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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流数控机床知识和维护的重要性.精品文档.数控英才网(httP:/)数控机床知识和维护的重要性摘 要数控化生产在当代社会占着举足轻重的位置。文章介绍了数控设备的改造和机床的诊断。本文对设计作了详细的介绍，介绍了机床的传动系统结构和设计部分的元件功能。从数控车床的发展历史延伸到数控机床独有的特点,分层次的介绍了数控机床的各类系统，在这里能一目了然的知道各类系统的组成和加工特征。本文的重点讨论了数控机床的故障诊断，其中包括了如何正确操作规程合理使用数控机床，尽可能提高机床的开动。其次，简要的介绍了下数控机床的编程基础。最后分列说明了对数控机床故障诊断
2、的一般步骤和一般方法，并对其应用和维修的要素做出了说明。关键词： 改造 诊断 维修 柔性制造 ABSTRACTAs we all know manufacturing production occupies a power level in contemporary society.This is an article about the digital control facility magnets alteration and machine tools diagnosis.Here it presents a particular introduction to the design,
3、especially the structure of the transimission and the function of the disigned segment elements.Extending from the history of the development of the digital control lathe to its own specialty，the article introduces each and every of its system hierarchically.And as a result of this we can be seized
4、of the consists of every system and their feature of progresses easily.The article concentrates on discussingit fault diagnosis,consisting of how to operate the rules correctly to make use of the digital control tools reasonably to improve the speed of their startup. And also it introduces the progr
5、amming foundation of the digital control tools in brief.In order to introduce the malfuncation diagnosis it not only make a list of the generic steps and manners but also do some introduction to its applies and maintenance element.Keywords: Alteration Diagnosis Maitain Flexible manufacturingy目 录引 言1
6、第一章 数控车床21.1 数控机床具有以下明显特点21.2 数控机床可划分为三个层次21.3 选用数控机床需遵循的原则51.4 直接数字控制系统61.5 柔性制造单元和柔性制造系统816 柔性制造系统917 计算机集成制造系统简介11第二章 数控车床编程基础122.1 数控车床概述122.2 机车坐标系132.3 数控回转工作台和自动交换工作台142.4 直接数字控制系统15第三章 数控机床故障的诊断163.1 如何正确操作规程合理使用数控机床163.2 尽可能提高机床的开动163.3 数控机床的故障诊断163.4 早期故障期173.4.1 偶发故障期173.4.2 耗损故障期173.5 数控
7、机床故障诊断的一般步骤183.6 数控机床故障诊断的一般方法183.6.1 根据报警号进行故障诊断183.6.2 根据控制系统LED灯或数码管的指示进行故障诊断193.6.3 根据机床参数进行故障诊断203.7 数控机床的应用与维修21结 论25致 谢26参考文献27引 言数控机床是信息技术与机械制造技术相结合的产物，代表了现代基础机械的技术水平与发展趋势。近年来，我国数控机床工业发展较快，目前已有数控机床生产厂近百家。为加快我国数控机床工业的发展，更好地满足国民经济发展的需要，国家计委、机械工业部在制定颁发的机械工业振兴纲要中已将重要基础机械列为振兴的四个重点领域之一，而重要基础机械主要就是
