1、摘要 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部件，因此，數(shù)控機床的維護主要是數(shù)控系統(tǒng)的維護。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段較長時間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，只有堅持做好對機床的日常維護保養(yǎng)工作，才可以盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，爭取機床長時間穩(wěn)定工作；也才能充分發(fā)揮數(shù)控機床的加工優(yōu)勢，達到數(shù)控機床的技術(shù)性能，確保數(shù)控機床能夠正常工作就必須對數(shù)控系統(tǒng)進行日常的維護 關(guān)鍵詞:數(shù)控機床、維護與調(diào)整、數(shù)控系統(tǒng) 第1章 數(shù)控機床的現(xiàn)狀 1.1數(shù)控機床的發(fā)展 在傳統(tǒng)機械制造業(yè)中，批量產(chǎn)品的生產(chǎn)采用了自動機床、組合機床和專用生產(chǎn)線，這種高效設(shè)備在汽車發(fā)動機等行業(yè)得到了廣泛的

2、應用。但是機械制造業(yè)中單件、小批量生產(chǎn)約占機械加工總量的80%以上，尤其是制船、航天、機床、重型機械以及軍工行業(yè)，其特點是加工批量小、改型頻繁、零件的形狀復雜而且加工精度高。如果使用一次性投資高，并且在生產(chǎn)中需要經(jīng)常更換工裝的專用生產(chǎn)線這類零件顯然很不適合。數(shù)控機床就是為了了解決多品種、小批量零件的自動化生產(chǎn)而誕生出來的一種靈活、通用、自動化的機床。它最早應用于軍工行業(yè)，用于加工直升飛機葉片檢查樣板，經(jīng)過幾年的研究和推廣應用后，在機械制造業(yè)中加工復雜零件曲面方面發(fā)揮了重要作用。目前，在機械制造業(yè)中，數(shù)控機床有取代常規(guī)機床的趨勢。 數(shù)控機床的產(chǎn)生給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為現(xiàn)代工

3、業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控機床的應用技術(shù)不斷發(fā)展和應用領(lǐng)域的擴大，它對國民經(jīng)濟的一些重要行業(yè)（汽車、輕工業(yè)等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需要裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。機械制造業(yè)對數(shù)控機床的要求越來越高，數(shù)控機床的變化和發(fā)展也越來越快，當前世界上數(shù)控機床的發(fā)展呈現(xiàn)如下趨勢。 1.高速、高精度化 高速指的是高的主軸轉(zhuǎn)速、高的快速移動速度和高的換刀速度（即短的換刀時間或刀架轉(zhuǎn)位時間）。高的主軸轉(zhuǎn)速能提高切削效率和改善加工表面的質(zhì)量，高的換刀速度能有效地縮短輔助時間，而高的快速移動速度不僅能減少非切削工時，而且能相應地提高切削進給速度，從而有利于提高切削效能，所以全面高速化能大大

4、強化機床的工作效能。隨著今近年來市場競爭的加劇，促使發(fā)展全面高速化機床的趨勢更為明顯。 高精度化是指高數(shù)控機床的精度。在控制系統(tǒng)方面采用高性能的計算機提高位置控制時插補計算的速度，使用新的曲線擬合算法減少插補誤差的產(chǎn)生，提高數(shù)控系統(tǒng)的控制精度（目前已經(jīng)達到0.1um0.01um）。在伺服系統(tǒng)方面使用全數(shù)字化的位置和速度控制，利用先進的控制理論提高伺服系統(tǒng)的跟隨精度，最大限度地消除數(shù)控機床系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)執(zhí)行件之間的位置滯后誤差，并且位置環(huán)應采用監(jiān)測分辨率更高的位置編碼器。采取以上措施并配合機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)、靜態(tài)剛度的提高，在中、小型數(shù)控機床上其定位精度已經(jīng)可以達到34um。重復定位精度可以達到13

