數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)

一、常用術(shù)語(yǔ)

ATC（Automatic tool changer)自動(dòng)換刀裝置。由刀庫(kù)和換刀機(jī)械手等組成。

APC （Automatic pallter changer)工作臺(tái)自動(dòng)交換裝置。

MC（Machining center)加工中心。

FMC（Flexible manufacturing cell )柔性制造單元，由加工中心（MC）和自動(dòng)交換工件（AWC）組成。

FMS（Flexible manufacturing systems)柔性制造系統(tǒng)。由加工、物流、信息流子系統(tǒng)組成。

CIMS (Computer integrated maufacturing systems)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，是指零件設(shè)計(jì)到加工、裝配、檢驗(yàn)、運(yùn)輸?shù)纫约罢麄€(gè)生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)劃管理的計(jì)算機(jī)控制和管理系統(tǒng)。

DNC（Direct numercial control)計(jì)算機(jī)直接數(shù)控系統(tǒng)。用一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)直接控制和管理一群數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工或裝配，也稱群控系統(tǒng)。

二、數(shù)控機(jī)床分類

1.1.4  數(shù)控機(jī)床的分類

數(shù)控機(jī)床的種類繁多，功能各異，各行業(yè)都可從不同角度進(jìn)行分類，為了便于了解和研究，一般按以下幾種方法進(jìn)行分類。

一．按工藝用途分類

1．一般數(shù)控機(jī)床

一般數(shù)控機(jī)床是在普通通用機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，這種類型的數(shù)控機(jī)床工藝用途與普通機(jī)床相似，不同的是它適合加工單件、小批量和復(fù)雜形狀的零件，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度比普通機(jī)床高，其種類主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床等。如下圖所示

二．按運(yùn)動(dòng)方式分類

1．點(diǎn)位控制系統(tǒng)

點(diǎn)位控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，其數(shù)控裝置只能控制刀具從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的位置，而不控制移動(dòng)的軌跡，因?yàn)辄c(diǎn)位控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床只要求獲得準(zhǔn)確的加工坐標(biāo)點(diǎn)的位置，而對(duì)移動(dòng)軌跡沒(méi)有嚴(yán)格要求，并且在移動(dòng)和定位過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。為了減少移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)與定位時(shí)間，一般先以快速移動(dòng)到終點(diǎn)附近位置，然后以低速準(zhǔn)確移動(dòng)到終點(diǎn)定位位置，以保證良好的定位精度。移動(dòng)過(guò)程中刀具不進(jìn)行切削。常見(jiàn)的點(diǎn)位數(shù)控機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床、數(shù)控鉆床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位控制數(shù)控裝置。

2．直線控制系統(tǒng)

直線控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，不但要求刀具或數(shù)控工作臺(tái)從起點(diǎn)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)坐標(biāo)，而且要求刀具或數(shù)控工作臺(tái)以給定的速度沿平行于某坐標(biāo)軸方向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中進(jìn)行切削加工。該類系統(tǒng)也可以控制刀具或數(shù)控工作臺(tái)同時(shí)在兩個(gè)軸向以相同的速度運(yùn)動(dòng)，從而沿某坐標(biāo)軸成45°的斜線進(jìn)行加工。常見(jiàn)的直線數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工中心等。

3．輪廓控制系統(tǒng)

輪廓控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上的坐標(biāo)軸同時(shí)進(jìn)行控制，它不僅能夠控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)值，而且能夠控制整個(gè)加工過(guò)程的每一點(diǎn)的速度與位移，既能控制加工軌跡又能加工出符合要求的輪廓。其加工工件可以用直線插補(bǔ)或圓弧插補(bǔ)的方法進(jìn)行切削加工。常見(jiàn)的輪廓數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工中心、線切割等。輪廓數(shù)控裝置比點(diǎn)位、直線控制裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，功能齊全得多。

三 .  按進(jìn)給伺服系統(tǒng)的類型分類

1．開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床

 開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常不帶有位置檢測(cè)元件，伺服驅(qū)動(dòng)元件一般為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。

