系统不能正常工作故障诊断与维修

第2章学习情境一系统不能工作故障诊断与维修2．1数控系统概述2.1.1数控系统的基本概念数字控制（NumericalControl）技术，简称数控（NC）技术，是近代发展起来的用数字化信息进行控制的一种自动控制技术。其控制对象可以是各种生产过程，控制参数主要有位移、速度、温度、流量等。采用数控技术的系统称为数控系统。根据不同的被控制对象，有各种各样的数控系统。目前应用最广泛的是机械加工行业中各种机床数控系统。装备了数控系统的机床称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控线切割机床、数控加工中心等。数字控制技术的发展是随着数字电子技术的发展而发展起来的。数控系统的硬件基础是数字逻辑电路，最初的数控系统是由固定的数字逻辑电路组成的专用硬件数控系统，简称NC系统。它的柔性差、功能单一，且成本高，发生故障时维修工作量大，从而限制了它的推广和应用。随着微电子计算机技术的飞速发展，出现了采用计算机或微型计算机的数控系统，由硬件和软件共同完成数控任务，称之为计算机数控系统（ComputerNumericalControl），简称CNC系统。它具有柔性好、功能强、可靠性高、易于实现机电一体化，且性价比高等优点。现代数控系统差不多均为计算机数控系统。由此可知，现代数控设备是集微电子技术、计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机械传动技术为一体的高度智能化的产品。它使得传统的制造业发生了质的变化，从而实现了加工过程的自动化。2.1.2数控系统的组成数控系统一般由输入/输出设备、数控装置、主轴和进给驱动控制装置及可编程序控制器组成，如图2－1所示：图2－1数控系统的组成数控机床是严格按照外部输入的加工程序对加工进行加工的。数控加工程序按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息，有零件加工的轨迹信息（如几何形状、几何尺寸等）、工艺信息（如进给速度、主轴转速等）及开关命令（如换刀、主轴启动/停止、冷却液开/关等）数控装置是数控系统的核心。它的主要功能是正确的识别和解释数控程序，对分析结果进行各种数据计算和逻辑判断处理，完成各种输入、输出任务。其形式可以是由数字逻辑电路构成的专用硬件数控装置NC，也可以是计算机数控装置（CNC）.其数控功能由硬件和软件共同完成。输入/输出设备主要用于程序的编制、存储、打印、显示等，常用的输入/输出设备还带有纸带阅读机、纸带穿孔机或者盒式磁带录音机等，高级的输入/输出设备还包括自动编程机、CAD/CAM系统或上位机等。主轴和进给驱动控制装置位于数控装置和机床之间。主轴驱动装置控制主轴的旋转运动，主要由速度控制单元、主轴电动机组成。而进给驱动装置控制机床各坐标轴的切削进给运动，主要由位置控制单元、速度控制单元、进给电动机和测量反馈单元组成。可编程序控制器也位于数控装置和机床之间，它和数控装置交换控制命令，主要完成机床主轴的起停、转速选择、方向控制、换刀、冷却液开停、液压、气动、润滑系统控制功能及其他机床辅助功能。其形式有内装型和独立型。内装型PLC从属于CNC装置，实际上是CNC装置带有的PLC功能。而独立型PLC独立于CNC装置，能独立完成规定的控制任务，是通用型PLC。2.1.3机床数控系统的工作过程数控系统的工作过程如图2－2所示舞图2翅－2焰数芝控系与统的挎工作零过程伴1.吧数据库输入贝输入铁给数朴控系饿统的戴数据妇有零笔件加刻工程我序、协控制连参数秆和补伏偿数顶据等错。投2.饼译码败将零和件加抹工程他序以底程序纹段为束单位嚼进行病处理可，把昼其中参的零柱件轮迷廓信不息及江其他设辅助疾信息跌解释症成计宾算机联能够佳识别苦的数石据形衡式，垒并以贿一定凤是数国据格揪式存些放在包指定犹内存绘中。摧3.岂预处口理认CN好C装埋置内经部数狗据预勾处理吵过程泻指从司数控品加工访程序苦输入庄后到繁插补听前的妹整个澡过程来。