5、um。 高速切削的好處如：效率高，工件、刀具發(fā)熱小從而變形小等等 2. 高可靠性 數(shù)控機床的價格較高，企業(yè)為縮短投資的回收周期，通常采用每天2班16小時工作制。數(shù)控機床能否發(fā)揮其高性能、高精度、高效率的特點，使企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益，關(guān)鍵取決于其可能性。 衡量數(shù)控機床的可靠性的重要指標是數(shù)控機床的平均無故障工作時間（小時）。數(shù)控機床由數(shù)控系統(tǒng)、強電控制系統(tǒng)和液壓傳動系統(tǒng)等組合而成，其可靠性指標要低于其中任何一個單個系統(tǒng)的可靠性指標，統(tǒng)計結(jié)果顯示數(shù)控機床的平均無故障工作時間通常比數(shù)控系統(tǒng)要低一個數(shù)量級。因此，提高數(shù)控機床的可靠性，關(guān)鍵在于提高組成數(shù)控機床的各個系統(tǒng)的可靠性，特別是數(shù)控系統(tǒng)的可靠性

6、。 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性近年有了長足的發(fā)展，在20世紀70年代平均無故障工作時間大于3000小時，80年代大于10000小時，90年代已經(jīng)提高到30000小時以上，并且由繼續(xù)提高的趨勢，有資料顯示FANUC數(shù)控系統(tǒng)的可靠性指標已經(jīng)達到125個月。 3.機床功能復合化 數(shù)控機床功能的復合化是為了提高零件加工效率，減少輔助時間。在復合化數(shù)控機床上可以完成車、銑、鏜和鉆等多種工序加工，它消除了單一功能數(shù)控機床在使用上的局限性，可代替多臺機床實現(xiàn)多工序一次裝夾加工，這種方式既能減少裝卸時間，提高機床生產(chǎn)效率，減少半成品庫存量，又能保證和提高形位精度。目前，世界各國的數(shù)控制造廠商均競相研究開發(fā)具有復合功能的

7、數(shù)控機床。 4. 智能化、網(wǎng)絡化、柔性化 智能化是指數(shù)控機床控制加工精度和加工效率的智能化。比如在加工過程中使用自適應控制、工藝參數(shù)的自動生成等技術(shù)，在應用層面上改善數(shù)控機床的使用，在數(shù)控系統(tǒng)方面使用智能化的負載自動識別、電機參數(shù)自適應運算調(diào)整和自動選定工作狀態(tài)等技術(shù)，使數(shù)控機床的安裝調(diào)試更高效。 5. 網(wǎng)絡化是21世紀數(shù)控機床的必備功能之一，這種功能將極大的滿足生產(chǎn)線，制造系統(tǒng)和制造企業(yè)對信息集成的需求，使得企業(yè)和企業(yè)之間也可以進行6.7.8. (window.cproArray = window.cproArray | ).push( id: u );9.10.11.12.13.14.15

8、.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.46.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.63.64.65.66.67.68.69.70.71.72.73.74.75.76.77.78.79.80.81.82.83.84.85.86.87.88.89.90.91.92.93.94.95.96.97.98.99.100.101.102.103.104.105.106.107.108.109.110.111

9、.112.113.114.115.116.117.118.119.120.121.122.123.124.125.126.127.128.129.130.131.132.133.134.135.136.137.138.139.140.141.142.143.144.145.146.147.148.149.150.151.152.153.154.155.156.157.158.159.160.161.162.163.164.165.166.167. 168. 169. 22170. 失。應該在機床通電時更換電池，以保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)不會丟失。2.鍵盤故障171. 在用鍵盤輸入程序時，若發(fā)現(xiàn)關(guān)字符不能輸

