1、2021年1月17日韓慶國吉林航空工程學校 機械工程系 歡送數(shù)控維修班各位老師光臨吉林航空工程校01-數(shù)控機床維修維護根底一.數(shù)控機床的根本概念二.數(shù)控機床的組成三.數(shù)控機床的分類四.數(shù)控機床的工作過程五.對維修人員的根本要求六.必要的維修用具及資料準備七.數(shù)控機床的維護數(shù)控技術：簡稱數(shù)控 Numerical Control NC， 是利用數(shù)字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。由于現(xiàn)代數(shù)控都采用了計算機進行控制，因此也可以稱為計算機數(shù)控Computer Numerical Control CNC。數(shù)控技術與數(shù)控機床一、數(shù)控機床的根本概念數(shù)控機床 數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種

2、裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠處理規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。它是數(shù)控技術的典型應用。數(shù)控系統(tǒng)是實現(xiàn)數(shù)字控制的裝置，計算機數(shù)控系統(tǒng)是以計算機為核心的數(shù)控系統(tǒng)。一、控機床的根本概念數(shù)控機床的組成如下圖：二 、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的組成： 1.數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件I/O接口板、CPU板、CRT顯示器、鍵盤等以及相應的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 2.驅動裝置，用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。伺服系統(tǒng)包括驅動裝置和執(zhí)行機構兩大局部。伺服系統(tǒng)的作用是把接受來自數(shù)控裝置

3、的指令信息，經功率放大、整形處理后，轉換成機床執(zhí)行部件的直線位移或角位移運動。二 、數(shù)控機床的組成 3.測量反響裝置,測量元件將機床各坐標軸的實際位移值檢測出來并經反響系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置中，數(shù)控裝置對反響回來的實際位移值與指令值進行比較，并向伺服系統(tǒng)輸出到達設定值所需的位移量指令。 4.機床本體,它是數(shù)控機床的主體，包括機床床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 5.輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，它包括液壓和氣動裝置、潤滑裝置、排屑裝置、冷卻裝置、照明裝置、交換工作臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及其監(jiān)控檢測裝置等。二 、

4、數(shù)控機床的組成計算機數(shù)控裝置CNC裝置液晶顯示器MDI鍵盤“急?！卑粹o功能鍵機床控制面板(MCP)機床控制面板MCP 數(shù)控裝置由硬件和軟件兩大局部組成。它接受從機床輸入裝置鍵盤、軟盤、硬盤、紙帶閱讀機、磁帶機以及網絡或串口傳輸?shù)容斎氲目刂菩盘柎a，經過譯碼、運算、存儲等轉變成控制指令實現(xiàn)直接或通過可編程邏輯控制器PLC對伺服驅動系統(tǒng)或其他輔助裝置的控制。 伺服驅動/進給裝置 伺服驅動/進給裝置是數(shù)控裝置與主機之間的連接環(huán)節(jié)，它是接受數(shù)控裝置插補生成的進給脈沖信號，經過信號放大后，驅動機床，實現(xiàn)機床的運動進給。主要包括： 主軸驅動單元 進給驅動單元 主軸電機 進給電機 目前常用的有交、直流伺服電

5、機和步進電機等。且交流伺服電機正逐漸取代直流伺服電機。 測量反響裝置是通過現(xiàn)代化的測量元件： 脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵、磁尺和激光等，將執(zhí)行元件如電機、刀架等或工作臺等的速度和位移量檢測出來，經過相應的電路將所測得信號反響回伺服驅動裝置或數(shù)控裝置，構成半閉環(huán)或全閉環(huán)系統(tǒng)，補償進給電機的速度或執(zhí)行機構的運動誤差，以到達提高運動機構精度的目的。測量反響裝置光柵尺的原理圖-01測量反響裝置播放動畫測量反響裝置長光柵莫爾條紋,目的是增加辨識率。測量反響裝置 如左以下圖所示，可根據(jù)A、B的相位差來判斷光柵尺或者旋轉編碼器的運動方向；右以下圖為旋轉編碼器的原理圖。 機床本體即數(shù)控機床的機械