由娱于在址编写装加工咽程序困时，妖一般属不考皂虑刀目具装花置或炼刀具鼠的几钞何尺浮寸等泼问题干，所广以数糕控装获置在足根据佳加工斗程序做进行袭加工喝之前剥，先筑要进日行一讽些数择据的裕预处额理。取预处爆理主拆要包刷括刀呆具补古偿、妄进给朱速度掩处理绵、坐写标转熟换等记。桐（1屈）刀乏具补麻偿。泥包括睡刀具太位置雕补偿式、刀惹具长小度补威偿和叮刀具脾半径扎补偿馅。其先任务近是将压加工彼前输盾入的鄙实际拐刀具隶参数胆计算守在内貌，把吵零件笔轮廓城轨迹赵转换胖成刀课具中丸心轨助迹。拴（2困）进解给速堆度处嘉理。帖进给讽速度庭处理嚼是指朗根据暖程序苍中的喝指令狂进给自速度忽和操耻作面青板上坚的倍秤率旋果钮的李位置恶，确蹈定实撤际加期工时寨刀具哲的移灶动速匆度，会然后欲通过闹软件使来计迟算各沉运动煎坐标凭方向握的分葡速度户。同坑时，座由于顶当机扇床起侵动，巡停止鲜或加诞工过互程中点改变衫进给众速度作时，弱会产混生冲浑击、裂失步丑、超掠程等此问题串，还粘需要桨进行霞自动恼加/猛减速巾处理观。角（3深）坐套标变培换。象每台怪机床巩都设股计有毁一个茶固定猾的机情械零消点。轿其位赚置是导由机陶床制季造厂弃所确押定的旁。除巡机床末零点遇外，宿每台斗机床雄还设茎置有丛一个近机床概参数壶考点斧，以堪此作鸟为C俊NC魂装置旬的坐捎标计尤量基地准。须同时喇为了柿编程津和加拴工方碍便，炒还设粘有工验件坐姨标系线。所糠以在谦加工梁前需使进行吹坐标拴变换墓的处尿理。砖4.激插补遣数控增装置她对加烫工控业制信洲息预徒处理罚完毕辰后，导开始跟逐段嘉运行丢加工悦程序羡。插雾不就趋是根杀据曲熄线段江已知前的几祥何数拔据及送速度社信息尺，计央算出引曲线窝段起燃点、度终点敌之间贪的一赔系列雾中间塘点，宵分别遮向各抹个坐纤标发扑出方拌向、侨大小抚和速啦度都征确定泽的协寄调的皱运动奴序列很命令恭，通润过各侮个轴妈运动婆的合铺成，禁产生唇数控享加工粒程序萝要求稀的工积件轮泄廓的株刀具怀运动素轨迹泽。斤5.孕位置剂控制臂在闭钉环控虑制系呆统中讨，在解每个丙采样臣周期裂内，秆将插垃补计疾算出辨的理诱论位驼置与昆实际渠反馈顶位置痕进行哄比较烟，用运差值太去控辈制进似给电屿动机坐，同罪时还跑要完跃成位解置增产益调号整和果各坐调标方逝向的免误差阀补偿劝。炸6.际输入桶/输阔出处跑理抄由数叉控装午置发畜出的缘开关均命令搁在系寻统程弊序控仅制下侧，在锐各加调工程酷序段阁插补摇开始拴前或侨完成吉后，此适时模输出葡给机着床控纳制器剖。主深要处课理数弊控装注置与选机床魄之间邻的开淹关信接号。黄7.谅显示数在机挪床的吃运行坝过程起中，愁数控新系统旗要随女时监造视数葱控机窝床的贫工作屈状态雹，通奴过显掩示部耍件及制时向档操作参者提采供系考统的挪工作暮状态同和故凤障情床况。诉2抵.裕1.草4吨耕数控偷系统犹的分嚷类异数控但系统降的分到类方宽法很狠多，药下面难针对雅常见往的分弟类方喇法作灭一介寨绍。换1.舟按被乳控机谎床运涝动轨啊迹分连类酸（1雄）点染位控补制数朵控系拦统。拆这类魔数控占系统娃控制友机床蚂运动趟部件跌从一巩点准握确地步移动停到另传一点柳，在梯移动较过程镇中不虽进行卡加工旋，因临此对冬两点钟间的常移动圣速度戒和运汇动轨盈迹没凑有严筛格要睁求。滔这类失数控主机床不主要宾有数贯控钻滚床、益数控纷坐标驶镗床钞、数陶控冲尾床等袭。葵（2垦）直稿线控里制数伯控系阴统。刘这类促数控通系统众不仅缩要控辜制机蚕床运光动部联件从卸一点途准确骆地移交动到徒另一特点，腐还要萌控制鲜两相宽关点知之间骡的移栽动速艘度和寒轨迹谱。这舟类数更控机营床主也要有都简易等数控耀机床要、数蝶控镗冷铣床收等。场（3叠）轮惕廓控脊制数暖控系岩统。诞这类闻数控嘉系统勒能够节同时枕对两曲个或绳两个绳以上夫运动药坐标胁位移蔬及速规度进爬行连畅续相肉关的师控制潮，使定其合写成的淘平面昏或空残间的自运动援轨迹护符合故被加芒工工愚件形践状的势要求季。相煌应的葡数控浪机床哥主要霜有数鸟控车峰床、浆数控黑铣床命、数密控磨止床、医数控敌电加楚工机园床等帐。盏2.厉按控慨制方效式分雅类竖（1挥）开宜环控绝制数烟控系苦统。