10、入、不能消除、程序不能復位或顯示屏不能更換頁面等故障，應首先考慮有關(guān)按鍵是否接觸不好，予以修復或更換。若不見成效或者所有按鍵都不起作用，可進一步檢查該部分的接口電路、連接電纜狀況。3.熔絲故障172. 控制系統(tǒng)內(nèi)部熔絲燒斷故障，多出現(xiàn)于對控制系統(tǒng)進行測量時的誤操作，或由于機床發(fā)生了撞車等意外事故。因此，維修人員要熟悉各熔絲的保護范圍，以便發(fā)生問題時能及時查出并予以更換。4刀位參數(shù)的更換173. 加工中心在加工過程中，由于機床的突然斷電或意外操作了急停按鈕，使機床刀具的實際位置與計算機內(nèi)存的刀位號不符，如果操作者不注意，往往會發(fā)生撞車或打刀廢活等事故。因此，一旦發(fā)現(xiàn)刀位不對時，應及時核對控制系統(tǒng)

11、內(nèi)存刀位號與實際刀位號是否相符，如不符，應參閱說明書介紹的方法，及時將控制系統(tǒng)內(nèi)存的刀位號改為實際刀位號。5.控制系統(tǒng)的“NOTREADY”（沒準備好）故障應先檢查CRT顯示面板上是否有其他故障指示燈亮及故障信息提示，若有問題應按故障信息目錄的提示去解決。檢查伺服系統(tǒng)電源裝置是否有熔絲斷、斷路器跳閘等問題，若合閘或更換了熔絲后短路器再跳閘，應檢查電源部分是否有問題；檢查電動機是否過熱、大功率晶體管組件過電流等故障而使監(jiān)控電路起作用；檢查控制系統(tǒng)各板是不中有故障燈顯示。檢查控制系統(tǒng)所需各交流電源、直流電源的電壓值是否正常。若電壓不正常也可造成邏輯混亂而產(chǎn)生“NOTREADY”故障。6.機床參數(shù)的

12、修改對每臺數(shù)控機床都要充分了解并掌握機床參數(shù)的含義，它除能幫助操作者很好地了解該機床的性能外，有的還有利于提高機床的工作效率或用于排除故障。近年來數(shù)控系統(tǒng)的軟件功能比較豐富，通過對有關(guān)參數(shù)的更改可擴展機床的功能，提高各軸的進給率及主軸轉(zhuǎn)速的上下限值，在循環(huán)加工中縮短退刀的空行程距離等，從而達到提高工作效率的目的。當然，控制系統(tǒng)的故障現(xiàn)象遠不止這些。如CRT顯示故障，光電閱讀機的故障，打印機故障，機床參數(shù)的全消除方法，數(shù)控裝置的初始化方法，備板的更換方法及注意事項等因系統(tǒng)的不同，其方法也有所不同。這就需要根據(jù)具體情況，參考有關(guān)維修資料及個人經(jīng)驗予以解決。3.5常見伺服系統(tǒng)故障及診斷伺服系統(tǒng)故障可

13、利用CNC控制系統(tǒng)自診斷的報警信號，CNC控制系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)放大驅(qū)動板上的各種信息狀態(tài)指示燈、故障報警指示參閱有關(guān)維修說明書上介紹的關(guān)鍵測試點的波形、電壓值，CNC控制系統(tǒng)、伺服放大板上的有關(guān)參數(shù)的設(shè)定，短路銷的設(shè)置及相關(guān)電位器的調(diào)整，功能兼容板或替換等方式來解決。下面是一些比較常見的故障。1.伺服超差所謂伺服超差，即機床的實際進給值與指令值之差超過限定的允許值。對此類問題做如下準備：檢查數(shù)控系統(tǒng)設(shè)置的允許伺服偏差是否太??；檢查CNC控制系統(tǒng)與驅(qū)動放大模塊之間，CNC控制系統(tǒng)與位置檢測之間，驅(qū)動放大器與伺服電機的連線是否正確、可靠；檢查位置檢測器的信號及相關(guān)的D/A轉(zhuǎn)換電路是否有問題。檢查驅(qū)動