開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

沒(méi)有位置測(cè)量裝置，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置→進(jìn)給系統(tǒng)），故系統(tǒng)穩(wěn)定性好。

2．閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床

 閉環(huán)進(jìn)給控制系統(tǒng)帶有位置檢測(cè)元件，隨時(shí)可以檢測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位移，并反饋給數(shù)控裝置，并與設(shè)定的指令值進(jìn)行比較，利用其差值控制伺服電動(dòng)機(jī)，直至差值為零為止。

 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖的虛線所示，直接對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置進(jìn)行檢測(cè)。

3．半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床

 半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)是將位置檢測(cè)元件安裝在伺服電動(dòng)機(jī)的軸上或滾珠絲杠的端部，不直接反饋機(jī)床的位移量，而是檢測(cè)伺服機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角，將此信號(hào)反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行指令值比較，用差值控制伺服電動(dòng)機(jī)。

 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)

半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的位置采樣點(diǎn)如圖所示，是從驅(qū)動(dòng)裝置(常用伺服電機(jī))或絲杠引出，采樣旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，不是直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。

閉環(huán)位置控制的概念與實(shí)現(xiàn)方法。

        閉環(huán)位置控制是由數(shù)控系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)完成的。安裝在工作臺(tái)上的位置傳感器將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，該脈沖送至數(shù)控系統(tǒng)的位置測(cè)量接口，由計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)算機(jī)以固定的時(shí)間周期對(duì)該反饋值進(jìn)行采樣，采樣值與插補(bǔ)程序輸出的結(jié)果進(jìn)行比較，得到位置誤差。該誤差經(jīng)軟件增益放大，輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(D／A)，從而為伺服裝置提供控制電壓，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)向減少誤差的方向移動(dòng)。如果插補(bǔ)程序不斷產(chǎn)生進(jìn)給量，工作臺(tái)就不斷地跟隨該進(jìn)給量運(yùn)動(dòng)。只有在位置誤差為零時(shí)，工作臺(tái)才停止(停在要求的位置上)。

三、主軸伺服系統(tǒng)的故障及表現(xiàn)形式

目前常采用的主軸控制方式大體上有兩種： 通用變頻器控制交流變頻電機(jī)、 采用伺服驅(qū)動(dòng)控制交流伺服電動(dòng)機(jī) 。

數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求是什么？

 （1）數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)要有較寬的調(diào)速范圍，以保證加工時(shí)選用合理的切削用量，從而獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對(duì)多道工序自動(dòng)換刀的數(shù)控機(jī)床（數(shù)控加工中心），為適應(yīng)各種刀具、工序和各種材料的要求，對(duì)主軸的調(diào)速范圍要求更高。

    （2）要求主軸在整個(gè)范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速度范圍內(nèi)提供主軸電動(dòng)機(jī)的最大功率，即恒功率范圍要寬。由于主軸電動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)的限制，其在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出，為滿足數(shù)控機(jī)床低速?gòu)?qiáng)力切削的需要常采用分段無(wú)級(jí)變速的方法，即在低速段采用機(jī)械減速裝置，以提高輸出轉(zhuǎn)矩。

    （3）要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加減速控制，即要求具有四象限驅(qū)動(dòng)能力，并且加、減速時(shí)間要短。

    （4）為滿足加工中心自動(dòng)換刀(ATC)以及某些加工工藝的需要，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)停控制。

（5）在車削中心上，還要求主軸具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給軸(C軸)的控制功能。

位置檢測(cè)裝置有哪些種類？它們可分別安裝在機(jī)床的哪些部位？

1)旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測(cè)量裝置，通常安裝在被測(cè)軸上，隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，

可將被測(cè)軸的角位移轉(zhuǎn)換成增量脈沖形式或絕對(duì)式的代碼形式。

2)光柵尺或稱光柵，是一種高精度的直線位移傳感器，在數(shù)控機(jī)床上用于測(cè)量工作臺(tái)

