数控机床维修改造技术的说明

1、数控机床维修改造技术的说明没有理论指导的实践是盲目的实践，没有实践的理论是空洞的理论。 我国从事数控机床电气设计、应用与修理技术工作的工程技术人员数以万计，然而由于此项技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因素的制约，在数控机床电气修理技术方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。当今掌握理论与自动化技术的高速发展，尤其是微电子技术和计算机技术的日新月异，使得数控技术也在同步飞速发展，数控系统结构形式上的pc基、开放化和性能上的多样化、复杂化、高智能化不仅给其应用从观念到实践 带来了巨大变化，也在其修理理论、技术和手段上带来了很大的变化。因此，一篇讲座形式的文章不可能把已经形成了一门特地

2、学科的数控机床电气修理技术理论完整地表述出来，本文仅是将多年的实践探索及业内众同仁的经验总结加以适当的归纳整理，以求对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益。 一、数控技术 谈到修理，首先必需从总体上了解我们的修理对象。 1.数控机床电气掌握系统综述 一台典型的数控机床其全部的电气掌握系统如图1所示。 (1)电流环是为伺服电机供应转矩的电路。一般状况下它与电动机的匹配调整已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。 (2)速度环是掌握电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调整器是比例积分(pi)调整器，其p、i调整值完全取决于所驱动坐

3、标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环pi调整器。 速度环的最佳调整是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较简单进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危急，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。 速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。 (3)位置环是掌握各坐标轴按指令位置精确定位的掌握环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的

4、工作： 一是位置测量元件的精度与cnc系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉冲数目经过外部倍频电路和/或cnc内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的辨别率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统辨别率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必需经过100倍频方可匹配。 二是位置环增益系数kv值的正确设定与调整。通常kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调整后kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于kv值的设置要留意两个

5、问题，首先要满意下列公式：kv=v/式中v坐标运行速度，m/min跟踪误差，mm 留意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要留意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则kv值单位为m/(mmmin)，若v的单位为mm/s，则kv的单位应为mm/(mms)。 其次要满意各联动坐标轴的kv值必需相同，以保证合成运动时的精度。通常是以kv值最低的坐标轴为准。 位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种状况：一种是没有位置测量元件，为位置开环掌握即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环掌握，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环掌握

6、之外，这种状况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置掌握精度；第三种是全闭环掌握，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种掌握的位置精度状况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的状况下工作。影响全闭环掌握精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。 (4)前馈掌握与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调整电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置掌握精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详

7、述，只是要留意，前馈的加入必需是在上述三个掌握环均最佳调试完毕后方可进行。二、修理工作的基本条件 数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及修理工作关注太少，日常不留意对保养与修理工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定要重视修理工作，创造出良好的修理条件。由于数控机床日常出现的多为电气故障，所以电气修理更为重要。 1.人员条件 数控机床电气修理工作的快速性、优质性关键取决于电气修

8、理人员的素养条件。 (1)首先是有高度的责任心和良好的职业道德。 (2)学问面要广。要学习并基本把握有关数控机床电气掌握的各学科学问，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动掌握与拖动理论、掌握技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括上节所讲的基本数控学问。 (3)应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是针对详细数控机床的技术培训，首先是参与相关的培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的修理人员学习，而更重要且更长时间的是自学。 (4)勇于实践。要积极投入数控机床的修理与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。 (5)把握科学的方法。要做好修理工作光有热忱是不够

9、的，还必需在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。 (6)学习并把握各种电气修理中常用的仪器、仪表和工具。 (7)把握一门外语，特殊是英语。起码应做到能看懂技术资料。 2.物质条件 (1)预备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。 (2)非必要的常备电器元件应做到选购渠道快速畅通。 (3)必要的修理工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的修理软件。 (4)每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。 (5)数控机床使用、修理技术档案材料。 3.关于预防性维护 预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作。 (1)人员支配为每台数控机

10、床安排特地的操作人员、工艺人员和修理人员，全部人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。 (2)建规建档针对每台机床的详细性能和加工对象制定操作规章，建立工作与修理档案，管理者要经常检查、总结、改进。 (3)日常保养对每台数控机床都应建立日常维护保养计划，包括保养内容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损状况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度掌握，平系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。 (4)提高利用率数控机床假如较长时间闲置不用，当需要使用时，首先机床的各运动环节会由于油脂凝固、

11、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能，降低机床精度，油路系统的堵塞更是一大烦事；从电气方面来看，由于一台数控机床的整个电气掌握系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。在该阶段故障率呈下降趋势，假如在这期间不断开动机床则会较快完成“磨合”任务，而且也可充分利用一年的修理期；第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下，机床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，电器硬件故障会渐渐增多，数控系统的使用寿命平均在810年左右。 因此，在没有加工任务的一

