上節(jié)課內(nèi)容回顧２．故障以及故障診斷技術(shù)的概念?３．故障的分類按起因分:按狀態(tài)分:按發(fā)生的性質(zhì)分:按故障的嚴(yán)重程度分:1．?dāng)?shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)的目的是什么?4．?dāng)?shù)控系統(tǒng)的可靠性的衡量指標(biāo)?5．?dāng)?shù)控機(jī)床維修的特點(diǎn)??1)保障設(shè)備安全,防止突發(fā)事故;2)保障設(shè)備精度,提高產(chǎn)品質(zhì)量;3)實(shí)施狀態(tài)維修,節(jié)約維修費(fèi)用;4)避免設(shè)備事故造成的環(huán)境污染;5)給企業(yè)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)效益。故障—數(shù)控機(jī)床全部或部分喪失原有的功能。故障診斷技術(shù)—“在設(shè)備運(yùn)行中或基本不拆卸全部設(shè)備的情況下,掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),判定產(chǎn)生故障的部位和原因,并預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)未來(lái)狀態(tài)的技術(shù)”。它是防止事故的有效措施,也是設(shè)備維修的重要依據(jù)。答案?1）從故障的起因分類關(guān)聯(lián)性故障非關(guān)聯(lián)性故障2）從故障發(fā)生的狀態(tài)分類突然故障漸變故障3）按故障發(fā)生的性質(zhì)分類軟件故障硬件故障干擾故障4）按故障的嚴(yán)重程度分類危險(xiǎn)性故障安全性故障?(1)平均無(wú)故障工作時(shí)間MTBF（MeanTimeBetweenFailures）平均無(wú)故障工作時(shí)間定義為可修復(fù)產(chǎn)品的相鄰兩次故障間的系統(tǒng)能正確工作時(shí)間的平均值。它是衡量系統(tǒng)可靠性的主要指標(biāo)。（2）平均修復(fù)時(shí)間MTTR（MeanTimeToRepair）平均修復(fù)時(shí)間定義可修復(fù)設(shè)備在規(guī)定的條件下和規(guī)定時(shí)間之內(nèi)能夠完成修復(fù)的概率。它反映系統(tǒng)的可修復(fù)性，其實(shí)質(zhì)是指排除故障的平均時(shí)間。（3）有效度（或可利用率）A如果把MTBF看作系統(tǒng)的不能工作時(shí)間，那么有效度（可利用率）就是能工作時(shí)間與總時(shí)間之比，即有效度A為

A=有用時(shí)間/有用時(shí)間+平均修復(fù)時(shí)間=平均無(wú)故障時(shí)間/平均無(wú)故障時(shí)間+故障平均修復(fù)時(shí)間=MTBF/MTBF+MTTR?1.早期故障期早期故障期的特點(diǎn)是故障發(fā)生的頻率高，隨著時(shí)間的增加迅速下降，使用初期之所以故障頻繁，原因大致有以下幾個(gè)方面：（1）機(jī)械部分。機(jī)床雖然在出廠以前進(jìn)行過(guò)運(yùn)行磨合，但時(shí)間比較短，而且主要是針對(duì)主軸和導(dǎo)軌進(jìn)行磨合。由于組成機(jī)床的零件表面存在著微觀的和宏觀的幾何形狀偏差，在完全磨合以前，零件的加工表面還是比較粗糙，裝配也有可能存在誤差，因而，在機(jī)床使用初期會(huì)產(chǎn)生較大的磨合磨損，使設(shè)備之間產(chǎn)生較大的間隙，導(dǎo)致故障的發(fā)生。（2）電氣部分。數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)使用了大量的電子元件，這些元件雖然在制造廠僅過(guò)了很長(zhǎng)時(shí)間的老化試驗(yàn)和其他方式的篩選，但在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于電路的發(fā)熱、交變負(fù)荷、浪涌電流以及反電勢(shì)的沖擊，性能較差的某些元件經(jīng)不起考驗(yàn)，因電力沖擊或電壓擊穿而失效，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能正常工作。（3）液壓氣動(dòng)部分。由于出廠以后的運(yùn)輸及安裝階段時(shí)間較長(zhǎng)，使得液壓系統(tǒng)某些部位長(zhǎng)時(shí)間無(wú)油，氣缸中潤(rùn)滑油干涸，而油霧潤(rùn)滑?又不能立即發(fā)揮作用，造成油缸或者氣缸可能產(chǎn)生銹蝕。此外，安裝的空氣管道若清洗不干凈，一些雜物和水分也可能進(jìn)入系統(tǒng)，造成液壓氣動(dòng)部分的初期故障。2.偶發(fā)期數(shù)控機(jī)床經(jīng)歷了初期的各種老化，磨合和調(diào)整，開(kāi)始進(jìn)入穩(wěn)定的正常運(yùn)行期。在這個(gè)階段，故障率低而且相對(duì)穩(wěn)定，近似常數(shù)。偶發(fā)期的故障顧名思義是由于偶然因素引起的。3.耗損故障期耗損故障期出現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床使用的后期，其特點(diǎn)是故障率隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而升高。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因是由于數(shù)控機(jī)床的零部件及電子元件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，由于疲勞、磨損、老化等原因，壽命已接近衰竭，從而處于頻發(fā)故障狀態(tài)。?第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的組成、工作原理及作用

數(shù)控機(jī)床是最典型的數(shù)控設(shè)備,為了解數(shù)控機(jī)床的組成,首先必須了解數(shù)控機(jī)床加工零件的工作過(guò)程,在數(shù)控機(jī)床上為了進(jìn)行加工零件,可以通過(guò)如下步驟進(jìn)行:?

