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标题: 【建议】大家一起来收集关于数控机床及控制系统方面的文章! [打印本页]

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 14:54
标题: 【建议】大家一起来收集关于数控机床及控制系统方面的文章!
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2.大家有好的文章尽管往这贴
  
偶先来(粉乱)
  
  关于主轴结构
  
何謂直結式主軸？
直結式主軸即類似三軸馬達與滾珠螺桿之接合方式，主軸馬達置於主軸上方，馬達與主軸以高剛性無間隙連軸器相連，馬達端之轉動經由連軸器傳於主軸，此即直結式主軸
  
直結式主軸比起皮帶式，齒輪式與內藏式有什麼特色？
  
內藏式主軸:  
內藏式主軸即將馬達與主軸合而為一，將馬達轉子安裝於主軸軸心，定子在外，運轉原理和一般主軸馬達相同，其具有低振動特性，動態迴轉精度亦較好，但因主軸內必須置放馬達轉子造成軸承跨距較大，剛性較弱的情形發生
內藏式主軸因剛性之故並不適合重切削
  
直結式主軸：
直結式主軸即類似三軸馬達與滾珠螺桿之接合方式，主軸馬達置於主軸上方，馬達與主軸以高剛性無間隙連軸器相連，馬達端之轉動經由連軸器傳於主軸，此即直結式主軸
直結式主軸屬於剛性連結，對於馬達輸出之POWER較能完全表達於主軸特性，機械效率較高，於主軸運動時，連軸器扮演著不可或缺的角色，連軸器校正好或壞足以影響主軸運動精度，若連軸器校正不良對主軸產生下列影響，主軸溫昇急劇昇高、主軸震動過大、主軸偏擺過大、加工精度不良、甚至主軸燒毀
  
皮帶式主軸:
皮帶式主軸以皮帶傳遞主軸馬達之運動至主軸，其優點為，振動較齒輪式主軸小， 易組裝，缺點為高速時噪音大，皮帶張力不易控制等
  
齒輪式主軸:
齒輪式主軸最大之優點為可傳遞高扭力， 重切削能力優良， 其缺點為轉速受限於齒輪設計不易提昇等
   
  
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。   
　　电主轴所融合的技术：   
　　高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限；   
　　高速电机技术：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡；   
　　润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。   
　　冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。   
　　内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹，电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相角控制以及与进给的配合。   
　　自动换刀装置：为了应用于加工中心，电主轴配备了自动换刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等；   
　　高速刀具的装卡方式：广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。   
　　高频变频装置： 要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。
   
  

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 14:55
浅谈数控机床的验收
  
一、数控机床检验的必要性
    很多用户认为新机床在出厂时已做过检验，现场安装上需调一下机床水平，试加工零件合格便可通过验收。这些用户忽视几方面问题：
  
    1．新机床通过运输要产生振动和变形，此时机床精度与出厂检验的精度产生偏差；
  
    2．机床的调整也会对相关的精度产生一定影响；
  
    3．位置精度的检测元件安装在机床相关部件上，几何精度的调整会对其产生一定的影响。
  
    所以，验收必须对机床的几何精度、位置精度及工作精度做全面检验，才能保证机床的工作性能。
  
    二、数控机床的验收
    一般分两个阶段进行验收。
  
    1．预验收
  
    目的是为了检查、验证机床能否满足用户的加工质量及生产率，检查供应商提供的资料、备件。供应商只有在机床通过正常运行试切并经检验生产合格加工件后，才能进行预验收。
  
    2．最终验收
  
    根据验收标准，测定合格证上所提供的各项技术指标，验收工作分以下几步：
  
    （1）开箱检验；
  
    （2）外观检查；
  
    （3）机床性能及数控功能的验收；
  
    （4）数控机床精度的验收（包括位置精度和工作精度）。
  
    在验收机床几何精度时，在机床精调后一次完成，不允许调整一项检测一项。位置精度检验要依据相应的精度验收标准进行。机床的工作精度是一项综合精度，它不仅反映机床的几何精度和位置精度，同时还包括试件的材料、环境温度、刀具性能以及切削条件等各种因素造成的误差。
  
    在验收数控机床时，加强对以上几方面的检验对设备管理工作非常有益，并可减少不必要损失。
  
摘自2004年第2期《设备维修与管理》

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 14:56
诊断数控机床疑难故障的几种特殊方法
1．采用电阻比对法诊断电源负载短路故障
  
    障实例：FANUC一BESK伺服驱动板十15V负载软击穿烧保险丝。
  
    我们维修时，通过初步检查判定故障原因是负载局部短路，并且用数字表测得十15V对“地”电阻，正常板为1．3KΩ 故障板为300Ω。因为通电好烧保险丝，根本无法通电检查，所以只能做电阻测量或拆元件检查。
  
    但是，由于该伺服板的十15V电源与其负载（24只集成元件）的印刷电路成放射型结构，所以，电阻测量时无法做电路切割分离，并且由于元件多且为直接焊装，也不可能逐一拆卸检查。维修的实际操作十分困难，即使故障解决了，也往往弄得电路板伤痕累累。处理这种既不能做电路切割分离或元件拆卸也无法通电检查的故障，我们采用电阻比对法检查很方便。诊断检查时，不切割电路也不焊脱元件，而是直接测量十15V端与各集成元件的有关管脚问的电阻值，同时将故障板与正常板做对应值比较，即可查出故障。处理以上故障时，考虑到元件管脚多，所以首先分析厚膜块内部电路（图中已标出）和集成块管脚功能图，然后从中筛选出若干主要的测试点，做电阻测量。当测量到Q7时，发现其3脚（ ＋ 15V）对14脚（输出）电阻为150Ω（正常为6KΩ ，怀疑Q7（LM339）有问题，更换Q7后，伺服板恢复正常，说明Q7管脚间阻值异常系内部软击穿，从而引起电源短路。
  
    2. 快速过程的分步模拟法
  
    有些控制过程，如步进电机的自动升降速过程，直流调速器的停车制动过程，只有零点几秒的瞬间时间。查寻这种快速过程的电路故障，显然无法采用一般仪表进行故障跟踪检测，所以故障诊断比较困难。下面通过故障实例一5V型直流可控硅主驱动停车时间太长的故障，介绍我们采用的特殊方法一分步模拟法。
  
    经过对故障板的初步检查，判断故障原因在V5主驱动器制动电路。该制动控制逻辑复杂，涉及电路多，诊断故障决非举手之劳，而且由于制动过程短，无法测量，所以我们采用分步模拟法进行诊断检查。由电路原理得知制动过程如下：（1）本桥逆变，释放能量；（2）自动换桥，再生制动；（3）再次换桥，电路复原。
  
    为了分步测量的需要，以速度指令、速度反馈和电流反馈为设定量，将以上过程细分为八个步骤（列成一张表），然后逐步改变相应设定量，检测有关电路信号，对照电路逻辑，查出故障。我们做分步测试进行到第二步（即速度指令由1变0）时，发现“a后移”和“积分停止”均为高电平，按电路逻辑，应为低电平，据此查对电路，很快找出A2板中与非门Dl06（型号：FZHI01）有问题，更换后，故障排除。
  
    3．CT4一OS3型查频器的一例特殊故障
  
    CT4一os3型变频器常用于YBM90和MK5oo加工中心的刀库驱动。在维修中，我们多次碰到该变频器时好时坏的缺相故障，并且测得缺相电压只有60至2ooV（正常为400v)。由于这是一种时好时坏的软故障，诊断查寻困难。
  
    但是，我们发现该变频器这种故障的多数原因是脉冲隔离级问题——振荡不稳定。这种故障现象，用示波器检查，很难发现“波形丢失”，但一般都有三组脉冲幅值不相等，甚至差异软大的现象。其实，仔细分析一下隔离级电路的特点就能看出问题，这是一个比较特殊的间歇振荡器，仅用二只三级管，分别做振荡管和振荡器电源开关。由于采用单管振荡，而且振荡电路串入限流电阻和二只三极管，加上变压器输出负载，所以振荡电路损耗大，增益低，容易造成电路偶发性停振和脉冲幅值不足的毛病，即产生时好时坏的电机缺相故障。从以上分析可以看出，这种电路对脉冲变压器Q值和三极管β值要求严格，用户维修时，可以采用如下措施得到弥补：（1）选用高β（120至180）振荡管；（2）适当减少限流电阻阻值，即在51Ω电阻上并接100一270Ω。  
  
    4．诊断多种故障综合症
  
    下面通过CVT035型晶体管直流驱动器的典型实例，说明多种故障综合症的诊断方法。该故障伺服板，经初步检查看出，电路板外观很脏，输出级烧损严重，可见用户的维护保养比较欠缺，处理这种故障，应该首先清除脏物，修复输出级，切忌贸然通电，否则可能引发短路，扩大故障面。例如铁粉灰尘的导电短路，输出级开关管击穿对前级和电源的短路等等。经上述处理后，通电检查又发现如下故障：（1）“欠压”红灯有时闪亮（“READY”绿灯闪灭）；（2）电机不转；（3）开关电源（±15V）变压器Tl和电源开关管V69异常发烫。
  
    这是一例典型的综合症，而且故障之间可能存在某种因果关系，所以处理故障需要顺序进行，否则可能事倍功半，甚至引发故障面扩大。我们通过分析，做出如下维修排序：开关电源一＞“欠压”灯——＞电机运转。首先检查电源板，通过测量主回路150V直流电压和断开±15V负载的检查后，得知故障在开关电源板内部，在检查电源板中发现10V稳压管V32的电压只有9．5V，由此检查下去，找到故障原因：V32的限流电阻Rl85阻值变大。更换Rl85后，±15V电源板和“欠压”灯等均恢复正常，但电机仍不转。可见，以上灯闪和元件发烫均由Rl85变值引起，电机不转则另有原因。按通常的检查方法，可以逐级检测，但由于经验的缘故，我们只做简单的变换转向试验，结果发现反向运转正常，所以很快查出故障原因：换向电路的集成块N5（TL084）失效，更换N5后，一切正常。  
  
    5．PC接口法
  
    由于数控机床各单元（除驱动器外）与数控系统之间都是通过PC接口（1／O）实现信号的传递和控制，因此，许多故障都会通过PC接口信号反映出来，我们可以通过查阅PC机床侧的1／O信号诊断各种复杂的机床故障或判别故障在数控系统还是在机床电气。其方法很简单，即要求熟悉全部PC（机床侧）接口信号的现行状态和正常状态（或制成一张表格），诊断时，通过对全部PC（机床侧）接口信号的现行状态和正常状态逐一查看比对，找出有故障的接口信号，然后根据信号的外部逻辑关系，查出故障原因。当你熟悉了PC接口信号后，应用这种PC接口比对法，非常简便快快捷，而且避免了分板复杂的梯形图程序。
  
    6．西门子3GG系统数据异常的恢复
  
    瑞士STUDER s45一6磨床配备西门子3GG系统，为双NC双PLC结构，该系统具有很强的自诊断功能，发生故障时，可以借助屏幕提示，快速诊断修复故障。但是如果发生系统无法启动，并且PLC处于停止状态，屏幕不亮，那么系统的自诊断功能将无法发挥作用，导致诊断困难。发生这种故障的原因比较多，如果电池电压低于2．7V，必须更换电池；如果NC或PLC硬件损坏，需要更换电路板；如果机床的24V电源低于21V，需要检查电源电路和负载。
  
    但是我们碰到更多的故障原因并不是硬件故障，而是机床数据异常这类软故障。其原因比较复杂，如电网干扰、电磁波干扰、电池失效、操作失误等均有可能造成机床数据的丢失或混乱，以致系统无法启动。
  
    象这类软故障我们可以采用全清恢复法使系统恢复运行。3GG系统的全清步骤如下：
    （1） 机床数据、用户程序、设定数据和背景存贮器的清除；
    （2） 3GG系统的初始化；
    （3） PLc清零；
    （4） 恢复被清除的全部数据、程序。一般需要设定波特率，调出128KB内存，然后，通过磁盘等媒体输入数据、程序。
    （5） 试验并检查伺服系统的全部KV系数。
    （6） 完成这些步骤后，系统恢复正常。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 14:57
浅谈机床数控改造
　　　　一、数控系统发展简史及趋势
　　1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。
　　6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。
1.1、数控（NC）阶段（1952～1970年）
　　早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代--电子管；1959年的第二代--晶体管；1965年的第三代--小规模集成电路。
1.2、计算机数控（CNC）阶段（1970年～现在）
　　到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件--运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。
　　到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。
　　到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。  
总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代--小型计算机；1974年的第五代--微处理器和1990年的第六代--基于PC（国外称为PC-BASED）。
　　还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的"数控"，实质上已是指"计算机数控"了。
1.3、数控未来发展的趋势  
1.3.1　继续向开放式、基于PC的第六代方向发展
　　基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。
1.3.2　向高速化和高精度化发展
　　这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。
1.3.3　向智能化方向发展
　　随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。
　　（1）应用自适应控制技术
　　数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。
　　（2）引入专家系统指导加工
　　将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。
（3）引入故障诊断专家系统
　　（4）智能化数字伺服驱动装置
　　可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行
二、机床数控化改造的必要性
2.1、微观看改造的必要性
　　从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。
2.1.1 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。
　　由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。
2.1.2 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。
　　由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了"柔性自动化"。
2.1.3 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要"修配"。
2.1.4 可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。
2.1.5 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。
2.1.6 由以上五条派生的好处。
　　如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。
　　以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。
2.2、宏观看改造的必要性
　　从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。  
三、机床与生产线数控化改造的市场
3.1、机床数控化改造的市场
　　我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6％。我国机床役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。
3.2、进口设备和生产线的数控化改造市场
　　我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从1979～1988年10年间，全国引进技术改造项目就有18446项，大约165.8亿美元。
　　这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。一些设备、生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线，忽视软件、工艺、管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。
　　这些不能使用的设备、生产线是个包袱，也是一批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。
四、数控化改造的内容及优缺  
4.1、国外改造业的兴起
　　在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个"永恒"的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。
4.2、数控化改造的内容
　　机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：
　　其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；
其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；
其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；
其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。
4.3、数控化改造的优缺
4.3.1　减少投资额、交货期短
　　同购置新机床相比，一般可以节省60％～80％的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高2～3倍，与购置新机床相比，只能节省投资50％左右。
4.3.2　机械性能稳定可靠，结构受限
　　所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。
4.3.3　熟悉了解设备、便于操作维修
　　购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。
4.3.4　可充分利用现有的条件
　　可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。
4.3.5　可以采用最新的控制技术
　　可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。
五、数控系统的选择
数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。
5.1、步进电机拖动的开环系统
该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。
　　该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。
5.2、异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统
该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。
5.3、交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统
半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。
　　当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。
选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。
六、数控改造中主要机械部件改装探讨
　　一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。
6.1、滑动导轨副
对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。
6.2、齿轮副
一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。
6.3、滑动丝杠与滚珠丝杠
丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。
　　滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。
6.4、安全防护
效必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 14:58
加工中心回参考点及其故障诊断
   
      所谓加工中心参考点又名原点或零点，是机床的机械原点和电气原点相重合的点，是原点复归后机械上固定的点。每台机床可以有一个参考原点，也可以据需要设置多个参考原点，用于自动刀具交换（ATC）或自动拖盘交换（APC）等。参考点作为工件坐标系的原始参照系，机床参考点确定后，各工件坐标系随之建立。所谓机械原点，是基本机械坐标系的基准点，机械零部件一旦装配完毕，机械原点随即确立。所谓电气原点，是由机床所使用的检测反馈元件所发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点。为了使电气原点与机械原点重合，必须将电气原点到机械原点的距离用一个设置原点偏移量的参数进行设置。这个重合的点就是机床原点。在加工中心使用过程中，机床手动或者自动回参考点操作是经常进行的动作。不管机床检测反馈元件是配用增量式脉冲编码器还是绝对式脉冲编码器，在某些情况下，如进行ATC或APC过程中，机床某一轴或全部轴都要先回参考原点。
  
　　按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种。一种为栅点法，另一种为磁开关法。在栅点法中，检测器随着电机一转信号同时产生一个栅点或一个零位脉冲，在机械本体上安装一个减速撞块及一个减速开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关，当磁感应原点开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认作原点。栅点方法的特点是如果接近原点速度小于某一固定值，则伺服电机总是停止于同一点，也就是说，在进行回原点操作后，机床原点的保持性好。磁开关法的特点是软件及硬件简单，但原点位置随着伺服电机速度的变化而成比例地漂移，即原点不确定。目前，几乎所有的机床都采用栅点法。
　　使用栅点法回机床原点的几种情形如下：
　　1． 使用增量检测反馈元件的机床开机后的第一次回机床原点；
　　2． 使用绝对式检测反馈元件的机床安装后调试时第一次机床开机回原点；
　　3． 栅点偏移量参数设置调整后机床第一次手动回原点。
  
　　按照检测元件测量方式的不同分为以绝对脉冲编码器方式归零和以增量脉冲编码器方式归零。在使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元件的系统中，机床调试前第一次开机后，通过参数设置配合机床回零操作调整到合适的参考点后，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后的每次开机，不必进行回参考点操作。在使用增量脉冲编码器的系统中，回参考点有两种模式，一种为开机后在参考点回零模式各轴手动回原点，每一次开机后都要进行手动回原点操作；另一种为使用过程中，在存储器模式下的用G代码指令回原点。
　　使用增量式脉冲编码器作为测量反馈元件的机床开机手动回原点的动作过程一般有以下三种：
　　１．手动回原点时，回原点轴先以参数设置的快速进给速度向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，伺服电机减速至由参数设置的原点接近速度继续向前移动，当减速撞块释放原点减速开关后，数控系统检测到编码器发出的第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，此停止点即为机床参考点。
　　２．回原点轴先以快速进给速度向原点方向移动，当原点减速开关被减速撞块压下时，回原点轴制动到速度为零，在以接近原点速度向相反方向移动，当减速撞块释放原点接近开关后，数控系统检测到检测反馈元件发出的第一个栅点或零标志信号时，回零轴停止，该点即机床原点。  
　　３．回原点时，回原点轴先以快速进给速度向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，回归原点轴制动到速度为零，再向相反方向微动，当减速撞块释放原点减速开关时，归零轴又反向沿原快速进给方向移动，当减速撞块再次压下原点减速开关时，归零轴以接近原点速度前移，减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，机床原点随之确立。  
　　使用增量式检测反馈元件的机床开机第一次各伺服轴手动回原点大多采用撞块式复归，其后各次的原点复归可以用G代码指令以快速进给速度高速复归至第一次原点复归时记忆的参考点位置。
  
　　进一步从数控系统控制过程来分析机床原点的复归，机床在回机床原点模式下，伺服电机以大于某一固定速度的进给速度向原点方向旋转，当数控系统检测到电机一转信号时，数控系统内的参考计数器被清零。如果通过参数设置了栅点偏移量，则参考计数器内也自动被设定为和栅点偏移量相等的值。此后，参考计数器就成为一个环行计数器。当计数器对移动指令脉冲计数到参考计数器设定的值时被复位，随着一转信号的出现产生一个栅点。当减速撞块压下原点减速开关时，电机减速到接近原点速度运行，撞块释放原点减速开关后，电机在下一个栅点停止，产生一个回原点完成标志信号，参考位置被复位。电源开启后第二次返回原点，由于参考计数器已设置，栅点已建立，因此可以直接返回原点位置。使用绝对检测反馈元件的机床第一次回原点时，首先数控系统与绝对式检测反馈元件进行数据通信以建立当前的位置，并计算当前位置到机床原点的距离及当前位置到最近栅点的距离，将计算值赋给计数器，栅点被确立。
　　当加工中心回参考点出现故障时，首先由简单到复杂进行检查。先检查原点减速憧块是否松动，减速开关固定是否牢固，开关是否损坏，若无问题，应进一步用百分表或激光测量仪检查机械相对位置的漂移量，检查减速撞块的长度，检查回原点起始位置、减速开关位置与原点位置的关系，检查回原点模式，是否是在开机后的第一次回原点，是否采用绝对脉冲编码器，伺眼电机每转的运动量、指令倍比及检测倍乘比，检查回原点快速迸给速度的参数设置、接近原点速度的参数设置及快速进给时间常数的参数设置是否合适，检查系统是全闭环还是半闭环，检查参考计数器设置是否适当等。
  
　　回原点故障现象及诊断调整步骤如下：
　　1．机床回原点后原点漂移检查是否采用绝对脉冲编码器，如果采用，诊断及调整步骤见使用绝对脉冲编码器的机床回原点时的原点漂移；若是采用增量脉冲编码器的机床，应确定系统是全闭环还是半闭环，若为全闭环系统，诊断调整步骤见全闭环系统中的原点偏移；若为半闭环系统，用百分表或激光测量仪检查机械相对位置是否漂移。若不漂移，只是位置显示有偏差，检查是否为工件坐标系偏置无效。在机床回原点后，机床CRT位置显示为一非零值，该值取决于某些诸如工件坐标系偏置一类的参数设置。若机械相对位置偏移，确定偏移量。若偏移量为一栅格，诊断方法见原点漂移一栅点的处理步骤。若漂移量为数个脉冲，见原点漂移数个脉冲的诊断步骤。否则检查脉冲数量和参考计数器的值是否匹配。如不匹配，修正参考计数器的值使之匹配；如果匹配，则脉冲编码器坏，需要更换。
　　２．使用绝对脉冲编码器的机床回原点时的原点漂移
首先检查并重新设置与机床回原点有关的检测绝对位置的有关参数，重新再试一次回原点操作，若原点仍漂移，检查机械相对是否有变化。如无漂移，只是位置显示有偏差，则检查工件坐标偏置是否有效；若机械位置偏移，则绝对脉冲编码器故障。
　　3．全闭环系统中的原点漂移
先检查半闭环系统回原点的漂移情况，如果正常，应检查电机一转标志信号是否由半闭环系统提供，检查有关参数设置及信号电缆联接。如参数设置正常，则光栅尺等线性测量元件不良或其接口电路故障。如参数设置不正确，则修正设置重试。
　　4．原点漂移一个栅点
先减小由参数设置的接近原点速度，重试回原点操作，若原点不漂移，则为减速撞块太短或安装不良。可通过改变减速撞块或减速开关的位置来解决，也可通过设置栅点偏移改变电气原点解决。当一个减速信号由硬件输出后，到数字伺服软件识别这个信号需要一定时间，因此当减速撞块离原点太近时软件有时捕捉不到原点信号，导致原点漂移。
　 如果减小接近原点速度参数设置后，重试原点复归，若原点仍漂移，可减小‘快速进给速度或快速进给时间常数的参数设置，重回原点。若时间常数设置太大或减速撞块太短，在减速撞块范围内，进给速度不能到达接近原点速度，当接近开关被释放时，即使栅点信号出现，软件在未检测进给速度到达接近速度时，回原点操作不会停止，因而原点发生漂移。
　　若减小快进时间常数或快速进给速度的设置，重新回原点，原点仍有偏移，应检查参考计数器设置的值是否有效，修正参数设置。  
　　5．原点漂移数个脉冲
　　若只是在开机后第一次回原点时原点漂移，则为零标志信号受干扰失效。为防止噪声干扰，应确保电缆屏蔽线接地良好，安装必要的火花抑制器，不要使检测反馈元件的通信电缆线与强电线缆靠得大近。若并非仅在开机首次回原点时原点变化，应修正参考计数器的设定值。
　　如果通过上述步骤检查仍不能排除故障，应检查编码器电源电压是否太低，编码器是否损坏，伺服电机与工作台的联轴器是否松动，系统主电路板是否正常，有关伺服轴电路板是否正常及伺服放大器板是否正常等。
  