的位移，屬直接測(cè)量，并組成位置閉環(huán)伺服系統(tǒng)。

3) 旋轉(zhuǎn)變壓器  旋轉(zhuǎn)變壓器屬于電磁式測(cè)量傳感器，可用于角位移測(cè)量。旋轉(zhuǎn)變壓

器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用幾乎已經(jīng)可以被新型旋轉(zhuǎn)編碼器所替代

4）感應(yīng)同步器是一種電磁式的檢測(cè)傳感器，主要部件包括定尺和滑尺，感應(yīng)同步器

在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用也已經(jīng)被新型光柵尺和圓光柵所替代。

5）磁柵位置檢測(cè)裝置是由磁性標(biāo)尺、磁頭和檢測(cè)電路組成，按其結(jié)構(gòu)可分為直線磁

柵和圓型磁柵，分別用于直線位移和角度位移的測(cè)量。磁柵安裝調(diào)整方便，對(duì)使用環(huán)

境的條件要求較低，對(duì)周圍電磁場(chǎng)的抗干擾能力較強(qiáng)，在油污、粉塵較多的場(chǎng)合下使

用有較好的穩(wěn)定性，但目前在數(shù)控機(jī)床上也很少使用。

數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服的性能有何要求？

(1)精度高。伺服系統(tǒng)要具有較好的靜態(tài)特性和較高的伺服剛度，從而達(dá)到較高的定位精度，以保證機(jī)床具有較小的定位誤差與重復(fù)定位誤差,同時(shí)伺服系統(tǒng)還要具有較好的動(dòng)態(tài)性能，以保證機(jī)床具有較高的輪廓跟隨精度。

(2)快速響應(yīng)，無(wú)超調(diào)。為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，在啟、制動(dòng)時(shí)，要求加、減加速度足夠大，以縮短伺服系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，減小輪廓過(guò)渡誤差。

 (3)調(diào)速范圍寬。在數(shù)控機(jī)床中，由于所用刀具、被加工材料、主軸轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給速度等加工：工藝要求各有不同,為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須具有足夠?qū)挼臒o(wú)級(jí)調(diào)速范圍.

4.4  檢測(cè)反饋系統(tǒng)的故障分析與排除

數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)最終是以位置控制為目的，對(duì)于閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)，位置檢測(cè)元件的精度將直接影響到機(jī)床的位置精度，目前，用于閉環(huán)控制的位置檢測(cè)元件多為光柵尺，用于半閉環(huán)控制的位置元件多為光電編碼器。

4.4.1 數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求

1．?dāng)?shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)元件的要求

檢測(cè)元件的主要作用是檢測(cè)位移和速度，發(fā)送反饋信號(hào)。是檢測(cè)裝置的重要部件，位移檢測(cè)系統(tǒng)能夠測(cè)量的最小位移量稱為分辨率。分辨率不僅取決于檢測(cè)元件本身，也取決于測(cè)量電路。

數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)元件的主要要求如下：

①使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；

②要有滿足精度和速度要求；

③要使用、維護(hù)方便，適合機(jī)床運(yùn)行環(huán)境；

④成本低；       

⑤便于與計(jì)算機(jī)連接。

不同類型的數(shù)控機(jī)床對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的精度與速度的要求也不同：

①一般大型數(shù)控機(jī)床以滿足速度要求為主；

②中、小型和高精度數(shù)控機(jī)床以滿足精度要求為主；

③選擇測(cè)量系統(tǒng)的分辨率和脈沖當(dāng)量時(shí)，一般要求比加工精度高一個(gè)數(shù)量級(jí)。

數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測(cè)裝置有  旋轉(zhuǎn)編碼器 、 光柵尺  等。