可以看出，數(shù)控加工過(guò)程總體上可分為數(shù)控程序編制和機(jī)床加工控制兩大部分。數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)一般都能按照數(shù)字程序指令控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)主軸自動(dòng)啟停、換向和變速，能自動(dòng)控制進(jìn)給速度、方向和加工路線，進(jìn)行加工，能選擇刀具并根據(jù)刀具尺寸調(diào)整吃刀量及行走軌跡，能完成加工中所需要的各種輔助動(dòng)作。一．?dāng)?shù)控機(jī)床的組成控制介質(zhì)輸入裝置數(shù)控裝置機(jī)床本體驅(qū)動(dòng)裝置輔助控制裝置檢測(cè)裝置數(shù)控機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)圖?

控制介質(zhì)數(shù)控機(jī)床工作時(shí)必須編制加工程序，而加工程序需存儲(chǔ)在控制介質(zhì)上，常用的控制介質(zhì)有穿孔帶、磁帶和磁盤等。輸入裝置輸入裝置的作用是將控制介質(zhì)上的數(shù)控代碼傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)。裝置根據(jù)控制介質(zhì)的不同分為光電閱讀機(jī)、磁帶機(jī)和軟盤驅(qū)動(dòng)器.數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的中樞。數(shù)控裝置從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出或接收輸入裝置送來(lái)的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機(jī)床各部分的工作，使其進(jìn)行規(guī)定的有序運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。二.各組成部分的功用?

輔助控制裝置輔助控制裝置包括主軸運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤(rùn)滑裝置的啟停，工件和機(jī)床部件的松開(kāi)、夾緊，分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位分度等開(kāi)關(guān)輔助動(dòng)作。輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開(kāi)關(guān)量指令信號(hào)，經(jīng)過(guò)編譯、邏輯判別和運(yùn)算，再經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的電器，帶動(dòng)機(jī)床的機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等輔助裝置完成指令規(guī)定的開(kāi)關(guān)量動(dòng)作。輔助控制裝置普遍使用PLC。機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，只是在整體布局、外觀造型、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面發(fā)生了很大的變化。?三．?dāng)?shù)控機(jī)床的工作原理１幻燈片12幻燈片13２３幻燈片14幻燈片15４幻燈片16５幻燈片17６?1.輸入輸入CNC控制器的通常有零件加工程序、機(jī)床參數(shù)和刀具補(bǔ)償參數(shù)。機(jī)床參數(shù)一般在機(jī)床出廠時(shí)或在用戶安裝調(diào)試時(shí)已經(jīng)設(shè)定好，所以輸入CNC系統(tǒng)的主要是零件加工程序和刀具補(bǔ)償數(shù)據(jù)。輸入方式有紙帶輸入、鍵盤輸入、磁盤輸入，上級(jí)計(jì)算機(jī)DNC通訊輸入等。CNC輸入工作方式有存儲(chǔ)方式和NC方式。存儲(chǔ)方式是將整個(gè)零件程序一次全部輸入到CNC內(nèi)部存儲(chǔ)器中，加工時(shí)再?gòu)拇鎯?chǔ)器中把一個(gè)一個(gè)程序調(diào)出。該方式應(yīng)用較多。NC方式是CNC一邊輸入一邊加工的方式，即在前一程序段加工時(shí)，輸入后一個(gè)程序段的內(nèi)容。?2.譯碼譯碼是以零件程序的一個(gè)程序段為單位進(jìn)行處理，把其中零件的輪廓信息（起點(diǎn)、終點(diǎn)、直線或圓弧等），F(xiàn)、S、T、M等信息按一定的語(yǔ)法規(guī)則解釋（編譯）成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式，并以一定的數(shù)據(jù)格式存放在指定的內(nèi)存專用區(qū)域。編譯過(guò)程中還要進(jìn)行語(yǔ)法檢查，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即報(bào)警。?3.刀具補(bǔ)償?shù)毒哐a(bǔ)償包括刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。為了方便編程人員編制零件加工程序，編程時(shí)零件程序是以零件輪廓軌跡來(lái)編程的，與刀具尺寸無(wú)關(guān)。程序輸入和刀具參數(shù)輸入分別進(jìn)行。刀具補(bǔ)償?shù)淖饔檬前蚜慵喞壽E按系統(tǒng)存儲(chǔ)的刀具尺寸數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成刀具中心（刀位點(diǎn)）相對(duì)于工件的移動(dòng)軌跡。刀具補(bǔ)償包括B機(jī)能和C機(jī)能刀具補(bǔ)償功能。在較高檔次的CNC中一般應(yīng)用C機(jī)能刀具補(bǔ)償，C機(jī)能刀具補(bǔ)償能夠進(jìn)行程序段之間的自動(dòng)轉(zhuǎn)接和過(guò)切削判斷等功能。