　　原点故障例：
　　1．台湾DM4400M加工中心发生Z轴方向加工尺寸不稳定，尺寸超差且无规律的故障，也就是说，Z轴原点出现无规律的漂移，CRT及伺服放大器无任何报警显示。该加工中心采用三菱M3系统，半闭环控制方式，交流伺服电机与滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据故障现象结合该机采用的控制方式、联接方式进行分析，故障原因可能是联轴器联接螺钉松动，导致联轴器与滚珠丝杠或伺服电机轴间滑动。对Z轴联轴器联接进行检查，发现联轴器六只紧定螺钉都出现松动。紧定螺钉后，故障排除。
　　2．台湾DM4400M加工中心使用中出现换刀位置有的班次不对，有的班次正常的故障。换刀位置发生变化时，被加工工件的Z向加工尺寸也相应变化，且与换刀位置的变化相对应。无任何报警显示。该加工中心采用三菱M3数控系统。开机回参考点采用下列方式：安装于伺服电机端部的位置编码器每转360°有一定数量的等距离的栅点，两个栅点间的距离叫栅点间隔。开机手动回参考点时，轴先以参数设定的回参点速度向参考点快速移动，当接近参考点减速撞块压下回参考点减速行程开关时，轴以参数设立的较低的接近速度移动，当接近参考点撞块离开回参考点减速行段开关时，编码器检测到的第一个栅点的位置为参考点复归的位置。由于机械有其固有的机械原点，故要求电气原点要和机械原点一致。机械原点和电气原点问的偏移叫参考点偏移，在G28sft参数中设定。当参考点减速开关离开接近参考点减速撞块时的位置，不在栅点间隔中心附近时，参考点有时会发生偏移，可以通过参数grmask栅点屏蔽的设定防止参考点位置偏移。机床换刀点由机床的第二参考原点设定，而第二参考原点是由机床第一参考原点确定的。由于机床所出现的故障有的班次有，有的班次没有，因此怀疑该机床开机手动回参考点时出现问题。经查，Z轴回参考点减速行程开关固定板与立柱固定不牢，严重松动，导致原点漂移。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:00
数控系统功能的主要发展趋势1．轴控制功能
1）多通道(过程)控制功能几年来得到发展，绝大多数知名厂家的数控系统都具有通道控制选择功能。这样，一台数控系统可以同时控制几台不同机床的工作，一般控制2～4个通道的系统为多数。每个通道控制的轴数少的话，则可以设定控制更多的通道数。
2）多轴同时联动移动，也是系统的重要指标，多数系统都能完成多轴联动，实际使用的联动轴数有6～8轴就足够了。     
3）高档次的数控系统，增加了自动上下料的轴控制功能。   
4）在PLC里增加了位置控制功能，补充系统轴控制数的不足。     
5）轴同步控制功能，这是一些大型机床双边驱动时不可少的功能，当然，在一些特殊控制场合也是需要这种功能的。     
6）电子齿轮功能，适应齿轮加工机床或其他传动机构的要求.
2．高精、高速加工的控制功能  
1）前馈（Feed forward）功能。     
2）预测前馈（Preview feed forward）功能，预先对多个程序进行演算，确定被加工零件在这几个程序段产生的误差，然后在加工过程中给予补偿。
3）插补前进行加减速控制，减少位置误差。     
4）圆弧插补时过象限的误差补偿。     
5）最近有的厂家开发出精细加减速（Fine acceleration/deceleration）功能，根据加工曲线平滑加减速过程，以减少加工冲击力，提高加工精度。     
6）锐角加工时最佳的自动减速功能。     
7）追求小的程序段插补时间。     
8）追求高速进给，系统在1[$micro]m移动当量时，可输出240m/min的进给速度。   
9）平滑高增益的位置控制系统，减少跟踪误差。     
10）减小刚性攻螺纹时主轴和进给轴间的同步误差，提高螺纹加工精度。
3．多种插补功能
1）直线插补。     
2）圆弧插补。     
3）样条插补。     
4）渐开线插补。     
5）螺旋插补。     
6）极坐标插补。     
7）指数曲线插补。     
8）圆柱插补。     
9）假想坐标插补。     
10）逆向插补。  
4．机械误差补偿功能  
1）反向间隙补偿。     
2）螺距误差补偿。
3）直线度补偿。     
4）垂直度补偿。     
5）机械坐标系补偿。   
6）工件坐标系补偿。     
7）斜角补偿。     
8）意外的力矩扰动补偿。     
9）动态精度补偿。     
10）阻尼误差补偿。     
11）机械空间误差补偿。   
根据数学模型和变量自动进行补偿。
5．人机界面的友好
1）丰富的显示功能，多数系统都具有实时图形显示、PLC梯形图显示和多窗口的其他显示功能。     
2）丰富的编程功能，像会话式自动编程功能、图形输入自动编程功能，有的还具有CAD／CAM功能。     
3）方便的操作，有引导对话方式帮助你很快熟悉操作，设有自动工作手动参与功能。    4）根据加工的要求，各系统都设了多种方便于编程的固定循环。     
5）伺服系统数据和波形的显示，伺服系统参数的自动设定。     
6）系统具有多种管理功能，刀具及其寿命的管理、故障记录、工作记录等。     
7）PLC程序编制方法增加，目前有梯形图编程（Ladder Language Program）方法、步进顺序流程图编程（Step Sequence Program）方法。     
8）帮助功能，系统不但显示报警内容，而且能指出解决问题的方法。
6．网络功能
7．安全与维修性不断完善
1）硬软件的限位。     
2）急停。     
3）卡盘和尾座干涉区的设定。     
4）各种互锁功能。     
5）移动前的行程检查。     
6）各种安全报警的显示。     
7）伺服监控显示。     
8）输入输出界面显示。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:01
FANUC OM系统参数丢失的处理
   
      数控系统参数是数控机床的灵魂，数控机床软硬件功能的正常发挥是通过参数来设定的。机床的制造精度和维修后的精度恢复也需要通过参数来调整，所以数控机床没有参数等于是一堆废铁。数控机由于数控系统参数全部丢失而引起的机床瘫痪，称为“死机”。“死机”固然可怕，若我们掌握了解决的方法和预防措施，问题就容易了。下面是针对FANUC OM系统出现“死机”情况的分析和处理。仅供从事数控人员参考。
  
    一、引起“死机”的主要原因。
  
    1、做DNC通讯中，在M51执行动作完成后，M50尚未解除M51时不能执行M30自动断电功能，否则会出现“死机”现象。
    2、在执行M51动作，进行DNC通讯期间若断电，可能会出现“死机”。
    3、在更换电池时，没有开机或断电，就会使参数丢失。若长期不开机，电池耗尽，也会丢失参数。
    4、误操作，若同时按住Reset及Delete两键，并按电源Power ON，就会消除全部参数。
    5、处理P／S报警有时会引起参数丢失。如：处理P／Sl01报警（DNC）执行中断共有三种方法。在前两种排除不掉报警时，必须要用第三种方法，而最后一种会“死机”。
    A： ① PEW＝1
        ② Power OFF
        ③ 同时按Delete Power ON两键
        ④PWE＝O
  
    B： ① PWE＝1
        ② 参数901 ＝01000100改为0
        ③ 按DEL键
        ④ Power OFF
        ⑤ Power ON
        ⑥ 参数901 ＝ 010001000
        ⑦ PWE= 0
  
    C： ① 备份所有PC、NC、DGN参数（会死机）
        ② Power OFF
        ③ 同时按RESET POWER ON键，PWE= 1
        ④ 输入900以上参数，输入NO.1-900参数输入DGN参数
        ⑤ POWER OFF
        ⑥ POWER ON
        ⑦ PWE=0（应按A、B、C序排除，若A、B都不能排除就只有用C方法）  
  
    二、“死机”后的状态显示
    CRT显示屏上出现如下报警：
    417＃ X AXIS DGTL PARAM 417＃、427＃、437＃报警分别
    427＃ Y AXIS DGTL PARAM 为X、Y、Z（或第3轴）马达
    437＃ Z AXIS DGTL PARAM 参数设定异常
    ……
    ……
    等
    417＃报警：X轴有以下条件之一，就会造成此警示。
    ① 在参数NO.8120的马达形式，设定指定范围以外的值。
    ② 在参数NO.8122的马达旋转方向，未设定正确值（111或-111）
    ③ 在参数NO.8123马达每一转的速度反馈脉冲数，设定0似下的不正确值。
    ④ 在参数N0.8124马达每一转的位置反馈脉冲数，设定0以下的不正确值。
    427＃：Y轴参数分别为NO.8220 NO.8222 NO.8223 NO.8224
    427＃：Z轴（OM）或第3轴（OT）参数分别为NO.8320 NO.8322 NO.8223 NO.8324
    原因是所有轴的设定参数全部丢失引起各轴伺服报警。此时机床瘫痪，功能尽失。
  
    三、“死机”的具体的处理过程：
    如果机床出现“死机”，首先请与机床制造厂商联络。最好在厂方指导下排除故障，恢复运行。下面是本人实际遇到的问题及取得厂商支持的处理方法：
    1、CLEAR（清除）剩余参数
    同时按下RESET，DELETE两键，并按Power ON直到CRT显示屏出现版本号，且变换后才松开。
    2、INPUT（输入）参数
    选择MDI模式，翻开参数（PARAM）画面，按下急停，打开保护器，PWE=1，然后输入参数。输入方法有：MDI手动输入和DNC传输两种。
    A、手动输入法：依照随机附的参数表一一输入所有参数
      ①所有PC，NC参数
      ②以上功能参数
      ③96N参数
    B、DNC输入法：
      1） 须先设定
      ①1SO=1
      ②参数2.0=1 2.7=0 12.0＝1 12.7＝0 50＝11 51＝11（停止位=2）
      ③参数：250＝10 251＝10 552＝ 10 553 ＝ 10（波特率＝4800）
      ④参数：900=00111001（OMC） ＝00111011（OMF）
      ⑤参数：901 ＝01000100 917＝10 （画面出现选择条件时选Delete）
      ⑥参数：38.3=1（半键型先设为“1”，待读人参数后，再设38.3=0）
      设定后，若CRT显示屏出现NOT Ready则不能传输，须重新设定。
      2）输入操作：
      ①MDI模式下，执行M51（DNC开）翻开参数画面，同按下EOB、INPUT两键，CRT右下角出现“SKP”（标头）闪动。
      ②PC个人电脑准备好DNC通讯软件（如V24）设置环境参数：
      COM1：BaudRate ＝4800
     &nbsparity ＝None
      Data Bit＝8bit
      Stop Bit ＝2
      Code＝130
      COM1：BaudRate ＝4800
     &nbsparity：None
      Data Bit＝86bit
      stop Bit ＝2
      code＝ISO
      Active Port=COM1
      然后敲下“ENTER”键，此时机床CRT上“SKP”变为“INPUT”闪动，即为正输入参数中。输入完毕执行M50（DNC关），再用手敲人NO.9m以上功能参数。（请依照参数表）
      ③传输DGN参数翻开DGN画面即可。
      ④若有TAPE（纸带）方式，请从TAPE方式直接传输，方法同前所述。
      3、试机检验各种功能和机床精度。
      1）程序输入完后，先不要移动机床及执行M、S、T功能。
      2）将参数：N0.508=0 N0.509=0 NO.510=0（X、Y、z轴原点补正）N0.700、N0.701、N0.702先设为为99999999。
      3）做三轴的手动回零。
      4）输入参数NO.508 NO.509 No.510（依照机床参数表）
      5）断电后，再送电，再做手动回零（为防撞机，先将各轴移至中间位置）
      6）输入参数NO.700 NO.701 NO.702（依照机床参数表）
      7）此时完成全部参数设定。可以仔细检查各功能，是否恢复正常，检验机床各项精度。
  
    四、预防“死机”和机床参数做备份的重要性：
    数控机床的参数如此重要，一旦丢失会造成死机，严重影响生产。若请厂家来人处理时间很长，费用高，损失大。如果能及时快速处理，恢复生产，就可以将损失降至最低限度。如何及时处理？只有认真做好以下预防工作：
    1、随机文件附有参数表，一定要交设备部分妥善保管，机床编号要注明；即使用一型号的机床有些关键参数都不一样。
    2、有DNC通讯软件的用户，可以将每台机床的各种参数，输至电脑作备份；并标明该机床的编号有参数类型。
    3、对长期停机的机床应每周开2、3次两小时以上。严格按机床维护说明书的要求和方法，更换电池，应选用高性能，高容量的电池。
    4、在执行M51时，不能执行M30自动断电功能。经常停电的地区停电前供电部门应事先通知。
    5、在机床出现P／S报警时需专职维修人员在场处理，严禁非专职人员随便修改参数。
  
    通过以上各项措施可以预防数控机床参数丢失，虽然这种“死机”现象极少发生，且有偶然性， 但万一发生就会带来极大的损失，因此预防工作必须要做好。若一时不慎而丢失参数请及时与机 床厂家联络，再结合维护说明将备份参数输入机床，即可恢复运行。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:02
数控机床的故障分析
  
   
      目前，数控机床的应用越来越广泛，其加工柔性好，精度高，生产效率高，具有很多的优点。但由于技术越来越先进、复杂，对维修人员的素质要求很高，要求他们具有较深的专业知识和丰富的维修经验，在数控机床出现故障才能及时排除。我公司有几十台数控设备，数控系统有多种类型，几年来这些设备出现一些故障，通过对这些故障的分析和处理，我们取得了一定的经验。下面结合一些典型的实例，对数控机床的故障进行系统分析，以供参考。
  
    一、NC系统故障
    1．硬件故障
    有时由于NC系统出现硬件的损坏，使机床停机。对于这类故障的诊断，首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。  
    例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控机床，其PLC采用S5─130W／B，一次发生故障，通过NC系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，我们认为PLC的主板有问题，与另一台机床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。
    例二、另一台机床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3数控系统，其加工程序程序号输入不进去，自动加工无法进行。经确认为NC系统存储器板出现问题，维修后，故障消除。
    例三、一台采用德国HEIDENHAIN公司TNC 155的数控铣床，一次发生故障，工作时系统经常死机，停电时经常丢失机床参数和程序。经检查发现NC系统主板弯曲变形，经校直固定后，系统恢复正常，再也没有出现类似故障。
  
    2．软故障
    数控机床有些故障是由于NC系统机床参数引起的，有时因设置不当，有时因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态，这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。  
    例一、一台采用日本发那科公司FANUC-OT系统的数控车床，每次开机都发生死机现象，任何正常操作都不起作用。后采取强制复位的方法，将系统内存全部清除后，系统恢复正常，重新输入机床参数后，机床正常使用。这个故障就是由于机床参数混乱造成的。
    例二、一台专用数控铣床，NC系统采用西门子的SINUMERIK SYSTEM 3，在批量加工中NC系统显示2号报警“LIMITTCH”，这种故障是因为Y轴行程超出软件设定的极限值，检查程序数值并无变化，经仔细观察故障现象，当出现故障时，CRT上显示的Y轴坐标确定达到软件极限，仔细研究发现是补偿值输入变大引起的，适当调整软件限位设置后，故障被排除。这个故障就是软件限位设置不当造成的。  
    例三、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，一次出现问题，每次开机系统都进入AUTOMATIC状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。经强制启动后，系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其它原因使NC系统处于死循环状态。
  
    3．因其它原因引起的NC系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。
    例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控机床，一次出现故障，NC系统加上电后，CRT不显示，检查发现NC系统上“COUPLING MODULE”板上左边的发光二极管闪亮，指示故障。对PLC进行热启动后，系统正常工作。但过几天后，这个故障又出现了，经对发光二极管闪动频率的分析，确定为电池故障，更换电池后，故障消除。
    例二、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，有时在自动加工过程中，系统突然掉电，测量其24V直流供电电源，发现只有22V左右，电网电压向下波动时，引起这个电压降低，导致NC系统采取保护措施，自动断电。经确认为整流变压器匝间短路，造成容量不够。更换新的整流变压器后，故障排除。
    例三、另一台也是采用西门子SINUMIK 810的数控机床，出现这样的故障，当系统加上电源后，系统开始自检，当自检完毕进入基本画面时，系统掉电。经分析和检查，发现X轴抱闸线圈对地短路。系统自检后，伺服条件准备好，抱闸通电释放。抱闸线圈采用24V电源供电，由于线圈对地短路，致使24V电压瞬间下降，NC系统采取保护措施自动断电。
  
    二、伺服系统的故障
    由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成半闭环的位置控制系统。所以伺服系统在数控机床上起的作用相当重要。伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的。下面介绍几例：
    例一、伺服电机损坏
    一台采用SINUMERIK 810／T的数控车床，一次刀塔出现故障，转动不到位，刀塔转动时，出现6016号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，根据工作原理和故障现象进行分析，刀塔转动是由伺服电机驱动的，电机一启动，伺服单元就产生过载报警，切断伺服电源，并反馈给NC系统，显示6016报警。检查机械部分，更换伺服单元都没有解决问题。更换伺服电机后，故障被排除。
    例二、一台采用直流伺服系统的美国数控磨床，E轴运动时产生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”报警，观察故障发生过程，在启动E轴时，E轴开始运动，CRT上显示的E轴数值变化，当数值变到14时，突然跳变到471，为此我们认为反馈部分存在问题，更换位置反馈板，故障消除。
    例三、另一台数控磨床，E轴修整器失控，E轴能回参考点，但自动修整或半自动时，运动速度极快，直到撞到极限开关。观察发生故障的过程，发现撞极限开关时，其显示的坐标值远小于实际值，肯定是位置反馈的问题。但更换反馈板和编码器都未能解决问题。后仔细研究发现，E轴修整器是由Z轴带动运动的，一般回参考点时，E轴都在Z轴的一侧，而修整时，E轴修整器被Z轴带到中间。为此我们做了这样的试验，将E轴修整器移到Z轴中间，然后回参考点，这时回参点也出现失控现象；为此我们断定可能由于E轴修整器经常往复运动，导致E轴反馈电缆折断，而接触不良。校线证实了我们的判断，找到断点，焊接并采取防折措施，使机床恢复工作。
  
    三、外部故障
    由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。
    1. 现代的数控设备都是机电一体化的产品，结构比较复杂，保护措施完善，自动化程度非常高。有些故障并不是硬件损坏引起的，而是由于操作、调整、处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高，这时操作人员和维护人员对设备都不特别熟悉。
    例一、一台数控铣床，在刚投入使用的时候，旋转工作台经常出现不旋转的问题，经过对机床工作原理和加工过程进行分析，发现这个问题与分度装置有关，只有分度装置在起始位置时，工作台才能旋转。
    例二、另一台数控铣床发生打刀事故，按急停按钮后，换上新刀，但工作台不旋转，通过PLC梯图分析，发现其换刀过程不正确，计算机认为换刀过程没有结束，不能进行其它操作，按正确程序重新换刀后，机床恢复正常。  
    例三、有几台数控机床，在刚投入使用的时候，有时出现意外情况，操作人员按急停按钮后，将系统断电重新启动，这时机床不回参考点，必须经过一番调整，有时得手工将轴盘到非干涉区。后来吸取教训，按急停按钮后，将操作方式变为手动，松开急停按钮，把机床恢复到正常位置，这时再操作或断电，就不会出现问题。
  
    2．由外部硬件损坏引起的故障
    这类故障是数控机床常见故障，一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的。有些故障可产生报警，通过报答信息，可查找故障原因。
    例一、一台数控磨床，数控系统采用西门子SINUMERIK SYSTEM 3，出现故障报警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，指示主轴冷却系统有问题，而检查冷却系统并无问题，查阅PLC梯图，这个故障是由流量检测开关B9.6检测出来的，检查这个开关，发现开关已损坏，更换新的开关，故障消失。
    例二、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控淬火机床，一次出现6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”机床不能工作。报警信息指示，淬火液面不够，检查液面已远远超出最低水平，检测液位开关，发现是液位开关出现问题，更换新的开关，故障消除。
有些故障虽有报警信息，但并不能反映故障的根本原因。这时要根据报警信息、故障现象来分析。
    例三、一台数控磨床，E轴在回参考点时，E轴旋转但没有找到参考点，而一直运动，直到压到极限开关，NC系统显示报警“E AXIS AT MAX.TRAVEL”。根据故障现象分析，可能是零点开关有问题，经确认为无触点零点开关损坏，更换新的开关，故障消除。
    例四、一台专用的数控铣床，在零件批量加工过程中发生故障，每次都发生在零件已加工完毕，Z轴后移还没到位，这时出现故障，加工程序中断，主轴停转，并显示F97号报警“SPINDLE SPEED NOT OK STATION 2”，指示主轴有问题，检查主轴系统并无问题，其它问题也可导致主轴停转，于是我们用机外编程器监视PLC梯图的运行状态，发现刀具液压卡紧压力检测开关F21．1，在出现故障时，瞬间断开，它的断开表示铣刀卡紧力不够，为安全起见，PLC使主轴停转。经检查发现液压压力不稳，调整液压系统，使之稳定，故障被排除。
还有些故障不产生故障报警，只是动作不能完成，这时就要根据维修经验，机床的工作原理，PLC的运行状态来判断故障。
    例五、一台数控机床一次出现故障，负载门关不上，自动加工不能进行，而且无故障显示。这个负载门是由气缸来完成开关的，关闭负载门是PLC输出Q2.0控制电磁阀Y2.0来实现的。用NC系统的PC功能检查PLC Q2.0的状态，其状态为1，但电磁阀却没有得电。原来PLC输出Q2.0通过中间继电器控制电磁阀Y2.0，中间继电器损坏引起这个故障，更换新的继电器，故障被排除。
    例六、一台数控机床，工作台不旋转，NC系统没有显示故障报警。根据工作台的动作原理，工作台旋转第一步应将工作台气动浮起，利用机外编程器，跟踪PLC梯图的动态变化，发现PLC这个 信号并未发出，根据这个线索继续查看，最后发现反映二、三工位分度头起始位置检测开关I9.7、I10.6动作不同步，导致了工作台不旋转。进一步确认为三工位分度头产生机械错位，调整机械装置，使其与二工位同步，这样使故障消除。
  
    发现问题是解决问题的第一步，而且是最重要的一步。特别是对数控机床的外部故障，有时诊断过程比较复杂，一旦发现问题所在，解决起来比较轻松。对外部故障的诊断，我们总结出两点经验，首先应熟练掌握机床的工作原理和动作顺序。其次要熟练运用厂方提供的PLC梯图，利用NC系统的状态显示功能或用机外编程器监测PLC的运行状态，根据梯图的链锁关系，确定故障点，只要做到以上两点，一般数控机床的外部故障，都会被及时排除。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:03
PLC自动控制系统可靠性研究
  
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1、引言
  
    可编程控制器由于抗干扰能力强，可靠性高，编程简单，性能价格比高，在工业控制领域得到越来越广泛应用。
  
    工业年月机作为中央控制单元，配有组态软件，选用大屏幕实时监视界面，实现各控制点的动态显示、数据修改、故障诊断、自动报警，还可显示查询历史事件记录，系统各主要部件累计运行时间，各装置工艺流程图，各装置结构图等。中央控制单元和下位机PLC之间采用串行通讯方式进行数据交换，通常距离在1000m以内选用485双绞线通讯方式，较常距离可选用光纤通讯，更长距离也可选用无线通讯方式。下位机选用PLC控制，根据控制对象的多少，控制对象的范围，可选用一台或多台PLC进行控制，PLC之间数据交换是利用内部链接寄存器，实现数据交换和共享。由于PLC对现场进实时监控具有很高的可靠性，且编程简单、灵活，因此越来越受到人们重视。
  
    2、控制系统可靠性降低的主要原因
  
    虽然工业控制机和可编程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果输入给PLC的开关量信号出现错误，模拟量信号出现较大偏差，PLC输出口控制的执行机构没有按要求动作，这些都可能使控制过程出错，造成无法挽回的经济损失。
  
    影响现场输入给PLC信号出错的主要原因有：
  
    1)造成传输信号线短路或断路（由于机械拉扯，线路自身老化，特别是鼠害），当传输信号线出故障时，现场信号无法传送给PLC，造成控制出错；
  
    2)机械触点抖动，现场触点虽然只闭合一次，PLC却认为闭合了多次，虽然硬件加了滤波电路，软件增加微分指令，但由于PLC扫描周期太短，仍可能在计数、累加、移位等指令中出错，出现错误控制结果；
  
    3)现场变送器，机械开关自身出故障，如触点接触不良，变送器反映现场非电量偏差较大或不能正常工作等，这些故障同样会使控制系统不能正常工作。
  
    影响执行机构出错的主要原因有：
  
    1)控制负载的接触不能可靠动作，虽然PLC发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作；
  
    2)控制变频器起动，由于变频器自身故障，变频器所带电机并没按要求工作；
  
    3)各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，由于执行机构没能按PLC的控制要求动作，使系统无法正常工作，降低了系统可靠性。要提高整个控制系统的可靠性，必须提高输入信号的可靠性和执行机构动作的准确性，否则PLC应能及时发现问题，用声光等报警办法提示给操作人员，尽快排除故障，让系统安全、可靠、正确地工作。
  
    3、设计完善的故障报警系统
  
    在自动控制系统的设计中我们设计了3级故障显示报警系统，1级设置在控制现场各控制柜面板，用指示灯指示设备正常运行和故障情况，当设备正常运行时对应指示灯亮，当该设备运行有故障时指示灯以1Hz的频率闪烁。为防止指示灯灯泡损坏不能正确反映设备工作情况，专门设置了故障复位/灯测试按钮，系统运行任何时间持续按该按钮3s，所有指示灯应全部点亮，如果这时有指示等不亮说明该指示灯已坏，应立即更换，改按钮复位后指示灯仍按原工作状态显示设备工作状态。2级故障显示设置在中心控制室大屏幕监视器上，当设备出现故障时，有文字显示故障类型，工艺流程图上对应的设备闪烁，历史事件表中将记录该故障。3级故障显示设置在中心控制室信号箱内，当设备出现故障时，信号箱将用声、光报警方式提示工作人员，及时处理故障。在处理故障时，又将故障进行分类，有些故障是要求系统停止运行的，但有些故障对系统工作影响不大，系统可带故障运行，故障可在运行中排除，这样就大大减少整个系统停止运行时间，提高系统可靠性运行水平。
  
    4、输入信号可靠性研究
  
    要提高现场输入给PLC信号的可靠性，首先要选择可靠性较高的变送器和各种开关，防止各种原因引起传送信号线短路、断路或接触不良。其次在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性。
  
    在现场输入触点后加一定时器，定时时间根据触点抖动情况和系统要的响应速度确定，一般在几十ms，这样可保证触点确实稳定闭合后，才有其它响应。模拟信号滤波可采用图2b 程序设计方法，对现场模拟信号连续采样3次，采样间隔由A/D转换速度和该模拟信号变化速率决定。3次采样数据分别存放在数据寄存器DT10、DT11、DT12中，当最后1次采样结束后利用数据比较、数据交换指令、数据段比较指令去掉最大和最小值，保留中间值作为本次采样结果存放在数据寄存器DT0中。
  