五、關(guān)于數(shù)控機(jī)床的PLC

5.4 數(shù)控機(jī)床PLC的分類

PLC在CNC系統(tǒng)中是介于CNC裝置與機(jī)床之間的中間環(huán)節(jié)。其根據(jù)輸入的離散信息，在內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算并完成輸出功能。數(shù)控機(jī)床PLC的結(jié)構(gòu)形式可分為兩類：一類是專為實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床順序控制而設(shè)計(jì)制造的“內(nèi)置式”PLC，另一類是輸入/輸出接口技術(shù)規(guī)范、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)、程序存儲(chǔ)容量以及運(yùn)算和控制功能等均能滿足數(shù)控機(jī)床控制要求的“獨(dú)立式”PLC。

5.4.1 “內(nèi)置式”PLC

“內(nèi)置式”PLC從屬于CNC裝置，PLC與CNC間的信號(hào)傳送在CNC裝置內(nèi)部即可實(shí)現(xiàn)。PLC與MT(機(jī)床側(cè))則通過(guò)CNC的輸入/輸出接口電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳送，如下圖所示。

內(nèi)置式PLC有以下特點(diǎn):

① 內(nèi)置式PIC能獨(dú)立工作，只是CNC帶有PLC功能，兩者是不能分離的。

② 內(nèi)置式PLC的性能指標(biāo)(如：輸入輸出點(diǎn)數(shù)、程序最大步數(shù)、每步執(zhí)行時(shí)間、程序掃描時(shí)間、功能指令數(shù)目等）是根據(jù)所從屬的CNC系統(tǒng)的規(guī)格、性能、適用機(jī)床的類型等確定的。其硬件和軟件部分是被作為CNC系統(tǒng)的基本功能或附加功能與CNC系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)制造的，因此系統(tǒng)硬件和軟件整體結(jié)構(gòu)十分緊湊。

③在硬件結(jié)構(gòu)上，內(nèi)置式PLC可與CNC共用一個(gè)CPU，也可單獨(dú)使用一個(gè)CPU；內(nèi)置式PLC一般單獨(dú)制成一塊附加板，插裝到CNC主板的插座上，不單獨(dú)配備I/O接口，而是使用CNC系通本身的I/O接口；PLC控制部分及部分I/O電路所用電源(一般是輸入口電源，而輸出口電源是另匹配的)由CNC裝置提供，不另備電源。

④由于CNC的功能和PLC的功能在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)一同考慮，所以CNC和PLC之間沒(méi)有多余的連線，所以使得PLC信息可以通過(guò)CNC顯示器顯示，PLC編程更為方便，故障診斷功能和系統(tǒng)的可靠性也有提高。

5.4.2 “獨(dú)立式”PLC

獨(dú)立式PLC是獨(dú)立于CNC裝置，具有完備的硬件和軟件功能，能夠獨(dú)立完成規(guī)定控制任務(wù)置。采用獨(dú)立式PLC的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)框圖如下圖所示。

獨(dú)立式PLC有以下特點(diǎn)：

①獨(dú)立式PLC和CNC是通過(guò)輸入/輸出接口電路連接的。

②獨(dú)立式PLC在數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用中一般采用中型或大型PLC，I/O點(diǎn)數(shù)一般在200點(diǎn)以上，所以多采用積木式模塊化結(jié)構(gòu)，具有安裝方便、功能易于擴(kuò)展和變更等優(yōu)點(diǎn)。

③獨(dú)立式PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可以通過(guò)輸入、輸出模塊的增減靈活配置。有的獨(dú)立型PLC還可通過(guò)多個(gè)遠(yuǎn)程終端連接器構(gòu)成有大量輸入、輸出點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)大范圍的集中控制。

5.5 數(shù)控機(jī)床PLC的工作過(guò)程

PLC的工作過(guò)程基本上就是用戶程序的執(zhí)行過(guò)程，是在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶邏輯解算控制邏輯，然后順序向各輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。此外，為提高工作的可靠性和及時(shí)接收外來(lái)的控制命令，在每個(gè)掃描周期還要進(jìn)行故障自診斷和處理以及編程器、計(jì)算機(jī)的通信請(qǐng)求等。