12、段时间内，最好较低速度下空运行机床，至少也要经常给数控系统通电，甚至每天都应通电。 三、修理与排故技术 1.常见电气故障分类 数控机床的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。 (1)以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏，这是需要修理甚至更换才可排解的故障。而软件故障一般是指plc规律掌握程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据甚至修改plc程序方可排解的故障。零件加工程序故障也属于软件故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失，这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。 (2)以故障出现时有无

13、指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序，时实监控整个系统的软、硬件性能，一旦发觉故障则会马上报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来，结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排解的方法提示。机床制造者也会针对详细机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排解较为简单。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致(如开关不闭合、接插松动等)。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果，并依靠修理人员对机床的熟识程度和技术水平加以分析、排

14、解。 (3)以故障出现时有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障，损坏工件甚至机床的故障，修理时不允许重演，这时只能依据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排解之，技术难度较高且有一定风险。假如可能会损坏工件，则可卸下工件，试着重现故障过程，但应非常小心。 (4)以故障出现的或然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满意一定的条件则一定会产生的确定的故障；而随机性故障是指在相同的条件下间或发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或牢靠性降低、电气装置内部温度过高有关。此类故障的分析需经反复试验、综合推断才可能排解

15、。 (5)以机床的运动品质特性来衡量，则是机床运动特性下降的故障。在这种状况下，机床虽能正常运转却加工不出合格的工件。例如机床定位精度超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等。这类故障必需使用检测仪器确诊产生误差的机、电环节，然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最佳化调整来排解。 此处故障的分类是为了便于故障的分析排解，而一种故障的产生往往是多种类型的混合，这就要求修理人员详细分析，参照上述分类采取相应的分析、排解法。2.故障的调查与分析 这是排故的第一阶段，是特别关键的阶段，主要应作好下列工作： 询问调查在接到机床现场出现故障要求排解的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任

16、何处理，这样有利于快速精确地分析故障原因。同时认真询问故障指示状况、故障表象及故障产生的背景状况，依此做出初步推断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，削减来回时间。 现场检查到达现场后，首先要验证操作者供应的各种状况的精确性、完整性，从而核实初步推断的精确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不精确的状况不乏其例，因此到现场后仍旧不要急于动手处理，重新认真调查各种状况，以免破坏了现场，使排故增加难度。 故障分析依据已知的故障状况按上节所述故障分类方法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般状况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明

17、书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。 确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对修理人员是一种对该机床熟识程度、学问水平、实践经验和分析推断能力的综合考验。 排故预备有的故障的排解方法可能很简洁，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的预备工作，例如工具仪表的预备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的选购甚至排故计划步骤的制定等等。 数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排解过程，一旦查明白原因，故障也就几乎等于排解了。因此故障分析诊断的方法也就变得非常重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。 (1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法，就是利用感

18、官的检查。 询问向故障现场人员认真询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析推断过程中可能要多次询问。 目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、润滑装置等)有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。 触摸在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发觉可能出现故障的原因。 通电这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在

19、而通电，一旦发觉马上断电分析。 (2)仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源状况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观看相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用plc编程器查找plc程序中的故障部位及原因等。 (3)信号与报警指示分析法 硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排解方法。 软件报警指示如前所述的系统软件、plc程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号

20、对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排解方法。 (4)接口状态检查法现代数控系统多将plc集成于其中，而cnc与plc之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简洁操作在crt屏幕上显示，而全部的接口信号都可以用plc编程器调出。这种检查方法要求修理人员既要熟识本机床的接口信号，又要熟识plc编程器的应用。 (5)参数调整法数控系统、plc及伺服驱动系统都设置很多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与详细机床相匹配，而且更是使机床各

21、项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障，需要重新调整相关的一个或多个参数方可排解。这种方法对修理人员的要求是很高的，不仅要对详细系统主要参数非常了解，既知晓其地址熟识其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。 (6)备件置换法当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是非常困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。备件板的更换要

22、留意以下问题。 更换任何备件都必需在断电状况下进行。 很多印制电路板上都有一些开关或短路棒的设定以匹配实际需要，因此在更换备件板上一定要记录下原有的开关位置和设定状态，并将新板作好同样的设定，否则会产生报警而不能工作。 某些印制电路板的更换还需在更换后进行某些特定操作以完成其中软件与参数的建立。这一点需要认真阅读相应电路板的使用说明。 有些印制电路板是不能轻易拔出的，例如含有工作存储器的板，或者备用电池板，它会丢失有用的参数或者程序。必需更换时也必需遵照有关说明操作。 鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先认真阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。 (7)交叉换

