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1、 毕业论文题目：数控机床故障诊断及排除方法浅析 教学点：水利水电学校 层次：高中起点专科专业：机电一体化年纪：11级 学号：58 学生： 指导老师： 完成日期 ：2013 年 05月06日 数控机床故障诊断及排除方法浅析【摘要】数控机床是一种高效的自动化机床，涵盖了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和传感器技术等各个领域的新的技术成果，是一门新兴数字程序控制机床。【关键词】数控机床的组成与应用；故障；排除方法；不同的数控机床，其结构和性能有很大的区别，但在故障诊断上有它的共性。通过对这些共性的分析得出一些对数控机床故障诊断原则、方法及故障排除方法、组合与工作应用工艺分析。以下逐一介绍：
2、一、数控机床的组成与工作应用:1）数控机床一般由下列几个部分组成：主机，它是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。辅助装置，指数控机床
3、的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。它本身是机电一体化的重要组成部分,也是现代机床技术水平的重要标志2）数控机床的应用数控机床发展至今已经有四十多年的历史了，它与电子技术，特别是计算机技术的发展密切相关,自世界上第一台数控机床于年在美国麻省理工学院研制出以来，数控机床在制造工业，特别是汽车航空航天，以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件还是在软件方面，都有飞速的发展随着现代经济和科学技术的飞
4、跃发展，尤其是计算机数控系统的出现及微型计算机的迅速发展，再加上数控技术的普及和电子器件成本的降低，这些有利的条件都使得数控机床的适用应用范围越来越广泛，其加工成本不断降低，加工精度不断提高。数控系统除了用来控制金属切削机床外，还普遍用于控制诸如冲床线切割机气割机之类的简单机器直至机器人之类的复杂设备，在要求可靠性高柔性强和实现机电一体化等方面的生产加工中对数控机床都有广泛的需要,由于数控机床属于精密设备，致使成本较高，因此，目前多用于形状复杂精度要求高的中小批量零件加工。二、数控机床故障诊断原则1.先外部后内部数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，所以故障的发生必然要从这三者之间综合反映出
5、来。所以要求维修人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，维修人员应采用望、闻、听、问等方法，由外向里逐一进行检查。例1：一数控车床刚投入使用的时候，在系统断电后重新启动时，必须要返回到参考点。即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后，再使各轴返回参考点。否则，可能发生撞车事故。所以，每天加工完后，最好把机床的轴移到安全位置。此时再操作或断电后就不会出现问题。外部硬件操作引起的故障是数控修理中的常见故障。一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置出现问题引起的。这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因。对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警。维修人员可利用这
6、些信息手段缩小诊断范围。而有些故障虽有报警信息显示，但并不能反映故障的真实原因。这时需根据报警信息和故障现象来分析解决。例如：台立式加工中心采用FANUC-OM控制系统。机床在自动方式下执行到X轴快速移动时就出现414和410报警。此报警是速度控制OFF和X轴伺服驱动异常。由于此故障出现后能通过重新启动消除，但每执行到X轴快速移动时就报警。经查该伺服电机电源线插头因电弧爬行而引起相间短路，经修整后此故障排除。2.先机械后电气由于数控机床是一种自动化程度高，技术复杂的先进机械加工设备。机械故障较易发现，而系统故障诊断难度要大一些。3.先静后动维修人员要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问操作人员
7、故障发生的过程及状态，查看说明书、资料后方可动手查找故障原因，继而排除故障，4.先公用后专用公用性问题会影响到全局，而专用性问题只影响局部。5.先简单后复杂当出现多种故障相互交织掩盖、一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决较大的问题。常常在解决简单的故障的过程中，难度大的问题也可能变的容易，理清思路，将难度较大的变得容易一些。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，然后再分析很少发生的特殊原因。二、数控系统自诊断技术及故障排除方法所谓系统诊断技术，就是利用数控装置中的计算机及相关运行诊断软件进行各种测试。1.自诊断技术1)开机自诊断：数控系统通电后，设备内部诊断软件会自