順序掃描的工作方式是PLC的基本工作方式，這種方式簡(jiǎn)單直觀，而且方便用戶程序設(shè)計(jì)，為PLC的可靠運(yùn)行提供了有力的保證。所掃描到的指令被執(zhí)行后，其結(jié)果立刻就被后面將要掃描的指令所利用?？梢酝ㄟ^(guò)CPU設(shè)置定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描時(shí)間是否超過(guò)規(guī)定時(shí)間，避免由于CPU內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)。

對(duì)用戶程序的循環(huán)掃描執(zhí)行過(guò)程，可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段，如下圖所示：

1．輸入采樣階段

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式將所有輸入端的輸入信號(hào)狀態(tài)(ON/OFF狀態(tài))讀入到輸入映像寄存器中寄存起來(lái)，稱為對(duì)輸入信號(hào)的采樣。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。輸入狀態(tài)的變化只能在下一個(gè)工作周期的輸入采樣階段才被重新讀入。

2．程序執(zhí)行階段

在程序執(zhí)行階段，PLC對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描。如程序用梯形圖表示，則總是按先上后下、先左后右的順序掃描。每掃描到一條指令時(shí)所需要的輸入狀態(tài)或其他元素的狀態(tài)，分別由輸入映像寄存器或輸出映像寄存器中讀入，然后進(jìn)行相應(yīng)的邏輯或算術(shù)運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入專用寄存器。若執(zhí)行程序輸出指令時(shí)，則將相應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果存入輸出映像寄存器。

3．輸出刷新階段

在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中的狀態(tài)就是欲輸出的狀態(tài)。在輸出刷新階段將其轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出端子輸出信號(hào)去驅(qū)動(dòng)用戶輸出設(shè)備，這就是PLC的實(shí)際輸出。PLC重復(fù)地執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次就是一個(gè)工作周期(或稱掃描周期)。工作周期的長(zhǎng)短與程序的長(zhǎng)短有關(guān)。

5、順序掃描 的工作方式是PLC的基本工作方式，這種方式簡(jiǎn)單直觀，而且方便用戶程序設(shè)計(jì)，為PLC的可靠運(yùn)行提供了有力的保證。

6 、PLC對(duì)用戶程序的循環(huán)掃描執(zhí)行過(guò)程，可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段

7、數(shù)控機(jī)床的外圍故障比系統(tǒng)故障發(fā)生的幾率要高。故障表現(xiàn)形態(tài)各異，在作故障

診斷時(shí)，要充分利用系統(tǒng)的 外圍報(bào)警信息 ， 結(jié)合 PMC梯形圖 的邏輯關(guān)系，并且仔細(xì)觀察 I/O接口 的狀態(tài)

六、故障診斷原則和方法

2．簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修的一般方法

(1) 常規(guī)檢查法, 數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先用望、聽(tīng)、聞等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。

(2) 參數(shù)檢查法，即根據(jù)故障特征，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。

(3) 功能程序測(cè)試法，將所維修數(shù)控系統(tǒng)G、M、S、T、F、功能的全部使用指令編寫成一個(gè)試驗(yàn)程序，并備份保存。在故障診斷時(shí)，運(yùn)行此程序，用以判斷哪個(gè)功能不良或喪失。

 (4) 升降溫法，人為地將元件的溫度升降低，高或加速一些溫度特性較差的元件產(chǎn)生“病變”或使“病癥”消除來(lái)尋找故障原因。

 (5) 敲擊法，數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路和連接插座所組成，每塊電路板上含有很多焊點(diǎn)，任何虛焊或接觸不良都可能出現(xiàn)故障。若用絕緣物輕輕敲打有接觸不良疑點(diǎn)的電路板、插件或元器件時(shí)機(jī)床出現(xiàn)故障，則故障點(diǎn)很可能在所敲擊的部位。