?4.進(jìn)給速度處理數(shù)控加工程序給定的刀具相對(duì)于工件的移動(dòng)速度是在各個(gè)坐標(biāo)合成運(yùn)動(dòng)方向上的速度，即F代碼的指令值。速度處理首先要進(jìn)行的工作是將各坐標(biāo)合成運(yùn)動(dòng)方向上的速度分解成各進(jìn)給運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)方向的分速度，為插補(bǔ)時(shí)計(jì)算各進(jìn)給坐標(biāo)的行程量做準(zhǔn)備；另外對(duì)于機(jī)床允許的最低和最高速度限制也在這里處理。有的數(shù)控機(jī)床的CNC軟件的自動(dòng)加速和減速也放在這里。?5.插補(bǔ)零件加工程序程序段中的指令行程信息是有限的。如對(duì)于加工直線的程序段僅給定起、終點(diǎn)坐標(biāo)；對(duì)于加工圓弧的程序段除了給定其起、終點(diǎn)坐標(biāo)外，還給定其圓心坐標(biāo)或圓弧半徑。要進(jìn)行軌跡加工，CNC必須從一條已知起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線上自動(dòng)進(jìn)行“數(shù)據(jù)點(diǎn)密化”的工作，這就是插補(bǔ)。插補(bǔ)在每個(gè)規(guī)定的周期（插補(bǔ)周期）內(nèi)進(jìn)行一次，即在每個(gè)周期內(nèi)，按指令進(jìn)給速度計(jì)算出一個(gè)微小的直線數(shù)據(jù)段，通常經(jīng)過(guò)若干個(gè)插補(bǔ)周期后，插補(bǔ)完一個(gè)程序段的加工，也就完成了從程序段起點(diǎn)到終點(diǎn)的“數(shù)據(jù)密化”工作。?6.位置控制位置控制裝置位于伺服系統(tǒng)的位置環(huán)上，如圖下所示。它的主要工作是在每個(gè)采樣周期內(nèi)，將插補(bǔ)計(jì)算出的理論位置與實(shí)際反饋位置進(jìn)行比較，用其差值控制進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。位置控制可由軟件完成，也可由硬件完成。在位置控制中通常還要完成位置回路的增益調(diào)整、，各坐標(biāo)方向的螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償?shù)龋蕴岣邫C(jī)床的定位精度

?7.I/O處理CNC的I/O處理是CNC與機(jī)床之間的信息傳遞和變換的通道。其作用一方面是將機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的有關(guān)參數(shù)輸入到CNC中；另一方面是將CNC的輸出命令（如換刀、主軸變速換檔、加冷卻液等）變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制。8.顯示CNC系統(tǒng)的顯示主要是為操作者提供方便，顯示裝置有CRT顯示器或LCD數(shù)碼顯示器，一般位于機(jī)床的控制面板上。通常有零件程序的顯示、參數(shù)的顯示、刀具位置顯示、機(jī)床狀態(tài)顯示、報(bào)警信息顯示等。有的CNC裝置中還有刀具加工軌跡的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模擬加工圖形顯示。?作業(yè)?機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過(guò)程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過(guò)程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動(dòng)以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識(shí)別的語(yǔ)言記錄在程序單上的全過(guò)程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對(duì)程序經(jīng)過(guò)處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。數(shù)控編程的目的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過(guò)程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫(xiě)零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對(duì)程序及首件試加工。數(shù)控編程的內(nèi)容機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫(xiě)程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運(yùn)動(dòng)控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹為例，軟件提供下列指令：以數(shù)控車床模擬仿真系統(tǒng)（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態(tài)

1G00快速線性移動(dòng)G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補(bǔ)G01X(U)_Z(W)_√G02順時(shí)針圓弧插補(bǔ)G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補(bǔ)G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補(bǔ)G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點(diǎn)G27

G28Z軸返回程序零點(diǎn)G28

G92定義絕對(duì)坐標(biāo)系G92X_Z_√2G04延時(shí)G04E_

3M00暫停M00

M02程序結(jié)束M02

4M03主軸正轉(zhuǎn)M03√M04主軸反轉(zhuǎn)M04√M05主軸停M05√5M08開(kāi)冷卻液M08√M09關(guān)冷卻液M09√

6M97程序跳轉(zhuǎn)M97P_

M98子程序調(diào)用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開(kāi)關(guān)1有效M20√M21自定義開(kāi)關(guān)1無(wú)效M21√8M22自定義開(kāi)關(guān)2有效M22√M23自定義開(kāi)關(guān)2無(wú)效M23√9S主軸轉(zhuǎn)速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進(jìn)行有關(guān)數(shù)控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯(cuò)編譯等。每一個(gè)工件程序由若干個(gè)程序段組成；每一個(gè)程序段完成一個(gè)加工步驟；每一個(gè)程序指令有程序段號(hào)和若干個(gè)指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任