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數控機床運行原理與數控機床維修探討
數控機床是機電一體化的典型產(chǎn)品，是集機床、計算機、電動(dòng)機及拖動(dòng)、動(dòng)控制、檢測等技術(shù)為一體的自動(dòng)化設備。下面隨小編來(lái)認識下數控機床運行原理與數控機床維修知識吧。
1.1 控制介質(zhì)
數控機床工作時(shí)，不用人去直接操作機床，但又要執行人的意圖，這就必須在任何數控機床之間建立某種聯(lián)系，這種聯(lián)系的中間媒介物稱(chēng)之為控制介質(zhì)。在普通機床上加工零件時(shí)，由工人按圖樣和工藝要求進(jìn)行加工。在數控機床加工時(shí)，控制介質(zhì)是存儲數控加工所需要的全部動(dòng)作和刀具相對于工件位置等信息的信息載體，它記載著(zhù)零件的加工工序。數控機床中，常用的控制介質(zhì)有穿孔紙帶、穿孔卡片、磁帶和磁盤(pán)或其他可存儲代碼的載體，至于采用哪一種，則取決于數控裝置的類(lèi)型。早期時(shí)，使用的是8單位(8孔)穿孔紙帶，并規定了標準信息代碼ISO(國際標準化組織制定)和EIA(美國電子工業(yè)協(xié)會(huì )制定)兩種代碼。
1.2 數控裝置
數控裝置是數控機床的核心。其功能是接受輸入裝置輸入的數控程序中的加工信息，經(jīng)過(guò)數控裝置的系統軟件或邏輯電路進(jìn)行譯碼、運算和邏輯處理后，發(fā)出相應的脈沖送給伺服系統，使伺服系統帶動(dòng)機床的各個(gè)運動(dòng)部件按數控程序預定要求動(dòng)作。一般由輸入輸出裝置、控制器、運算器、各種接口電路、CRT顯示器等硬件以及相應的軟件組成。數控裝置作為數控機床“指揮系統”，能完成信息的輸入、存儲、變換、插補運算以及實(shí)現各種控制功能。
1.3 伺服系統
機床上的執行部件和機械傳動(dòng)部件組成數控機床的進(jìn)給系統，它根據數控裝置發(fā)來(lái)的速度和位移指令控制執行部件的進(jìn)給速度、方向和位移量。每個(gè)進(jìn)給運動(dòng)的執行部件都配有一套伺服系統。伺服系統的作用是把來(lái)自數控裝置的脈沖信號轉換為機床移動(dòng)部件的運動(dòng)，它相當于手工操作人員的手，使工作臺(或溜板)精確定位或按規定的軌跡作嚴格的相對運動(dòng)，最后加工出符合圖樣要求的零件。
1.4 反饋裝置
反饋裝置是閉環(huán)(半閉環(huán))數控機床的檢測環(huán)節，該裝置可以包括在伺服系統中，它由檢測元件和相應的電路組成，其作用是檢測數控機床坐標軸的實(shí)際移動(dòng)速度和位移，并將信息反饋到數控裝置或伺服驅動(dòng)中，構成閉環(huán)控制系統。檢測裝置的安裝、檢測信號反饋的位置，決定于數控系統的結構形式。無(wú)測量反饋裝置的系統稱(chēng)為開(kāi)環(huán)系統。由于先進(jìn)的伺服系統都采用了數字式伺服驅動(dòng)技術(shù)(稱(chēng)為數字伺服)，伺服驅動(dòng)和數控裝置間一般都采用總線(xiàn)進(jìn)行連接。反饋信號在大多數場(chǎng)合都是與伺服驅動(dòng)進(jìn)行連接，并通過(guò)總線(xiàn)傳送到數控裝置，只有在少數場(chǎng)合或采用模擬量控制的伺服驅動(dòng)(稱(chēng)為模擬伺服)時(shí)，反饋裝置才需要直接和數控裝置進(jìn)行連接。伺服電動(dòng)機內裝式脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、測速機、光柵和磁尺等都是NC機床常用的檢測器件。
2.1 數控機床主軸伺服系統故障檢查及維修
在維修主回路采用錯位選觸無(wú)環(huán)流可逆調速驅動(dòng)系統的數控車(chē)床中所遇到的部分故障及處理方法。