 (6)  拉偏電源法，有些不定期出現(xiàn)的軟故障與外界電網(wǎng)的波動(dòng)有關(guān)。當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)此類故障時(shí)，可以把電源電壓人為地調(diào)高或調(diào)低，模擬惡劣的條件讓故障容易暴露。（7） 交換法，在數(shù)控系統(tǒng)中常有型號(hào)完全相同的電路板、模塊、集成電路和其他零部件。我們可將相同部分互相交換，觀察故障轉(zhuǎn)移情況，以快速確定故障部位。

（8） 備板置換法，利用備用電路板、模塊、集成電路和其他元器件，替換有疑點(diǎn)的部件，觀察故障現(xiàn)象是轉(zhuǎn)移還是依舊存在？，以此判斷故障點(diǎn)。

（9） 隔離法，有些故障，一時(shí)難以區(qū)分是數(shù)控部分、伺服部分還是機(jī)械部分造成的，可采用隔離法。就是將機(jī)電部分、數(shù)控部分、伺服部分分離，或?qū)⑽恢铆h(huán)分離作開環(huán)處理，從而達(dá)到縮小查找故障區(qū)域的目的。

（10）系統(tǒng)更新重置法，當(dāng)CNC或PLC裝置由于電網(wǎng)干擾，或其他偶然原因發(fā)生異常情況或死機(jī)時(shí)，可將系統(tǒng)重新進(jìn)行冷、熱啟動(dòng)，并對(duì)CNC參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置，便可排除故障。

（11） 對(duì)比法，本方法是利用印制電路板上預(yù)先設(shè)置的檢查用端子，確定該部分電路工作是否正常，通過(guò)實(shí)測(cè)這些端子的電壓值或波形與正常時(shí)的電壓值及波形比較，來(lái)分析故障原因和部位。有時(shí)還可以在正常部分的線路板上人為地制造一些故障（如斷開線路、拔去組件），以判斷真正的故障原因。

（12） 原理分析法，該法是排除故障的最基本方法之一。當(dāng)其他方法難以奏效時(shí)，可以從CNC系統(tǒng)原理出發(fā)，運(yùn)用萬(wàn)用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀等儀器，從前往后或從后往前檢查相關(guān)信號(hào)，并與正常情況相比較，分析判斷故障原因，再縮小故障范圍，直至最終查出故障原因。對(duì)上述故障診斷方法，有時(shí)要幾種方法同時(shí)應(yīng)用，進(jìn)行故障綜合分析，快速診斷出故障部位，從而排除故障。

在檢測(cè)和排除故障過(guò)程中還應(yīng)掌握的原則。

(1) 先外部后內(nèi)部, 數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，即當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先用望、聽(tīng)、聞等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。

(2) 先機(jī)械后電氣，先機(jī)械后電氣就是在數(shù)控機(jī)床的維修中，首先檢查機(jī)械部分是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動(dòng)液壓部分是否正常等。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械的故障。

(3)  先靜后動(dòng)，維修人員本身要做到先靜后動(dòng)，不可盲目動(dòng)手，應(yīng)先詢問(wèn)機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過(guò)程及狀態(tài)，閱讀機(jī)床說(shuō)明書，圖紙資料，進(jìn)行分析后，才可動(dòng)手查找和處理故障。

(4)  公用后專用。只有先解決影響一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才可迎刃而解。

(5)  先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。應(yīng)首先解決容易的問(wèn)題，后解決難度較大的問(wèn)題，常常在解決簡(jiǎn)單故障過(guò)程中，難度大的問(wèn)題也可變得容易，或者在排除簡(jiǎn)易故障時(shí)受到啟發(fā)，對(duì)復(fù)雜的故障的認(rèn)識(shí)更為清晰，從而也有了解決辦法。

(6)  先一般后特殊，在排除某一故障時(shí)，要首先考慮最常見(jiàn)的可能原因，然后在分析很少發(fā)生的特殊原因。

4、數(shù)控系統(tǒng)對(duì)報(bào)警是如何處理的?