物这类倍系统歇不带倘位置配检测决装置舍，C尾NC鞠装置母发出糖的指诸令信愤号流棉是单掘向的霸，往配往以素步进妙电动难机作震为驱纲动元俩件，么如图虑2－列3所敢示。响CN绪C装晶置输蹄出的提指令触进给怕脉冲踪经环呀形分堵配器摇和功奴率放雀大后管驱动末步进耳电动悄机转傻动，规再经尼机床桑传动逗机构杆（此呆轮箱狐、丝苹杠螺突母副渠等。拌）带碰动工娇作台映移动虚。这矮种机驱构控败制简出单、欺价格雷低廉糕，且撤调试歪维修言方便苏，被湿广泛踪应用准于早孝期的副数控高装置岭中。傅图2价－照3开偿环控餐制需系统它框图揉（2肃）闭窑环控导制数玉控系寻统。虏这类仅数控棵系统臣带有字位置兆检测踢反馈宁装置撕，以榆直流楼或交真流电炸动机贞为驱帆动元清件。厅按照息位置察检测跨装置死安装雕位置说的不逝同，市闭环要控制程数控摊系统硬又可苍以进热一步旬分为柔全闭描环、返半闭神环控剂制数呜控系尼统。权1）殿全闭雀环控证制数谊控系知统。纪位置型检测迹装置壶安装疯在机很床工辱作台遵上，罢用以雹检测淘机床筐工作凳台的途实际律运行雅位置薯（直肚线位剖移）溪，并掉将其忘与C银NC纱装置默指令刚位置地（或府位移浴）相声比较钟，用暗差值汪进行旋控制粘。其孤控制态框图大如图勺2－准4所绒示。白图2邪－仁4舅全闭四环控币制芹系统料框图泥这类钳控制寒方式挡的特沙点是叼加工向精度阳高，捉但由仪于它哀将丝僻杠螺语母副落及机狭床工裹作台跳这些耍大惯普性环墓节放欲在闭溪环环盲内，勤因为宾机械打传动匪系统转的刚苏性不现足及业反向饮间隙暂等各废因素狼的存候在，锁对系接统的俱稳定值性有机很大哄影响晴，使皮全闭裳环控姨制系瓦统调着试比蹲较复悄杂。现2)吼半闭轿环控蜻制数斧控系逝统。胁位置旋检测冻装置茶安装油在电底机轴服上或需丝杠闹的一讯端，扒通过拨角位办移的香测量好间接裹计算证出机勾床工核作台益的实州际运泛行位桐置（玉直线牺位移妖），祸然后系将其吴与C围NC委装置患计算惧出的得指令逃位置崭（或炒位移蜘）相父比较陪，用兴差值职进行厘控制享。其瓦控制东框图万如图肝2－渡5所绑示。顺这种膛系统逢环路厌不包词括机粮械传革动环理节，佩机械荡传动术的精恐度误铅差将楼影响盾到被饥加工炕工件击的精绵度，水使其矩控制辈精度女不如孝全闭敬环控哈制数闯控系瓦统，添但机霞械传婚动带馋来的搏误差肆，可永以通歇过补剩偿的先方法厦消除岔，仍梁可获酱得满笨意的玉精度解。因糊此在肌实际粉应用姐中，欺这种双方式斑被广乐泛采基用。俊图2色－程5额半闭耐环控聋制饺系统结框图亡3.独按数削控系胳统功翻能水失平分室类纯按照隙数控房系统报的功词能水犯平，想数控鸣系统雕可分唐为经笑济型仇（低相档型案）、佛全功特能型满（中屡当型惑）和伏高档煤型三典种。鼠但不拆同时属期的低划分竞标准录不同窄。乖（1庸）经郑济型敌数控事系统畅。这蔬一档李次的蛾机床稠通常起采用养开环撤控制苹方式蔽，进贺给伺绑服系释统大遵多使射用步浆进电扩动机受驱动阻，进梯给分闻辨率倚为1糖0u板m，咬快速欠进给仁速度福可达俱10德m语/m绑in改，仅中能满输足一携般精速度要洋求的弦加工言。这解种系状统功熟能简闯单，努价格喂便宜乔，适屑用于翻精度沾要求直不高冷的场靠合及摘普通佩机床芹的数链控化舒改造怜。圈（2核）全坚功能符型数柜控系派统。絮这类谜系统烘以实慎用为叼准，充进给伯分辨车率为兰1u峰m，似快速点进给舍速度展可达留10脏～土20添m坏/m滚in村。其醉功能泼较多仆，价薄格适孙中，谎适合转目前羽中国慰的国拔情，讨市场逢份额失较大厨。候（3粮）高举档型偿数控首系统欺。指杂加工痛复杂凑形状乡工件穿的多很轴控攻制数文控机链床，驴且自舒动化轨程度拆高，督具有六高度虹柔性烛，进遭给分定辨率鬼为0竿.1素um副，最宁大快浪速移饱动速去度可民达捆10生0m朵/m碰in铲或更赛高。伙这类晚系统圣功能鹿强大宁，价盲格昂雷贵。机适合药于经做济实序力雄残厚，裙生产党规模拨大的访企业壁。激2制.皱1.躲5马色数控剩系统巷的发烂展趋赤势放数控围系统液是随醋着数堡控机落床的范发展智而发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