(1)故障現象：1.8m臥車(chē)在點(diǎn)動(dòng)時(shí)，花盤(pán)來(lái)回擺動(dòng)。
檢查：測量驅動(dòng)控制系統中的±20V直流穩壓電源的紋波為4V峰峰值，大大超過(guò)了規定的范圍。
處理：將電壓板中的100MF和1000MF濾波電容換下焊上新電容，并測量紋波只有幾個(gè)毫伏后將電源板安裝好，開(kāi)機試運行，故障消除。
(2)故障現象：配套某系統的數控車(chē)床，當主軸在高速(3000r/min以上)，機床出現異常振動(dòng)。
處理：檢查機床的主軸驅動(dòng)是否連接，發(fā)現機床的主軸驅動(dòng)器的接地線(xiàn)連接不良后，將接地線(xiàn)重新連接，機床可恢復正常。
2.2 機床PLC初始故障的診斷
機床PLC初始故障的診斷為了保護機床和維修方便，PLC有顯示和檢測機床故障的能力。一旦發(fā)生故障，維修人員就能根據機床的故障顯示號去確定故障類(lèi)別，予以排除。但在實(shí)際加工過(guò)程中，我們發(fā)現有時(shí)PLC同時(shí)顯示幾個(gè)故障，它們是由某一個(gè)故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發(fā)故障，其他故障報警就消失了�？墒菑臋C床PLC顯示的所有報警故障中，維修人員并不知道哪個(gè)故障是初始引發(fā)故障，維修人員只能逐個(gè)故障去查，這就增加了維修難度。機床PLC初始故障診斷功能，通過(guò)PLC程序，準確判斷出初始故障的報警號。維修中，首先排除初始故障，其他引發(fā)故障自行消失，這樣就極大地方便了機床的維修，提高了機床維修的快速性和準確性。初始故障診斷原理設計的PLC程序不單單是把各個(gè)故障都能檢測和顯示出來(lái)，還能把最關(guān)鍵的初始故障自動(dòng)判斷出來(lái)。
2.3 數控設備檢測元件故障及維修
檢測元件是數控機床伺服系統的重要組成部分，它起著(zhù)檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構成閉環(huán)系統。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機床的直線(xiàn)位移采用直線(xiàn)型檢測元件測量，直接測量常用的檢測元件一般包括：直線(xiàn)感應同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線(xiàn)位移采用回轉型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器、圓光柵和圓磁柵。 在數控設備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強維護保養，對出現的問(wèn)題進(jìn)行深入分析。就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設備的正常運行。
2.4 數控機床主傳動(dòng)系統故障診斷與維修
在數控機床在加工時(shí)，可能由于斷續切削、加工余量不均勻、運動(dòng)部件不平衡以切削過(guò)程中的自振動(dòng)等原因引起沖擊力和交變力，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度，嚴重時(shí)甚至可能破壞刀具主軸系統中的零件，使其無(wú)法工作。主軸系統的發(fā)熱使其中所有零件產(chǎn)生熱變形，降低傳動(dòng)效率，破壞零部件之間的相對位置精度和運動(dòng)精度，從而造成加工誤差。因此，主軸部件組要具有較高的固有頻率，較好的動(dòng)平衡，且要保持合適的配合精度，并要進(jìn)行循環(huán)潤滑。