    提高读入PLC现场信号的可靠性还可利用控制系统自身特点，利用信号之间关系来判断信号的可信程度。如进行液位控制，由于储罐的尺寸是已知的，进液或出液的阀门开度和压力是已知的，在一定时间里罐内液体变化高度大约在什么范围是知道的，如果这时液位计送给PLC的数据和估算液位高度相差较大，判断可能是液位计故障，通过故障报警系统通知操作人员检查该液位计。又如各储罐有上下液位极限保护，当开关动作时发出信号给PLC，这个信号是否真实可靠，在程序设计时我们将这信号和该罐液位计信号对比，如果液位计读数也在极限位置，说明该信号是真实的；如果液位计读数不在极限位置，判断可能是液位极限开关故障或传送信号线路故障，同样通过报警系统通知操作人员处理该故障。由于在程序设计时采用了上述方法，大大提高了输入信号的可靠。
  
    5、执行机构可靠性研究
  
    当现场的信号准确地输入给PLC后，PLC执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。怎样保证执行机构按控制要求工作，当执行机构没有按要求工作，怎样发现故障？我们采取以下措施：当负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，启动时接触器是否可靠吸合，停止时接触器是否可靠释放，这是我们关心的。
  
    X0为接触器动作条件，Y0为控制线圈输出，X1为引回到PLC输入端的接触器辅助常开触点，定时器定时时间大于接触器动作时间。R0为设定的故障位，R0为ON表示有故障，做报警处理；R0为OFF表示无故障。故障具有记忆功能，由故障复位按钮清除。
  
    当开启或关闭电动阀门时，根据阀门开启、关闭时间不同，设置延时时间，经过延时检测开到位或关到位信号，如果这些信号不能按时准确返回给PLC，说明阀可能有故障，做阀故障报警处理。程序设计如图3b 所示。X2为阀门开启条件，Y1为控制阀动作输出，定时器定时时间大于阀开启到位时间，X3为阀到位返回信号，R1为阀故障位。
  
    6、结论
  
    我们在胜利油田胜利采油厂胜砣注聚站自动控制系统设计中采用了以上方法，经过近2年的运行证明这些方法的采用对提高系统可靠性运行是行之有效的。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:04
RS232接口转USB接口的通信方法
  
USB作为一种新的PC机互连协议，使外设到计算机的连接更加高效、便利。这种接口适合于多种设备，不仅具有快速、即插即用、支持热插拔的特点，还能同时连接多达127个设备，解决了如资源冲突、中断请求（IRQs）和直接数据通道（DMAs）等问题。因此,越来越多的开发者欲在自己的产品中使用这种标准接口。而RS232是单个设备接入计算机时，常采用的一种接入方式，其硬件实现简单， 因此在传统的设备中有很多采用了这种通信方式。 一般的IC卡门禁考勤系统也使用RS232接口与PC机通信。如果将USB技术应用于IC卡门禁考勤系统与PC机之间的数据通信，这样，不仅能使IC卡门禁考勤设备具备USB通信的诸多优点，而且对PC机而言还可以节余1个RS232串口为其它通信所用。
  
1 USB系统概述
  
USB规范描述了总线特性、协议定义、编程接口以及其它设计和构建系统时所要求的特性。USB是一种主从总线，工作时USB主机处于主模式，设备处于从模式。USB系统所需要的唯一的系统资源是，USB系统软件所使用的内存空间、USB主控制器所使用的内存地址空间（I/O地址空间）和中断请求（IRQ）线。USB设备可以是功能性的，如显示器、鼠标或者集线器之类。它们可以作低速或者高速设备实现。低速设备最大速率限制在1.5 Mb/s，每一个设备有一些专有寄存器，也就是端点（endpoint）。在进行数据交换时，可以通过设备驱动间接访问它。每一个端点支持几种特殊的传输类型，并且有一个唯一的地址和传输方向。不同的是端点0仅用作控制传输，并且其传输可以是双向的。
  
系统上电后，USB主机负责检测设备的连接与拆除、初始化设备的列举过程，并根据设备描述表安装设备驱动后自动重新配置系统，收集每个设备的状态信息。设备描述表标识了设备的属性、特征并描述了设备的通信要求。USB主机根据这些信息配置设备、查找驱动，并且与设备通信。
  
典型的USB数据传输是由设备驱动开始的，当它需要与设备通信时，设备驱动提供内存缓冲区，用来存放设备收到或者即将发送的数据。USB驱动提供USB设备驱动和USB主控制器之间的接口，并将传输请求转化为USB事务，转化时需要与带宽要求及协议结构保持一致。某些传输是由大块数据构成的，这时需要先将它划分为几个事物再进行传输。
  
具有相似功能的设备可以组成一类，这样便于分享共有的特性和使用共同的设备驱动程序。每个类可以定义其自己的描述符，如：HID类描述符和 Report描述符。HID类是由人控制计算机系统的设备组成的，它定义了一个描述HID设备的结构，并且表明了设备的通信要求。HID设备描述符必须支持端点输入中断，固件也必须包括一个报告描述符，表明接收和发送数据的格式。在IC卡门禁考勤系统引入RS232到USB的接口转换模块后，从系统所具有的特性来看，应该属于HID设备。因此，两种特殊的HID类请求必须被支持：SetReport和GetReport 。这些请求使设备能接收和发送一般的设备信息给主机。在没有中断输出终端时，SetReport是主机发送数据给HID设备的唯一方式。
  
2 系统要求
  
为了实现IC卡门禁考勤系统中RS232-USB的接口转换，需要1台支持USB的主机，同时还要提供主机上用于与外设通信的驱动，一般由操作系统提供。此外，还需开发在主机上执行的客户端应用程序。在设备端，需要提供具有USB接口的主控制器芯片，以及编写主控制器上执行的USB通信代码和用于执行外设功能的相关代码。
  
2.1 主机要求
  
主机必须能够通过设备驱动接收USB数据，并且使这些数据对处理这些请求的应用程序有效。在主机中必须有一个驱动负责处理USB传输、辨识设备、向USB设备收发数据；同时，还需要有一个设备驱动-虚拟化串行口，仿效真实的串口。这个驱动必须能够像真实的串口接收和发送USB数据。
  
从应用的观点，设备驱动必须能收发数据，可以通过使用一个虚拟化的串口或通过转化为USB 数据实现。微软提供了一个叫作USB POS的设备驱动，它允许应用程序访问USB设备时，好像它们连接到标准串口上一样。系统大致结构方框图如图1所示。
  
设备要求
  
在定义即将使用的微控制器时，必须说明一些通信要求，如：通信速率、频率、传输的数据量等。考虑到IC卡门禁考勤系统有效的通信速率，可以把转换器作为一个低速的设备使用，低速设备通信速度可以在10~100 Kb/s的范围变化。考虑到传输的数据量和传输的频率， 此系统中使用中断的传输类型。中断传输可以在2个方向进行，但不能同时进行,这种类型的传输要求在规定的时间里完成相当大数据量的传输任务。
  
对于转换模块，它可以用于PC机的数据收发，操作系统提供了HID驱动， 允许使用中断传输模式。对于低速设备的一个事务，中断传输最大的包容量是 8字节，如果需要发送大量的数据，则必须把它分割为很多事务。
  
转换模块要定义的另一个特性是所需端点数。如上所述， 端点是微控制器在USB通信过程中所用来发送和接收数据的缓冲区。此系统中，该转换器定义了2个端点：一个端点（端点0）用来控制传输，另一个端点是中断输入端点，定义为发数据给PC机。
  
根据以上要求，通过研究比较现有的微控制器，考虑到如内存空间、价格和开发包等因素，我们选用Cypress家族的一种8位RISC微控制器CY7C634XX/5XX。 它使用哈佛总线结构，是对较高 I/O要求的低速应用设备的低价解决方案。
  
图2为IC卡门禁考勤系统USB通信实现硬件方框原理图。
  
软件设计和执行
  
系统软件由6部分组成：定义描述符、设备检测和列举、端点中断服务程序、USB数据交换模块、串行口数据交换模块、USB/Serial模块接口。 下面简要描述其中部分模块程序的功能和实现思想。
  
3.1 描述符定义
  
描述符是数据结果或信息的格式化块,它可以使主机知道这个设备。每个描述符包含了这个设备整体的信息或者某个元素的信息。所有的USB外设必须响应对标准的USB描述符的请求。
  
该系统中使用了1个接口和2个终端(控制和中断输入)。由于受Win98的限制还不能使用中断输出终端,因此为了解决这个问题，我们通过在端点0中使用SetReport传输PC机欲送往IC卡门禁考勤设备的数据。
  
数据接收是在Output Reports中完成的。它根据送往IC卡门禁考勤设备最大的数据量，系统定义为16K个8位域。发送数据给主机是在输入报告中完成的，它是8K个8位域。
  
3.2 设备检测和列举
  
当1个USB 人机接口类（HID）设备第一次连接到总线， 它将被总线供电但仍然非功能性等待1个总线复位。D-端的上拉电阻通知Hub连接上了新的设备，主机也同时知道了新连接的USB设备，并将它复位。紧跟输入包之后，主机发送1个配置包，从缺省地址0处读取设备描述符。读到描述符后，主机将分配一个新的地址给设备，并继续查询关于设备描述、配置描述、人机报告描述的信息，设备将开始对新分配的地址作出反应。根据从设备处返回的信息，主机知道了被设备支持的数据终端的数量，完成列举过程。列举结束后，Windows将把新的设备加入到控制面板的设备管理器中显示。
  
为此，在微控制器中必须写入访问描述符的代码，这样便于对主机在列举设备时发送的请求作出有效的辨识和响应。在设备方面需要创建一个INF文件，使Windows能够辨识设备，并且为设备找到其驱动。由于操作系统提供了简单的INF文件，因此，开发中只需要编写写入到微控制器中的程序。
  
3.3 数据发送和接收过程
  
发送数据到门禁考勤系统是通过控制端点0中使用SetReport来完成的。主机先向门禁考勤系统请求发送数据，设备响应请求后，主机便开始执行。 当有数据到达设备的终端0时，将对设备产生一个中断。此时，相应的中断服务程序便将数据复制到数据缓冲区。 一旦进入端点0的中断服务程序，所有的中断必须关闭，确保能够正确地复制数据。
  
微处理器的数据缓冲区编程为可以接收64个字节，这个值是存放在设置包的包头请求信息中。从主机处接收到的最大包大小，是根据它将发送给门禁考勤系统的最大数据量来决定的。  
  
系统还使用了Put_command线程，通过1个 I/O端口引脚，向门禁考勤系统串口发送数据。在执行此线程时，根据串口通信协议插入了起始位、停止位以及相应的延时。
  
从门禁考勤系统接收数据的过程是利用端点1完成的。端点1配置为1个中断输入端点，当有1个起始位到达引脚时，GPIO中断必须打开，并关闭所有其它类型中断。 设计中通过使用1个Get_Serial线程来收集I/O引脚发出的串行数据，并把它存入数据缓冲区。 同时该线程负责检验接收到的起始位和停止位的正确性。当收到8个字节时，将接收缓冲区中的数据复制到终端1的缓冲区，并且允许微处理器响应中断输入请求。
  
考虑到一般串行口的有效波特率的范围在300~19 200 bps， 我们按处于最大波特率19 200 bps 的情况来考虑, 传输1个字符需要时间接近0.75 ms；而1个输入中断大约每10 ms送1个8字节的数据包,因此，设计1个128字节的快速数据缓冲区便可以保证不会丢失数据。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:05
数控机床定位精度的补偿方法简述
  
     由于机械电子技术的飞速发展，数控机床做为一种高精度、高效率、稳定性强的自动化加工装备，已经成为机械行业必不可少的现代化技术装置。数控机床的定位精度是影响其高精度性能的一个重要方面，因而也是数控机床验收时的一个重要项目。利用数控系统的螺距误差补偿功能进行调整，可以大大提高数控机床的定位精度，而电气控制系统不同，其定位精度的补偿方法也不尽相同，本文将以FANUC-0系统和SIEMENS-880系统为例，简单介绍数控系统螺距误差补偿的方法。
  
     螺距误差补偿这项工作应该是在机床几何精度(床身水平、平行度、垂直度等)调整完成后进行的，这样可以尽量减少几何精度对定位精度的影响。另外，进行螺距误差补偿时应使用高精度的检测仪器(如激光干涉仪)，这样可以先测量再补偿，补偿后再测量，并按照相应的分析标准(如VDI3441、JIS6330、GB10931-89等)对测量数据进行分析，直到达到机床对定位精度的要求范围。
  
     机床的螺距误差补偿功能包括线性轴和旋转轴两种方式，分别可以对直线轴和旋转工作台的定位精度进行补偿。但有一点需要注意，就是在补偿旋转轴时应注意：在0°～360°之间各补偿点的补偿值总和应为0，以使0°和360°的绝对位置保持一致，否则旋转轴旋转角度每超过360°一次，就产生一次累积误差，从而影响机床的加工精度。另外，螺距误差补偿功能的实现方法又有增量型和绝对型之分。所谓补偿就是指通过特定方法对机床的控制参数进行调整，其参数调整方法也依各数控系统不同而各有差异。所谓增量型是指以被补偿轴上相领两上补偿点间的误差差值为依据来进行补偿，而绝对型是指以被补偿轴上各个补偿点的绝对误差值为依据来进行补偿。
  
     FANUC-0数控系统的螺距误差补偿功能是一种增量型补偿方法，FANUC-0数控系统与螺距误差补偿功能有关的参数如下：
  
     7 6 5 4 3 2 1 0  
  
0011  
                PML2 PML1  
  
        
     7 6 5 4 3 2 1 0  
  
7011  
                PML2S PML1S  
  
PML2和PML1的组合决定误差补偿倍率，它对X、Y、Z和第四轴有效。
  
PML2S和PML1S的含义与PML2和PML1相同，它对第5、第6轴有效。设定的补偿值乘以此倍率即 为应补偿的误差值。
  
PML2(S) PML1(S) 补偿倍率  
1 0 ×1  
0 1 ×2  
1 0 ×4  
1 1 ×8  
  
0535 BKLX  
0536 BKLY  
0537 BKLZ  
0538 BKL4  
7535 BKL5  
7536 BKL6  
7537 BKL7  
7538 BKL8  
  
     BKLX、BKLY、BKLZ，BKL4～BKL8依次为X、Y、Z和第4～第8轴的反向间隙补偿量，其设定范围为0～2550(检测单位)
  
0712 PRSX  
0713 PRSY  
0714 PRSZ  
0715 PRS4  
7713 PRS5  
7714 PRS6  
  
     PRSX、PRSY、PRSZ和PRS4～PRS6依次为X、Y、Z和第4～第6轴的各螺距误差补偿点间的距离 。其设定范围为：
  
8000～99999999   （单位：0.001mm）
4000～99999999（单位：0.0001inch）
  
1000 PECORGX  
2000 PECORGY  
3000 PECORGZ  
4000 PECORG4  
5000 PECORG5  
6000 PECORG6  
  
     FANUC-0M系统要求机床各轴的机械坐标参数考点必须是一个补偿点，PECORGX、PECORGY、PE CORGZ和PECORG4～PECORG6依次为X、Y、Z和第4～第6轴的螺距误差补偿零点的编号。
  
1001 X轴第1号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
1128 X轴第128号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
2001 Y轴第1号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
2128 Y轴第128号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
3001 Z轴第1号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
3128 Z轴第128号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
4001 第4轴第1号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
4128 第4轴第128号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
5001 第5轴第1号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
5128 第5轴第128号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
6001 第6轴第1号补偿点的补偿值  
  
: :  
  
6128 第6轴第128号补偿点的补偿值  
  
     FANUC-0M系统规定各第一号补偿点应在各轴负方向最远端，即补偿点的编号从最负端开始，逐一向正方向编号。各补偿点补偿值的设定范围为-7～+7。
  
     例：某机床X轴(线性轴)行程为-1000mm到0mm，机床参考点设在0mm处。设定螺距误差补偿基准点编号为20(即参数1000=20，也就是说设定机床参考点在参数1021处)，螺距误差补偿间隔为100mm(即参数712=100000)，补偿倍率为1(即参数11位0=0,11位1=0)。
  
     在机床行程负方向补偿点号为：
  
     螺距误差补偿点基准编号-(机床在负方向行程/螺距误差补偿间隔)+1=20-(1000/100)+1=11
  
     在机床行程正方向补偿点号为：
  
     螺距误差补偿点基准编号+(机床在正方向行程/螺距误差补偿间隔)+1=20+(0/100)+1=21
  
     机床坐标与补偿点号对应关系如下：
  
     机床坐标mm - 1000 - 900 - 800 ～ - 300 - 200 - 100 0
  
     补偿点号 1011 1012 1013 ～ 1018 1019 1020 1021
  
     如果各点误差值如下：
  
     -1000 -900 -800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0
  
     -3 -5 -2 0 2 3 1 4 2 -1 0
  
     则各点补偿值如下：
  
     1011 1012 1013 1014 1015 1016 1017 1018 1019 1020 1021
  
     -2 3 2 2 1 -2 3 -2 -3 1 0
  
     SIEMENS-880数控系统的螺距误差补偿功能也是一种增量型补偿方法，其补偿方法与FANUC-0 数控系统略有不同。FANUC-0系统只能进行单方向补偿，而SIEMENS-880系统可以按运行方向进行双向补偿，两个方向的补偿参数分别设定。FANUC-0系统的补偿倍率为1、2、4、8，各点补偿值范围为-7～+7，故各点可补偿的误差范围为-56～+56μm，各点可不同；而SIEMENS-880系统的补偿倍率(即补偿当量)为0～100，但各点要么不补，要么补一个正的当量，要么补一个负的当量，故各点可补偿的误差范围为-100～+100μm，但补偿当量在同一轴内必须相同。
  
     SIEMENS-880数控系统的螺距误差补偿功能相关参数只有在电源重开及参考点返回之后才能生效，具体参数含义如下：(*代表各轴轴号，0：X轴，1：Y轴，2：Z轴，等等)
  
     NC MD220*背隙补偿值。设定范围：-255～+255μm。
  
     NCMD316*正方向补偿指针，设定范围：0～249(第一伺服CPU)指针是机械坐标参考点 对应的补偿点位置。
  
     NC MD320*负方向补偿指针，设定范围：0～249(第一伺服CPU)
  
     NC MD324*两个螺距误差补偿点间距，设定范围：0～32000μm。
  
     NC MD328*补偿当量，即倍率，设定范围：0～100。
  
     NC MD6000～6999螺距误差补偿点，具体分布如下：
  
     6000～6249第一个伺服CPU的各轴。
  
     6250～6499第二个伺服CPU的各轴。
  
     6500～6749第三个伺服CPU的各轴。
  
     6750～6999第四个伺服CPU的各轴。
  
MD No. 位  
7 6 5 4 3 2 1 0  
  
6000 补偿点4
Yes/No +/- 补偿点3
Yes/No +/- 补偿点2
Yes/No +/- 补偿点1
Yes/No +/-  
6001 补偿点8
Yes/No +/- 补偿点7
Yes/No +/- 补偿点6
Yes/No +/- 补偿点5
Yes/No +/-  
6002 补偿点12
Yes/No +/- 补偿点11
Yes/No +/- 补偿点10
Yes/No +/- 补偿点9
Yes/No +/-  
  
:  
6248 补偿点996
Yes/No +/- 补偿点995
Yes/No +/- 补偿点994
Yes/No +/- 补偿点993
Yes/No +/-  
6249 补偿点1000
Yes/No +/- 补偿点999
Yes/No +/- 补偿点998
Yes/No +/- 补偿点997
Yes/No +/-  
  
     表中：  -=0    +=1    No=0    Yes=1
  
     每一个机床参数有8位，每两位是一个补偿点，所以每个参数可以设定四个补偿点，控制器内部规定只有最右边的点(位0和位1)能够被设定为参考点。例如：如果机床某一轴的参考点被设定在793号补偿点，则参考点对应的机床参数号=6000+(793-1)/4=6198 ，即机床参考点下在机床数据6198，所以机床数据3160下为6198-6000=198。另外，机床参考点的补偿值必须为0，其它点的补偿以参考点为依据。例：某机床X轴(线性轴)行程为-35 到205mm，机床参考点设在0mm处，补偿点间的距离为10mm，补偿当量为1μm。则在机床行程负方向补偿点个数为3，在机床行程正方向补偿点个数为20，加上参考点共24个。机床补偿参数设定如下：
  
     NC MD3160=1
  
     NC MD3200=1(正反方向补偿曲线重合)
  
     NC MD3240=10000
  
     NC MD3280=1
  
     机床坐标与补偿点号对应关系如下：
  
MD No. 机床坐标  
6000 -10 -20 -30 -40  
6001 30 20 10 0(Ref)  
6002 70 60 50 40  
6003 110 100 90 80  
6004 150 140 130 120  
6005 190 180 170 160  
6006 230 220 210 200  
  
     另外，SIEMENS-840D数控系统螺距误差补偿采用绝对型补偿方法，可以通过执行程序来设定补偿数据，方法直观但操作步骤比较繁琐。MITSUBISHI数控系统螺距误差补偿可以通过参数设置来选择使用增量型还是绝对型补偿方法，具体补偿方法可参照MITSUBISHI系统说明书。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:07
浅谈数控机床故障排除的一般办法
  
数控机床是一种高效的自动化机床，他综合了计算机技术，自动化技术，伺服驱动，精密测量和精密机械等各个领域的新的技术成果，是一门新兴的工业控制技术。由于其经济性能好，生产效益高，在生产上处于越来越重要的地位。为了提高机床的使用率，提高系统的有效度，结合工作实际浅谈一下数控系统故障处置和维修的一般方法。以提高数控机床的维修技术。
　　 一、直观法
　　维修人员通过故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察，认真察看系统的各个部分，将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。
例 1 :数控机床加工过程中，突然出现停机。打开数控柜检查发现Ｙ轴电机主电路保险管烧坏，经仔细观察，检查与Ｙ轴有关的部件，最后发现Ｙ轴电机动力线外皮被硬物划伤，损伤处碰到机床外壳上，造成短路烧断保险，更换Ｙ轴电机动力线后，故障消除，机床恢复正常。
　　 二、自诊断功能法
　　数控系统的自诊断功能，已经成为衡量数控系统性能特性的重要指标，数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况，立即在ＣＲＴ上显示报警信息或用发光二极管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。
例 2 :AX15Z数控车床，配置FANUC1 0TE—F系统，故障显示 :
　　　　　FS10TE　　　　1399Ｂ
　　　　　ROM　　　　　TEST：END
　　　　　RAM　　　　　TEST：
　　ＣＲＴ的显示表明ＲＯＭ测试通过，ＲＡＭ测试未能通过。ＲＡＭ测试未能通过，不一定是ＲＡＭ故障，可能是ＲＡＭ中参数丢失或电池接触不良一起的参数丢失，经检查故障原因是由于更换电池后电池接触不良，所以一开机就出现上述故障现象。
　　 三、功能程序测试法
　　功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法，编制成一个功能测试程序，送入数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。
例 3 :采用ＦANUC 6Ｍ系统的一台数控铣床，在对工件进行曲线加工时出现爬行现象，用自编的功能测试程序，机床能顺利运行完成各种预定动作，说明机床数控系统工作正常，于是对所用曲线加工程序进行检查，发现在编程时采用了Ｇ61指令，即每加工一段就要进行 1次到未停止检查，从而使机床出现爬行现象，将Ｇ61指令改用Ｇ64(连续切削方式 )指令代替之后，爬行现象就消除了  
四、交换法
　　所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。
例 4:ＴＨ63 50加工中心旋转工作台抬起后旋转不止，且无减速，无任何报警信号出现。对这种故障，可能是由于旋转工件台的简易位控器故障造成的，为进一步证实故障部位，考虑到该加工中心的刀库的简易位控器与转台的基本一样。于是采用交换法进行检查，交换刀库与转台的位控器后，并按转台位控器的设定对刀库位控器进行了重新设定，交换后，刀库则出现旋转不止，而转台运行正常，证实了故障确实出在转台的位控器上。
　　 五、原理分析法
　　根据ＣＮＣ组成原理，从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，确定故障部位的维修方法。这种方法的运用，要求维修人员对整个系统或每个部件的工作原理都有清楚的、较深的了解，才可能对故障部位进行定位。
例 5:ＰＮＥ71 0数控车床出现Ｙ轴进给失控，无论是点动或是程序进给，导轨一旦移动起来就不能停下来，直到按下紧急停止为止。
　　根据数控系统位置控制的基本原理，可以确定故障出在Ｘ轴的位置环上，并很可能是位置反馈信号丢失，这样，一旦数控装置给出进给量的指令位置，反馈的实际位置始终为零，位置误差始终不能消除，导致机床进给的失控，拆下位置测量装置脉冲编码器进行检查，发现编码器里灯丝已断，导致无反馈输入信号，更换Ｙ轴编码器后，故障排除。
　　 六、参数检查法
　　数控系统发现故障时应及时核对系统参数，系统参数的变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床不能正常工作，出现故障，参数通常存放在磁泡存储器或由电池保持的ＣＭＯＳＲＡＭ中，一旦外界干扰或电池电压不足，会使系统参数丢失或发生变化而引起混乱现象，通过核对，修正参数，就能排除故障。
例 6:Ｇ1 8ＣＰ4数控磨床，数控系统是ＦＡＮＵＣ1 1Ｍ系统，故障现象使机床不能工作，ＣＲＴ显示器无任何报警信息。
　　检查机床各部分，发现ＣＮＣ装置及ＣＮＣ与各接口的连接单元都是好的，最后分析是由于外部干扰引起磁泡存储器内存储数据混乱而造成的，因此，对磁泡存储器存储内容进行了全部清除，重新按手册送入数控系统各种参数后，数控机床即恢复正常。除了上面介绍的几种检查方法外，还有测量比较法、敲击法、局部升温法，电压拉编法及开环检测法等，这些方法各有特点，维修时应根据故障现象，常常同时采用几种方法，灵活运用，对故障进行综合分析逐步缩小故障范围，以达到排除故障的目的。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:08
超高速加工
  