8、发展数控机床。“九五”及2010年前我国数控机床的发展方针是：重点抓好六类主机（数控车床、加工中心、数控磨床、数控锻压机床、数控重型机床和数控精密电加工机床），集中突破数控系统；发展普及型，提高可*性；内外结合，以我为主，实现我国数据控机床产业化。“九五”期间，重点提高可*性，增加品种，普及型数控系统和数控机床实现经济规模生产。到2000年数控机床品种发展到1000种，其中有100种达到90年代初国际水平。数控机床及数控系统的平均无故障时间达到10000小时，年产量达到20000台，普及型产品基本立足国内。当前机床行业的所有制造企业，正在转变观念，提高认识，一切从用户需要出发，增加品种、提高质
9、量、降低成本、加强售后服务，更好地满足用户的需要。同时也衷心希望广大用户更多地选用国产数控机床，并多提宝贵意见。第1章 数控车床1.1 数控机床具有以下明显特点1适合于复杂异形零件的加工。2实现计算机控制，排除人为误差。3通过计算机软件可以实现精度补偿和优化控制。4加工中心、车削中心、磨削中心、电加工中心等具有刀库和换刀功能，减少了装夹次数，提高了加工精度。5数控机床使机械加工设备增加了柔性化的特点。柔性加工不仅适合于多品种、中小批量生产也适合于大批量生产，且能交替完成两种或更多种不同零件的加工，增加了自动变换工件的功能，可实现夜间无人看管的操作。由几台数控机床（加工中心）组成的柔性制造系统（
10、FMS）具有更高柔性的自动化制造系统，包括加工、装配和检验等环节。 1.2 数控机床可划分为三个层次1高档型数控机床：是指加工复杂形状的多轴控制或工序集中、自动化程度高、高度柔性的数控机床。2普及型数控机床：具有人机对话功能，应用较广，价格适中，通常称之为全功能数控机床。3经济型数控机床：结构简单，精度中等，但价格便宜，仅能满足一般精度要求的加工，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹类的零件。数控机床知识程序、运数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令
11、；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大
12、型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产。当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件；1959年，制成了晶体管元件和印刷电路板，使数控装置进入了第二代，体积缩小，成本有所下降；1960年以后，较为简单和经济的点位控制数控钻床，和直线控制数控铣床得到较快发javascript:void(0)理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC)，这是第五代数控系统。第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。80年代初，随着计算机软、硬件技术的发
13、展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。数控装置包括程序读入装置和由电子线路组成的输入部分、运算部分、控制部分和输出部分等。数控装置按所能实现的控制功能分为点位控制、直线控制、连续轨迹控制三类。 点位控制是只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需控制。采用这类控制的有数控钻床、数控镗床和
14、数控坐标镗床等。直线控制是除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，还要控制在这两点之间以指定的进给速度进行直线切削。采用这类控制的有平面铣削用的数控铣床，以及阶梯轴车削和磨削用的数控车床和数控磨床等。连续轨迹控制(或称轮廓控制)能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动。为了使刀具按规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算的功能，使刀具的运动轨迹以最小的误差逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向的运动速度，以便在切削过程中始终保持规定的进给速度。采用这类控制的有能加工曲面用的数控铣床、数控车床、数控磨床和加工中心等。伺服机构分为开环、半闭环和闭环三种类型。开环伺服机构是由步进电机驱动
