（一）加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

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[关键词]数控机床；故障；诊断；维护

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0259-01

1 数控机床故障诊断方法

1.1 直观检查法（观察检查法）

它是维修人员利用自身的感觉器官（如眼、耳、鼻、手等）查找故障的方法。这种方法在维修中是最常见的。它要求维修人员具有丰富的实践经验以及综合判断能力。这种用人的感觉器官对机床进行诊断的技术，称为“实用诊断技术”。

通过目测故障电路板，仔细检查有无熔丝熔断、元器件烧坏、烟熏、开裂现象，从而可判断板内有无过流、过压、短路发生。用手摸并轻摇元器件（如电阻、电容、晶体管等）看有松动之感，以此检查一些断脚、虚焊等问题。针对故障的有关部分，用一些简单工具，如万用表、蜂鸣器等，检查各电源之间的连接线有无断路现象。若无，即可接入相应的电源，并注意有无烟、尘、噪声、焦糊味、异常发热的现象，以此发现一些较为明显的故障，并进一步缩小检查范围。

1.2 系统自诊断法

充分利用数控系统的自诊断功能，根据 CRT 上显示的报警信息及各模块上的发光二极管等器件的指示，可判断出故障的大致起因。进一步利用系统的自诊断功能，还能显示系统与各部分之间的接口信号状态，找出故障的大致部位。它是故障诊断过程中最常用、有效的方法之一。

1.3 参数检查法

数控系统的机床参数是保证机器正常运行的前提条件，它们直接影响着数控机床的性能。

参数通常存放在系统存储器中，一旦电池不足或受到外界的干扰，可能导致部分参数的丢失或变化，使机床无法正常工作。通过核对、调整参数，有时可以迅速排除故障，特别是对于机床长期不用的情况，参数丢失的现象经常发生，因此，检查和恢复机床参数是维修中行之有效的方法之一。另外，数控机床经过长期运行之后，由于机械运动部件磨损，电气元件性能变化等原因，也需对有关参数进行重新调整。

1.4 功能测试法

所谓功能测试法是通过功能测试程序，检查机床的实际动作，判别故障的一种方法。功能测试可以将系统的功能（如：直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等），用手工编程方法，编制一个功能测试程序，并通过运行测试程序，来检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的原因。对于长期不用的数控机床或是机床第一次开机不论动作是否正常，都应使用此方法进行一次检查以判断机床的运行状况。

1.5 部件交换法

所谓部件交换法，就是在故障范围大致确认，并在确认外部条件完全正确的情况下，利用同样的印制电路板、模块、集成电路芯片或匹配元件替换有疑点的部分的方法。部件交换法是一种简单、易行、可靠的方法，也是维修过程中最常用的故障判别方法之一。

交换的部件可以是系统的备件，也可以用机床上现有的同类型部件替换，通过部件交换就可以逐一排除故障可能的原因，把故障范围缩小到相应的部件上。

必须注意的是：在备件交换之前先仔细检查、确认故障源在该板的可能性最大时，在数控系统各种电源正常，线路不短路时，将备件进行交换。若在线路中存在短路、过电压等情况时，切不可以轻易更换备件。此外，备件（或交换板）应完好，且与原板的各种设定状态一致。

在交换CNC装置的存储器板或CPU板时，通常还要对系统进行某些特定的操作，如存储器的初始化操作等并重新设定各种参数，否则系统不能正常工作。这些操作步骤应严格按照系统的操作说明书、维修说明书进行。

1.6 测量比较法

数控系统的印制电路板制造时，为了调整与维修的便利，通常都设置有检测用的测量端子。维修人员利用这些检测端子，可以测量、比较正常的印制电路板和有故障的印制电路板之间的电压或波形的差异，进而分析、判断故障原因及故障所在位置。

通过测量比较法，有时还可以纠正他人在印制电路板上调整、设定不当而造成的“故障”。

测量比较法使用的前提是：维修人员应了解或实际测量正确的印制电路板关键部位、易出故障部位的正常电压值、正确的波形，才能进行比较分析，而且这些数据应随时做好记录并作为资料积累。

1.7 原理分析法

根据数控系统的组成及工作原理，从原理上分析各点的电平和参数，并利用万用表、示波器或逻辑分析仪等仪器对其进行测量、分析和比较，进而对故障进行系统检查的一种方法。

运用这种方法要求维修人员有较高的水平，对整个系统或各部分电路有清楚、深入的了解才能进行。对于具体的故障，也可以通过测绘部分控制线路的方法，通过绘制原理图进行维修。

除了以上介绍的故障检测方法外，还有插拔法、电压拉偏法、敲击法、局部升温法等，这些检查方法各有特点，维修人员可以根据不同的故障现象加以灵活应用，以便对故障进行综合分析，逐步缩小故障范围，排除故障。

2 数控机床的维护

对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。

首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。

其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上，很容易引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路受到损坏。所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。

另外，对数控系统的电网电压要实行实时监控，一旦发现超出正常的工作电压，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，以及尽量的改善配电系统的稳定作业。

当然很重要的一点是数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。这是非常严重也容易引起的故障。

结束语

数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题，还可能使故障范围扩大。

参考文献

[1] 牛志斌.数控机床现场维修555例详解.北京：机械工业出版社，2009.3.