一、技术概述
  
      超高速加工技术是指采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。
    超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。目前，一般认为，超高速切削各种材料的切速范围为：铝合金已超过1600m/min，铸铁为1500m/min，超耐热镍合金达300m/min，钛合金达150~1000m/min，纤维增强塑料为2000~9000m/min。各种切削工艺的切速范围为：车削700~7000m/min，铣削300~6000m/min，钻削200~1100m/min，磨削250m/s以上等等。
    超高速加工技术主要包括：超高速切削与磨削机理研究，超高速主轴单元制造技术，超高速进给单元制造技术，超高速加工用刀具与磨具制造技术，超高速加工在线自动检测与控制技术等。
    超精密加工当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μ   m，表面粗糙度Ra小于0.025μ  m，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μ   m的加工技术，亦称之为亚微米级加工技术，且正在向纳米级加工技术发展。
    超精密加工技术主要包括：超精密加工的机理研究，超精密加工的设备制造技术研究，超精密加工工具及刃磨技术研究，超精密测量技术和误差补偿技术研究，超精密加工工作环境条件研究。
  
     二、现状及国内外发展趋势
  
     1．超高速加工
    工业发达国家对超高速加工的研究起步早，水平高。在此项技术中，处于领先地位的国家主要有德国、日本、美国、意大利等。
    在超高速加工技术中，超硬材料工具是实现超高速加工的前提和先决条件，超高速切削磨削技术是现代超高速加工的工艺方法，而高速数控机床和加工中心则是实现超高速加工的关键设备。目前，刀具材料已从碳素钢和合金工具钢，经高速钢、硬质合金钢、陶瓷材料，发展到人造金刚石及聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼及聚晶立方氮化硼（CBN）。切削速度亦随着刀具材料创新而从以前的12m/min提高到1200m/min以上。砂轮材料过去主要是采用刚玉系、碳化硅系等，美国G．E公司50年代首先在金刚石人工合成方面取得成功，60年代又首先研制成功CBN。90年代陶瓷或树脂结合剂CBN砂轮、金刚石砂轮线速度可达125m/s，有的可达150m/s，而单层电镀CBN砂轮可达250m/s。因此有人认为，随着新刀具（磨具）材料的不断发展，每隔十年切削速度要提高一倍，亚音速乃至超声速加工的出现不会太遥远了。
   在超高速切削技术方面，1976年美国的Vought公司研制了一台超高速铣床，最高转速达到了20000rpm。特别引人注目的是，联邦德国Darmstadt工业大学生产工程与机床研究所（PTW）从1978年开始系统地进行超高速切削机理研究，对各种金属和非金属材料进行高速切削试验，联邦德国组织了几十家企业并提供了2000多万马克支持该项研究工作，自八十年代中后期以来，商品化的超高速切削机床不断出现，超高速机床从单一的超高速铣床发展成为超高速车铣床、钻铣床乃至各种高速加工中心等。瑞士、英国、日本也相继推出自己的超高速机床。日本日立精机的HG400III型加工中心主轴最高转速达36000~40000r/min，工作台快速移动速度为36~40m/min。采用直线电机的美国Ingersoll公司的HVM800型高速加工中心进给移动速度为60m/min。
    在高速和超高速磨削技术方面，人们开发了高速、超高速磨削、深切缓进给磨削、深切快进给磨削（即HEDG）、多片砂轮和多砂轮架磨削等许多高速高效率磨削，这些高速高效率磨削技术在近20年来得到长足的发展及应用。德国Guehring Automation公司1983年制造出了当时世界第一台最具威力的60kw强力CBN砂轮磨床，Vs达到140~160m/s。德国阿享工业大学、Bremen大学在高效深磨的研究方面取得了世界公认的高水平成果，并积极在铝合金、钛合金、因康镍合金等难加工材料方面进行高效深磨的研究。德国Bosch公司应用CBN砂轮高速磨削加工齿轮齿形，采用电镀CBN砂轮超高速磨削代替原须经滚齿及剃齿加工的工艺，加工16MnCr5材料的齿轮齿形，Vs＝155m/s，其Q'达到811mm3/mm.s，德国Kapp公司应用高速深磨加工泵类零件深槽，工件材料为100Cr6轴承钢，采用电镀CBN砂轮，Vs达到300m/s，其Q`＝140mm3/mm.s，磨削加工中，可将淬火后的叶片泵转子10个一次装夹，一次磨出转子槽，磨削时工件进给速度为1.2m/min，平均每个转子加工工时只需10秒钟，槽宽精度可保证在2μ m，一个砂轮可加工1300个工件。目前日本工业实用磨削速度已达200m/s，美国Conneticut大学磨削研究中心，1996年其无心外圆高速磨床上，最高砂轮磨削速度达250m/s。
    近年来，我国在高速超高速加工的各关键领域如大功率高速主轴单元、高加减速直线进给电机、陶瓷滚动轴承等方面也进行了较多的研究，但总体水平同国外尚有较大差距，必须急起直追。
   2．超精密加工
    超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本。这些国家的超精密加工技术不仅总体成套水平高，而且商品化的程度也非常高。
    美国是开展超精密加工技术研究最早的国家，也是迄今处于世界领先地位的国家。早在50年代末，由于航天等尖端技术发展的需要，美国首先发展了金刚石刀具的超精密切削技术，称为“SPDT技术”（Single Point Diamond Turning）或“微英寸技术”（1微英寸＝0.025μ m），并发展了相应的空气轴承主轴的超精密机床。用于加工激光核聚变反射镜、战术导弹及载人飞船用球面非球面大型零件等等。如美国LLL实验室和Y－12工厂在美国能源部支持下，于1983年7月研制成功大型超精密金刚石车床DTM－3型，该机床可加工最大零件?2100mm、重量4500kg的激光核聚变用的各种金属反射镜、红外装置用零件、大型天体望远镜（包括X光天体望远镜）等。该机床的加工精度可达到形状误差为28nm（半径），圆度和平面度为12.5nm，加工表面粗糙度为Ra4.2nm。该机床与该实验室1984年研制的LODTM大型超精密车床一起仍是现在世界上公认的技术水平最高、精度最高的大型金刚石超精密车床。
    在超精密加工技术领域，英国克兰菲尔德技术学院所属的克兰菲尔德精密工程研究所（简称CUPE）享有较高声誉，它是当今世界上精密工程的研究中心之一，是英国超精密加工技术水平的独特代表。如CUPE生产的Nanocentre（纳米加工中心）既可进行超精密车削，又带有磨头，也可进行超精密磨削，加工工件的形状精度可达0.1μ m ，表面粗糙度Ra<10nm。
    日本对超精密加工技术的研究相对于美、英来说起步较晚，但是当今世界上超精密加工技术发展最快的国家。日本的研究重点不同于美国，前者是以民品应用为主要对象，后者则是以发展国防尖端技术为主要目标。所以日本在用于声、光、图象、办公设备中的小型、超小型电子和光学零件的超精密加工技术方面，是更加先进和具有优势的，甚至超过了美国。
    我国的超精密加工技术在70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的超精密机床和部件。北京机床研究所是国内进行超精密加工技术研究的主要单位之一，研制出了多种不同类型的超精密机床、部件和相关的高精度测试仪器等，如精度达0.025μ m的精密轴承、JCS－027超精密车床、JCS－031超精密铣床、JCS－035超精密车床、超精密车床数控系统、复印机感光鼓加工机床、红外大功率激光反射镜、超精密振动－位移测微仪等，达到了国内领先、国际先进水平。航空航天工业部三零三所在超精密主轴、花岗岩坐标测量机等方面进行了深入研究及产品生产。哈尔滨工业大学在金刚石超精密切削、金刚石刀具晶体定向和刃磨、金刚石微粉砂轮电解在线修整技术等方面进行了卓有成效的研究。清华大学在集成电路超精密加工设备、磁盘加工及检测设备、微位移工作台、超精密砂带磨削和研抛、金刚石微粉砂轮超精密磨削、非圆截面超精密切削等方面进行了深入研究，并有相应产品问世。此外中科院长春光学精密机械研究所、华中理工大学、沈阳第一机床厂、成都工具研究所、国防科技大学等都进行了这一领域的研究，成绩显著。但总的来说，我国在超精密加工的效率、精度可靠性，特别是规格（大尺寸）和技术配套性方面与国外比，与生产实际要求比，还有相当大的差距。
    超精密加工技术发展趋势是：向更高精度、更高效率方向发展；向大型化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展；不断探讨适合于超精密加工的新原理、新方法、新材料。21世纪初十年将是超精密加工技术达到和完成纳米加工技术的关键十年。
  
     三、“十五”目标及主要研究内容
  
      1．目标
    超高速加工到2005年基本实现工业应用，主轴最高转速达15000r/min，进给速度达40~60m/min，砂轮磨削速度达100~150m/s；超精密加工基本实现亚微米级加工，加强纳米级加工技术应用研究，达到国际九十年代初期水平。
    2．主要研究内容
  （1）超高速切削、磨削机理研究。对超高速切削和磨削加工过程、各种切削磨削现象、各种被加工材料和各种刀具磨具材料的超高速切削磨削性能以及超高速切削磨削的工艺参数优化等进行系统研究。
  （2）超高速主轴单元制造技术研究。主轴材料、结构、轴承的研究与开发；主轴系统动态特性及热态性研究；柔性主轴及其轴承的弹性支承技术研究；主轴系统的润滑与冷却技术研究；主轴的多目标优化设计技术、虚拟设计技术研究；主轴换刀技术研究。
  （3）超高速进给单元制造技术研究。高速位置芯片环的研制；精密交流伺服系统及电机的研究；系统惯量与伺服电机参数匹配关系的研究；机械传动链静、动刚度研究；加减速控制技术研究；精密滚珠丝杠副及大导程丝杠副的研制等。
  （4）超高速加工用刀具磨具及材料研究。研究开发各种超高速加工（包括难加工材料）用刀具磨具材料及制备技术，使刀具的切削速度达到国外工业发达国家90年代末的水平，磨具的磨削速度达到150m/s以上。
  （5）超高速加工测试技术研究。对超高速加工机床主轴单元、进给单元系统和机床支承及辅助单元系统等功能部位和驱动控制系统的监控技术，对超高速加工用刀具磨具的磨损和破损、磨具的修整等状态以及超高速加工过程中工件加工精度、加工表面质量等在线监控技术进行研究。
  （6）超精密加工的加工机理研究。“进化加工”及“超越性加工”机理研究；微观表面完整性研究；在超精密范畴内的对各种材料（包括被加工材料和刀具磨具材料）的加工过程、现象、性能以及工艺参数进行提示性研究。
  （7）超精密加工设备制造技术研究。纳米级超精密车床工程化研究；超精密磨床研究；关键基础件，如轴系、导轨副、数控伺服系统、微位移装置等研究；超精密机床总成制造技术研究。
  （8）超精密加工刀具、磨具及刃磨技术研究。金刚石刀具及刃磨技术、金刚石微粉砂轮及其修整技术研究。
  （9）精密测量技术及误差补偿技术研究。纳米级基准与传递系统建立；纳米级测量仪器研究；空间误差补偿技术研究；测量集成技术研究。
  （10）超精密加工工作环境条件研究。超精密测量、控温系统、消振技术研究；超精密净化设备，新型特种排屑装置及相关技术的研究
  
   
  
  

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:08
一个新兴的工业领域——机床大修与数控化改造
  
机械制造业在世界经济发展中，作为基础产业，具有重要的地位。为此，各国的经济学家和企业家在不断探索新形势下的各种先进制造技术及制造业的发展战略。作为制造业核心的机床制造业则是支柱的基石，是任何行业都不可或缺的。
　　一、产生与发展的社会、经济基础
　　(1)我国现有的、数以万计的陈旧、落后的机床是机床大修与数控化改造行业产生的现实基  
础我国是一个发展中国家，由于长期自身机制的不适应性，经济实力过低、技术落后、设备陈旧，极大地制约着国民经济的发展。为尽快改变我国机械制造业的落后状态，近二十多年来，我们在艰难地发展民族机床制造业的同时，积极地引进了世界先进技术与设备。一方面与世界先进机床制造厂合作，不断生产出具有世界先进水平的各类机床；另一方面直接购进了大量的各类机床。这一切都为我国国民经济的快速发展起到了巨大的作用。
　　但是，机床长期运转甚至超负荷使用，同时又缺少认真的维修与保养，造成机床严重磨损，丧失了精度；有些机床则由于企业人员及产品结构的改变，或由于技术力量不足而被长期闲置，需要使用时却发现早已锈迹斑斑，电控系统不能起动；由于新产品制造的需要，原有机床性能已不能满足使用要求，急需更新升级改造；由于世界计算机及网络技术的飞速发展，造成数控系统、驱动系统厂的产品更新加快，原有产品过早停产，给备件更换与维修带来一定困难；况且数控系统的使用寿命一般在5～10年，而我国大多数机床都在超期服役。这些诸多因素都需要对机床进行大修及数控化升级改造。
　　(2)新进的大批二手机床成为机床大修及数控化改造行业的催化剂自改革开放以来，许多企业引进了一大批国外淘汰的旧机床，虽然有一部分尚能满足使用要求，但是多数由于缺少经验、技术、资料及备件等因素，造成虽廉价购进但却不能继续发挥作用而闲置的尴尬局面。其中不乏有为改造后投入使用而引进的旧机床和生产线。这里多数的二手机床只要再有适当的资金投入，经过大修改造即可发挥作用。
　　(3)显著的经济效益是机床大修及数控化改造行业的发展动力 对于机床拥有者来说，只需花费购买相同新机床30%以下的费用即可获得相同的使用效果。根据国际该行业的记载，即使将原机床的结构性能进行彻底改造升级，也只需花费购买新机床60%左右的价格。
　　对于机床大修改造业内公司来说，这不仅为他们的服务企业产生巨大社会经济效益，而且也是他们自身生存和发展的根本动力。
　　(4)机床大修及数控化改造的优势是该行业生存与发展的有利条件 旧机床的大修、翻新、升级改造与购买新机床相比，具有下列优势：
　　①交货期短。尤其是大型机床和特殊专用机床优势更加明显。
　　②性能更稳定。各基础件经长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度；各功能部件经长期磨合。功能稳定性可靠性好。
　　③设计风险小。新机床设计中带来的技术、方案风险在大修改造中几乎不存在。
　　④可以更充分地体现用户的意愿。用户与维修人员可以依照实际需要和机床长期使用情况，在大修改造中提出对机床性能、操作与维修等方面的改进(包括增、改)意见，有权选择机械零部件、数控系统等电气设备的规格、型号、性能等。
　　⑤更有利于使用与维护。由于用户、维修人员不仅可以直接参与改造方案的制定，而且可以参与改造的全过程，可以直接获取各种技术信息，更深入地掌握机床的结构及性能特点，从而增强使用与维修的主动能力。
　　⑥可以更快地获取最新的更实用的备件。
　　⑦节省大量投资。
　　⑧降低投资风险。
　　(5)社会化、专业化趋势是机床大修及数控化改造行业的必由之路 旧机床的数控化改造和翻新不仅仅是当前经济转轨时期必要和重要的行为，而且是一个企业长期发展的战略措施。
　　当前，21世纪知识经济时代，我国大多数企业正面临着企业改制、转轨以进入市场经济，迅速融入国际竞争。这就需要我们企业的领导集中全部力量面对这些挑战。企业集团化和集团内部分散网络化、自治性、并行工作的新型组织、生产结构、敏捷制造技术、虚拟制造技术、可持续制造技术、绿色制造技术等等一系列新的技术理论，都需要下大力量去研究，以开发适销对路产品，提高对市场的快速反应能力；集中人力、财力、物力以提高本企业的市场竞争力，充分发挥自身的优势以最快速度创造出尽可能多的价值。因此，企业自身不可能再像过去计划经济体制下拥有大而全的维修队伍。而设备维修改造的社会化、专业化也就不可避免地成为了大趋势。
　　国外机床的改造与翻新是近期发展起来的一个新兴产业，在先进国家已经形成了一定的规模和市场。而在我国，这一产业才刚刚兴起，按照应具备的条件来衡量还相距甚远。但是业内有识之士正在努力塑造自己、完善自己，相信不久的将来，一批具备一定条件和一定规模的机床改造、翻新的专业化企业会成长起来。  
　　二、大修改造方案的选择
　　此项工作如果能争得大修改造企业的技术支持可能会更好、更快些。
　　1.前期立项准备工作
　　(1)技术可行性分析 主要是瞄准改造目标及加工对象，对被改造机床进行结构、性能、精度等技术现状的全面分析。其中包括机床原来的结构设计是否合理；机床的基础部件和结构件是否仍然完好；普通机床改为数控机床，要考察各坐标轴的机械传动结构及导轨副的形式等是否适用；测量机床目前的各项精度与出厂精度进行对比，是否存在差距；综合总结目前机床存在的一切故障和历史上出现过的重大故障。针对上述问题，对照改造目标和典型工件，编写改造任务书，做到改造后的机床达到一定的先进性和实用性。
　　(2)经济可行性分析 从实际可操作性出发列出几种应考虑的情况：从机床自身的价值考虑，分析要达到改造目标所需投入是否偏高；从该机床在本单位产品制造中的地位和重要程度来分析改造价值；从该机床的投入产出率估算，是否能较快收回投资，然后迅速产生较好效益；机床改造后提高了机床精度，增加了功能，是否能使本单位产品提高水平，或者能有利于开发新产品，从而获得附加效益。改造资金来源可靠。
　　(3)选择机床改造者 这是一个很关键的问题。选择得好，则能顺利完成改造任务，达到改  
造目标；选择不好，不仅是机床改造的失败，而且浪费了资金和时间，影响生产。用户可根据后面讨论的机床改造应具备的条件来慎重选择。
　　2.技术方案准备
　　(1)机械及液压系统 作为机床的最终用户，厂方必须首先要确认，该机床机械及液压系统的状况。如：目前机床的精度，机械传动链的状况，丝杠、导轨的状况，有无重大故障等，以确定机床是大修、项修。如果是非数控机床要改为数控机床，首先要考虑机械改装的可行性，最重要的是导轨的形式及滚珠丝杠的安装。再有就是机械传动机构的传动间隙与传动刚度是否符合数控机床的要求。  
　　(2)电气系统 在做数控机床改造方案时，用户可以根据机床的状态及工艺要求来选择数控系统。其一，是选择数控制造厂商，目前世界上性能及信誉较好的有：西门子(德国)、发那科(日本)、三菱(日本)、NUM(法国)、FAGOR(西班牙)等。用户可在详细了解上述厂商数控系统的特点及性能价格比等指标的基础上，与实施改造的工程公司一道，选择一个比较适合的数控系统。其　　二，是根据机床的功能要求选择相应控制系统的类型，做到既能满足机床全部功能要求又不提高标准。
　　我们建议，在选择数控系统方面，要特别注意：一要尽量向一个著名厂家的型号系列靠拢。这样既有利于维修和管理，也利于备件的购买。千万不要把企业的数控系统搞成万国牌。二要清楚所选厂家在国内的维修服务状况，以免将来后患无穷。
　　数控系统选定之后，用户根据机床实际状况，决定更换或不更换驱动系统。若不更换，则必须确认老驱动系统与数控系统是否可以匹配。
　　对于机床测量系统，目前数控系统的要求是增量式脉冲编码输入，所以老机床所配的感应同步尺或旋转变压器等测量元件均需用增量式脉冲编码器、光栅尺代替。
　　对于外围电路，改造可采取的方案有两种：“接口型改造”，即保留外围继电器电路，只对NC、PLC进行改造，新PLC不参与外围电路控制，只处理NC所需的指令信号。此方案改造设计、调试工作量较小。另一种是“彻底改造”，在继电器逻辑较复杂，故障率较高，用户又能提供清楚逻辑图的情况下，可用新NC所带的PLC将外围电路全部改造，简化了外围电路，又合理利用了PLC的控制能力。此方案可大大简化硬件电路，大大提高可靠性，但改造设计、调试工作量较大。
　　(3)各部分安装形式的确定 其一，控制系统的安装常见的有悬挂式、柜式、台式等。安装方式的选定，直接决定各种连接电缆的走线方式和电缆长度，也关系到操作与维修的方便性。其二，驱动系统的安装，原则上只能采取电气柜内安装这一种方式，应考虑的因素有通风冷却，电缆走线方式及长度，对其他电器的干扰等。其三，电动机的安装，根据机床的实际，确定电动机的安装方式：①法兰式，②底座式，③带底座法兰式，再加上轴伸方向、电动机接线盒的位置等，这些由电动机的订货辅助参数确定。其四，测量系统的安装，如选择电动机内装编码器的结构方式，电动机安装一确定，它也就确定了；外装式需要有弹性联轴节、安装卡子、电缆走线方向及长度等的考虑；对于光栅尺，安装的问题则应重视，除安装可行性外，定尺、动尺的安装配合、安装精度、温度影响等均需考虑。
　　三、项目的实施
　　1.施工队伍的选择
　　机床大修改造方案设计的好坏，大修改造成果的优劣，除了经济因素外，很大程度上依赖于施工队伍的素质。这是一项很重要的工作，参与项目施工的公司应具备下列条件。
　　(1)完整、高效的技术支持体系 关键是人的因素。该公司应具备一支包括机械、电气、液压、工艺工装等全方位的、具有多年丰富的设计、制造、装配、调试工作经验的工程师队伍，同时还应有一支能打硬仗的现场施工队伍。这种工作模式是当今市场的经济条件下的流行模式。
　　(2)适应市场经济条件下的经营管理模式 关键还是人的因素。摈弃计划经济条件下企业管理中的一切阻碍发挥每个人积极性的组织形式和管理方法，组建起能快速响应市场需求的企业结构，并在市场经济的发展中不断改进、完善，同时还要考虑该公司的规模、资金状况等诸多因素。
　　2.硬件定货
　　经过如上的全面考虑，施工队伍已选定，技术方案的细节确定，订货清单即可列出。用户和工程公司可本着相互信任的态度，从降低成本和保证可靠性两方面综合考虑，确定国内外定货清单，并签订正式改造合同。在定货进行的同时，工程人员即可开始着手进行系统机械大  
修、项修及电气软件编制、实验室调试工作。
　　3.现场调试
　　这是改造能否成功的关键环节，工程人员在这一阶段完成机、电联调，数控系统的最终调试、驱动系统的参数最佳化调节等工作，并为验收作准备。
　　4.试加工验收
　　通常有两个内容：标准样件的试切削，按照国际标准，不同类型的机床都有相应的标准试切削程序；机床精度的校验，根据各厂测量水平的高低，采用相应手段，有条件的用户可采用激光干涉仪进行测量，这样机床位置测量系统的补偿可采用得到的数据，从而提高机床精度。
　　5.资料、培训及保修
　　在验收工作结束之后，还需要进行技术资料整理、归档并提供给用户，还要对用户进行技术  
培训及保修工作。
　　旧机床的数控化改造事业方兴未艾，在我国目前形势下将大批故障机床尤其是一大批进口的数控机床、精密机床和二手设备进行改造、升级，以较小的投入尽快使这些设备在经济发展中发挥效能、创造效益，的确是许多企业的一项不可忽视的课题。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:09
数控机床中几种无报警故障的修理
  
      数控机床的控制系统中都有故障自诊断功能，一般情况下发生故障时都有报警信息出现，根据机床所使用的控制系统不同，提供的报警内容多少不一，但按说明书中的故障处理方法检查，大多数的故障都能找到解决方法。机床在实际使用中也有些故障既无报警，现象也不是很明显，对这种情况，处理起来就不像有据可查的那样简单了。另外有些设备出现故障后，不但无报警信息，而且缺乏有关维修所需的资料，有些机床在使用中出现故障后如果稍不注意，还会造成工件批量报废，所以处理时更难。对这种故障处理，当修理人员缺乏一定的工作经验时，处理时常会作出错误的判断，造成不必要的经济损失或延长修理时间。另外有时由于故障出现的频率不高，请特约维修服务部处理时也会遇到很大的麻烦，对这类故障我们认为：必须根据具体情况，仔细检查，从现象的微小之处进行分析，找出它的真正原因。 要查清这类故障的原因首先必须从纵横交错的各种表面现象中找出它的真实现象(这个“现象”是故障的真实情况)，再从确认的故障现象中找出发生的原因。全面地分析一个故障现象是决定判断是否正确的重要因素。在查找故障原因前，首先必须了解以下情况：　　①故障是在正常工作中出现还是刚开机就出现的。　　②出现的次数，是第一次还是已多次发生。　　③确认机床的加工程序不会有错。　　④其他人员有否对该机床进行了修理或调整。　　⑤请修时的故障现象与现场的情况是否有差别。　　以下是我们在维修中遇到的一些无报警故障的处理分析方法。
  