15、线路，和步进电机组成。每一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动工作台移动一定的距离。这种伺服机构比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。半闭环伺服机构是由比较线路、伺服放大线路、伺服马达、速度检测器和位置检测器组成。位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠的回转角度间接测出工作台的位置。常用的伺服马达有宽调速直流电动机、宽调速交流电动机和电液伺服马达。位置检测器有旋转变压器、光电式脉冲发生器和圆光栅等。这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。闭环伺服机构的工作原理和组成与半闭环伺服机构相同，只是位置检测器
16、安装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置，故反馈精度高于半闭环控制，但掌握调试的难度较大，常用于高精度和大型数控机床。闭环伺服机构所用伺服马达与半闭环相同，位置检测器则用长光栅、长感应同步器或长磁栅。为了保证机床具有很大的工艺适应性能和连续稳定工作的能力，数控机床结构设计的特点是具有足够的刚度、精度、抗振性、热稳定性和精度保持性。进给系统的机械传动链采用滚珠丝杠、静压丝杠和无间隙齿轮副等，以尽量减小反向间隙。机床采用塑料减摩导轨、滚动导轨或静压导轨，以提高运动的平稳性并使低速运动时不出现爬行现象。由于采用了宽调速的进给伺服电动机和宽调速的主轴电动机，可以不用或少用齿轮传动和齿轮变速，这就简化
17、了机床的传动机构。机床布局便于排屑和工件装卸，部分数控机床带有自动排屑器和自动工件交换装置。大部分数控机床采用具有微处理器的可编程序控制器，以代替强电柜中大量的继电器，提高了机床强电控制的可靠性和灵活性。随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的javascript:void(0)自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形
18、成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统.1.3 选用数控机床需遵循的原则1实用性：是指明确数控机床来解决生产中的哪一个或哪几个问题。2经济性：是指所选用的数控机床在满足加工要求的条件下，所支付的代价是最经济的或者是较为合理的。3可操作性：用户选用的数控机床要与本企业的操作和维修水平相适应。4稳定可靠性：是指机床本身的质量，选择名牌产品能保证数控机床工作时稳定可靠。图1-1配备有装载多把刀具的刀具库，有自动更换刀具的功能，一次装夹中可以完成钻、镗、铣、铰等工序，特别适用于箱体类零件的多面、多工序加工。它能完成车削加工的同时，兼有铣、镗、钻孔、攻丝等功能柔性制造系统(Flexib
19、leManufacturingSystem-FMS)带有自动换刀装置(AutomaticToolChanger-ATC)的数控加工中心，是柔性制造的硬件基础，是制造系统的基本级别。其后出现的柔性制造单元(FlexibleManufacturingCell-FMC)，是较之高一级的柔性制造系统，它一般由加工中心机床与自动更换工件(AutomatedWork-piece Changer-AWC)的随行托盘(pallet)或工业机器人以及自动检测与监控技术装备所组成。由多台和存储，以及必要的工件清洗和尺寸检查设备，并由高一级的计算机对整个系统进行控制和管理。可实现多品种的全部机械加工。 图1-2小型
20、计算机集成制造系统计算机集成制造系统:将车间制造过程的自动化,从生产决策、产品设计、市场预测直到销售的整个生产活动的自动化，特别是技术和管理科室工作的自动化的要求综合成一个完整的生产制造系统，即所谓的计算机集成制造系统，它将一个制造工厂的生产活动进行有机的集成，以实现更高效益、更高柔性的智能化生产。这是当今自动化制造技术发展的最高阶段。1.4 直接数字控制系统直接数字控制DNC系统是用一台通用计算机直接控制和管理一群数控机床进行零件加工或装配的系统。计算机将一组数控机床与储有零件加工程序和机床控制程序的公共存储器相连接，根据加工要求向机床分配数据和指令。在DNC系统保留原来各数控机床的数控系统
21、，并与DNC系统的中央计算机组成计算机网络，实现分级控制管理。中央计算机并不取代各数控装置的常规工作。DNC系统中央计算机房配有自动编程终端，也可在加工现场安装自动编程终端与中央计算机通信进行现场自动编程和对零件程序进行编辑、修改，使编程与控制相结合，而且中央计算机零件程序存储容量大。此外，DNC系统还具有生产管理、作业调度、工况显示监控和刀具寿命管理等功能。图1-3DNC系统可以分为间接控制型和直接控制型两大类：间接控制型系统间接控制型DNC系统是由已有的数控机床，配上集中管理和控制的中央计算机，并在中央计算机和数控机床的数控装置之间加上通信接口所组成。大容量的外存储器:存放每台数控机床所需
