数控机床原理第08章和数控机床编程及加工

第8章数控机床的维护8.1数控机床的维护概述8.2故障诊断的方法8.3数控机床机械故障诊断8.4控制系统故障诊断8.5伺服系统故障诊断8.1数控机床的维护概述延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，预防各种故障，提高数控机床的平均无故障工作时间和使用寿命。8.1.1数控机床使用中应注意的问题1．数控机床的使用环境对于数控机床最好使其置于有恒温的环境和远离震动较大的设备（如冲床）和有电磁干扰的设备。2．电源要求3．数控机床应有操作规程进行定期的维护、保养，出现故障注意记录保护现场等。4．数控机床不宜长期封存5．注意培训和配备操作人员、维修人员及编程人员8.1.2数控系统的维护1．严格遵守操作规程和日常维护制度2．防止灰尘进入数控装置内漂浮的灰尘和金属粉末容易引起元器件间绝缘电阻下降，从而出现故障甚至损坏元器件。3．定时清扫数控柜的散热通风系统4．经常监视数控系统的电网电压电网电压范围在额定值的85％～110％。5．定期更换存储器用电池6．数控系统长期不用时的维护经常给数控系统通电或使数控机床运行温机程序。7．备用电路板的维护8.1.3机械部件的维护1．刀库及换刀机械手的维护①用手动方式往刀库上装刀时，要保证装到位，检查刀座上的锁紧是否可靠；②严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞；③采用顺序选刀方式须注意刀具放置在刀库上的顺序是否正确。其他选刀方式也要注意所换刀具号是否与所需刀具一致，防止换错刀具导致事故发生；④注意保持刀具刀柄和刀套的清洁；⑤经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整，否则不能完成换刀动作；⑥开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。2．滚珠丝杠副的维护①定期检查、调整丝杠螺母副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；②定期检查丝杠支撑与床身的连接是否松动以及支撑轴承是否损坏。如有以上问题要及时紧固松动部位，更换支撑轴承；③采用润滑脂的滚珠丝杠，每半年清洗一次丝杠上的旧油脂，更换新油脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠，每天机床工作前加油一次；④注意避免硬质灰尘或切屑进入丝杠防护罩和工作过程中碰击防护罩，防护装置一有损坏要及时更换。3．主传动链的维护①定期调整主轴驱动带的松紧程度；②防止各种杂质进入油箱。每年更换一次润滑油；③保持主轴与刀柄连接部位的清洁。需及时调整液压缸和活塞的位移量；④要及时调整配重。4．液压系统维护①定期过滤或更换油液；②控制液压系统中油液的温度；③防止液压系统泄漏；④定期检查清洗油箱和管路；⑤执行日常点检查制度。5．气动系统维护①清除压缩空气的杂质和水分；②检查系统中油雾器的供油量；③保持系统的密封性；④注意调节工作压力；⑤清洗或更换气动元件、滤芯；8.2故障诊断的方法

8.2.1故障分类1．有报警显示的故障（1）硬件报警显示的故障 （2）软件报警显示的故障2．无报警显示的故障8.2.2检测故障的原则检测排除故障时应掌握以下一些原则。1．先外部后内部2．先机械后电气3．先静后动4．先公用后专用5．先简单后复杂6．先一般后特殊8.2.3故障诊断一般步骤1．调查现场，充分掌握信息2．分析故障原因采用归纳法和演绎法。归纳法是从故障原因出发搜索其功能联系，调查原因对结果的影响。演绎法是从所发生的故障现象出发，对故障原因进行分割式分析的方法。分析故障原因时应注意以下几点：①充分调查现场；②思路要开阔；③预测故障原因并拟订检查内容、步骤和方法；8.2.4常用的故障诊断技术1．开机自诊断数控系统通电后，自诊断软件对系统中最关键的硬件和控制软件诊断。2．运行自诊断数控系统正常工作时，内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元与数控装置相连的其他外部装置进行测试、检查。3．脱机诊断停止加工和停机检查，这就叫脱机诊断。8.2.5故障诊断方法1．观察检测法2．升温降温法3．敲击法4．对比法5．原理分析法8.3数控机床机械故障诊断