8、动对系统中各种元件如CPU、RAM及各应用软件进行逐一检测并将检测结果显示出来，如检测发现问题，系统会显示报警信息或发出报警信号。开机自诊断通常会在开机一分钟之内完成。有时开机诊断会将故障原因定位到电路板或模块上，但也经常仅将故障原因定位在某一范围内，这时维修人员需查找相关维修手册根据提示找到真正故障原因并加以排除。2)运行自诊断：运行自诊断也称在线自诊断，是指数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关信息，这种诊断一般会在系统工作时反复进行。3)脱机诊断：当系统出现故障时，首先停机，然后使用随机的专用诊
9、断纸带对系统进行脱机诊断。诊断时先要将纸带上的程序读入RAM系统中，计算机运行程序进行诊断，从而判定故障部位，这种诊断在早期的数控系统中应用较多。2.人工诊断技术数控系统的故障种类很多，而自诊断往往不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体确定的元器件上，这时要迅速查明原因就需要采用人工诊断方法。人工诊断方法有很多种，最常用的有:功能程序测试法、参数检查法、备件置换法、直观法、原理分析法等，现简介如下:1)功能程序测试法：这种方法将数控系统中的G、M、S、T、功能的全部指令编成一个测试程序，穿成纸带或存储到软盘上在进行诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能出现问题，这种方法一般在
10、机床出现随机性故障时使用，也可用于设备闲置时间较长重新投入使用时测试用。2)参数检查法：一般系统的参数是存放在RAM中的，一旦出现干扰或其它原因会造成参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作，这时应根据故障特征，检查和核对有关参数，在排除某些故障时，有时还需对某些参数进行调整。3)备件置换法：是将系统中型号完全相同的电路板、模块、集成电路或其它零部件进行互相交换比较，或利用备用的元器件替换有疑点的部件，从而快速有效地确定故障部位。4)直观法：直观法是利用维修中常用的“先外后内”的原则，利用观察零部件的工作状态、听声音、摸发热等方法，进行逐个检查，如利用视觉可观察内部器件或外部连接的形状上的变化；
11、利用听觉可查寻器件发出的异常声音;利用嗅觉或触觉可查寻过载、高温等现象;等等。5)原理分析法：当采用其它检查方法难以奏效时，可以从电路基本原理出发，一步一步用万用表、逻辑表、示波器等工具对测点进行检查对照，最终查明故障原因。3.高级诊断技术1)在高级诊断中，常用的方法主要有以下几种方法：2)自修复诊断：自修复诊断一般是指在系统内设置不参与运行的备用模块。自修复程序在控制系统每次开机运行，当发现某模块有问题时，系统会把故障信息显示在屏幕上，同时自动查寻备用模块，故障模块的工作即被备用模块取代，维修人员可根据提示更换下一故障模块。自修复诊断方法需要较多的备用模块，这会使系统体积增大，价格提高。3)
12、诊断指导专家系统：近年来，随着图像识别、声音识别、自动翻译和智能工业机器人等技术的发展，这些技术越来越多地被应用到数控机床上。诊断专家系统以专家知识、经验为基础，自动模仿专家利用知识解决复杂问题的思维活动，这就使普通工作人员同样能对故障做出具有专家级水平的诊断结论。例如：日本的FANUC系统的诊断指导专家系统是由知识库、推理计算机和人工控制器组成。知识库内存储了专家分析、故障判断和如何消除故障的经验知识。这些知识用于读出数控系统的状态信息，通过人工控制器，编程员可用简捷的记述把专家的知识编成程序，并把程序变成知识库目标形式，再存储到知识库中。推理机通过运行程序进行推理，操作者也可通过显示单位，
13、用简单的人机对话的方式选择故障状态，必要时回答系统的提问，以补充为得出结论所需的其它信息。4)通讯诊断系统：该诊断方法又称海外诊断，是由中央维修站通过电话线路，甚至国际电话系统向用户设备发送诊断程序所进行的一种遥控诊断。通讯诊断系统除可用于故障发生后的诊断外，还可以为用户作定期的预防性诊断，设备生产厂家的维修工不必亲临现场，只需按预定的时间对机床进行系列试运行检查，在中央维修站分析诊断数据，即可发现可能存在的故障隐患。三、结语数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流,是衡量机械制造工艺水平的重要指标,在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用,因此,如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题,只有掌握正确的使用方法和维护排除方法,才能保证数控机床的优越性得以实现【参考文献】1周兰陈少艾.数控机床故障诊断与维修M.北京:人民邮电出版社,2007.2杨中力.数控机床故障诊断与维修M.大连:大连理工出版社,2006.3王侃夫.数控机床故障诊断及维护M.北京:机械工业出版社,2005.