      故障一　中捷THY5640立式加工中心，在工作中发现主轴转速在500r/min以下时主轴及变速箱等处有异常声音，观察电机的功率表发现电机的输出功率不稳定，指针摆动很大。但使用1201r/min以上时异常声音又消失。开机后，在无旋转指令情况下，电机的功率表会自行摆动，同时电机漂移自行转动，正常运转后制动时间过长，机床无报警。 根据查看到的现象，引起该故障的原因可能有主轴控制器失控，机械变速器或电机上的原因也不能排除。由于拆卸机械部分检查的工作量较大，因此先对电气部分的主轴控制器进行检查，控制器为西门子6SC-6502。首先检查控制器中预设的参数，再检查控制板，都无异常，经查看电路板较脏，按要求对电路板进行清洗，但装上后开机故障照旧。因此控制器内的故障原因暂时可排除。为确定故障在电机还是在机械传动部分，必须将电机和机械脱离，脱离后开机试车发现给电机转速指令接近450r/min时开始出现不间断的异常声音，但给1201r/min指令时异常声音又消失。为此我们对主轴部分进行了分析，原来低速时给定的450r/min指令和高速时的4500r/min指令对电机是一样在最高转速，只是低速时通过齿轮进行了减速，所以故障在电机部分基本上可以确定。经分析，异常声音可能是轴承不良引起。将电机拆卸进行检查，发现轴承确已坏，在高速时轴承被卡造成负载增大使功率表摆动不定，出现偏转。而在停止后电机漂移和制动过慢，经检查是编码器的光盘划破，更换轴承和编码器后所有故障全部排除。 该故障主要是主轴旋转时有异常声音，因此在排除时应查清声源，再进行检查。有异常声音常见为机械上相擦，卡阻和轴承损坏。  
  
      故障二　加工中心主轴定向不准或错位。 加工中心主轴的定向通常采用三种方式，磁传感器，编码器和机械定向。使用磁传感器和编码器时，除了通过调整元件的位置外，还可通过对机床参数调整。发生定向错误时大都无报警，只能在换刀过程中发生中断时才会被发现。有一次在一台改装过的加工中心上出现了定向不准的故障，开始时机床在工作中经常出现中断，但出现的次数不很多，重新开机又能工作，故障反复出现。经在故障出现后对机床进行了仔细观察，才发现故障的真正原因是主轴在定向后发生位置偏移，奇怪的是主轴在定向后如用手碰一下(和工作中在换刀时当刀具插入主轴时的情况相近)主轴会产生向相反方向漂移，检查电气部分无任何报警，机械部分又很简单。该机床的定向使用编码器，所以从故障的现象和可能发生的部位来看，电气部分的可能性比较小，机械上最主要的是联接。所以决定检查机械联接部分，在检查到编码器的联接时发现编码器上联接套的紧定螺钉松动，使联接套后退造成与主轴的联接部分间隙过大使旋转不同步。将紧定螺钉按要求固定好后故障消除。 发生主轴定向方面的故障应根据机床的具体结构进行分析处理，先检查电气部分，如确认正常后再考虑机械部分。
  
      故障三　数控车床在使用中出现手动移动正常，自动回零时移动一段距离后不动，重开手动移动又正常。 车床使用经济数控，步进电机，手动移动时由于速度稍慢移动正常，自动回零时快速移动距离较长，出现机械卡住现象。根据故障进行分析，主要是机械原因，后经询问，才得知该机床因发现加工时尺寸不准，将另一台机床上的电机拆来使用，后出现了该故障，经仔细检查是因变速箱中的齿轮间隙太小引起，重新调整后正常。 这是一例人为因素造成的故障，在修理中如不加注意经常会发生，因此在工作中应引起重视，避免这种现象的发生。  
  
      故障四　开机后机床屏幕无显示。 对这种故障的排除首先是使屏幕正常工作。有时也会仅仅是显示部分的原因。但在许多时候可能并存着多种故障。 一台日本H500/50卧式加工中心，开机时屏幕一片黑，操作面板上的NC电源开关已按下，红、绿灯都亮，查看电柜中开关和主要部分无异常，关机后重开，故障一样。经查，故障是由多处损坏造成的，在更换了显示器，显示控制板后屏幕出现了显示，使机床能进入其它的故障维修。 泰纳DM4800立式加工中心，开机后屏幕无显示。 该加工中心使用三棱M300系统，造成屏幕无显示的原因有很多，经对故障进行了检查后确认是因主板故障造成，因此进行了更换，由于主板更换后参数需要重新设置，按系统参数设置步骤，对照机床附带的参数表进行了设置调整后机床正常。 屏幕上无显示的故障原因很多，首先必须找出原因排除，如还有其他故障，根据机床的报警和其他故障信息作出处理。  
  
       故障五　在数控设备中，出现无报警故障最多的是机床误差或尺寸不准。 误差故障的现象较多，在各种设备上出现时的表现不一。如数控车床在直径方向出现时大时小的现象较多。在加工中心上垂直轴出现误差的情况较多，常见的是尺寸向下逐渐增大，但也有尺寸向上增大的现象，在水平轴上也经常会有一些较小误差的故障出现，有些经常变化，时好时坏使零件的尺寸难以控制。 造成数控机床中误差故障但又无报警的情况，主要有几种情况：　　①机床的数控系统较简单，在系统中对误差没有设置检测，因此在机床出现故障时不能有报警显示。　　②机床中出现的误差情况不在设计时预测的范围内，因此当出现误差时检测不到，由于大多数的数控机床使用的是半闭环系统，因此不能检测到机床的实际位置。　　③丝杠与电机的联轴器结构对故障发生的频率和可能性不同，出现故障后现象也不同，有些尺寸只会向负方向增加，但有些正负方向变化的可能性都会发生，根据修理中的各种情况，我们得出这样的结论：联轴器中间采用弹性联接的基本上是负向增加的多，而中间使用键联接的两种故障均会发生。　　④机床的电气系统中回零方式设置不当，回零点不能保证一致，该种故障出现的误差一般较小。除了一般的因减速开关不良造成故障外，回零时的减速距离太短也会使零点偏离。在有些系统中的监控页面中有“删格量”一项，记录并经常核对可及时发现问题。  
  
       数控机床中的无报警故障大都是一些较难处理的故障。在这些故障中，以机械原因引起的较多，其次是一些综合因素引起的故障，对这些故障的修理一般具有一定的难度，特别是对故障的现象判断尤其重要。在数控机床的修理中，对这方面故障的判断经验只有在实践中进行摸索，不断总结，不断提高，以适应现代工业新型设备维修的需要。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:11
数控机床程序编制的一般步骤和手工编程
  
数控机床程序编制（又称数控编程）是指编程者（程序员或数控机床操作者）根据零件图样和工艺文件的要求，编制出可在数控机床上运行以完成规定加工任务的一系列指令的过程。具体来说，数控编程是由分析零件图样和工艺要求开始到程序检验合格为止的全部过程。
    一般数控编程步骤如下
    1．分析零件图样和工艺要求  
    分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法、制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题，此步骤的内容包括：
    1）确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。
    2）采用何种装夹具或何种装卡位方法。
    3）确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。
    4）确定加工路线，即选择对刀点、程序起点（又称加工起点，加工起点常与对刀点重合）、走刀路线、程序终点（程序终点常与程序起点重合）。
    5）确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。
    6）确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。
    2．数值计算  
    根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走刀路线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。数值计算的最终目的是为了获得编程所需要的所有相关位置坐标数据。  
    3．编写加工程序单  
    在完成上述两个步骤之后，即可根据已确定的加工方案（或计划）及数值计算获得的数据，按照数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识，才能编制出正确、实用的加工程序。
        4．制作控制介质，输入程序信息
    程序单完成后，编程者或机床操作者可以通过CNC机床的操作面板，在EDIT方式下直接将程序信息键入CNC系统程序存储器中；也可以根据CNC系统输入、输出装置的不同，先将程序单的程序制作成或转移至某种控制介质上。控制介质大多采用穿孔带，也可以是磁带、磁盘等信息载体，利用穿孔带阅读机或磁带机、磁盘驱动器等输入（输出）装置，可将控制介质上的程序信息输入到CNC系统程序存储器中。
    5．程序检验
    编制好的程序，在正式用于生产加工前，必须进行程序运行检查。在某些情况下，还需做零件试加工检查。根据检查结果，对程序进行修改和调整，检查-修改-再检查-再修改……这往往要经过多次反复，直到获得完全满足加工要求的程序为止。
    上述编程步骤中的各项工作，主要由人工完成，这样的编程方式称为“手式编程”。在各机械制造行业中，均有大量仅由直线、圆弧等几何元素构成的形状并不复杂的零件需要加工。这些零件的数值计算较为简单，程序段数不多，程序检验也容易实现，因而可采用手工编程方式完成编程工作。由于手工编程不需要特别配置专门的编程设备，不同文化程度的人均可掌握和运用，因此在国内外，手工编程仍然是一种运用十分普遍的编程方法。

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:14
计算机在数控设备管理与维修中的应用

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:15
螺纹的数控铣削加工

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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:19
FANUC主轴放大器故障排除
  
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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:20
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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:20
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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:21
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作者: yccnc    时间: 2004-11-13 15:22
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作者: xs10288    时间: 2004-11-26 22:50
好东西，辛苦了

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作者: manxq    时间: 2004-12-4 19:57
  非常感谢！！！谢谢你将上面的内容提供给我们大家。

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作者: 三子    时间: 2004-12-9 17:34
感谢奉献

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:04
数控机床与操作网络教程
[iframe]https://www.cavtc.net/JPKC/site-sk/www/www.html[/iframe]

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:07
三菱PLC简介及其信号流程图

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:10
NC刀具轨迹生成方法研究发展现状
  
数控编程的核心工作是生成刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，经后置处理产生数控加工程序。下面就刀具轨迹产生方法作一些介绍。  
  
    基于点、线、面和体的NC刀轨生成方法  
  
　　CAD技术从二维绘图起步，经历了三维线框、曲面和实体造型发展阶段，一直到现在的参数化特征造型。在二维绘图与三维线框阶段，数控加工主要以点、线为驱动对象，如孔加工，轮廓加工，平面区域加工等。这种加工要求操作人员的水平较高，交互复杂。在曲面和实体造型发展阶段，出现了基于实体的加工。实体加工的加工对象是一个实体（一般为CSG和B-REP混合表示的），它由一些基本体素经集合运算（并、交、差运算）而得。实体加工不仅可用于零件的粗加工和半精加工，大面积切削掉余量，提高加工效率，而且可用于基于特征的数控编程系统的研究与开发，是特征加工的基础。  
  
    实体加工一般有实体轮廓加工和实体区域加工两种。实体加工的实现方法为层切法（SLICE），即用一组水平面去切被加工实体，然后对得到的交线产生等距线作为走刀轨迹。本文从系统需要角度出发，在ACIS几何造型平台上实现了这种基于点、线、面和实体的数控加工。  
  
    基于特征的NC刀轨生成方法  
  
    参数化特征造型已有了一定的发展时期，但基于特征的刀具轨迹生成方法的研究才刚刚开始。特征加工使数控编程人员不在对那些低层次的几何信息（如：点、线、面、实体）进行操作，而转变为直接对符合工程技术人员习惯的特征进行数控编程，大大提高了编程效率。  
  
    W.R.Mail和A.J.Mcleod在他们的研究中给出了一个基于特征的NC代码生成子系统，这个系统的工作原理是：零件的每个加工过程都可以看成对组成该零件的形状特征组进行加工的总和。那么对整个形状特征或形状特征组分别加工后即完成了零件的加工。而每一形状特征或形状特征组的NC代码可自动生成。目前开发的系统只适用于2.5D零件的加工。  
  
    Lee and Chang开发了一种用虚拟边界的方法自动产生凸自由曲面特征刀具轨迹的系统。这个系统的工作原理是：在凸自由曲面内嵌入一个最小的长方块，这样凸自由曲面特征就被转换成一个凹特征。最小的长方块与最终产品模型的合并就构成了被称为虚拟模型的一种间接产品模型。刀具轨迹的生成方法分成三步完成：（1）、切削多面体特征；（2）、切削自由曲面特征；（3）、切削相交特征。  
  
    Jong-Yun Jung研究了基于特征的非切削刀具轨迹生成问题。文章把基于特征的加工轨迹分成轮廓加工和内区域加工两类，并定义了这两类加工的切削方向，通过减少切削刀具轨迹达到整体优化刀具轨迹的目的。文章主要针对几种基本特征（孔、内凹、台阶、槽），讨论了这些基本特征的典型走刀路径、刀具选择和加工顺序等，并通过IP（Inter Programming）技术避免重复走刀，以优化非切削刀具轨迹。另外，Jong-Yun Jong还在他1991年的博士论文中研究了制造特征提取和基于特征的刀具及刀具路径。  
  
    特征加工的基础是实体加工，当然也可认为是更高级的实体加工。但特征加工不同于实体加工，实体加工有它自身的局限性。特征加工与实体加工主要有以下几点不同：  
  
    从概念上讲，特征是组成零件的功能要素，符合工程技术人员的操作习惯，为工程技术人员所熟知；实体是低层的几何对象，是经过一系列布尔运算而得到的一个几何体，不带有任何功能语义信息；实体加工往往是对整个零件（实体）的一次性加工。但实际上一个零件不太可能仅用一把刀一次加工完，往往要经过粗加工、半精加工、精加工等一系列工步，零件不同的部位一般要用不同的刀具进行加工；有时一个零件既要用到车削，也要用到铣削。因此实体加工主要用于零件的粗加工及半精加工。而特征加工则从本质上解决了上述问题；特征加工具有更多的智能。对于特定的特征可规定某几种固定的加工方法，特别是那些已在STEP标准规定的特征更是如此。如果我们对所有的标准特征都制定了特定的加工方法，那么对那些由标准特征够成的零件的加工其方便性就可想而知了。倘若CAPP系统能提供相应的工艺特征，那么NCP系统就可以大大减少交互输入，具有更多的智能。而这些实体加工是无法实现的；特征加工有利于实现从CAD、CAPP、NCP及CNC系统的全面集成，实现信息的双向流动，为CIMS乃至并行工程（CE）奠定良好的基础；而实体加工对这些是无能为力的。  
  
    现役几个主要CAD/CAM系统中的NC刀轨生成方法分析  
  
    现役CAM的构成及主要功能  
  
    目前比较成熟的CAM系统主要以两种形式实现CAD/CAM系统集成：一体化的CAD/CAM系统（如：UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等）和相对独立的CAM系统（如：Mastercam、Surfcam等）。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型，而后者主要通过中性文件从其它CAD系统获取产品几何模型。然而，无论是哪种形式的CAM系统，都由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。下面仅就一些著名的CAD/CAM系统的NC加工方法进行讨论。  
  
    UGII加工方法分析  
  
    一般认为UGII是业界中最好，最具代表性的数控软件。其最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能：  
  
    &nbspoint to Point：完成各种孔加工；  
  
Panar Mill：平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及轮廓加工等；  
  
     Fixed Contour：固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单张曲面上或多张曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线；  
  
     Variable Contour：可变轴投影加工；  
  
    &nbsparameter line：等参数线加工。可对单张曲面或多张曲面连续加工；  
  
     Zig-Zag Surface：裁剪面加工；  
  
     Rough to Depth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度；  
  
     Cavity Mill：多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工；  
  
     Sequential Surface：曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。  
  
     EDS Unigraphics还包括大量的其它方面的功能，这里就不一一列举了。  
  
     STRATA加工方法分析  
  
     STRATA是一个数控编程系统开发环境，它是建立在ACIS几何建模平台上的。  
  
     它为用户提供两种编程开发环境，即NC命令语言接口和NC操作C++类库。它可支持三轴铣削，车削和线切割NC加工，并可支持线框、曲面和实体几何建模。其NC刀具轨迹生成方法是基于实体模型。 STRATA基于实体的NC刀具轨迹生成类库提供的加工方法包括：  
  
Profile Toolpath：轮廓加工；  
  
AreaClear Toolpath：平面区域加工；  
  
SolidProfile Toolpath：实体轮廓加工；  
  
SolidAreaClear Toolpath：实体平面区域加工；  
  
SolidFace ToolPath：实体表面加工；  
  
SolidSlice ToolPath：实体截平面加工；  
  
Language-based Toolpath：基于语言的刀具轨迹生成。  
  
    其它的CAD/CAM软件，如Euclid, Cimitron, CV,CATIA等的NC功能各有千秋，但其基本内容大同小异，没有本质区别。  
  
    现役CAM系统刀轨生成方法的主要问题  
  
    按照传统的CAD/CAM系统和CNC系统的工作方式，CAM系统以直接或间接（通过中性文件）的方式从CAD系统获取产品的几何数据模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面、或实体为驱动对象，生成加工刀具轨迹，并以刀具定位文件的形式经后置处理，以NC代码的形式提供给CNC机床，在整个CAD /CAM及CNC系统的运行过程中存在以下几方面的问题：  
  
    CAM系统只能从CAD系统获取产品的低层几何信息，无法自动捕捉产品的几何形状信息和产品高层的功能和语义信息。因此，整个CAM过程必须在经验丰富的制造工程师的参与下，通过图形交互来完成。 如：制造工程师必须选择加工对象（点、线、面或实体）、约束条件（装夹、干涉和碰撞等）、刀具、加工参数（切削方向、切深、进给量、进给速度等）。整个系统的自动化程度较低。  
  
    在CAM系统生成的刀具轨迹中，同样也只包含低层的几何信息（直线和圆弧的几何定位信息），以及少量的过程控制信息（如进给率、主轴转速、换刀等）。因此，下游的CNC系统既无法获取更高层的设计要求（如公差、表面光洁度等），也无法得到与生成刀具轨迹有关的加工工艺参数。  
  
    CAM系统各个模块之间的产品数据不统一，各模块相对独立。例如刀具定位文件只记录刀具轨迹而不记录相应的加工工艺参数，三维动态仿真只记录刀具轨迹的干涉与碰撞，而不记录与其发生干涉和碰撞的加工对象及相关的加工工艺参数。  
  
    CAM系统是一个独立的系统。CAD系统与CAM系统之间没有统一的产品数据模型，即使是在一体化的集成CAD/CAM系统中，信息的共享也只是单向的和单一的。CAM系统不能充分理解和利用CAD系统有关产品的全部信息，尤其是与加工有关的特征信息，同样CAD系统也无法获取CAM系统产生的加工数据信息。这就给并行工程的实施带来了困难。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:13
发那克900以后参数意义
  
900  #5  公英制转换；  1，公制
       #4  主轴模拟/串行输出；  1，用离合器
       #3  手摇轮；  1，用
901  #7  复合固定循环；  1，有
       #5  倒方角C，倒圆角R；  1，有
902  #6  用户宏程序A；  1，有
       #5  丝杠螺距误差补偿；  1，有
       #2  恒速切削控制；  1，有
903  #7  背景编辑  ；  1，有
       #3  偏置量测定直接输入B；  1，有
       #1  实际主轴转速输出；  1，有
904  #2  中文显示；  1，中文（P23  #3设1）
906  #7  外部刀具补偿；  0，有
       #6  自动刀具补偿；  0，有
       #5  刀具形状损失补偿；  1，有
       #0  菜单编程；  0，有
907  #6  刀尖补偿；  1；有
       #4  加工时间加工品数；  1，有
909  #1  外部信息；  1，有
       #0  图形显示；  1，有
911  #3  时间功能；  1，有
932  #7  MDI—B；  1，有
       #6  表面恒速；  1，有
       #3  用户宏程序B；  1，有
       #2  用户宏程序A；  1，有（#2、#3不能同时选择）
934  #4  特殊G代码输入；  1，有
935  #5  出现600号参数；  1，有
       #2  加工复循环；  1，有
       #1  工件坐标系；  1，有
       #0  刀具寿命管理；  1，有

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:15
各种交流电动机的旋转原理

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:17
机床行业英汉对照

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:19
切削液在使用中出现的问题及其对策
  
切削液由于有冷却、润滑、清洗和防锈等功能，被广泛地应用在切削加工中。切削液在使用中经常出现变质发臭、腐蚀、产生泡沫、使用操作者皮肤过敏等问题，下面结合我们工作中的实际经验，谈谈切削液使用中的问题及其对策。
切削波变质发臭的问题  
切削液变质发臭的主要原因是：切削液中含有大量细菌，切削液中的细菌主要有耗氧菌和厌氧菌。耗氧菌生活在有矿物质的环境中，如水、切削液的浓缩液和机床漏出的油中，在有氧条件下，每 20～30min分裂为二。而厌氧菌生存在没有氧气的环境中，每小时分裂为二，代谢释放出SO2，有臭鸡蛋味，切削液变黑。当切削液中的细菌大于106时，切削液就会变臭。  
(1) 细菌主要通过以下渠道进入到切削液中:
配制过程中有细菌侵入，如配制切削液的水中有细菌。  
空气中的细菌进入切削液。  
工件工序间的转运造成切削液的感染。  
操作者的不良习惯，如乱丢脏东西。  
机床及车间的清洁度差。
(2)控制细菌生长的方法
使用高质量、稳定性好的切削液。  
用纯水配制浓缩液，不但配制容易，而且可改善切削液的润滑性，且减少被切屑带走的量，并能防止细菌侵蚀。  
使用时，要控制切削液中浓缩液的比率不能过低，否则易使细菌生长。  
由于机床所用油中含有细菌，所以要尽可能减少机床漏出的油混入切削液。  
切削液的pH值在8.3～9.2时，细菌难以生存，所以应及时加入新的切削液，提高pH值。  
保持切削液的清洁，不要使切削液与污油、食物、烟草等污物接触。  
经常使用杀菌剂。  
保持车间和机床的清洁。  
设备如果没有过滤装置，应定期撇除浮油，清除污物。
切削液的腐蚀问题  
(1)产生腐蚀的原因
切削液中浓缩液所占的比例偏低。  
切削液的pH值过高或过低。例如PH＞9.2时，对铝有腐蚀作用。所以应根据金属材料选择合适的pH值。  
不相似的金属材料接触。  
用纸或木头垫放工件。  
零部件叠放。  
切削液中细菌的数量超标。  
工作环境的湿度太高。
(2)防治腐蚀的方法
用纯水配制切削液，并且切削液的比例应按所用切削液说明书中的推荐值使用。  
在需要的情况下，要使用防锈液。  
控制细菌的数量，避免细菌的产生。  
检查湿度，注意控制工作环境的湿度在合适的范围内。  
要避免切削液受到污染。  
要避免不相似的材料接触，如铝和钢、铸铁(含镁)和铜等。
产生泡沫的问题  
在使用切削液时，有时切削液表面会产生大量泡沫。  
(1)产生泡沫的主要原因
切削液的液面太低。  
切削液的流速太快，气泡没有时间溢出，越积越多，导致大量泡沫产生。  
水槽设计中直角太多，或切削液的喷嘴角度太直。
(2)避免产生泡沫的方法
在集中冷却系统中，管路分级串联，离冷却箱近的管路压力应低一些。  
保证切削液的液面不要太低，及时检查液面高度，及时添加切削液。  
控制切削液流速不要太快。  
在设计水槽时，应注意水槽直角不要太多。  
在使用切削液时应注意切削液喷嘴角度不要太直。
操作者皮肤过敏的问题  
(1)产生操作者皮肤过敏的主要原因
pH值太高。  
切削液的成分。  
不溶的金属及机床使用的油料。  
浓缩液使用配比过高。  
切削液表面的保护性悬浮层，如气味封闭层、防泡沫层。杀菌剂及不干净的切削液。
(2)在工作中，为了避免操作者皮肤过敏，应该注意以下几点
操作者应涂保护油，穿工作服，带手套，应注意避免皮肤与切削液直接接触。  
切削液中浓缩液比例一定要按照切削液的推荐值使用。  
使用杀菌剂要按说明书中的剂量使用。
还有，氟橡胶、脂橡胶受切削液影响变形较小，在用作机床密封件时，可优先考虑。为了防止变形，机床密封件所用橡胶含脂量一般应大于35％。另外，为了有效防止切削液引起机床油漆脱落，可选择环氧树脂漆或聚腔酯漆。  
总之，在正常生产中使用切削液，如果能注意以上问题，可以避免不必要的经济损失，有效地提高生产效率。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:21
世界上著名的四大机床展览会简介
  
中国国际机床展览会（CIMT）：
  
　　由中国机床工具工业协会主办。从1989年起每两年（逢单年）一次，迄今为止成功举办了七届。CIMT的展会规模一直居中国各类国际专业工业展览会之首，已成为国际先进制造技术交流与贸易的重要场所，成为我国机械制造技术进步和工业发展的推动力量。第八届在中国国际机床展览会（CIMT2003），将创历届展会规模新高，将展出高水平的五轴联动数控机床38台。CIMT展会是当今国际机床名展中商贸活动最为活跃的展会，是拥有丰富内涵的高品位展会。   
  
　　美国芝加哥国际制造技术展览会（IMTS）   
　　于第二次世界大战前（约1942年）举办了第一届美国芝加哥国际制造技术展，至2002年已举办了29届（逢双年举办）。2002年为该展历史上规模最大、水平最高的国际机床展。展览面积13万平方米，30多个国家和地区的1400家企业参展，共展出数控机床1308台，五轴以上联动的机床47台，高速、复合、环保和智能化技术已在产品上得以体现，趋于实用。   
  
　　欧洲国际机床展览会（EMO）   
　　1950年欧洲12个国家的机床协会联合组建了欧洲机床工业合作委员会（CECIMO）。从1951年起，举办欧洲国际机床展（EMO）。自1957年展会向世界开放。EMO每隔两年（逢单年）在法国巴黎、德国汉诺威、意大利米兰三个城市轮流举办。该委员会作出严格规定，在举办欧洲国际机床展年内，任何欧洲国家不允许再举办类似的国际性机床展览会，各国必须严格遵守这一规定。2001年 在德国汉诺威举行的第14届EMO，展览面积19万平方米，来自36个国家和地区的2263家企业，展出了数千台各类机床和相关设备及配套件。   
  