14、放大器輸出電壓是否有問題，若有問題，應予以以修理或更換；檢查電動機軸與傳動機械間是否配合良好，是否有松動或間隙存在；檢查位置增益是否符合要求。若不符合要求，對有關(guān)的電位器應予以調(diào)整。2.機床停止時，有關(guān)進給軸振動檢查高頻脈沖信號，觀察其波形及波幅，若不符合要求應調(diào)節(jié)有關(guān)電位器；檢查伺服放大器速度環(huán)的補償功能。若不合適，應調(diào)節(jié)補償用電位器；檢查位置檢測用編碼盤的軸、聯(lián)軸節(jié)、齒輪系是否嚙合良好了，有無松動現(xiàn)象，若有問題應予以修復；3.機床運行時聲音不好，有擺動現(xiàn)象先檢查測速電機換向器表面是否光滑、清潔，電刷與換向器是否接觸良好，因為問題往往多出現(xiàn)在這里，若有問題應及時進行清理或修整；檢查伺服放大部

15、分速度五一節(jié)的功能，若不合適應予以調(diào)整；檢查伺服放大器位置增益，若有問題應調(diào)節(jié)有關(guān)電位器；檢查位置檢測器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否松動；檢查由位置檢測器來的反饋信號的波形D/A轉(zhuǎn)換后波形幅度。若有問題，應進行修理或更換。4.飛車現(xiàn)象（即通常所說的失控）位置傳感器或速度傳感器的信號反相，或者電樞線接反了，即整個系統(tǒng)不是負反饋而變成了正反饋了；速度指令給的不正確；位置傳感器或速度傳感器的反饋信號沒有接或者是有接線斷開情況；CNC控制系統(tǒng)或伺服控制板有邏輯故障；電源板有故障而引起的邏輯混亂。5.所有的軸均不運動用戶保護性操作，如急停按鈕、制動裝置等沒有釋放，或有關(guān)運動的相應開頭不正確；主電源熔絲熔斷；由于

16、過載保護用斷路器動作或監(jiān)控用繼電器的觸點未接觸好，呈常開狀態(tài)而使伺服放大部分信號沒有發(fā)出。6.電動機過熱滑板運行時其摩擦力或阻力太大；熱保護繼電器脫扣，電流設(shè)定錯誤；勵磁電流太低或永磁式電機失磁時，為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動機發(fā)熱；切削條件惡劣，刀具反做用力太大引起電動機電流增高；運動夾緊、制動裝置沒有充分釋放，使電動機過載；由于齒輪傳動系統(tǒng)的損壞或傳感器有問題，所產(chǎn)生的噪聲進入伺服系統(tǒng)而引發(fā)的周期性噪聲，可使電機過熱；電動機本身內(nèi)部匝間短路而引起的過熱；有風扇冷卻的電動機，若風扇損壞，也可使電動機過熱。7.機床定位精度不準首先檢查測速發(fā)電機換向器的表面光滑以及電刷的磨合狀況，

17、若有問題，應修整事更換；檢測高頻脈沖波形的波幅、頻率及波形是否符合要求，若不合適應予以調(diào)整；檢查切削條件是否合理，刀刃是否損壞，若有問題需改變狀態(tài)或更換刀具；檢查機械傳動部分反向間隙，若不合適應調(diào)整或進行軟件上的反向間隙補償；檢查位置檢測信號的振幅是否合適，并進行必要調(diào)整；檢查機床的振動狀況，如機床水平狀態(tài)是否符合要求，機床地基是否有振動，主軸旋轉(zhuǎn)時機床是否振動。3.6數(shù)控機床故障排除方法（1）初始化復位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進行初始化清除，清除前應注意作好數(shù)據(jù)拷

18、貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行硬件診斷。（2）參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運行。（3）調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法：調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機械系統(tǒng)實現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間，來使伺服系統(tǒng)達到即有較高的動態(tài)響應特性，而又不振蕩的最佳工作狀