6、部件，包括:主運動部件;給進運動執(zhí)行部件工作臺、拖板及其傳動部件;支承部件床身立柱等。 加工中心類的數(shù)控機床還有存放刀具的刀庫、交換刀具的機械手等部件。 數(shù)控機床機械部件的組成與普通機床相似，但是由于數(shù)控機床的高速度、高精度、大切削用量和連續(xù)加工的要求，其機械部件在精度、剛度、抗震性等方面要求更高。因此，近年來來設計數(shù)控機床時采用了許多新的加強剛性、減小熱變形、提高精度等方面的措施。如矩形導軌、滾珠絲杠等。機床本體 硬軌的導軌和床身是一體的鑄造件，然后在那根底上加工出導軌，再通過淬火、磨削后加工成的導軌?，F(xiàn)在也有床身和導軌不一定一體的，比方鑲鋼導軌，就是加工后釘接在床身上的。硬軌是導軌是滑動摩

7、擦的，剛性好，承載能力強。 機床本體-機床導軌 線軌通常指滾動導軌，常稱這類元件為“直線導軌。直線導軌本身分兩局部：滑軌和滑塊?；瑝K內有內循環(huán)的滾珠或滾柱，滑軌的長度可以定制。它是一種模塊化的元件，是有專門廠家生產的標準化系列化的單獨的產品，可以安裝在機床上，磨損后可以拆卸下來更換。線軌是滾動摩擦，速度快，阻力小，潤滑也方便 .機床本體-機床導軌 PLC主要完成與邏輯運算有關的一些動作，沒有軌跡上的具體要求， 它接受CNC裝置的控制代碼M(輔助功能)、S(主軸轉速)、T(選刀、換刀)等順序動作信息，對其進行譯碼，轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作，如工件的裝夾、刀具的更換

8、、冷卻液的開、關等一些輔助動作； 它還接受機床操作面板的指令，一方面直接控制機床的動作，另一方面將一局部指令送往CNC裝置，用于加工過程的控制。輔助裝置-可編程邏輯控制器PLC 數(shù)控機床種類繁多，有鉆、銑、鏜床類、車削類、磨削類、電加工類、鍛壓類、激光加工類和其他特殊用途的專用機床等等，對于采用數(shù)控技術進行控制的機床，我們稱之為數(shù)控機床NC機床。 它是一種綜合應用了計算機技術、自動控制技術、精密測量技術和機床設計等先進技術的典型機電一體化產品，是現(xiàn)代制造技術的根底。數(shù)控機床的水平代表了當前數(shù)控技術的性能、水平和開展方向。三 數(shù)控系統(tǒng)的分類1 點位控制數(shù)控系統(tǒng)2 直線切削數(shù)控系統(tǒng)3 連續(xù)切削數(shù)控

9、系統(tǒng)按機床的運動軌跡分類1開環(huán)數(shù)控機床 2半閉環(huán)數(shù)控機床 3閉環(huán)控制機床按進給伺服系統(tǒng)的類型分類1開環(huán)數(shù)控機床 開環(huán)控制數(shù)控機床的特點是其控制系統(tǒng)不帶反響裝置，通常使用步進電機作為伺服執(zhí)行機構。開環(huán)控制系統(tǒng)結構簡單，制造本錢低，系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進行測量，也不進行誤差校正。開環(huán)系統(tǒng)僅適用與加工精度要求不是很高的中小型數(shù)控機床。 按進給伺服系統(tǒng)的類型分類2半閉環(huán)數(shù)控機床 這類數(shù)控機床是在進給電動機的軸端安裝角位移測量元件，通過測量電動機軸的旋轉角位移并經過一定的換算來代替測量工作臺的直線位移。這類系統(tǒng)未將絲桿螺母副、齒輪傳動副等傳動誤差包含在控制系統(tǒng)中，其精度介于開環(huán)和閉環(huán)之間，但調試