　　日本国际机床展览会（JIMTOF）   
　　1962年举办了第一届JIMTOF，以后每两年（逢双年）一次，轮流在东京、大阪举办。2002年10月在东京国际展览中心举办的第21届JIMTOF，由14个国家和地区的712家企业参展，“新技术、新产品的集结”是这届展览会的口号。较往届JIMTOF相比，不论在主机还是配套件，包括刀具和工具都更强调调高速度、高精度、高刚性。由工序集中发展起来的复合加工技术，在功能扩展、功能复合上又有新的突破。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:22
如何选择加工中心

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:25
数控设备的应用和维护

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:28
数控设备检测元件的故障及维修
  
检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直接测量就是对机床的直线位移采用直线型检测元件测量，直接测量常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，间接测量常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。
    当机床出现如下故障现象时，应考虑是否是由检测元件的故障引起的：
    1．机械振荡（加／减速时）：  
    （1）脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。
    （2）脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。
    （3）测速发电机出现故障，修复，更换测速机。
    2．机械暴走（飞车）：
    在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：
    （1）脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。
    （2）脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。
    （3）检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。  
3．主轴不能定向或定向不到位：
在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形，正常波形如下：
    4．坐标轴振动进给：
    在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。
    5．NC报警中因程序错误，操作错误引起的报警。如FAUNUC 6ME系统的NC报警090.091。出现NC报警，有可能是主电路故障和进给速度太低引起。同时，还有可能是：  
    （1） 脉冲编码器不良。
    （2） 脉冲编码器电源电压太低，（此时调整电源电压的15V，使主电路板的＋5V端子上的电压值在4.95—5.10V内）。
    （3）没有输入脉冲编码器的一转信号而不能正常执行参考点返回。
    6．伺服系统的报警号：如FAUNUC 6ME系统的伺服报警：416、426、436、446、456。SIEMENS 880系统的伺服报警：1364 SIEMENS 8系统的伺服报警：114、104等。 当出现如上报警号时，有可能是：
    （1）轴脉冲编码器反馈信号断线，短路和信号丢失，用示波器测A相、B相一转信号。
    （2）编码器内部受到污染、太脏、信号无法正确接收。
    我厂现有数控设备15台，其中，西门子8系统加工中心一台，西门子880系统加工中心二台，数控切割机四台，IRB2000焊接机器人三台，CNCJ一800X8100数控折弯机一台，FAUNUC 6系统加工中心一台，普通数控车床三台，从91年使用第一台YBM-90N西门子8系统加工中心开始至今，从使用过程中出现的故障来看，检测元件出现的故障占了很大比例：下面就几具典型故障作一个分析。
    故障一：脉冲编码器光电盘划分，导致工作台定位不准。
    故障现象：芬兰VMC800 SIMES 880立式加工中心的工作台为双工作台，通过交换工作台完成两工件加工，工作台靠鼠盘定位，鼠牙盘等分360个齿，每个齿对应1°工作台靠油缸上下运动实现工作的离合，通过伺服电机拉动同步齿形带，带动工作台旋转通过脉冲编码器来检测工作台的旋转角度和定位，工作台在96年8月份出现定位故障，工作台不能正确参考点，每次定位错误不管自动还是手动都相差几个角度，角度数，有时1°，有时2°，但是工作台如果分别正转几个角度如30°、60°、90°，再相应的反转30°、60°、90°时，定位准确，出现定位错误时，CRT出现NC 228*报警显示。
    故障分析：查询228*报警内容为：M19选择无效，即：M19定位程序在运行时没有完成，当时我们认为是M19定位程序和有关的NC MD有错，但是检查程序和数据正常，经分析有可能是下面几种原因引起工作台定位错误：（1）同步齿形带损坏，导致工作台实际转数与检测到的数值不符；（2）编码器联轴节损坏；（3）测量电路不良导致定位错误。
    故障解决：根据以上原因，我们对同步齿形带和编码器联轴节，进行检查，发现一切正常，排除上述原因后，我们判断极有可能是测量电路不良引起的故障，本机床是由RAC 2：2-200驱动模块，驱动交流伺服电机构成Sl轴，由6Fxl l21-4BA测量模块与一个1024脉冲的光电脉冲编码器组成NC测量电路，在工作台定位出现故障时，检查工作台定位PLC图，PLC图人板4Al-C8上输人点E9.3、E9.4、E9.5、E9.6、E9.7是工作台在旋转联结定位的相关点，输出板4Al-C5上A2.2、A2.3、A2.4、A2.5、A2.6是相应的输出点，检查这几个点，工作状态正常，从PLC图上无法判断故障原因，于是我们检查测量电路模块6Fx1，121- 4BA无报警显示正常。在工作台定位的过程中，用示波器测量编码器的反馈信号，判定编码器出现故障。于是我们拆下编码器，拆下其外壳，发现其光电盘与底下的指示光栅距离大近，旋转时产生摩擦，光电盘里圈不透光部分被摩擦划了一个透光圆环，导致产生不良脉冲信号，经更换编码器问题解决，现在考虑当初的报警没有显示测量电路故障，是因为编码器光电盘还没有完全损坏，是一个随机性故障，CNC无法真实的显示真正的报警内容，因此数控设备的报警并不能完全彻底的说明故障原因，需要更加深入地进行分析。
    故障二：脉冲编码器A相信号错误导致轴运动产生振动。
    故障现象：FAUNUC 6ME系统双面加工中心96年10月份X向在运动的过程中产生振动，并且在CRT上出现NC416报警。
    故障分析：根据故障现象，我们分析引起故障的原因可能有以下几种。（1）速度控制单元出现故障；（2）位置检测电路不良；（3）脉冲编码器反馈电缆的连线和连接不良；（4）脉冲编码器不良；（5）机床数据是否正确；（6）伺服电机及测速机故障。
    故障解决：针对上述分析出的原因，对速度控制单元、主电路板、脉冲编码器反馈电缆的连接和连线进行检查，发现一切正常，机床数据正常，然后将电动机与机械部分脱开，用手转动电动机，观察713号诊断状态，713诊断内容为：713.3为X轴脉冲编码器反馈信号，如果断线，此位为1。713.2为X轴编码器反馈一转信号。713.1为X轴脉冲编码器B相反馈信号。713.0为X轴脉冲编码器A相反馈信号。713.2、713.1、713.0正常时电动机转动应为“0”、“1”不断变化，在转动电动机时，发现713.0信号只为“0”不变“1”，我们又用示波器检测脉冲编码器的A相、B相和一转信号，发现A相信号不正常，因此通过上述检查可判定调轴脉冲编码器不良，经更换新编码器，故障解决。
    故障三：测速发电机的励磁绕组线引起控制轴振动的故障。
    故障现象：从芬兰引进的IRB2000机器人98年10份出现故障，启动机器人，机器人在导轨（第七轴）上不运行，并有强烈振动，在控制器上出现506 1407和509 237报警。
    故障分析：5006 1407报警内容为：（1）机器人在第七轴运行时遇到障碍；（2）驱动电机超载，电磁刹车没有松开；（3）驱动电机通过电流，但不能正确换向；（4）驱动电机没有通过电流。509 237报警内容为：第七轴的测速发电机不良，测速机断路。
    故障解决：根据故障现象和报警内容，我们对驱动系统进行检查，驱动电机为交流伺服电机，型号为NAC093A-O-WS-3-C／110-B-1，驱动板为DSQC236B，该系统的检测为测速发电机和脉冲编码器对速度和位置进行检测控制，首先我们检查各连接电缆的连线，接头和驱动板都正常，然后我们又检查强电电路，经检查发现控制驱动电机电磁刹车的时间继电器有一触点断线，焊好后，重新启动，时间继电器虽然工作正常，但是电机仍不能运行，报警仍未消除，随后我们把电机与机械部分脱开，只接通刹车电源，用手转动电机，电机不动，同时测量刹车线圈，发现线圈烧损，经修复刹车故障解除，506 1407报警消除，但是509 237报警仍未消除，机器人运行仍有振动，于是我们测量测速发电机励磁绕组，发现绕组断线，因绕组线为0．2mm，线太细并且断掉好几根，修复难度太大，修复无望，于是我们向ABB公司定货，经更换测速发电机，故障解除。
    故障四：脉冲编码器受油污染，导致轴定位故障。
    故障现象：SIEMENS 880卧式加工中心工作台98年10月份在旋转定位过程中出现故障，运行中断，CRT出现报警号： 1364报警内容为1364 ORD 4B2 measuing System Dirty即测量系统受污染。
    故障解决：根据故障报警内容，我们先拆下检测线路板和反馈电缆接头，用酒精清洗其灰尘和油污，起动工作台，故障没消除，随后我们又拆下检测工作台位置的脉冲编码器，发现里面充满了大量机械油，原来有一通入编码器的压缩空气气路，压缩空气能把进入编码器的灰尘吹出，起到清洁编码器的作用，这些机械油是由气路通气时，因压缩空气不洁净，由压缩空气带进来的，我们用汽油把这些油污洗干净，并提高压缩空气质量，重新安装好编码器后，起动工作台，故障消除。
    故障五：闭环电路检测信号线折断，导致控制轴运行故障。
    故障现象：SIEMENS 8系统卧式加工中心有一次正在工作过程中，机床突然停止运行，CRT出现NC报警104，关断电源重新起动，报警消除，机床恢复正常，然而工作不久，又出现上述故障，如此反复。
    故障分析及解决：查询NC 1O4报警，内容为：X轴测量闭环电缆折断短路，信号丢失，不正确的门槛信号不正确的频率信号，本机床的X、Y、Z三轴采用光栅尺对机床位移进行位置检测，进行反馈控制形成一个闭环系统。
根据故障现象和报警，我们先检查读数头和光栅尺，光栅尺密封良好，里面洁净，读数头和光栅尺没有受到油污和灰尘污染，并且读数头和光栅尺正常，随后我们又检查差动放大器和测量线路板，经检查未发现不良现象，经过这些工作后，我们把重点放在反馈电缆上，测量反馈端子，发现13号线电压不稳，停电后测量13号线，发现有较大电阻，经仔细检查，发现此线在X向随导轨运动的一段有一处将要折断，似接非接，造成反馈值不稳，偏离其实际值，导致电机失步，经对断线重新接线，起动机床，故障消除。
    故障六：脉冲编码器感应光电盘损伤导致加工件加工尺寸误差。
    故障现象：CNC 862数控20车床X向切削零件时尺寸出现误差，达到0.30mm／250mm，CRT无报警显示。
    故障解决：本机床的X、Z轴为伺服单元控制直流伺服电机驱动，用光电脉冲编码器作为位置检测，据分析造成加工尺寸误差的原因一般为：（1）X向滚珠丝杠与丝母副存在比较大的间隙或电机与丝杠相连接的轴承受损，导致实行行程与检测到的尺寸出现误差；（2）测量电路不良。
根据上述分析，经检查发现丝杠与丝母间隙正常，轴承也无不良现象，测量电路的电缆连线和接头良好，最后我们用示波器检查编码器的检测信号，波形不正常。于是我们拆下编码器，打开其外壳，发现光电盘不透光部分不知什么原因出现三个透明点致使检测信号出现误差，更换编码器，问题解决，因为CNC 862系统的自诊断功能不是特别强，因此在出现这样的故障时，机床不停机，也无NC报警显示：
还有几次因检测元件不良造成的设备故障，在此就不一一列述。
    检测元件是一种极其精密和容易受损的器件，一定要从下面几个方面注意，进行正确的使用和维护保养。
    1．不能受到强烈振动和摩擦以免损伤代码板，不能受到灰尘油污的污染，以免影响正常信号的输出。
    2．工作环境周围温度不能超标，额定电源电压一定要满足，以便于集成电路片子的正常工作。
    3．要保证反馈线电阻，电容的正常，保证正常信号的传输。
    4．防止外部电源、噪声干扰，要保证屏蔽良好，以免影响反馈信号。
    5．安装方式要正确，如编码器联接轴要同心对正，防止轴超出允许的载重量，以保证其性能的正常。
    总之，在数控设备的故障中，检测元件的故障比例是比较高的，只要正确的使用并加强维护保养，对出现的问题进行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解决故障，保证设备的正常运行。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:31
数控设备快速诊断维修方法浅述
  
随着发达国家先进技术和装备的不断引进，使我们设备维护人员的维修难度越来越大，这是不可否认的事实。但怎样尽快适应和掌握它，是我们应该认真探讨并急需解决的课题，下面就自己多年的维修经验谈一点个人体会。
  
   **1987年引进的日立精机VA一65和HC一800两台加工中心，不但具有交流伺服拖动，四轴联动功能，而且还配有磁栅全闭环位置反馈及自动测量、自动切削监视系统，其CNC是当时国际上最先进的FANUC一11M系统。运行十一年来，虽然随着使用年限的增长，一些元器件的老化，故障期的到来。特别是所里车型试制加工任务的增多，设备每天24小时不停机的运转，出现了几乎每周都有故障报警的现象。但为保证车型试制任务的按期完成，我们在没有经过国内外培训且图纸资料不全的条件下，在无数次的维修测试中，认真分析故障规律，不断积累有关数据，逐渐掌握维修要领，尽量在最短的时间内查出故障点，用最快的速度修复调整完成。
  
    以下从几方面浅述快速诊断和维修数控设备的方法：
  
    1、先观察问询再动手处置
  
    首先看报警信息，因为现在大多数CNC系统都有较完善的自诊断功能，通过提示信息可以马上知道故障区域，缩小检测范围。象一次HC一8oo卧式加工中心在运行中出现5010 ＃ spindle drive unit alarm报警。我们根据提示信息马上按顺序检察了主轴电机及其执行元件、主轴控制板，查明过流断路点后恢复正常，仅用20分钟完成。但从我们的经验中也有受报警信息误导的例子，因此说可依据它但不能依赖它。
  
    故障发生后如无报警信息，则需要进一步用感官来了解设备状态，最重要的就是向操作人员问询故障发生的前因后果。象还是这台设备，有一次其APC系统在防护罩没有打开情况下B轴突然旋转起来刮坏护罩，这一现象以前从未出现过。经我们现场仔细询问操作过程，清楚了故障经过：原来操作人员先输入了M60指令，使APC系统程序运行（更换旋转工作台），当执行元件失控中途停机后，又进行了手动状态下的单步指令操作。当时M60并没有删除，使其执行元件恢复正常后继续了原程序动作。经认真了解并仔细分析后，我们立刻清除所有原设定的指令，检测并更换了失控元件，避免了更大故障的发生。
  
    所以说首先应该根据报警信息和故障前的设备状态，来判断故障区域，争取维修时间。  
  
    2、遵循由外到里，由浅人深的检修原则
  
    本人对加工中心多年的维修经历来看，大多数故障根源都是来自于外部元器件，因其受外界因素影响较大。，象机械碰撞磨损、冷却液腐蚀、积尘过多、润滑不良等，使这此年久失修的元器件处于不完好、不可靠状态，成为设备故障的最大隐患。象各轴经常出现的超程报答，零点复归误差，位置信号不反馈等，都是一些磁性或机械式开关失灵造成。还有的故障也是出现在电磁阀、电机和经常伸缩的电缆上。象HC一800的一次B轴旋转不到位或有时根本不旋转故障，报警提示为：feed axis fault （APC command)，看起来与命令有关。但我们根据故障现象还是果断地检查B轴各行程限位，果然有一撞块与开关接触不好，经调整后正常。这就避免元目标地消耗很大精力去查整个CNC系统，先把重点放在外部环节上。
  
    这实际上是一种经验上的诊断，如果我们手里有原理接线图，那就应该正规地按图纸去相应对照，顺序查找并针对性的去测试电位和波形，还能从中悟出一些理论上的东西。正是因为没有这个条件，所以我们在维修中就是遵循从外部到内部、从人为到系统、由浅入深的原则去进行，这就大大缩短了设备的停修时间。
  
    3、充分利用PC图查找故障点
  
    根据报警信息调出与其相关的PC图进行分析核对，也是一种诊断的方便途径。一次VA一65自动换刀机械手到位后不执行抓刀指令，我们马上调出PC图从各指令开关信号到各进、退、松、紧动作信号逐一进行对应校验，最后查出机械手旋转到信号没有发出，原因是由于一磁性接近开关松动移后不起作用，使下一步抓刀动作无法进行，调整后恢复正常。
  
    由PC图查故障点看来比较方便直观，但如果不了解其内部动作原理和工作程序，那可以说也是大海捞针，无从下手。特别是无电气原理图就更难以判断，每个输出动作多达几十个开关条件才能满足，确实要下很大功夫才能逐步认识并掌握。我们就是靠平时维修时的日积月累，在不断的了解和运用它。
  
    4、疑难故障的检测分析和快捷处理
  
    此两台加工中心的一些元器件年久老化，使其参数随温度或电流的变化而极不稳定，造成故障后能自动恢复即时好时坏现象，这是我们最为之挠头的故障。因为搞维修的都知道，元件坏了容易检测，而不正常的通断情况则很难判断是元件坏了还是线路接触不良造成，因为无法进行正常的信号检测。如B轴工作台换位；刀库进刀口自动打开；B轴台板夹紧、松开失灵等故障，其执行元件均是固态继电器接受指令信号接通后带动电磁阀动作。当检测时可能未见异常，起动后又可能一切正常，待连续动作几次后又停机报警。我们根据故障现象及反复周期判定应该是执行元件性能下降造成，因图纸不详、标识不清，只能将关联的一组执行元件在正常和异常的情况下分别进行检测，经反复测试后，最后从30多只继电元件中分别查出并更换了其性能下降的元件。
  
    一次HC一800 B轴原点复归失控，指令发出后旋转不停，没有报警信息。经现场了解分析，首先认定应该是B轴零点检测系统故障，而该系统是由一只磁性接近开关发出到位信号后控制执行元件减速停车。我们马上对这一信号进行线路测试，结果无信号发出，人为设定一个到位信号则准确复归停车，确认检测开关到设定信号点这一段有故障。但如果想直接检测接近开关则必须将B轴和与其关联的调轴解体，因为此开关装在B轴工作台体内。这样的大结构拆修以前从未干过，测算一下工作量需半个月时间，而且还要特别精心地对十多根控制电缆和几十根油管拆除和恢复，这就很难保证拆装后各部分的精度，但要想解决问题还必须露出这一开关进行检测和维修。能否用一个简便的方法即能节省拆装工作量又能拿出这一检测开关，经反复论证后终于想出一个只拆B轴端盖和调轴磁尺支架拿出此开关的方法。虽然电气维修人员拆装、检测难度很大，但保证了台面不大解体，把后患影响减小到了最低限度。经实际测试开关、处理断路点原位安装后恢复了B轴复归功能，又对拆装后影响到的调轴位置误差和B轴定位故障进行了补偿和调整，一切正常后仅用三天时间即交付使用，保证了试制加工任务的完成。
  
    另外近几年这两台设备出现了四次电源板、伺服控制板、CRT主板故障，其中有三次都是靠我们自己的能力在最短的时间内将其修复。
  
    总之，在处理故障过程中怎样尽快打开思路、进入状态，缩小检测范围，直触故障根源是维修技术人员水平高低的关键所在。看似简单的道理却饱含着方方面面，也是维修人员多年辛勤劳动的结晶。我们就是在这种高频率故障的压力下，克服了重重困难，尽力在短时间内解决问题，减少设备停歇台时，为车型试制做出了我们应有的贡献。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:32
数控设备选用原则
  
自1952年在美国麻省理工学院诞生了世界上第一台数控设备以来，数控设备就显示了无比的生命力，并得到了迅速的发展。特别是近十多年来，数控技术发展迅猛，几乎渗透到了制造业的所有领域。  
  
    进入21世纪，在微电子技术、计算机技术、网络技术发展的基础上，信息技术与数控设备相结合，将成为数控设备发展的重要趋势，这将加速数控设备的智能化、集成化、网络化和无人化。  
  
    正因为数控设备的先进性、复杂性和发展的迅速性，以及品种型号、档次的多样性，而且价格又相对比较昂贵，就决定了选用数控设备的复杂性、难度和慎重性。所以，在选用数控设备时，应由领导和专业技术人员共同进行深入细致地调研，或委托有经验的数控专家组成的咨询中介机构进行咨询或代理，以便正确地选用数控设备。  
  
    那么，究竟如何选用数控设备呢？这要根据加工对象的工艺要求、企业经济环境和使用环境等诸多因素进行具体分析，很难描述得十分具体。这里就以下几个原则谈几点意见，供用户参考。  
  
    一、工艺适应性原则  
  
    工艺适应性原则主要指所选用的数控设备功能必须适应被加工零件的形状尺寸、尺寸精度和生产节拍等要求。  
  
    形状尺寸适应性。所选用的数控设备必须能适应被加工零件合理群组的形状尺寸要求。这一点应在被加工零件工艺分析的基础上进行，这里要注意的是防止由于冗余功能而付出昂贵的代价。  
  
    加工精度适应性。所选择的数控设备必须满足被加工零件群组的精度要求。为了保证加工精度不超差，必须考察生产厂家给出的数控设备精度指标保证有三分之一的储备量。但要注意不要一味地追求不必要的高精度，只要能确保零件群组的加工精度就可以了。  
  
    在考察数控设备给出的精度指标时，要注意采用的是什么标准。国际上常用的精度标准有ISO、JIS、ASME和VDI(分属于国际、日本、美国和德国)，此外还有中国的GB和英国的BS。  
  
    生产节拍适应性。根据加工对象的批量和节拍要求来决定是用一台数控设备来完成加工，还是选择几台数控设备来完成加工，或者是选择柔性单元、柔性制造系统来完成加工，或者是选择柔性生产线、专用机床和专用生产线来完成加工。  
  
    数控设备的最大特点是具有柔性化和灵活性，最适合轮番生产和产品更新换代快的要求。如果产品生命周期较长且批量大，选用专机、专线来保证生产率和生产节拍要求也许更为合理。  
  
    选用数控设备还要注意上下工序间的节拍协调一致，要注意外部设备的配置、编程、操作、维修等支撑环境。如果它们都不能协调运行，再好的数控设备也不能很好地发挥作用。  
  
    二、市场占有率原则  
  
    市场占有率高的数控设备说明是旺销产品，已受到多数用户的青睐和肯定，一般不会有太多质量低劣的情况。  
  
    市场占有率高的旺销数控设备必须是批量产品，其设计结构和工艺基本上是经过多次修改和考验的，应该是比较成熟的产品，产品质量应该能得到保证。  
  
    三、可靠性原则  
  
    数控设备的可靠性是广大数控设备用户特别关心的焦点问题，因此在选用数控设备时必须认真对待。  
  
    数控设备是否经过可靠性考核，是否达到国家规定的平均无故障时间标准(规定为500小时)。  
  
    多数用户对某种数控设备可靠性评价如何？在中国质量管理协会全国用户委员会的布置下，全国数控机床用户委员会对一些数控设备组织过数控设备用户满意度评价，用户评价的平均分数达到80分以上者才认为被用户所认可，选购设备时不防向全国数控机床用户委员会咨询。  
  
    四、优化配置原则  
  
    数控设备的配置既要满足被加工零件的功能要求，又要保证质量稳定可靠，还要做到经济合理。  
  
    机械结构是否经过优化设计，结构是否合理，是否有足够的刚性和稳定性，是否选用了优质材料和有效的工艺处理，以保证其稳定性，对这些应进行考察。  
  
    应要求数控设备生产厂家提供各种关键配套产品的配置清单及生产厂家(附在合同后)，防止数控设备生产厂家以次充好，影响整机质量。  
  
    配套产品应从国内外著名厂家批量生产的优良产品中选用，特别是数控系统、进给伺服系统、主轴驱动系统、主轴和滚珠丝杠用轴承、滚珠丝杠系统、PC及电气件、液压件等，必须选择好的批量生产的配套产品。  
  
    五、维修备件供应原则  
  
    对于进口数控设备来讲，用户经常遇到维修备件供应难的问题。要么是供应渠道不畅，供应时间周期长，要么是原来的备件已淘汰，厂家专门做此种备件价格十分昂贵，要么就是无法弄到。解决的办法应考虑以下情况：第一，在订货时对于关键易损件要同时订购维修备件；第二，供应商能通过中国备件保税库供应备件，可随时选购；第三，供货商应保证备件淘汰后能以合理的价格提供功能代替备件或原设计采用的备件，否则造成的损失也是可观的。  
  
六、质量保证原则  
  
    选用数控设备时，不但要考核数控设备本身的质量，还要考核数控设备生产企业质量保证体系的完善性和可信性。  
  
    考核数控设备整机生产企业是否通过ISO9000有关标准的认证。因为，是否通过ISO9000有关标准的认证，对于企业产品的质量保证的差别是很大的。通过认证，在质量管理和质量保证物质条件上都会全面得到保证。  
  