23、位法当发觉故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的状况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中推断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特殊留意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，精确无误再行交换检查。 (8)特别处理法当今的数控系统已进入pc基、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件规律的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象

24、则可以采取特别手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消退。修理人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。 3.电气修理与故障的排解 这是排故的第二阶段，是实施阶段。 如前所述，电气故障的分析过程也就是故障的排解过程，因此电气故障的一些常用排解方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供修理者参考。 (1)电源电源是修理系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充分，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的

25、电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到： 供应独立的配电箱而不与其他设备串用。 电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。 电源始端有良好的接地。 进入数控机床的三相电源应采用三相五线制，中线(n)与接地(pe)严格分开。 电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。 (2)数控系统位置环故障 位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置掌握建立的接口信号不存在等。 坐标轴在没有指令的状况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。 (3)机床坐标找不到零点。

26、可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。 (4)机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；对于电气掌握系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排解后重新进行最佳化调整。 (5)偶发性停机故障。这里有两种可能的状况：一种状况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障，一般状况下机床断电后重新通电便会消逝；另一种状况是由环境条件引起的，如强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、

27、湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视，例如南方地区将机床置于平凡厂房甚至靠近放开的大门四周，电柜长时间开门运行，四周有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅会造成故障，严重的还会损坏系统与机床，务必留意改善。 本文由于篇幅所限不做更多的介绍，读者可参阅数控机床的随机资料及其他特地介绍各种故障的文章。 4.修理排故后的总结提高工作 对数控机床电气故障进行修理和分析排解后的总结与提高工作是排故的第三阶段，也是非常重要的阶段，应引起足够重视。 总结提高工作的主要内容包括： 具体记录从故障的发生、分析推断到排解全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软

28、件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入修理档案外，内容较多者还要另文具体书写。 有条件的修理人员应当从较典型的故障排解实践中找出常有普遍意义的内容作为研究课题进行理论性探讨，写出论文，从而达到提高的目的。特殊是在有些故障的排解中并未经由专心系统地分析推断而是带有一定地偶然性排解了故障，这种状况下的事后总结研究就更加必要。 总结故障排解过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想方法补济，而且在随后的日子里研读，以备将来之需。 从排故过程中发觉自己欠缺的学问，制定学习计划，力争尽快补课。 找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。 总结提高工作的好处是： 快速提高修

29、理者的理论水平和修理能力。 提高重复性故障的修理速度。 利于分析设备的故障率及可修理性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率。 可改进机床电气原设计之不足。 资源共享。总结资料可作为其他修理人员的参数资料、学习培训教材。 篇2：数控机床的伺服系统应用说明 数控机床一般由nc掌握系统、伺服驱动系统和反馈检测系统3部分组成。数控机床对位置系统要求的伺服性能包括：定位速度和轮廓切削进给速度；定位精度和轮廓切削精度；精加工的表面粗糙度；在外界干扰下的稳定性。这些要求主要取决于伺服系统的静态、动态特性。对闭环系统来说，总期望系统有较高的动态精度，即当系统有一个较小的位置误差时，机床移动部件会快速反应。下面

30、就位置掌握系统影响数控机床加工要求的几个方面进行论述。 1、加工精度 精度是机床必需保证的一项性能指标。位置伺服掌握系统的位置精度在很大程度上打算了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环掌握系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着打算性的作用。可以说，数控机床的加工精度主要由检测系统的精度打算。位移检测系统能够测量的最小位移量称做辨别率。辨别率不仅取决于检测元件本身，也取决于测量线路。在设计数控机床、

31、尤其是高精度或大中型数控机床时，必需细心选用检测元件。所选择的测量系统的辨别率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的掌握系统必需有高精度的检测元件作为保证。例如，数控机床中常用的直线感应同步器的精度已可达±0.0001mm，即0.1m，灵敏度为0.05m，重复精度0.2m；而圆型感应同步器的精度可达0.5n，灵敏度0.05n，重复精度0.1n。 2、开环放大倍数 在典型的二阶系统中，阻尼系数x=1/2(kt)-1/2，速度稳态误差e()1/k，其中k为开环放大倍数，工程上多称作开环增益。明显，系统的开环放大倍数是影响伺服系统的静态、动态指标的重要参数之一。 一般状