10、比較方便，應用比較廣泛。位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-電機機械執(zhí)行部件實際位置反饋實際速度反饋按進給伺服系統(tǒng)的類型分類3閉環(huán)數(shù)控機床 這類機床帶有檢測裝置，直接對工作臺的位移量進行測量。該系統(tǒng)可以消除包括工作臺傳動鏈在內的運動誤差，定位精度高，調節(jié)速度快。但調試工作比較困難，制造本錢高。適用于精度要求很高的數(shù)控機床。位置控制調節(jié)器速度控制調節(jié)與驅動檢測與反饋單元位置控制單元速度控制單元+-電機機械執(zhí)行部件實際位置反饋實際速度反饋按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類1經濟型數(shù)控系統(tǒng)又稱簡易數(shù)控系統(tǒng)2普及型又稱全功能數(shù)控系統(tǒng)3高檔型數(shù)控系統(tǒng)按數(shù)控系統(tǒng)功能水平分類檔次功

11、能水平指標低檔中檔高檔分辨率（）1010.1進給速度（m/min）815152415100伺服系統(tǒng)類型開環(huán)、步進電機半閉環(huán)或閉環(huán)、直流或交流伺服系統(tǒng)聯(lián)軸功能軸軸通信能力無RS-232C或直接數(shù)控接口遵循自動化協(xié)議，具有連網功能顯示功能數(shù)碼管顯或單顯CRT較齊全的CRT顯示（文字、二維圖象等）三維圖顯，圖形編程等內裝與否無有主8bitCPU16bit、32bit1硬件式數(shù)控機床，即NC機床。 這類數(shù)控系統(tǒng)的輸入、插補運算、控制等功能均由集成電路或分立元件等器件實現(xiàn)。一般來說，數(shù)控機床不同，其控制電路也不同，因此系統(tǒng)的通用性較差，因其全部由硬件組成，所以功能和靈活性也較差。這類系統(tǒng)在 70 年代以

12、前應用得比較廣泛。 2軟件式數(shù)控機床，即CNC機床。 這類系統(tǒng)利用中、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路組成 CNC 裝置，或用微機與專用集成芯片組成，其主要的數(shù)控功能幾乎全由軟件來實現(xiàn)， 對于不同的數(shù)控機床，只須編制不同的軟件就可以實現(xiàn)，而硬件幾乎 可以通用。因而靈活性和適應性強，也便于批量生產，模塊化的軟、硬件，提高了系統(tǒng)的質量和可靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機床都采用 CNC 裝置。按數(shù)控裝置類型分類 1金屬切削類機床。 如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床等。 2金屬成型類機床。 如數(shù)控折彎機、數(shù)控彎管機、數(shù)控回轉頭壓力機等。 3數(shù)控特種加工機床。 如數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花加

13、工機床、數(shù)控激光切割機床等。 4其他類型的數(shù)控機床。 如火焰切割機、數(shù)控三坐標測量機等。按加工方式分類 數(shù)控系統(tǒng)的主要任務是進行刀具和工件之間相對運動的控制。四 數(shù)控機床的工作過程四 數(shù)控機床的工作過程 1在接通電源后，數(shù)控裝置和可編程控制器都將對數(shù)控系統(tǒng)各組成局部的工作狀態(tài)進行檢查和診斷，并設置初態(tài)。 2當數(shù)控系統(tǒng)具備了正常工作的條件時，開始進行加工控制信息的輸入。 3輸入實際使用刀具的參數(shù)，及實際工件原點相對機床原點的坐標位置。 4對輸入的加工控制信息進行預處理，即進行譯碼和預計算刀補計算、坐標變換等。四 數(shù)控機床的工作過程 5要產生的運動軌跡在幾何數(shù)據(jù)中由各曲線段起、終點及其連接方式如直