    考核数控设备整机生产企业质量体系的运行情况。选择重大昂贵数控设备时应该由数控设备用户的技术专家和自己企业的质量管理人员共同到数控设备生产厂进行实地考察。  
  
    考核数控设备整机生产企业的分承包方。〖词�控设备配套产品生产企业是否通过ISO9000有关标准的认证，所需配套产品应该从通过ISO9000标准认证的企业中选配。  
  
    考核数控设备生产企业工艺装备水平。　工艺装备是保证产品质量的重要物资手段。  
  
     七、维修服务网络原则  
  
    在选择数控设备时，一定要考核数控设备生产企业及其配套产品生产企业的售前和售后服务网络是否健全，服务队伍的素质是否能胜任工作，服务能否及时，是否能履行承诺。这一点非常重要，不容忽视，应该在合同条款中加以明确，并规定索赔事项。对于在中国没有维修服务网点，或者虽然有维修网点，但开同虚设不起作用的企业，原则上是不能订货的。  
  
    八、避免风险原则  
  
    避免技术性风险。　对一技术复杂而昂贵的数控设备，选用时应采取交钥匙工程的方法签署技术合同和商务合同。要求订货前做工艺设计、动态模拟仿真或实切实验，订货时要求供应商提供全套工艺及刀具，到货后要求负责安装调试，要求负责操作人员的编程、操作和维护的培训，要求负责典型加工零件的试切，直以全部满足用户零件加工要求和生产节拍要求以及稳定用于生产为止。  
  
供应商敢不敢承担这样的交钥匙合同，也是对他们实力的严峻考验。  
  
避免资信风险。　在商品经济的大潮中，骗局和陷阱还是存在的，一不小心就会陷进去，结果无法向领导和职工交代。为了避免这种风险，要对供应商进行实地考察。除了对产品技术质量和服务质量考察外，还要通过银行或可信的渠道考察其资信情况。供应商的负债率最好不超过70%，负债率过高随时都有破产的危险。  
  
     除了考察供应商的负债率和生产形势外，还要考察供应商的流动资金状况。流动资金十分困难的企业，你向他们订了货，交了预付款，但他们把预付款挪作他用，因此造成无法交货或交货严重拖期，损失的还是用户。  
  
    九、环保安全原则  
  
    数控设备也有漏洞、　漏水、漏气的现象，这会污染环境和造成浪费，应该坚持标准，严格要求，对于工艺过程材料，如果含有对人身有害的物质，则不应该超标。目前，我国已开始对企业进行环保标准认证，通过此项认证的企业，也应该成为我们订货时优先选择的企业。  
  
    数控设备配套的电气产品往往都有安全要求，　这些产品要达到安全标准，最好能通过安全认证。  
  
    十、科学验收原则  
  
    常常发现一些企业，可以以昂贵的代价购买数控设备，而不肯花钱请权威机构进行品质验收。有的外商就抓住了这个弱点，或者以次充好，或者发出他们的不合格品给中国的用户。而中国用户又没经过权威机构进行科学严格的验收，让他们蒙混过关，当用户发现时也过了索赔期，结果是哑巴吃黄连，有苦说不出。  
  
    除了请权威机构进行科学的、严格的验收外，还要明确拟定试验的生产零件和批量，以便实地考核数控设备的质量和工艺适应性。  
  
    十一、性能价格比原则  
  
    数控设备的价格主要取决于技术水平的先进性，质量和精度的好坏，配置的高低以及质量保证费用等。对数控设备的价格必须进行综合考虑，不要一味追求低价格。但也要防止价格上的欺骗，出了高价而没有买到好的产品；或者是买的设备水平、质量都不错，但却不值那么多钱，结果心里不平衡。只要认真地货比一家，比产品水平、比质量、比配置、比功能、比运行费用，最后再比价格，是可以买到性能价格比合理的数控设备的。如果通过有信誉的专业技术机构进行咨询代理，也是可以选购到性能价格比合理的数控设备的。  
  
    招标采购也要采用货比三家的选购办法，但是拟定的标的往往不能把决定产品水平的结构、工艺、质量和服务等许多指标加以量化。在标书中只能列出考核的一系列菜单式指标，结果按低价原则中标未必能获得满意的产品。因此建议，即使是招标采购，也要按照性能价格比的原则进行评标，不要一味追求低价而落入低价的陷阱。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:35
怎样修好数控机床
  
  众所周知数控机床是当代高新技术机、电、光、气一体化的结晶，电气复杂，管路交*林立，数控系统五花八门，产品从70年代到90年代，不能互换，故障现象也是千奇百怪，各不相同，特别是大型、重型数控机床，价格昂贵，每台约几百万美金、安装调整时间长（几个月到l年以上）。大型数控机床内有成千上万只元器件，若其中有一个元件有故障，就会引起机床的不正常现象，还有导线的连接、管子互相的联结，有一点疏忽就会出问题，再加上大型、重型数控机床体积庞大，在无恒温厂房条件下使用，环境的影响很容易引发故障。为此，数控机床“维修难”的问题就放在我们的面前。
　　我们国家引进和制造了这么多的数控机床，如何能迅速找出故障、隐患，并及时排除之？如何能维修好这些昂贵的设备？我认为首先要有高度的责任心和不怕困难的精神；第二，要努力掌握数控技术，联系本人十多年维修数控机床的实践，我认为要多看、多问、多记、多思、多练（五多），逐步提高自己的技术水准和维修能力，才能适应各种较复杂的局面，解决困难的问题，修好数控机床。
  
　　一、 要多看
　　1． 要多看数控资料
　　要多看，要了解各种数控系统和PLC可编程序控制器的特点和功能；要了解数控系统的报警及排除方法；要了解NC、PLC机床参数设定的含义；要了解PLC的编程语言；要了解数控编程的方法；要了解控制面板的操作和各菜单的内容；要了解主轴和走刀电机的性能和驱动器的特征等等，往往数控资料一大堆，怎么看？我认为主要要突出重点，搞清来龙去脉，重点是吃透数控系统的基本组成和结构，掌握方框图。其余的可以“游览”和通读，但每部分内容要有重点的了解、掌握。由于数控系统内部线路图相当复杂，而制造商均不提供。因此也不必详细地搞清楚。比如NX一154四轴五连动叶片加工机床上采用A一B10系统，要重点了解每部分的作用，各板子的功能，接口的去向，LED灯的含义等。现在数控系统型号多、更新快，不同的制造厂、不同型号往往差别很大。要了解其共性与个性（特殊性）。一般熟悉维修SIEMENS数控系统的人不见得会熟练排除A- B 系统的故障，因此，要多看，不断学习、更新知识。
      2．要多看电气图、消化电气图
　　对于每一个电气元件，比如：接触器、继电器、时间继电器等以及PLC的输入、输出，要在电气图上一一注明。举一个简单例子来说，比如1A1为液压泵电机1M启动的接触器，一般在图下注出其常开、常闭触点的去向。因此，可对其对应的某页上的常开或常闭触点1A1，注明内容为液压泵电机开，对于大型的数控机床的电气图有几十页，甚至上百页。要看懂，表明每个元件的功能要化很长时间。有时，一、二次看可能还搞不清楚该元件的作用，要多看等以后消化后再写上。因此，刚才讲到的启动液压泵电机1M，也应清楚标明是PLC的哪一外输出带动接触器1A1动作的，要做到来龙去脉，一清二楚。而对电气线路图中的某些方框图，比如每个轴的驱动器，只是一个方框图，只要了解某控制条件（通断情况），对于详细的东西等可等有空再研究、考虑。各个国家的电气符号是不一样的，就首先要清楚了解。对于制造厂所编写的厚厚的几本PLC语句表，也要多看，掌握其编程语言，在看懂的基础上进行中文注译。这样可以大大节省以后排除故障的时间，如果等发生故障再去熟悉了解电气图，PLC语句表，势必要化费大量时间，还往往会造成错误的判断。
　　3，要多看液压、气动图，并深入消化之
　　对于数控机床的机械、液压、气动图，要搞清楚其作用和来龙去脉。并在图纸上一一注明，比如德国COBURG数控龙门铣附件、刀具安装动作比较复杂，要分解其图，如锁紧刀具是由哪个电磁阀动作的？对应的PLC输出、输入是哪几个？在图上写明，这样从电气到机械动作一竿到底，同时特别对机、电关系比较密切的部分要重点了解，比如意大利INNSE数控搪铣床采用电液比例阀技术，要重点了解其作用和功能，特别要了解其调整方法及调整数据，静态和动态时比例阀电流及对应的平衡泵的压力，既懂电又懂机，机电一体化，掌握多种本领，这样解决问题的本领就大了。
　　4．要多看外文，要提高自己专业外文的阅读能力
　　不懂得外文，特别是英语。就无法看懂大量的外文技术资料，单依靠翻译，往往是不太理想。看外文版的技术资料，开始时比较吃力，生字多，多看多记后，常用的专业单词也只有这样多，以后看起来就流畅了，一个称职的维修人员要基本掌握语言工具。
       　
  
  二、要多问
　　1．要多问外国专家
　　如果你能有出国培训的机会或者外国专家来你厂安装调试机床，你最好有机会参加。这是一次最好的学习机会，因为能获得大量的第一手资料和机床调试的方法及技巧。比如在激光测定各轴精度后，电气如何进行修正的办法等。要多问，不懂就要搞清楚。通过这段时间，会有极大的收获，能够获得不少内部的资料和手册（对用户是保密的）。当机床投入正式生产之后，也应该经常与外国有关专家保持密切的联系。通过FAX、E-MALL，询问获得解决机床疑难故障进一步的解决办法及有关资料，还可得到特殊、专用的备件，这是非常有益的，同时对数控系统的代理商，比如SIEMENS、FANUC等公司也应保持良好的关系，多询问，也可及时得到该数控系统深一步的资料及有关备件，还可有机会参加有关数控系统的专题学习班。
　　2．发生故障后，要向操作者师傅询问故障的全过程，不要不问，或者随便问一下就好了，这样往往得不到正确的现场资料会造成错误的判断，使问题复杂化了，因此，要多问，问详细一点，了解故障出现的全过程（开始、中间、结束），产生过什么报警号，当时操作过什么元件，碰过什么，改过什么，外界环境情况如何？要在充分调查现场掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地列出来，实际上已经解决了问题的一半，然后再分析解决之，对于经验丰富熟练的操作者师傅，他们对机床操作熟悉，加工程序熟悉，机床常见病十分了解，与他们密切配合，对于迅速排除故障十分有利。
　　3．要多问其它维修人员
　　当其它维修人员在维修机床，而你没有去时，等他们回来后，也应多问一声，刚才发生了什么毛病？他是如何排除的？请他介绍其排除方法。这也是一种较好的学习机会。学习他人正确的排除故障的技巧和方法，特别是向经验丰富的老维修人员学习，把他们的本领学到手，来提高自己的知识和水平。
     三、要多记
　　1．要记录有关的各种参数
　　重点记录机床调整好后各种有关参数，比如NC机床参数，PLC机床参数、PLC程序（以上可存在磁盘中）以及主轴和各走刀电机的电流、电压、转速等数据。还要记下电柜中继电器、接触器等在通电和正式加工时的状态（吸合还是断开）以及PLC所有输入、输出LED发光二极管的状态（亮暗、闪耀）或者记录下屏幕上PLC状态IB（输入位）、QB（输出位）是0还是1，比如IB1=：00000001，即I1.0=1，I1.1-1.7=0。这样记录下来对以后分析判断故障好处极大。比如德国SCHIESS数控立车发生Z轴电机电流继电器动作，我们通过检查Z轴电机正常工作时的PLC状态（0、1）与不正常情况相比较，迅速地找到故障原因，原因是有1只比较继电器状态不对，通过调整，故障立即排除。
　　2．要记录液压、气动的状态
　　同样记录液压、气动在正式加工或不加工时各种压力表、气压表的压力，电磁阀的吸断状态，这对于调整、判断帮助也很大。如美国INGERSOLL OPENsIDE MASTERHEAD数控搪铣床静压采用双薄膜技术，有一百多个压力的测量点，其压力的高低直接影响机床功能动作的正常与否，记录静态、动态时的压力很重要。
　　3. 随身带一本笔记本，把每天发生的故障，如何排除的过程一一记录下来，人的脑子时间长了易忘记，“好记性，不如烂笔头”，记录下来好处极大。我们发现数控机床往往有的故障会重复出现，而且老是这几个故障，只要查一下当时是如何解决的，几分钟就可排除故障，既快又好。我们公司有一本《数控机床运行日记》及一本《数控机床排故记录本》，要记录好这二本资料，这是一台数控机床完整的历史档案。
  
  四、要多思
　　1．要多思，要开阔视野
　　往往有时修理是，不够冷静，没有很好地分析，钻牛角尖。记得有一次COBURG龙门铣Y轴在加工中突然停机，屏幕上曾多次出现1361Y轴光栅脏报警，当时我们就事论事地清洁光栅尺及光栅头2次，结果还是停机。化几天时间还没有解决，最后才找到了真正的原因，原因是Y轴光栅头到EXE放大器之间的导线有问题，由于Y轴移动时蛇皮管长期弯曲，其中一根位置反馈线不好，到某一位置折断引起机床停机。当时，我们只注意静态，忽略了动态，曾经出现过1321控制回路开路警，但未引起我们足够的重视。因此，我们应该把所发生的报警、故障情况全部列出来，通过由表及里，去伪存真，进行综合判断和筛选，预测发生故障的最大可能性，随后进行排除。“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，多思，给你指明了方向。　
2．要多思，要知其所以然
　　往往我们在排除故障时，有时没找到故障的真实原因，过后故障又继续发生。记得INGERSOLL转子叶根槽铣床，主轴Sl发生了运转2小时后“自动停车”的故障，当时外国专家换了一块顺序板，毛病似乎解决了，但过了一个多月之后，老毛病又犯了，换一块的顺序板的备板也好了，但没有搞清楚其损坏原因。我们仔细地检查，借助于示波器，发现了“启动”指令所对应的光电耦合器反峰电压特别高，单独加了一根接地线后，其光电耦合器的反峰电压极大地减少，从此，再也没有发生过“自动停车”的故障，原因是由于反峰电压太高，时间长后，使其光电耦合器逐步失效所致。
　　3．要多思，考虑要领先一步
　　根据故障发生的频率、重复性、机械电器的寿命，认真做好备件工作。这是保证机床连续、正常运行的重要工作，非做好不可。同时对于有些器件，随着时间的推迟、淘汰了，市场上已买不到或购买十分昂贵，怎么办？要事先考虑，比如有一台80年代初的数控机床用的光电阅读机，用LOOP方式读入加工程序，又可用SPOOL方式选入原带（机床设置数据），万一送不进去，则整台机床会变成“死”机，后果十分严重，由于我们领先一步考虑，与有关单位合作，经多次试验，采用了软盘处理机解决了这个问题，保证了该台机床能使用至今。多思，要事前考虑，给领导提合理化建议，努力改善数控机床的外部环境，从温度、灰尘、湿度等几个方面想办法，采用加装电源稳压器、加装电柜空调小房子等措施，使机床的故障大大地减少。
   五、要多练，即多实践：
　　1．要多实践，要敢于动手，善于动手
　　对于维修人员来说，要胆大心细，要敢于动手，只会讲，不动手，修不好数控机床。但是要熟情况再动手，不要盲目，否则会扩大故障，造成事故，后果不堪设想。同时我们还要善于动手，首先要上机熟悉机床的操作面板和各菜单的内容，做好操作自如，因为各种型号及系统操作是一样的。同时也要充分利用数控机床的自诊断技术来迅速地处理解决故障。现在数控技术越发展，则自诊能力越来越强。比如A一B10系统，有专用诊断软件，可连网诊断等。
　　2．要多实践，培养自己的动手能力和掌握实验技能
　　有时有些故障看起来很模糊，分不清是电气故障还是机械故障，比如COBURG龙门铣发生过这样的故障，即开Z轴无论是向上升，还是向下降，Z轴滑枕总是向下移动而报警。我们采用了“分开法”，把电气部分的控制与原电路完全分开，把Z轴直流电机的接线端子上的线拆下，另通直流电（可由交流220V电源通过调压器经过4只二极管整流给出）接到电机二端，发现电机能根据直流电的极性的变换能改变旋转去向，排除了电气故障，再检查发现是由于机械磨擦片打滑滑枕下垂所致。其它还有很多方法，比如“隔离法”、“置换法”、“对比法”、“敲击法”等方法都可以作为一种有效的手段来帮助我们寻找、排除故障。
　　3．要多实践，学会使用有关仪器
　　比如示波器、万用表、在线电路检测仪、短路检查仪、电脑、编程器等能够帮助我们具体电路的判断、检查，特别是PLC编程器、电脑、要熟练使用，可自由输入、输出机床参数，在线测试有关状态，系统初始化等。这对分析故障，特别是复杂故障，解决问题有很大帮助。
  
4．要多实践，进行“小改小革”
往往在正常工作中发生某一元件损坏（如选择开关、按钮、继电器等）而暂无备件时，自己动手尽可能用粘合法等办法修复或采用暂时的特殊办法，使机床能正常工作下去，等到备件来后再恢复。比如德国VDF数控大车的第2刀背中有5只夹紧用的微型压力开关，其中2只微型开关不慎损坏，而无备件，我们采用了“短接法”，使压力开关的触点符合PLC的输入条件，使机床不报警又能正常工作下去了。有时机械使用时间长后，定位精度差了，产生了定位报警，在无法重新调整机床的情况下可暂时修正机床参数，加大“公差”带，使之能正常工作，总之，这样的办法还很多。
　　5．要多实践，要自己动手修板子
一般说来数控机床的电路板可靠性好，故障率极低，一般去检查数控机床时，不要先怀疑板子的问题。比如西门子850系统，有时会出现41NC-CPU报警或43PLC-CPU报警，实际上并不是板子有故障，可以通过拆拔法，NC初始化，冷热启动PLC等方法反复试验一般可以排除。若确实证明是电路板问题时，要进行修复。这些板（一般无图纸）价格昂贵，一般要几千元─几万元，对于每个企业来说“备件难”，价格太贵了，备不起，因此数控机床电路板的好坏极为重要，一旦电路板损坏而无备件，一时又修不好，势必会停机，严重影响生产。有时往往电路板只是一个极小的故障，只要认真检查，不难发现问题，我们已多次发现个别电容漏电、板子虚焊、短路等故障，有些电路板故障比较复杂，但是只要化时间，通过用仪器检查，还是能够修好的；但还有部分电路板情况严重，特别是大规模集成电路，维修困难，加上原器件无备件，只能提早买备板或送出去修。自己动手修板子，有很大好处，一方面可以为企业节约成本，解决燃眉之急，另一方面可以“解剖麻雀”熟悉电子电路，培养自己的分析判断和动手能力是非常有益的。
通过了十多年来的维修实践，我们也感到外国人设计的数控机床，特别是大型的数控机床也不是十全十美的，也存在不少问题和缺陷。通过我们对数控机床的学习、深化，找出其中问题的所在，大胆地对有些问题进行改进，取得了较好的效果。比如德国VDF数控大车，原设计2只静压托架一通电就工作，静压泵连续运转，这样又费电又缩短了进口泵的寿命。我们通过PLC进行了修改，增加了2只开关，只化了几十元钱，使2只静压托架可根据需要任意地开或停，这样延长了进口泵的寿命，全年可节电2万多度。还有INGERSOLL叶轮槽铣原设计中，主头及副头只有反向铣，而无同向铣。在加工高中压转子第20级叶轮时，由于叶轮间距离小，不能用反向铣，因此只能用一个头进行加工。经过我们研究，巧妙地改动了双向的限位接线，增加了PLC程序，结果几乎没有化钱，实现了同向铣。现在可二个头同时加工，提高工效一倍，可提前3─4天完成加工转子的任务。因此，我们要进一步挖掘数控机床的潜力，更好地发挥它的威力为生产服务。
　　尽管数控机床故障复杂，千变万化，只要我们认真对待，培养一支高素质的机电一体化的维修队伍，通过多看、多问、多思、多练、积累经验，掌握维修技巧，融会贯通，我们一定能够主要依靠自己的力量，把数控机床修好、用好、管好。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:37
数控维修工作中的“三到位”原则
  
为使数控维修工作适应现代化企业发展的需要，提高数控设备维修质量，应做到以下三个到位：
        1、分析故障原因到位。在以往的维修工作中，人们习惯于把查找故障和排除故障作为维修工作的内容。然而，这仅仅是完成了维修工作的一部分，更重要的是分析确定故障产生的原因，以便采取对策防止类似故障的重复发生。例如我单位有一台德国公司制造的数控高精度无心外圆磨床，所使用的PLC为西门子公司的产品。该机床投入使用后不到一年的时间，出现PLC的I/O单元上一输出驱动晶体管烧毁。由于设备还未出保修期，德国厂家来人修理。他们仅仅更换了PLC输出板，机床运转正常了便收工回国。结果又使用大约半年时间，同样的故障再一次出现。经过我们分析，这一输出点所控制的负载是砂轮自动修整进给控制电磁阀，电磁阀线圈为DC24V电流大约1．1A，而PLC输出驱动晶体管额定连续输出电流为0．5A，明显，负载超过了额定值。是机床的设计疏漏造成的缺陷。如果我们只更换或修理PLC板，同样的故障还会再次出现。因此，必须对机床电路进行改进。
        2、采取措施到位。所谓措施就是彻底消除产生故障的原因，使类似的故障不再发生。措施到位，是指措施的有效和可靠。要按照根据现有条件使用成熟技术或结构的原则，注意符合国家有关安全标准，不要出现新的不可靠环节，产生新的故障源。在上述例子中比较经济可行的措施很多，采取哪一种比较好？要考虑的因素有：信号的最高工作频率、负载形式是阻性还是感性、电柜内安装空间、敷线空间、现有备件情况等。综合上述各因素，采用增加继电器驱动的方法。继电器线圈为DC24V／40mA触点额定电流容量5A，PLC一I／O输出额定电流500mA驱动继电器线圈负载40mA及继电器触点额定电流5A驱动电磁阀线圈负载1．1A，能力绰绰有余。由于感性负载，设置继电器线圈续流二极管和电磁阀线圈续流二极管。经过一年多的运行，从未再发生故障。
        3、维修记录要到位。我们规定了维修记录具体内容应包括以下几个方面：1）故障现象，2）故障原因，3）解决的办法，4）遗留的问题，5）日期和停工时间，6）维修人员情况。另外，对于改进、改造的机床，完整准确的补充图纸及相关资料是必不可少的。这样，再加上改造维修中按国家标准施工，线号、器件标识一应俱全，为今后机床的维修工作打下良好的基础。例如在上面所举例子中，我们将改动的电路部分在机床电气原理图上做了说明，补充了图纸，无论将来谁来维修这台机床，都会非常方便。能否做到“三到位“，直接反映维修人员的工作责任心，同时也是技术素质的体现。是维修工作规范化的基础，让我们大家行动起来，把数控设备维修工作做得更好。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:38
数控系统的配置和功能选择
  
数控系统是数控机床的重要组成部分，配置什麽样的数控系统及选择哪些数控功能，都是机床生产厂家和最终用户所关注的问题。
  
数控统的配置
  
伺服控制单元的选择  
  
数控系统的位置控制方式  
  
开环控制系统：采用步进电机作为驱动部件，没有位置和速度反馈器件，所以控制简单，价格低廉，但它们的负载能力小，位置控制精度较差，进给速度较低，主要用于经济型数控装置；
  
半闭环和闭环位置控制系统：采用直流或交流伺服电机作为驱动部件，可以采用内装於电机内的脉冲编码器，旋转变压器作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，也可以采用直接安装在工作臺的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。
  
由于螺距误差的存在，使得从半闭环系统位置检测器反馈的丝杠旋转角度变化量，还不能精确地反映进给轴的直线运动位置。但是，经过数控系统对螺距误差的补偿後，它们也能达到相当高的位置控制精度。与全闭环系统相比，它们的价格较低，安装在电机内部的位置反馈器件的密封性好，工作更加稳定可靠，几乎无需维修，所以广泛地应用于各种类型的数控机床。
  
直流伺服电机的控制比较简单，价格也较低，其主要缺点是电机内部具有机械换向装置，碳刷容易磨损，维修工作量大。运行时易起火花，使电机的转速和功率的提高较为困难。
  
交流伺服电机是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高，目前已在很大範围内取代了直流伺服电机。
  
伺服控制单元的种类
  
分离型伺服控制单元，其特点是数控系统和伺服控制单元相对独立，也就是说，它们可以与多种数控系统配用，NC系统给出的指令是与轴运动速度相关的DC电压（例如0?10V），而从机床返回的是与NC系统匹配的轴运动位置检测信号（例如编码器?感应同步器等输出信号）。伺服数据的设定和调整都在伺服控制单元侧进行（用电位器调节或通过数字方式输入）。
  
串行数据传输型伺服控制单元，其特点是NC系统与伺服控制单元之间的数据传送是双向。与轴运动相关的指令数据、伺服数据和报警信号是通过相应的时钟信号线、选通信号号、发送数据线、接收数据线、报警信号线传送。从位置编码器返回NC装置的有运动轴的实际位置和状态等信息。
  
网络数据传输型伺服控制单元，其特点是轴控制单元密集安装在一起，由一个公用的DC电源单元供电。NC装置通过FCP板上的网络数据处理模块的连接点SR、ST与各个轴控制单元（子站）的网络数据处理模块的SR、ST点串联，组成伺服控制环。各个轴的位置编码器与轴控制单元之间是通过二根高速通信线连接，反馈的信息有运动轴位置和相关的状态信息。
  