一般來(lái)說(shuō)，操作者應(yīng)根據(jù)報(bào)警說(shuō)明仔細(xì)檢查系統(tǒng)及機(jī)床的情況，然后排除故障出現(xiàn)的原因所在，并按照所說(shuō)明的方法進(jìn)行應(yīng)答。

所有的“報(bào)警和信息”都是以符號(hào)來(lái)指出判據(jù)，并以文本的形式在數(shù)控系統(tǒng)的操作面板上顯示。報(bào)警文本儲(chǔ)存在數(shù)控系統(tǒng)中。機(jī)床的“報(bào)警和信息”可以通過(guò)可編程序控制器的程序以文本形式顯示，并可以按照狀態(tài)信息和故障信息進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)相關(guān)的條件一被刪除，其對(duì)應(yīng)的狀態(tài)就被清除。而故障信息總是首先要得到響應(yīng)。

5、絕對(duì)式測(cè)量和增量式測(cè)量在檢測(cè)機(jī)床參考點(diǎn)時(shí)有何差異？

增量式測(cè)量的特點(diǎn)是只測(cè)位移增量，即工作臺(tái)每移動(dòng)一個(gè)基本長(zhǎng)度單位，檢測(cè)裝置便發(fā)出一個(gè)測(cè)量信號(hào)，此信號(hào)通常是脈沖形式，這樣，一個(gè)脈沖所代表的基本長(zhǎng)度單位就是分辨力，而通過(guò)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)便可得到位移量。

在采用相對(duì)位置編碼器、感應(yīng)同步器或光柵作為位置反饋器件的數(shù)控機(jī)床中，數(shù)控系統(tǒng)一般將各進(jìn)給軸的回零減速開關(guān)（或標(biāo)記）之后由位置反饋器件產(chǎn)生的第一個(gè)零點(diǎn)標(biāo)記信號(hào)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。這類機(jī)床在每次斷電或緊急停機(jī)后都必須重新作各進(jìn)給軸的回零操作，否則，實(shí)際位置可能發(fā)生偏移，回零減速開關(guān)與其撞塊的相對(duì)位置調(diào)整不妥，也會(huì)引起機(jī)械原點(diǎn)位置的不穩(wěn)定。

絕對(duì)式測(cè)量的特點(diǎn)是，被測(cè)的任一點(diǎn)的位置都從一個(gè)固定的零點(diǎn)算起，每一被測(cè)點(diǎn)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的測(cè)量值，常以數(shù)據(jù)形式表示。

在采用絕對(duì)位置編碼器作為位置反饋器件的數(shù)控機(jī)床中，絕對(duì)位置編碼器能夠自動(dòng)記憶各進(jìn)給軸全行程內(nèi)的每一點(diǎn)位置，不需回零開關(guān)，每次斷電或緊急停機(jī)后，都不必重新作基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定操作。基準(zhǔn)點(diǎn)位置設(shè)定后永久不變，并由專供絕對(duì)位置編碼器使用的存儲(chǔ)器記憶，特別適用于鼠牙盤定位的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)零點(diǎn)位置的設(shè)定，不僅穩(wěn)定性好，而且給操作和調(diào)整帶來(lái)極大方便。

全閉環(huán)伺服系統(tǒng)與半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的區(qū)別取決于運(yùn)動(dòng)部件上的檢測(cè)元件 。

數(shù)控機(jī)床的核心是數(shù)控系統(tǒng) 。不要認(rèn)為是

伺服系統(tǒng) 、 反饋系統(tǒng)  、傳動(dòng)系統(tǒng)

為了保證數(shù)控機(jī)床能滿足不同的工藝要求，并能夠獲得最佳切削速度，主傳動(dòng)系統(tǒng)的要求是分段無(wú)級(jí)變速 。注意：不要認(rèn)為是無(wú)級(jí)調(diào)速 、   變速范圍寬  、  變速范圍寬且能無(wú)級(jí)變速。

數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的最小設(shè)定單位就是脈沖當(dāng)量 。

“CNC”的含義是計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 。

注意：不要理解為數(shù)字控制  更不要說(shuō)成是網(wǎng)絡(luò)控制 。

1、數(shù)控機(jī)床電器控制系統(tǒng)由  數(shù)控裝置  、  進(jìn)給伺服系統(tǒng)  、  主軸伺服系統(tǒng)  、  機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng) 等組成。