14、線和圓弧等等主要幾何數(shù)據(jù)給出，數(shù)控裝置中的插補器能根據(jù)的幾何數(shù)據(jù)進行插補處理。 6由數(shù)控裝置發(fā)出的開關命令在系統(tǒng)程序的控制下，在各加工程序段插補處理開始前或完成后，適時輸出給機床控制器。 7在機床的運行過程中，數(shù)控系統(tǒng)要隨時監(jiān)視數(shù)控機床的工作狀態(tài)，通過顯示部件及時向操作者提供系統(tǒng)工作狀態(tài)和故障情況。四 數(shù)控機床的工作過程插補運算 所謂插補運算，就是在工件輪廓的某起始點和終點坐標點之間進行“數(shù)據(jù)密化，求取中間值的數(shù)值計算，又稱脈沖分配計算。其根本單位是脈沖當量，即一個進給脈沖所產生的坐標移動量。普通機床通常為，較為精密的為。在插補運算過程中，運算器不斷通過輸出裝置，以增量方式向各個坐標的伺服單元

15、分配進給脈沖，控制刀具相對于工件做連續(xù)運動，插補運算的宗旨是通過給定的基點坐標，以一定的速度連續(xù)給出一系列中間點而這些中間點的坐標值是通過各坐標的伺服單元的驅動脈沖數(shù)表示的，是以一定精度逼近給定的輪廓線的。 五 對維修人員的素質要求 數(shù)控設備是技術密集型和知識密集型機電一體化產品，其技術先進、結構復雜、價格昂貴,在生產上往往起著關鍵作用，因此對維修人員有一定的要求。1.專業(yè)知識面廣 a. 掌握或了解計算機原理、電子技術、電工原理、自動控制與電機拖動、檢測技術、機械傳動及機加工工藝方面的根底知識。 b. 既要懂電、又要懂機。電包括強電和弱電；機包括機、液、氣。維修人員還必須經過數(shù)控技術方面的專門

16、學習和培訓，掌握數(shù)字控制、伺服驅動及PLC的工作原理，懂得NC和PLC編程。五 對維修人員的素質要求2. 具有專業(yè)英語閱讀能力。 3. 勤于學習，善于分析。 4. 有較強的動手能力和實驗技能。5. 應會使用維修所必需的工具、儀表和儀器。 6. 膽大心細。必備的維修工具1.測量儀器、儀表 萬用表 數(shù)字轉速表 示波器 相序表 常用的長度測量工具 2.維修工具 鉗類工具：常用的是平頭鉗、尖嘴鉗、斜口鉗、剝線鉗。 扳手：大小活絡扳手、各種尺寸的內六角扳手。 其他：電烙鐵、吸錫器、螺絲刀；剪刀、鑷子、刷子、吹塵器、清洗盤、帶鱷魚鉗連接線等。3.化學用品 松香、純酒精、清潔觸點用噴劑、潤滑油等。六 必要的

17、維修用器具及資料準備 維修工作做得好壞，排除故障的速度快慢，主要決定于維修人員對系統(tǒng)的熟悉程度和運用技術資料的熟練程度。 1.數(shù)控裝置局部 1數(shù)控裝置安裝、使用包括編程、操作和維修方面的技術說明書。 2系統(tǒng)參數(shù)的意義及其設定方法。 3裝置的自診斷功能和報警清單。 4)裝置接口的分配及其含義等等。必要的技術資料和技術準備裝置局部1 PLC裝置及其編程器的連接、編程、操作方面的技術說明書。2 PLC用戶程序清單或梯形圖。3 I/O地址及意義清單。4 報警文本以及PLC的外部連接圖。必要的技術資料和技術準備3. 伺服單元 1 進給和主軸伺服單元原理、連接、調整和維修方面的技術說明書.其中包括伺服單元