22、的零件加工计划和加工程序，适时调至计算机的内存中。计算机顺次查询各台数控机床的状态和请求信号，根据需要计算机向某台数控机床传送所需的加工程序。由于传递一个零件加工程序的时间很短，而机床的加工时间很长，所以一台中央计算机为多台机床服务时，不会发生机床暂停加工等待的现象。间接型DNC系统中，各数控机床的数控装置仍然承担着原来的控制功能，中央计算机与数控机床接口，只起了原有数控机床的纸带阅读机的作用。这样的控制功能，称之为读带机旁路控制(BehindtheTapeReader-BTR)。间接型DNC系统比较容易建立，并且当中央计算机出了故障时，数控机床仍可用原有的纸带阅读机工作，但由于机床的数控装置
23、并未简化，故硬件成本较高。组成直接控制型DNC系统的数控机床不再配置普通的数控装置。原来由数控装置完 图1-4成的插补运算功能全部或部分由中央计算机集中完成，各台数控机床只需配置一个简单的机床控制器(MachineControlUnit-MCU)用于数据传递，驱动控制和手动操作。一般来说：将插补分成粗、精插补，由中央计算机完成粗插补，由接口电路或MCU完成精插补，这种方案综合考虑了运算速度与硬件成本。直接控制型DNC系统的数控机床，其控制功能主要由计算机软件执行，所以灵活性较大，适应性较强，可靠性也较高，但是一次性投资比较大。1.5 柔性制造单元和柔性制造系统 柔性制造单元(FMC)是由中心控
24、制计算机、加工中心与自动交换工件(AWC，APC)装置所组成。工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工，使得加工的柔性(可编程性)、加工精度和生产效率更高。在柔性制造单元中，中心控制计算机负责作业调度、自动检测与工况自动监控等功能；工件装在自动交换工件装置(工作台)上在中心控制计算机控制下传送到加工中心上加工；加工中心接收中心控制计算机传送来的数控程序进行加工，并将工况数据送中心控制计算机处理，如工件尺寸自动检测和补偿，刀具损坏和寿命监控等。组成:它由加工中心、环形工件交换工作台、工件托盘及托盘交换装置组成环形工作台是一个独立的通用部件，与加工中心并不直接相连，装有工件的托盘在环形工作
25、台的导轨上由环形链条图1-5驱动进行回转，每个托盘上有地址编码。当一个工件加工完毕后，托盘交换装置将加工完的工件连同托盘一起拖回至环形工作台的空位；然后，按指令将下一个加工的托盘与工件转到交换位置，由托盘交换装置将它送到机床工作台上，定位夹紧以待加工。已加工好的工件连同托盘转至工件的装卸工位，由人工卸下，并装上待加工的工件。托盘搬运的方式多用于箱体类零件或大型零件。托盘上可装夹几个相同的零件，也可装夹数个不同的零件。对于车削或磨削中心等机床，可以使用工业机器人进行工件的交换。由于机器人的抓重能力及同一规格的抓取手爪对工件形状与尺寸的限制，这种搬运方式主要适用于小件或回转件的搬运。柔性制造单元可
26、以作为组成柔性制造系统的基础，也可以作独立的自动化加工设备。由于柔性制造单元自成体系，占地面积小，成本低而且功能完善，加工适应范围广，故有廉价小型柔性制造系统之称。16 柔性制造系统柔性制造系统(FMS)公认的特征：由一个物料运输系统将所有设备连接起来，这些设备不限于切削加工设备，也可以是电加工、激光加工、热处理、冲压剪切设备以及装配、检验等设备；可以进行没有固定加工顺序和无节拍的随机自动制造。图1-6柔性制造系统的组成：一般认为FMS应由加工、物流、信息流三个子系统组成，每一个子 系统还可以有分系统。加工系统多数是由CNC机床按DNC的控制方式构成。系统中的机床，有互补和互替两种配置原则：互
27、补是指在系统中配置有完成不同工序的机床，彼此互相补充而不能代替，一个工件顺次通过这些机床进行加工；互替是指在系统中配置有相同的机床，一台机床有故障则另一台机床可以代替加工，以免整个系统停工等待。当然，一个系统的机床设备也可以按这两种方式混合配置，这要根据预期生产性质来确定。物流系统包括工件和刀具两个物流系统 。刀具系统设有中央刀库，由机器人在中央和各机床的刀库之间进行输送和交换刀具。而刀具的备制和预调一般都不包括在自动监控的范围之内。刀具的数目要少，必须采用标准化、系列化，并有较长的刀具寿命。系统应有监控刀具寿命和刀具故障的功能。对刀具寿命的监控，目前多采用定时换刀的方法，即记录每一把刀具的使
28、用时间，达到预定的使用寿命后即强行更换。还有一种直接检测刀具磨损情况更换刀具的方法，由于这一技术不成熟，还没有在生产中得到应用。工件系统包括有工件、夹具的输送、装卸以及仓储等装置。在FMS中工件和夹具的存储仓库多用立体仓库，由仓库计算机进行控制和管理。其控制功能有：记录在库货物的名称、货位、数量、重量以及入库时间等内容；接受中央计算机的出、入库指令，控制堆垛机和输送车的运动；监督异常情况和故障报警等。各设备之间的输送路线以直线往复方式居多，输送设备中使用最多的是有轨小车和使用灵活的无轨小车。无轨小车又称自动引导小车。小车上有托盘交换台，工件放在托盘上，托盘由交换台推上机床的工作台，对工件进行加