32、况下，数控机床伺服机构的放大倍数取为2030(1/s)。通常把k20的系统称为高放大倍数或硬伺服系统，应用于轮廓加工系统。 假如为了不影响加工零件的表面粗糙度和精度，期望阶跃响应不产生振荡，即要求是取值大一些，开环放大倍数k就小一些；若从系统的快速性动身，期望x选择小一些，即期望开环放大倍数增加些，同时k值的增大对系统的稳态精度也能有所提高。因此，对k值的选取是必需综合考虑的问题。换句话说，并非系统的放大倍数愈高愈好。当输入速度突变时，高放大倍数可能导致输出猛烈的变动，机械装置要受到较大的冲击，有的还可能引起系统的稳定性问题。这是因为在高阶系统中系统稳定性对k值有取值范围的要求。低放大倍数系统

33、也有一定的优点，例如系统调整比较简单，结构简洁，对扰动不敏感，加工的表面粗糙度好。 3、提高牢靠性 数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，假如发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的牢靠性就显得尤为重要。牢靠度是评价牢靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。 平均故障(失效)间隔时间(mtbf)是指发生故障经修理或更换零件还能连续工作的可修复设备或系统，从一次故

34、障到下一次故障的平均时间，数控机床常用它作为牢靠性的定量指标。由于数控装置采用微机后，其牢靠性大大提高，所以伺服系统的牢靠性就相对突出。它的故障主要来自伺服元件及机械传动部分。通常液压伺服系统的牢靠性比电气伺服系统差，电磁阀、继电器等电磁元件的牢靠性较差，应尽量用无接触点元件代替。 目前数控机床因受元件质量、工艺条件及费用等限制，其牢靠性还不很高。为了使数控机床能得到工厂的欢迎，必需进一步提高其牢靠性，从而提高其使用价值。在设计伺服系统时，必需按设计的技术要求和牢靠性选择元器件，并按严格的测试检验进行筛选，在机械互锁装置等方面，必需赐予亲密留意，尽量削减因机械部件引起的故障。 4、宽范围调速

35、在数控机床的加工中，伺服系统为了同时满意高速快移和单步点动，要求进给驱动具有足够宽的调速范围。 单步点动作为一种辅助工作方式常常在工作台的调整中使用。 伺服系统在低速状况下实现平稳进给，则要求速度必需大于“死区”范围。所谓“死区”指的是由于静摩擦力的存在使系统在很小的输入下，电机克服不了这摩擦力而不能转动。此外，还由于存在机械间隙，电机虽然转动，但拖板并不移动，这些现象也可用“死区”来表达。 设死区范围为a，则最低速度vmin，应满意vmina，由于adk，d为脉冲当量(mm/脉冲)；k为开环放大倍数，则 vmindk 若取d=0.01mm/脉冲，k=30×1/s，则最低速度 vmi

36、na=30×0.01mm/min=18mm/min 伺服系统最高速度的选择要考虑到机床的机械允许界限和实际加工要求，高速度当然能提高生产率，但对驱动要求也就更高。此外，从系统掌握角度看也有一个检测与反馈的问题，尤其是在计算机掌握系统中，必需考虑软件处理的时间是否足够。 由于fmax=fmax/d 式中：fmax为最高速度的脉冲频率，khz；vmax为最高进给速度，mm/min；d为脉冲当量，mm。 又设d为调速范围，d=vmax/vmin，得 fmax=dvmin/d=dkd/d=dk 由于频率的倒数就是两个脉冲的间隔时间，对应于最高频率fmax的倒数则为最小的间隔时间tmin，即t

37、min=1/dk。明显，系统必需在tmin内通过硬件或软件完成位置检测与掌握的操作。对最高速度而言，vmax的取值是受到tmin的约束。 一个较好的伺服系统，调速范围d往往可达到8001000。当今最先进的水平是在脉冲当量d=1m的条件下，进给速度从0240m/min范围内连续可调。 5、结论 上述几方面对数控机床位置伺服系统所要求的伺服性能进行了分析，并提出了系统稳定运行的牢靠性指标，该研究结果可用于伺服数控系统的设计，也可用于现有数控机床的改造以提高其工作精度。数控机床 篇3：塑机数控系统常见故障的修理方法 (1)初始化复位法 一般状况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统

38、电源依次来清除故障，其系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必需对系统进行初始化清除，清除前应留意做好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排解，则进行硬件诊断。 (2)参数更改程序更正法 系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。例如，转子铣床上采用了测量循环系统，这一功能要求有一个背景存贮器，调试时发觉这一功能无法实现，检查发觉确定背景存贮器存在的数据没有设定，经设定后该功能正常。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜寻功能进行检查，改正全部错误，以确保其正常运行。 (3)最佳化调整法 调整是一种最简洁易行的方法。通过对