18、的電氣原理框圖和接線圖，主要故障的報警顯示，重要的調整點和測試點。 2伺服單元參數(shù)的意義和設置。 必要的技術資料和技術準備4. 機床局部 1 機床安裝、使用、操作和維修方面的技術說明書，其中包括機床的操作面板布置及其操作，機床電氣原理圖、布置圖以及接線圖。 2 機床的液壓回路圖和氣動回路圖。 必要的技術資料和技術準備5. 其他相關資料 1有關元器件方面的技術資料，如數(shù)控設備所用的元器件清單，備件清單以及各種通用的元器件手冊。維修人員應熟悉各種常用的元器件。 2做好數(shù)據(jù)和程序的備份十分重要。 3故障維修記錄是一份十分有用的技術資料。必要的技術資料和技術準備數(shù)控機床的維護主要包括預防性維護和日常維

19、護。預防性維護的重要性每臺機床數(shù)控系統(tǒng)在運行一定時間之后，某些元器件或機械部件難免出現(xiàn)一些損壞或故障現(xiàn)象，問題在于對這種高精度、高效益且又昂貴的設備，如何延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，預防各種故，特別是將惡性事故消滅在萌芽狀態(tài)，從而提高系統(tǒng)的平均無故障工作時間和使用壽命，一個重要方面是要作好預防性維護。七.數(shù)控機床的維護 數(shù)控機床通常是一個企業(yè)的關鍵設備，有時在運行中出現(xiàn)了一些不正常現(xiàn)象，如級別較低的報警，雖然不影響一時運行，但如果怕停機影響生產，不及時進行維護和排除，而讓其長時間“帶病工作，必然會造成“小病不治，大病吃苦的后果。例如：有些地區(qū)電網質量差，電壓波動大，常造成數(shù)控系統(tǒng)跳閘。

20、有些使用者對此現(xiàn)象并不重視，讓系統(tǒng)繼續(xù)在惡劣的供電環(huán)境中運行，最后造成主要模塊燒壞的嚴重后果。 總之，做好預防性維護工作是使用好數(shù)控機床的一個重要環(huán)節(jié)，數(shù)控維修人員、操作人員及管理人員應共同做好這項工作。七.數(shù)控機床的維護預防性維護工作的主要內容數(shù)控系統(tǒng)的維護保養(yǎng)的具體內容，在機床的使用和維修手冊中通常都作了規(guī)定，下面簡要介紹幾點需要注意的重要事項。 1.專職點檢，負責對機床的關鍵部位和重要部位按周期進行重點點檢和設備狀態(tài)檢測與故障診斷，制定點檢方案，做好診斷記錄，分析維修結果，提出改善設備維護管理的建議。 2.日常點檢，負責對機床的一般部位進行點檢，處理和檢查機床在運行過程中出現(xiàn)的故障。 3

21、.生產點檢，負責對生產運行中的數(shù)控機床進行點檢，并負責潤滑、緊固等工作。七.數(shù)控機床的維護數(shù)控系統(tǒng)日常維護1.嚴格遵循操作規(guī)程。 按機床和系統(tǒng)使用說明書的要 求正確、合理地使用。應盡量防止因操作不當引起的故障，用的第一年內，有三分之一以上的系統(tǒng)故障是由于操作不當引起的。2.對紙帶閱讀機或磁盤閱讀機的定期維護。 紙帶閱讀機讀帶局部有污物會使讀入的紙帶信息出現(xiàn)錯誤。所以操作者每天應對閱讀頭、紙帶壓板、紙帶通道外表進行檢查，用紗布蘸酒精擦凈污物。七.數(shù)控機床的維護數(shù)控系統(tǒng)日常維護3.防止數(shù)控裝置過熱。 定期清理數(shù)控裝置的散熱通風系統(tǒng)。應經常檢查數(shù)控裝置上各冷卻風扇工作是否正常。應視車間環(huán)境狀況，每半年或一個季度檢查清掃一次，由于環(huán)境溫度過高，造成數(shù)控裝置內溫度超過5560