29、工；加工好的工件连同托盘拉回到小车上的交换台上，送装卸工位，由人工卸下并装上新的待加工件。小车的行走路线常用电缆或光电引导。信息流系统包括作业计划，加工系统和物流系统的调度与自动控制，在线状态监控及其数据和信息处理，以及故障在线检测和处理等。1.7 计算机集成制造系统简介计算机集成制造系统(CIMS)是采用现代计算机技术将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来随着科学技术的进步和生产的发展，产品多样化，中小批量产品比重日益增加，产品交货期和更新换代周期越来越短。目前中小批零件品种占整个机加工零件品种的50以上。CIMS将计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助管理集成在
30、一起，将制造过程中的物料流和信息流组成一个协调平衡的运动系统，实现总体的优化来适应市场竞争的需要。CIMS将计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助管理集成在一起，将制造过程中的物料流和信息流组成一个协调平衡的运动系统，实现总体的优化来适应市场竞争的需要。目前CIMS技术得到广泛的重视。美国把CIMS看作是今后60年科技方向；欧共体将CIMS列为信息技术研究三个重大项目之一；日本在80年代初就提出了立国和面向21世纪的科技发展战略，对开发CIMS有关的各种新技术都作了巨额投资。我国在1986年制定了国家科技研究发展计划(即“863计划)，将CIMS确定为自动化研究领域的之一。第2章 数控车床
31、编程基础2.1 数控车床概述机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。普通机床经经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通
32、用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。要学好数控车床理论和操作，就必须勤学苦练，从平面几何，三角函数，机械制图，普通车床的工艺和操作等方面打好基础。因此，必须首先具有普通车工工艺学知识然后才能从掌握人工控制转移到数字控制方面来，另一方面，若没有学好有关数学、电工学、公差与化合及机械制造等深内容，要学好数控原理和程序编制等，也会感到十分困难。熟悉零件工艺要求，正确处理工艺问题。由于数控机床加工的特殊性，要求数控机床加工工人既是操作者，又是程序员，同时具备初级技术人员的某些素质，因此，二操作者必须熟悉被加工零件的
33、各项工艺（技术）要求，如加工路线，刀具及其几何参数，切削用量，尺寸及形状位置公差。”存熟悉了各项工艺要求，并对出现的问题正确进行处理后，才能减少工作盲目性，保证整个加工工作圆满完成。为了适应我国社会主义市场经济发展的形势，贯彻党中央提出的科教兴国，全面提高劳动者素质的战略方针，为满足培养大量不同层次数控机床技能型人才的需要，本中心培训课程主要面向职业技术教育，职业技能培训，其特色在于集理论与实践于一体，将数控机床编程和操作有机相结合起来，由浅人深。主要内容包括：数控人门知识、数控装置、伺服系统、数控系统、程序编制基础知识、程序编制中的工艺处理、手工编程中的数学处理、加工程序编制、自动编程简介和
34、典型零件的加工程序编制实例等，指导培训学员能够正确掌握数控技术的基本要求、内容、方法、步骤。在基础课程中为了节省篇幅有的标准仅摘录其中常用部份。数控车床品种繁多，结构各异，但是仍有很多相同之处，本节主要介绍 CJK6O32 数控车床。该车床为两坐标连续控制的数控车床，系统是HCNC一1T系统，其人机界面、操作面板、操作步骡及编程方法与当前主流系统基本一致。该车床可进行平面任意曲线的加工，可车削圆柱、圆锥螺纹，具有刀尖半径补偿、螺距误差补偿，固定循环，图形模拟显示等功能。适合于加工：形状复杂的盘类或轴类零件。数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。2.2 机车坐标系数控
35、车床是以其主轴轴线方向为Z 轴方向，刀具远离工件的方向为 Z 轴正方向。 X 坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横向拖板，刀具离开工件旋转中心的方向为 X 轴正方向。故此 CJK6O32 车床的各轴方向如 1-1，所示：1机床原点、参考点、机床坐标系：参考点为机床上一固定点，如图 1-1 所示，（点 O 即为参考点）。其固定位置，由 X 向与 Z向的机械挡块及电机零点位置来确定，机械挡块一般设定在 Z 轴正向最大位置。当进行回参考点的操作时，装在纵向和横向拖板上的行程开关，碰到挡块后，向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，完成回参考点的操作。机床原点也是机床上的一个固定点。车床的机床原