39、电位计的调整，修正系统故障。其系统显示器画面混乱，经调整后正常，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是由于其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调整后正常。 最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调整方法，其方法很简洁，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观看指令和速度反馈或电流反馈的响应关系，通过调整速度调整器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到既有较高的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的状况下，可采用一种经验的方法，即调整使电机起振，然后向反向渐渐调整，直到消退震荡即可。 (4)备件替换法 用好的备件

40、替换诊断出坏的线路板并做相应的初始化启动，使机床快速投入正常运转，然后将坏板进行修理或返修，这是目前最常用的排故方法。 (5)改善电源质量法 目前我国的电源质量较差，解决这一问题的方法一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来削减电源板的故障。 (6)修理信息跟踪法 一些大的制造公司依据在实际工作中由于设计缺陷而造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以修理信息的形式不断供应给修理人员。这些信息可以做为故障排解的依据，以正确彻底排解故障。 3、修理中应留意的事项 (1)从整机上取出某块线路板时，应留意记录其相应的位置、连接的电缆号。对于

41、固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作下记录，拆卸下的压件及螺钉应放在特地的盒内，以免丢失。装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配会不完整。 (2)电烙铁应放在顺手的前方，远离修理线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。 (3)测量线路间的阻值时，应断电源。测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。 (4)线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除阻焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。 (5)不应随便切断印刷线路，有的修理人员具有一定的家电修理经验，习惯断线检查，但数控设备上

42、的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。 (6)不应随便拆换元器件，有的修理人员在没有确定故障元件的状况下只是凭感觉哪一个元件坏了，就马上拆换，这样误判率高，拆下的元件人为损坏率也较高。 (7)拆卸元件时应使用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。 (8)更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。 (9)记录线路上的开关、跳线位置，不能够随便转变。两极以上的对照检查或互换元器件，应留意标记各板上的元件，以免错

43、乱，致使好板亦不能工作。 (10)查清线路板的电源配置及种类，依据检查的需要，可分别供电或全部供电。应留意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特殊留意。 篇4：数控机床参数故障的修理方法 1数控系统的参数是经过一系列试验、调整而获得的重要数据。参数通常是存放在由电池供电保持的ram中。不同系统其参数不同，但参数的类别和个数都特别多，有些参数是机床制造厂设定，有些参数是机床厂家和用户均可设定的。用户在使用的过程中，通过参数的设定来实现对伺服驱动、加工条件、机床坐标、操作功能、数据传输等方面的设定和调用。假如参数设定错误,将对机床及数控系统的运行产生不良影响。 2

44、.产生参数故障的原因 数控机床在使用过程中，会产生参数故障，主要原因有： (1)数控系统后备电池失效。后备电池失效将导致全部参数丢失，因此在机床正常工作时，如发觉显示器上有电池电压低的报警显示，应在一周内严格按系统生产厂操作步骤的要求，更换符合系统要求的电池。机床长期停用，最简单出现后备电池失效的现象，应定期为机床通电空运行一段时间，这样不但有利于后备电池使用寿命的延长和准时发觉后备电池是否失效，而且对机床数控系统、机械系统等整个系统使用寿命的延长有很大的益处。 (2)操作者的误操作。由于误操作，有时将全部参数消退，有时将个别参数转变。为避免出现这类状况，应对操作者加强岗前、岗中的技术培训，制

45、定可行的操作规程并严格执行。 (3)机床在dnc状态下加工工件，或进行数据通信过程中，电网瞬间停电会导致参数失。 3.参数的恢复方法 由于数控机床所配的数控系统种类繁多，参数恢复的方法也因系统而异，即使是对同一厂家的产品，也因系列不同而有所差别。以数控铣床使用较多的fanuc0系统为例介绍参数恢复的方法。 fanuc0系统参数主要有在参数栏目下的数控参数及在诊断栏目下的pmc参数两大部分。当参数出现问题时,可采用以下三种方法中的一种来恢复： (1)对照随机资料参数表的硬拷贝，逐个检查机床的参数。用复制的方法来恢复不全都的机床参数。这种方式不需要外部设备，但效率低且简单出错。 (2)利用fanuc公司专用的输人/输出设备。如读带机、faunc卡带及fanucppr(包括打孔机、打印机及读带机的一体化输入/输出装置。因faunc外部输入/输出设备功能单一、利用率低，随着计算机的普及，购买数控机床时选购faunc输入/输出设备的厂家已越来越少。 (3)利用计算机和数控机床的dnc功能，通过dnc软件进行参数输入。这种方式因其效率高、操作简洁，输入参数的出错率特别低而受到用户的欢迎。采用这种方法对一台数控机床参数的全面恢复时间，从工作预备到工作结束时间一般不足10min，比采用其他方式