主軸發(fā)熱主軸軸承預緊力過(guò)大，造成主軸回轉時(shí)摩擦過(guò)大，引起主軸溫度急劇升高�？梢酝ㄟ^(guò)重新調整主軸軸承預緊力加以排除;主軸軸承磨損或損壞，也會(huì )造成主軸回轉時(shí)摩擦過(guò)大，引起主軸溫度急劇升高�？梢酝ㄟ^(guò)更換新軸承加以排除;主軸潤滑油臟或有雜質(zhì)，也會(huì )造成主軸回轉時(shí)阻力過(guò)大，引起主軸溫度升高。通過(guò)清洗主軸箱，重新?lián)Q油加以排除;主軸軸承潤滑油脂耗盡或潤滑油脂過(guò)多，也會(huì )造成主軸回轉時(shí)阻力、摩擦過(guò)大，引起主軸溫度升高。通過(guò)重新涂抹潤滑脂加以排除。主軸強力切削時(shí)停轉主軸電動(dòng)機與主軸連接的傳動(dòng)帶過(guò)松，造成主軸傳動(dòng)轉矩過(guò)小，強力切削時(shí)主軸轉矩不足，產(chǎn)生報警，數控機床自動(dòng)停機。通過(guò)重新調整主軸傳動(dòng)帶的張緊力，加以排除;主軸電動(dòng)機與主軸連接的傳動(dòng)帶表面有油，造成主軸傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)帶打滑，強力切削時(shí)主軸轉矩不足，產(chǎn)生報警，數控機床自動(dòng)停機。通過(guò)用汽油或酒精清洗后擦干凈加以排除。
主軸工作時(shí)噪聲過(guò)大是主軸部件動(dòng)平衡不良，使主軸回轉時(shí)振動(dòng)過(guò)大，引起工作噪聲。需要機床生產(chǎn)廠(chǎng)家的專(zhuān)業(yè)人員對所有主軸部件重新進(jìn)行動(dòng)平衡檢查與調試;主軸傳動(dòng)齒輪磨損，使齒輪嚙合間隙過(guò)大，主軸回轉時(shí)沖擊振動(dòng)過(guò)大，引起工作噪聲。需要機床生產(chǎn)廠(chǎng)家的專(zhuān)業(yè)人員對主軸傳動(dòng)齒輪進(jìn)行檢查、維修或更換;主軸支承軸承拉毛或損壞，使主軸回轉間隙過(guò)大，回轉時(shí)沖擊、振動(dòng)過(guò)大，引起工作噪聲。需要機床生產(chǎn)廠(chǎng)家的專(zhuān)業(yè)人員對軸承進(jìn)行檢查、維修或更換;主軸傳動(dòng)帶松弛或磨損，使主軸回轉時(shí)摩擦過(guò)大，引起工作噪聲。通過(guò)調整或更換傳動(dòng)帶加以排除。
數控機床故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，有機械問(wèn)題、數控系統的問(wèn)題、傳感元件的問(wèn)題、驅動(dòng)元件的問(wèn)題、強電部分的問(wèn)題、線(xiàn)路連接的問(wèn)題等。在檢修過(guò)程中，要分析故障產(chǎn)生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點(diǎn)，切勿盲目的亂動(dòng)，否則，不但不能解決問(wèn)題。還可能使故障范圍進(jìn)一步擴大�？傊�，在面對數控機床故障和維修問(wèn)題時(shí)，首先要防患于未然，不能在數控機床出現問(wèn)題后才去解決問(wèn)題，要做好日常的維護工作和了解機床本身的結構和工作原理，這樣才能做到有的放矢
3 結論
在數控機床維修中推廣應用新技術(shù)、新工藝、新材料，做好數控的技術(shù)改造和局部改裝設計管理工作，搞好數控機床維修用工、檢、量具的管理，搞好數控設備維修的質(zhì)量管理等工作。只有這樣，才能做好數控機床的維修工作，保障數控機床的正常運行，從而保障企業(yè)生產(chǎn)的順利運行。所以，無(wú)論是CNC系統，機床強電，還是機械、液壓、氣路等，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來(lái)，進(jìn)行綜合判斷和篩選，然后通過(guò)必要的實(shí)驗達到確診和最終排除故障的目的。
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