36、点一般定义在主轴旋转中心线与车头端面的交点或参考点上， CJK6O32 车床其机床原点与如果以机床原点为坐标原点，建立一个 Z 轴与 X 轴的直角坐标系，则此坐标系就称为机床坐标系。当机床完成回参考点的操作时，即建立机床坐标系。2工件原点和 212 件坐标系：工作原点（即程序原点），其是人为设定的点。没定的依据是：既要符合图样尺寸的标注习惯义要便于编程。因此当编程时，一般先找出图样上的设计基准点，并通常以该点作为工作原点数控车床工件原点一般选择在轴线与工件右端而、左端面或卡爪的前端面的交点上。如图 1-1，其以工作右端面与轴线的交点作为工作原点。如果以工件原点为坐标原汽，建立一个 z 轴与 x
37、 轴的直角坐标系，则此坐标系就称为件坐标系。数控车床上工件坐标系的 2 抽一般与土轴轴线重合。3. 绝对编程与增量编程确定轴移动的指令方法有绝对指令和增量指令两种。绝对指令是对各轴移动到终点的坐标值进行编程的方法，称为绝对编程法。增量指令是用各轴的移动量直接编程的方法，称为增量编程法。例如，当从 A 直线移动到 B ，如图 1 一 2 ，两种方法编程如下：绝对指令编程： G90G01 X60230;增量指令编程： G91G01 X40Z 一 60 ; 注： G9O 、 G91 为模态功能，可相互注销， G90 为缺省值。4. 直径编程和半径编程：数控车床加：工的是回转体类零件，其横截面为圆形，
38、所以尺寸有直径指定和半径指定两种方法。当用直径值编程时，称为直径编程法：用半径值编程时，称为半径编程法。如图 1 一 2 ，用半径、直径编程法编辑其程序如下： 半径编程：G90G01 X60230 （绝对指令编程）G91 G01 X40Z 一 60 （增量指令编程）直径编程： G90G01X120230 （绝对指令编程） G91G01X802 一 60 （增量指令编程）数控车床出厂时一般设定为直径编程。如需用半径编程，要改变系统中相关参数，使系统处于半径编程状态；本章以后，若非特殊说明，各例均为直径编程。注：当用半径或直径编程法时，系统参数中（机床参数）“直径编程半径编程”，要设为“ 1 或“
39、0”了。 2.3 数控回转工作台和自动交换工作台 数控镗、数控铣和加工中心，采用内部结构具有数控进给驱动机构特点的回转工作台，实现圆周任意角度的分度和进给运动。对多工序数控机床，配置自动交换工作台，进一步缩短辅助加工时间。 1刀架系统；回转刀架，更换主轴换刀和带刀库的自动换刀系统及多刀架、多主轴布局对提高生产效率和自动化水平发挥了重要作用。为使刀具在机床上迅速定位、夹紧，普遍采用标准刀具系统和机夹刀。 2. 数控附件；(1) 对刀仪(2) 自动编程机，(3) 自动排屑器，(4) 物料储运及上下料装置，(5) 自动冷却、润滑及各种新型配套件如导轨防护罩等。 2.4 直接数字控制系统数控机床的外观
40、大都采用线型简洁的板块组合式全封闭安全防护罩，配备有现代特征的集操作、显示、控制于一体的操作面板，淘汰了普通机床各种操作手柄、手轮和线型复杂零散的多面型表面形态。安全防护罩可防止高压、大流量冷却液及铁屑飞溅，减少粉尘入侵，隔声降噪，有利于机床的精度保持和环境保护，真正体现了机、电、液一体化的特点。 依人机工程学宜人性原则设计的桌面式或悬挂式数控操作面版，是机床与操作者联系和信息交流的唯一界面，指示灯、按钮、按键的数量与排列及CRT的设计，既适合人的操作特性，又利于人机间的协调与交流，通过视觉良好的键面色彩，标准化的象形符号意象抽取，能准确反映和传递两者间的信息。第3章 数控机床故障的诊断3.1
41、 如何正确操作规程合理使用数控机床数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。但我们要清醒地认识到,能否达到数控机床以上所述的优点,还要看操作者在生产中能不能恰当、正确地使用。下面从操作者的角度来谈下数控机床使用中应注意的事项,以保证数控机床的优越性
42、得以充分发挥。3.2 尽可能提高机床的开动控机床购进后,如果它的开动率不高,这不但使用户投入的资金不能起到再生产的作用,还有一个令人担忧的问题是很可能因过保修期,设备发生故障需支付额外的维修费用,因为新购进的设备都有一定时间的保修期限,从以往的经验来看,CNC设备在使用初期故障率相对来说往往大一些,用户就应在这期间充分利用机床,使其薄弱环节尽早暴露出来,在保修期内得以解决。平常缺少生产任务 ,也不能空闲不用,这不是对设备的爱护,反而由于长期不用,可能由于受潮等原因加快电子元器件的变质或损坏。使用者要定期通电 ,每次空运行1小时左右,利用机床运行时的发热量来去除或降低机内的湿度。3.3 数控机床