2、數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測(cè)裝置有 旋轉(zhuǎn)編碼器 、 光柵尺 等。

3、將反饋元件安裝在伺服電機(jī)軸上或滾珠絲杠上,間接計(jì)算移動(dòng)執(zhí)行元件位移進(jìn)行反饋的伺服系統(tǒng)，稱為  半閉  環(huán)伺服系統(tǒng)。

4、滾珠絲杠預(yù)緊的目的是 減小或消除反向間隙 。

5、數(shù)控機(jī)床的控制可分為二大部分：一部分是坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的位置控制；另一部分是數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程的順序控制。

在PLC開關(guān)量輸入輸出的控制中，應(yīng)注意哪些問(wèn)題？

1)開關(guān)量輸入電路中常使用觸點(diǎn)型行程開關(guān)，無(wú)觸點(diǎn)型感應(yīng)開關(guān)或霍耳開關(guān)等，加之?dāng)?shù)控裝置的輸入電路有各種形式，所以要注意開關(guān)量信號(hào)檢測(cè)元件與CNC接口電路的配接。

    2)在開關(guān)量輸出電路中，當(dāng)被控對(duì)象是電磁閥、電磁離合器等交流負(fù)載，或雖是直流負(fù)載，但工作電壓或電流超過(guò)輸出信號(hào)的最大允許值，應(yīng)首先驅(qū)動(dòng)24V中間繼電器，然后用其觸點(diǎn)控制強(qiáng)電線路中的功率接觸器或直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。同時(shí)應(yīng)注意，中間繼電器線圈一定要并聯(lián)保護(hù)二極管，并注意二極管的方向，以便當(dāng)線圈切斷時(shí)，為電流提供釋放回路，否則極易損壞驅(qū)動(dòng)電路。

    3)為提高整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力，弱電信號(hào)與強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)信號(hào)在走線槽中要盡量分別走線。并且無(wú)觸點(diǎn)型在交流接觸器線圈兩端要就近并聯(lián)RC滅弧器。交流電動(dòng)機(jī)每相之間也要用一個(gè)滅弧器，每個(gè)交流電動(dòng)機(jī)用三個(gè)。

故障分析一

在一臺(tái)采用FANUC交流模擬主軸驅(qū)動(dòng)單元的數(shù)控機(jī)床上，直流側(cè)保險(xiǎn)絲燒斷報(bào)警（LED2，LED1 點(diǎn)亮）。試分析原因和解決辦法。故障原因：

三相200V交流電經(jīng)整流橋整流到直流300V，經(jīng)過(guò)一個(gè)保險(xiǎn)后給晶體管模塊，控制板檢測(cè)此保險(xiǎn)兩端的電壓，如果太大，則產(chǎn)生此報(bào)警。

解決辦法：

用萬(wàn)用表檢查主軸伺服單元的直流保險(xiǎn)是否斷開，如果是斷路，更換后再檢查后面的大電容和晶體管模塊，如果有短路的，必須解決后才能通電。

檢查主控板與單元的連接插座是否緊。

檢查控制板上的驅(qū)動(dòng)部分元件，如二極管和電阻等有無(wú)短路燒毀，更換主控制板上的光耦。

故障分析二

在一臺(tái)采用FANUC交流數(shù)字主軸驅(qū)動(dòng)單元的數(shù)控機(jī)床上，一上電就燒保險(xiǎn)或檢測(cè)電阻R1或R2。試分析原因和解決辦法。故障原因：

接觸器還未吸合就燒元件，應(yīng)該與控制板及電機(jī)無(wú)關(guān)，應(yīng)查單元主回路。

解決辦法：

用萬(wàn)用表檢查主回路的大電容阻值，如果有短路，則更換。

檢查整流橋是否有短路。

檢查接觸器的觸點(diǎn)是否正常。