①简易诊断技术②精密诊断技术利用先进测试手段进行精确的定量检测分析。8.3.1数控机床机械故障诊断方法8.3.2典型机械部件的故障诊断方法1．主轴部件2．滚珠丝杠副3．刀架、刀库及换刀装置8.4控制系统故障诊断1．电池报警故障2．键盘故障3．熔丝故障4．刀位参数的更换5．控制系统的“NOTREADY”（没准备好）故障6．机床参数的修改8.5伺服系统故障诊断8.5.1常见伺服系统故障及诊断1．伺服超差所谓伺服超差，即机床的实际进给值与指令值之差超过限定的允许值。对此类问题应做如下检查：①检查数控系统设置的允许伺服偏差是否太小；②检查CNC控制系统与驱动放大模块之间，CNC控制系统与位置检测之间，驱动放大器与伺服电机的连线是否正确、可靠；③检查位置检测器的信号及相关的D/A转换电路是否有问题；④检查驱动放大器输出电压是否有问题，若有问题，应予以修理或更换；⑤检查电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在；⑥检查位置增益是否符合要求。若不符合要求，对有关的电位器应予以调整。2．机床停止时，有关进给轴振动①检查高频脉冲信号，观察其波形及波幅，若不符合要求应调节有关电位器；②检查伺服放大器速度环的补偿功能。若不合适，应调节补偿用电位器；③检查位置检测用编码盘的轴、联轴节、齿轮系是否啮合良好了，有无松动现象，若有问题应予以修复；3．机床运行时声音不好，有摆动现象①先检查测速电机换向器表面是否光滑、清洁，电刷与换向器是否接触良好，因为问题往往多出现在这里，若有问题应及时进行清理或修整；②检查伺服放大部分速度环节的功能，若不合适应予以调整；③检查伺服放大器位置环增益，若有问题应调节有关电位器；④检查位置检测器与联轴节间的装配是否松动；⑤检查由位置检测器来的反馈信号的波形D/A转换后的波形幅度。若有问题，应进行修理或更换。4．飞车现象（即通常所说的失控）①位置传感器或速度传感器的信号反相，或者电枢线接反了，即整个系统不是负反馈而变成正反馈了；②速度指令给的不正确；③位置传感器或速度传感器的反馈信号没有接或者是有接线断开情况；④CNC控制系统或伺服控制板有逻辑故障；⑤电源板有故障而引起的逻辑混乱。5．所有的轴均不运动①用户保护性操作，如急停按钮、制动装置等没有释放，或有关运动的相应开关不正确；②主电源熔丝熔断；③由于过载保护用断路器动作或监控用继电器的触点未接触好，呈常开状态而使伺服放大部分信号没有发出。6．电动机过热①滑板运行时其摩擦力或阻力太大；②热保护继电器脱扣，电流设定错误；③励磁电流太低或永磁式电机失磁时，为获得所需力矩也可引起电枢电流增高而使电动机发热；④切削条件恶劣，刀具反做用力太大引起电动机电流增高；⑤运动夹紧、制动装置没有充分释放，使电动机过载；⑥由于齿轮传动系统的损坏或传感器有问题，所产生的噪声进入伺服系统而引发的周期性噪声，可使电机过热；⑦电动机本身内部匝间短路而引起的过热；⑧有风扇冷却的电动机，若风扇损坏，也可使电动机过热。7．机床定位精度不准①首先检查测速发电机换向器的表面光滑状况以及电刷的磨合状况，若有问题，应修整或更换；②检测高频脉冲波形的波幅、频率及波形是否符合要求，若不合适应予以调整；③检查切削条件是否合理，刀刃是否损坏，若有问题需改变加工状态或更换刀具；④检查机械传动部分反向间隙，若不合适应调整或进行软件上的反向间隙补偿；⑤检查位置检测信号的振幅是否合适，并进行必要调整；⑥检查机床的振动状况，如机床水平状态是否符合要求，机床地基是否有振动，主轴旋转时机床是否振动。8.5.2主轴伺服系统的故障及诊断8.5.3进给伺服系统故障及诊断①可在CRT上显示出其故障信息、代码；②利用伺服单元板上发光二极管显示的故障；③没有任何报警指示的故障。数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定义开关1有效M20√M21自定义开关1无效M21√8M22自定义开关2有效M22√M23自定义开关2无效M23√9S主轴转速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC软件介绍在程序管理界面下，可进行有关数控加工程序文件的各种操作，如读入程序、编辑修改及查错编译等。每一个工件程序由若干个程序段组成；每一个程序段完成一个加工步骤；每一个程序指令有程序段号和若干个指令代码组成，指令代码在程序段中的位置可以是任意的，同组指令在同一程序段中不能重复使