43、的故障诊断数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。这些原因大致包括：1. 机械锈蚀、磨损和损坏；2. 元器件老化、损坏和失效；3. 电气元件、插接件接触不良；4. 环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；5. 随机干扰和噪声；6. 软件程序丢失或被破坏。3.4 早期故障期早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加迅速下降。使用初期之所以故障频繁，原因大致如下：1. 机械部分。机床虽然在出厂前进行过
44、运行磨合，但时间较短，而且主要是对主轴和导轨进行磨合。由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何形状偏差，在完全磨合前，零件的加工表面还比较粗糙，部件的装配可能存在误差，因而，在机床使用初期会产生较大的磨合磨损，使设备相对运动部件之间产生较大的间隙，导致故障的发生。2. 电气部分。数控机床的控制系统使用了大量的电子元器件，这些元器件虽然在制造厂经过了相当长时间的老化试验和其他方式的筛选，但实际运行时，由于电路的发热、交变负荷、浪涌电流及反电势的冲击，性能较差的某些元器件经不住考验，因电流冲击或电压击穿而失效，或特性曲线发生变化，从而导致整个系统不能正常工作。3. 液压部分。由于出厂后运输及安装
45、阶段时间较长，使得液压系统中某些部位长时间无油，汽缸中润滑油干涸，而油雾润滑又不可能立即起作用，造成油缸或汽缸可能产生锈蚀。此外，新安装的空气管道若清洗不干净，一些杂物和水分也可能进入系统，造成液压气动部分的初期故障。3.4.1 偶发故障期数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相对稳定的正常运行期。在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。偶发故障是由于偶然因素引起的。3.4.2 耗损故障期耗损故障期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而升高。出现这种现象的基本原因是由于数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲劳、磨损、老化等原因，寿命已接近
46、衰竭，从而处于频发故障状态。3.5 数控机床故障诊断的一般步骤1. 详细了解故障情况。例如，当数控机床发生颤振、振动或超调现象时，要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴，如果是某一轴，是全程还是某一位置；是一运动就发生还是仅在快速、进给状态某速度、加速或减速的某个状态下发生。为了进一步了解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查荧光屏上的显示内容、控制柜中的故障指示灯、状态指示灯或作报警用的数码管。当故障情况允许时，最好开机试验，详细观察故障情况。2. 根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。对故障现象进行全面了解后，下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置，即哪一部分出
47、现故障可能导致如此现象。有些故障与其他部分联系较少，容易确定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法确定出故障源查找方向，这就要仔细查阅有关的数控机床资料，弄清与故障有关的各种因素，确定若干个查找方向，并逐一进行查找。3. 由表及里进行故障源查找。故障查找一般是从易到难，从外围到内部逐步进行。所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度。技术上的复杂程度是指判断其是否有故障存在的难易程度。在故障诊断的过程中，首先应该检查可直接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，然后检查须要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位。3.6 数控机床故障诊断的一般方法数控机床是
48、涉及多个应用学科的十分复杂的系统，加之数控系统和机床本身的种类繁多，功能各异，不可能找出一种适合各种数控机床、各类故障的通用诊断方法。这里仅对一些常用的一般性方法作以介绍，这些方法互相联系，在实际的故障诊断中，对这些方法要综合运用。3.6.1 根据报警号进行故障诊断计算机数控系统大都具有很强的自诊断功能。当机床发生故障时，可对整个机床包括数控系统自身进行全面的检查和诊断，并将诊断到的故障或错误以报警号或错误代码的形式显示在CRT上。1. 报警号(错误代码)一般包括下列几方面的故障(或错误)信息：(1) 程序编制错误或操作错误；(2) 存储器工作不正常；(3) 伺服系统故障；(4) 可编程控制器故障；(5