串行数据传输型和网络数据传输型伺服控制单元的伺服参数在NC装置中用数字设定，开机初始化时装入伺服控制单元，修改和调整都十分方便。
  
网络数据传输型伺服控制单元（例如大隈OSP-U10/U100系统）在相应的控制软件配合下，具有实时的调整能力，例如在Hi-G型定位加减速功能中，可以根据电机的速度和扭矩特性求出相应的函数，再以其函数控制高速定位时的加减速度，从而抑制高速定位时可能引起的振动。定位速度的提高可以缩短非切削时间，提高加工效率。又如在Hi-Cut型进给速度控制功能中，系统可以在读入零件加工程序後，自动识别数控指令要求加工的零件形状（圆弧、棱边等），自动调节加工速度，使之最佳化，进而实现高速高精度加工。
  
采用高速微处理器和专用数字信号处理机（DSP）的全数字化交流伺服系统出现後，硬件伺服控制变为软件伺服控制，一些现代控制理论的先进算法得到实现，进而大大地提高了伺服系统的控制性能。
  
伺服控制单元是数控系统中与机械直接相关联的部件，它们的性能与机床的切削速度和位置精度关系很大，其价格也占数控系统的很大部分。相对来说，伺服部件的故障率也较高，约占电气故障的70%以上，所以选配伺服控制单元十分重要。
  
伺服故障除了与伺服控制单元的可靠性有关外，还与机床的使用环境、机械状况和切削条件密切相关。例如环境温度过高，易引起器件过热而损坏；防护不严可能引起电机进水，造成短路；导轨和丝杠润滑不好或切削负荷过重会引起电机过流。机械传动机构卡死更会引起功率器件的损坏，虽然伺服控制单元本身有一定的过载保护能力，但是故障情况严重或者多次发生时，仍然会使器件损坏。有些数控系统具有主轴和进给轴的实时负载显示功能（例如大隈OSP系统的“当前位置”页面上不仅可以显示轴运动的实时位置数据，而且还同时显示各轴的实时负载百分比，用户可以利用这些信息，采取措施来防止事故的发生。
  
进给伺服电机的选择
  
输出扭矩是进给电机负载能力的指标。从图2可见，在连续操作状态下，输出扭矩是随转速的升高而减少的，电机的性能愈好，这种减少值就愈小。为进给轴配置电机时应满足最高切削速度时的输出扭矩。虽然在快速进给时不作切削，负载较小 ，但也应考虑最高快速进给速度下的起动扭矩 。高速时的输出扭矩下降过多也会影响进给轴的控制特性。  
  
主轴伺服电机的选择
  
输出功率是主轴电机负载能力的指标。从图3可见主轴电机的额定功率是指在恒功率区（速度N1到N2）内运行时的输出功率，低于基本速度N1时达不到额定功率，速度愈低，输出功率就愈小。为了满足主轴低速时的功率要求，一般采用齿轮箱变速，使主轴低速时的电机速度也在基本速度N1以上，此时，机械结构较为复杂，成本也会相应增加。在主轴与伺服电机直接连接的数控机床中，有两种方法来满足主轴低速时的功率要求，其一是选择基本速度较低或额定功率高一档的主轴电机，其二是采用特种的绕组切换式主轴伺服电机（例如日本大隈的YMF型主轴电机），这种电机的三相绕组在低速运行时接成星形，而在高速运行时接成三角形，从而提高了主轴电机的低速功率特性，降低主轴机械部件的成本。
  
这儿要特别指出的是，虽然高速加工是提高数控机床生产效率的有效途径，但高速、高精度切削会给伺服驱动和计算机部件带来更高的要求，必然增加数控系统的成本，而高速加工的另一个重要应用领域是轻金属和薄壁零件的加工，所以，应该按机床的实际需要选择主轴和进给电机的速度。  
  
位置检测器件的选择
机械原点是数控机床所有座标系的基准点，机械原点的稳定性是数控机床极为重要的技术指标，也是稳定加工精度的基本保证，机械原点的建立方法有两种：  
  
在采用相对位置编码器、感应同步器或光栅作为位置反馈器件的数控机床中，数控系统将各进给轴的回零减速开关（或标记）之後由位置反馈器件产生的第一个零点标记信号作为基准点。这类机床在每次断电或紧急停机後都必须重新作各进给轴的回零操作，否则，实际位置可能发生偏移，回零减速开关与其撞块的相对位置调整不妥，也会引起机械原点位置的不稳定，这些都是应该重视的；
  
在采用绝对位置编码器作为位置反馈器件的数控机床中，绝对位置编码器能够自动记忆各进给轴全行程内的每一点位置，不需回零开关，每次断电或紧急停机後，都不必重新作基准点的设定操作。基准点位置设定後永久不变，并由专供绝对位置编码器使用的存储器记忆，特别适用于鼠牙盘定位的旋转工作臺零点位置的设定，不仅稳定性好，而且给操作和调整带来极大方便。
  
机械设计方案的选择
机床是由机械和电气两部分组成，在设计总体方案时应从机电两方面来考虑机床各种功能的实施方案，数控机床的机械要求和数控系统的功能都很复杂，所以更应机电沟通，扬长避短。下面举例说明。  
  
例一
主轴转速的调节有采用伺服电机或变频电机实现自动无级调速和用普通三相异步电机驱动、机械齿轮分级变速、进行人工换档两类方法。
加工中心机床使用多种刀具进行连续的不同种类（铣、钻、镗和攻丝等）的切削加工，所以主轴的转速是经常变化的，而且必须由加工程序的S指令自动实现，自动换刀时还必须进行主轴定向，所以必须采用带有定向功能的自动无级调速方式。
  
对于主轴转速要求不高的普通数控铣床来说，刀具的更换都是用手动方式进行，而且在加工过程中，同一把刀具选择不同转速的机会并不多见，在手动换刀的同时进行手动变速对生产效率的影响并不大，所以经常采用机械齿轮分级变速、人工换档的控制方式。与采用伺服电机进行无级调速的方案相比，可以显着地降低生产成本，节省能源，维修也简单，是很实用的选择。
  
例二
使用卧式加工中心对零件进行多面加工时，往往需要更换夹具并多次装卡，必须占用可贵的机床运行时间，选用有双工位自动托板交换（APC）装置的卧式加工中心，可以大大地节省零件装卡的占机时间，从而提高机床的生产效率，而且该功能的控制是由PLC控制程序来完成，除了多用几个输入/输出控制点外，数控系统的成本增加不多，是个功能/价格比很高的选择。
  
例三
加工中心机床的换刀时间对生产效率有很大影响，而换刀速度与机械结构有很大的关系。例如，由油缸控制的机械手换刀时间一般在10秒以上，在2~3秒内能完成换刀动作的机械手一般采用伺服电机驱动，配有凸轮和内外油缸松刀机构。与机构不相当的换刀速度，可能使故障率增加。选择合理的切削路径、采用高质量的刀具、切削条件的最佳化也是提高生产效率的重要手段，应综合考虑。
  
数控功能的选择
  
除基本功能以外，数控系统还为用户提供多种可选功能，各知名品牌的数控系统的基本功能差别不大，所以，合理地选择适合机床的可选功能，放弃可有可无或不实用的可选功能，对提高产品的功能/价格比大有好处，下面列举几个例子供参考。  
  
动画/轨迹显示功能
  
该功能用于模拟零件加工过程，显示真实刀具在毛坯上的切削路径，可以选择直角座标系中的两个不同平面的同时显示，也可选择不同视角的三维立体显示。可以在加工的同时作实时的显示，也可在机械锁定的方式下作加工过程的快速描绘。这是一种检验零件加工程序、提高编程效率和实时监视的有效工具。
  
软盘驱动器
  
通过这种数据传送工具可以将系统中已经调试完毕的加工程序存入软盘後存档，也可以通过它将在其它计算机生成的加工程序存入NC系统，从而减少加工程序的输入占机时间，更可以用它作各种机床数据的备份或存储，给程编和操作人员带来很大方便。
  
DNC-B通信功能
  
众所周知，由非圆曲线或曲面组成的零件加工程序的编制十分困难，通常的办法是借助于通用计算机，将它们细分为微小的三维直线段後再编写加工程序，所以程序容量极大。在模具加工中，这种长达几百K字节（4K字节约等于10米纸带长度）的加工程序经常遇到，而一般数控系统提供的基本程序存储容量为64?128K字节，这给模具加工带来很大困难。
  
DNC-B通信功能具有两种工作方式，其一是在个人计算机和数控系统的加工程序存储区之间进行双向的程序传送，其二是将个人计算机的加工程序一段一段地传送到数控系统的缓冲运行存储器，边加工边传送，直到加工结束。这就彻底解决了大容量程序零件的加工问题。虽然选用这项功能需要增加一定的费用，但它确实是功能/价格比很高的选项。
  
当然，选择扩充内存容量也是解决曲面模具加工的有效方法，例如大隈OSP系统的最大运行缓冲存储器容量为512K字节。程序存储器容量可以扩充到4096K字节，这样就可以满足极大部分模具加工的需要，与采用DNC-B方式相比，它的优点是省去了个人计算机这个环节，使运行更加可靠，操作也比较方便。
  
简化编程的功能
  
为了提高编程的效率，缩短加工程序的长度，发挥程序存储器的潜力，数控系统提供了一些简化程序编制的方法。
  
固定循环
  
将常用的加工工序（例如钻孔、镗孔、攻丝及腔体和周边加工等）编写成参数式的固定循环程序，编程时由用户填入相应的数据（如基面、孔深、每次切入量以及主轴转速和进给速度等）就可完成预定的加工工序，并可多次重复使用。
  
座标计算功能
  
利用数控系统的实时计算能力，将以各种规则分布的孔加工工序（例如斜线、圆周和网格等）编写成参数式的固定循环程序，编程时由用户填入相应的数据（如角度、半径、孔数、行数和列数等）就可完成预定的加工工序。
  
子程序功能
  
用户可以将零件中多处用到的同一加工工序编成子程序，在相应的部位调用，从而缩短加工程序的长度。
  
用户宏程序
  
用户可以利用系统提供的各种算术、逻辑和函数运算符以及各种分支语句，来组成描述加工零件形状的数学表达式，在程序执行过程中，数控系统边运算，边输出结果，用很短的程序就可以实现特种曲线和曲面的加工。
  
刚性攻丝功能
  
刚性攻丝功能必须采用伺服电机来驱动主轴，不仅要求在主轴上增加位置传感器，而且对主轴传动机构的间隙和惯量都有严格的要求，所以不能忽略这个功能的成本。对用户来说，如果没有特殊的要求（例如高速高精度、特种材料或大直径孔加工等），可以采用弹性伸缩卡头，在一般主轴上进行柔性攻丝来满足加工要求，就不必选用刚性攻丝功能。
  
刀具寿命管理功能
  
在加工中心上是否要选用刀具寿命管理功能，必须考虑加工零件的批量、刀具和毛坯质量的一致性以及刀库的容量等因素，否则，不仅会造成许多人为的错误，影响生产的正常进行，而且备用刀具占用的刀位也将大大减少刀库的有效容量，使一些复杂零件因刀位不足而无法加工。
  
自动刀具半径/长度和工件测量功能
  
加工程序中的刀具运动轨迹通常按刀具中心和刀尖编写，所以在程序执行前必须输入相应的刀具半径和长度，这对加工中心尤其重要。
  
刀具半径和长度可以用普通的量具手工测量，也可用专门的刀具测量仪测量。操作者可以通过每把刀的刀尖在Z轴方向相对于机床上同一“对刀面”的位置差来作为长度偏移值进行补偿，采用数控系统本身提供的“半自动刀具长度测量”功能，输入相对于“标准刀具”的长度补偿值。
  
自动刀具半径/长度和工件测量功能，需要配备专用的接触式传感器及激光测头和信号接收器。选用此功能时应明确以下几点：  
  
接触式传感器和信号接收器安装在机床工作区内，它的防护十分重要，切削量大，使用喷淋冲洗的机床不宜安装；
  
进行上述测量需要占用机床加工时间，可能影响机床的效率；
  
工件测量功能的一般用途是测量工件毛坯上作为程编原点的基准孔中心或其它基准点的位置，代替人工“对刀”，它的精度不会高于机床本身的定位精度。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:40
数 控 系 统 的 新 功 能
  
随着加工技术的发展，数控系统的功能也不断地发展。这些功能主要体现在以下几个方面：高精高速、5轴联动、误差补偿、联网、安全。
  
　　1.高速、高精加工功能
  
　　高精、高速加工技术是传统数控加工技术的发展，它与传统数控加工没有本质的区别。对于高精、高速数控加工，数控机床的目标是要求高速度地加工出高精度的零件。为了在达到精度的基础上进行高速加工，有三个重要的因素：机械系统、CNC数控装置和驱动装置。  
  
　　关于高速加工对机械的要求，这里不多赘述。有一点需要指出，高速高精加工要求机床具有高刚度和较轻的移动部件，特别是进给和主轴部分。
  
　　其次是CNC数控系统，它是发出速度和位置指令的单元。首先，要求指令能够准确而快速地传递，经过处理后对每个坐标轴发出位置指令，伺服系统必须按照该指令驱动刀具准确运动。  
  
　　CNC系统把输入的零件程序转换成要加工的形状轨迹，进给率和其他的指令信息,连续地把位置指令送给每个伺服轴。为了得到高速和高精，CNC必须根据零件加工的形状轨迹选择最佳的进给率，在允许的精度内以尽量高的进给率产生位置指令。特别在拐角处和小半径处，CNC应能判别在多大的加工速度变化时会影响精度，而在刀具到达这样的点前使刀具的切线速度自动减速。对于模具加工，一般程序段很小，但是程序很长，因此还必须利用特殊的控制方法实现高精和高速的加工。伺服系统要求准确而快速的驱动，才能高速加工出高精度的机械零件。为此，伺服系统必须具有快速响应的能力、抑制扰动的能力，同时要求伺服系统不产生振动，消除与机床产生的共振。  
  
　　高速加工需要高速的主轴单元和高速的机床进给驱动单元。高的进给速度也要求高的加速度。比如，高速机床的行程通常为500～1 000mm之间，在如此短的距离内使机床进给速度从零增大到40m/min，则机床的进给加速度值应超过1g(9.8m/s2)。在进行曲面加工时，进给加速度更为重要。它的加速度与进给速度的平方成比例。如果一台伺服电机不能产生足够高的加速度，它就无法进行高速、高精度的加工。目前，主轴单元主要采用矢量控制的交流异步电机，由于异步电机转子的发热，现在也采用内冷的高速主轴电机；另外也研究同步电机的结构。为了实现大的进给加(减)速度，目前直线电机已越来越多地被采用。高速加工时，安全问题十分重要。因为高速加工中的切屑就像子弹一样射出，所以对系统的安全要求非常高。  
  
　　高精、高速加工对CNC的要求可以归结为：  
  
　　(1) 能够高速度处理程序段。  
  
　　(2) 能够迅速、准确地处理和控制信息流，使其加工误差控制为最小。  
  
　　(3) 能够尽量减少机械的冲击，使机床平滑移动。  
  
　　(4) 要有足够容量，可以让大容量加工程序高速运转；或者具有通过网络传递大量数据的能力。  
  
　　(5) 具有高分辨率、高速度工作的伺服电机、主轴电机、传感器。  
  
　　(6) 由于在高速情况下加工，因此可靠性和安全性十分重要。
  
　　高速、高精的功能主要有以下方面：  
  
　　进给率控制和加(减)速度处理功能(包括拐角减速处理) ：在高速加工时误差主要是由于控制系统加(减)速的滞后和伺服系统的滞后引起的。因此，控制系统要设法减少这两方面的误差。比如采用前馈控制减少伺服滞后产生的误差。采用数字伺服技术，改进伺服控制。由于采用了数字伺服技术，伺服系统的速度增益和位置增益都可以提高，因而也减少了伺服滞后产生的误差。减少加(减)速滞后产生的误差。在高速加工中，加(减)速和进给率是最重要的参数，只有在不同的加工形状时严格控制加(减)速和进给率才能实现高速加工工艺。大的进给率在系统过渡过程中会产生较大的误差，如拐角等。为了实现高速加工，必须对进给率进行控制。另外，采用插补前的加(减)速也能减少加(减)速滞后产生的误差。  
  
　　前瞻控制(Look-ahead control)，如果在不同的加工形状时对进给率和加减速进行预计算，使得数控系统在程序编制以后、执行以前，预先计算出各程序段的运动轨迹和运动速度；即对将要运行的程序进行预先处理，根据上面提到的控制进给率和加、减速度方法，预先计算出一些程序段的进给率和加、减速度，进而计算出运动的几何轨迹，然后送到多段缓冲器，当运行时刀具按一定的速度高速运动，而加工形状的误差却仍然小。这就是“前瞻控制”，有时也称为“先行控制”、“向前看控制”的原理。
  
　　利用远程缓冲器、DNC运行的高速分配，对于加工大量程序组成的零件，必须快速从输入端向CNC系统传递程序。CNC读一段程序后，计算出该程序的数据，对每轴产生分配脉冲，并把它传送给伺服系统使伺服电机运转。产生分配脉冲的时间(程序段处理的时间) 是表示CNC性能一个重要的因素。对于一程序段，高速DNC的运行允许(利用远程缓冲器)产生分配脉冲所需要的时间大大减少。这个功能使产生一程序段的分配脉冲变短，于是，保证了一串小程序段组成的程序在程序段之间不停顿。例如，当执行DNC操作时，由一系列1mm程序段组成的程序(3轴连动直线插补)可以在 60m/min的速度下工作，而分配的执行不中断。由于采用了远程缓冲器的功能，实现了数据的高速输入,从而也保证了高速加工的进行。
  
　　提高系统分辨率，比如，纳米插补功能，它采用带高速RISC的处理器，机械加工以纳米为单位进行插补可以使机械以最佳的进给率与加工性能相匹配。  
  
　　加加速度的控制，在曲线形状运动时，加速度的变化可能引起机械的振动，加加速度的控制就是自动测出这样的运动达到降低速度，减少机械冲击以降低加工表面粗糙度值。  
  
　　NURBS插补：当采用CAD设计模具时，NURBS被广泛地应用于表示自由曲线，与一般的CNC相比较， NURBS具有较高的传输速率和较短的程序。同时加工出的机械零件更接近于CAD设计的几何形状。  
  
　　对于高速、高精加工的功能，在选择时，也要看以加工速度为主还是以加工精度为主而选择功能。
  
　　2. 5轴加工功能
  
　　一般机械零件的形状，本质是三维的曲面。但对三维曲面的三维联动加工从加工效果而言并不是　　最佳的，效率低、表面粗糙度值高。采用5轴联动不但效率高，而且粗糙度大大改善。采用5轴联动，可以使用最佳形状进行切削。通常对旋转坐标系的5轴加工的程序利用离线编程。其刀具的型式、半径、长度在CNC编程时要求为常数，这样对修改程序和刀具都很困难。为了解决这个困难，在CNC系统中提供一种坐标变换的方法，使得某些编程和刀具校正直接在机器中执行，而不重复进行后置处理。这可由定义一个新的工件坐标系而实现，由CNC系统把工件坐标变换到相应的轴的坐标。刀具的定位可以通过旋转轴的位置、刀具的方向矢量、 PRY角(PRY＝Roll/Pitch/Yaw，或称欧拉角)编程。该功能对手动方式也很重要；例如，刀具断裂时需要移动刀具的情况。  
  
　　5轴机床利用球刀进行3轴联动加工时，仅能利用铣加工生产的一部分潜力；只有当采用圆柱刀或螺旋刀加工时才可以达到较高的生产率。但为了保证圆柱刀或 螺旋刀刀具沿着所要求的路径运动，通常刀具的5轴编程需要在中间插入许多中间切削点。而5轴变换利用手持控制单元由动态调节前角，保证刀尖保持稳定。由于 CNC可以校正刀具的长度，因此在加工的过程中，为了对刀具断裂的事件进行反应和对刀具的磨损进行补偿，当需要时，可以直接在机床上测量刀具。这些功能可以使机床在夜间无人照管下运行。CNC与激光测量系统相联系，自动地提供相应的测量循环，执行刀具设定和破损监控。由于可以对不同的刀具几何形状进行校正，诸如圆柱形、螺旋形的刀具和圆锥螺旋形刀具，因此，同样的程序可以采用不同的刀具。当前，高档的数控系统可以进行5轴加工。主要有以下的功能：(1)适合不同机床配置5轴加工功能：它可适应于不同的机床配置，包括刀具倾斜型、工作台倾斜型和复合型。对于由于机械引起的第1和第2旋转轴之间的偏置或刀具轴和旋转轴之间的偏置也可以在系统中得到考虑。它可以在刀具轴方向进行刀具长度补偿。即使刀具轴的方向随回转轴旋转，仍然可以在刀具轴的方向补偿。刀具中心点的控制：即使刀具轴的方向变化了，刀具中心仍然可以控制，以便跟随确定的直线。5轴加工刀具半径补偿：刀具半径补偿可以在垂直于一把倾斜刀具的平面上进行，也可以对刀具边缘偏置(leading edge offest)。5轴加工圆弧插补，可以规定斜平面上的圆弧。倾斜平面加工指令：可方便地在斜平面加工的情况下制成零件程序，可控制旋转轴使刀具垂直于斜平面。5轴加工手动进给：沿着斜的工件平面移动刀具，也可沿着斜刀具的轴向手动移动。(2)复杂车加工功能：5轴加工刀具中心点控制、圆柱插补时加工切割点补偿、AI高精轮廓控制/AI纳米高精轮廓控制、5轴加工刀具半径补偿、5轴加工手动进给功能。可以在一台CNC上进行车、铣和5轴加工。
  
　　3.误差补偿功能
  
　　为了保证高速系统的加工误差较小，系统需有误差补偿装置。这些补偿包括：全行程直线补偿和非线性弯曲补偿、螺距补偿、间隙补偿、过象限补偿、刀具偏置和热膨胀、静摩擦、动摩擦补偿等。
  
　　4.网络功能
  
　　利用丰富的网络功能和软件包，可以构建适合机床的最佳系统。(1)集中管理，可以采用一台电脑控制多台机床，便于进行监控、运转加工作业和进行NC程序的传送和管理。(2)远程支持和服务。
  
　　5.安全功能
  
　　未来数控处于高速状态，因此对可靠性的要求非常高。双检功能就是保证数控系统安全工作的重要措施。

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作者: yccnc    时间: 2004-12-11 20:42
数控系统的正确操作和使用及日常维护

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作者: strming    时间: 2004-12-12 01:11
辛苦了！！谢谢！！

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作者: 小窝头    时间: 2004-12-24 10:56
兄弟辛苦了。非常感谢您的资料

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作者: hlld    时间: 2004-12-29 13:12
哇，好贴。

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作者: tianzhenwen    时间: 2005-1-10 10:59
总的来说不错吧

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作者: yqshi    时间: 2005-1-22 12:09
辛苦了，谢谢！

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作者: zhangh    时间: 2005-1-25 09:35
好贴

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作者: atonzhuang    时间: 2005-1-26 10:23
不愧是YC  CNC

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作者: maker    时间: 2005-2-13 21:52
要看文章的话，直接去偶的站看得了， 多的是。www.newmaker.com

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作者: raobodong    时间: 2005-3-28 17:45
很好的建议

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作者: baojian88    时间: 2005-4-2 12:18
劳苦功高

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作者: janehmh    时间: 2005-4-3 10:15
加工中心回参考点及其故障诊断
   
      所谓加工中心参考点又名原点或零点，是机床的机械原点和电气原点相重合的点，是原点复归后机械上固定的点。每台机床可以有一个参考原点，也可以据需要设置多个参考原点，用于自动刀具交换（ATC）或自动拖盘交换（APC）等。参考点作为工件坐标系的原始参照系，机床参考点确定后，各工件坐标系随之建立。所谓机械原点，是基本机械坐标系的基准点，机械零部件一旦装配完毕，机械原点随即确立。所谓电气原点，是由机床所使用的检测反馈元件所发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点。为了使电气原点与机械原点重合，必须将电气原点到机械原点的距离用一个设置原点偏移量的参数进行设置。这个重合的点就是机床原点。在加工中心使用过程中，机床手动或者自动回参考点操作是经常进行的动作。不管机床检测反馈元件是配用增量式脉冲编码器还是绝对式脉冲编码器，在某些情况下，如进行ATC或APC过程中，机床某一轴或全部轴都要先回参考原点。
  
　　按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种。一种为栅点法，另一种为磁开关法。在栅点法中，检测器随着电机一转信号同时产生一个栅点或一个零位脉冲，在机械本体上安装一个减速撞块及一个减速开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关，当磁感应原点开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认作原点。栅点方法的特点是如果接近原点速度小于某一固定值，则伺服电机总是停止于同一点，也就是说，在进行回原点操作后，机床原点的保持性好。磁开关法的特点是软件及硬件简单，但原点位置随着伺服电机速度的变化而成比例地漂移，即原点不确定。目前，几乎所有的机床都采用栅点法。
　　使用栅点法回机床原点的几种情形如下：
　　1． 使用增量检测反馈元件的机床开机后的第一次回机床原点；
　　2． 使用绝对式检测反馈元件的机床安装后调试时第一次机床开机回原点；
　　3． 栅点偏移量参数设置调整后机床第一次手动回原点。
  
　　按照检测元件测量方式的不同分为以绝对脉冲编码器方式归零和以增量脉冲编码器方式归零。在使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元件的系统中，机床调试前第一次开机后，通过参数设置配合机床回零操作调整到合适的参考点后，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后的每次开机，不必进行回参考点操作。在使用增量脉冲编码器的系统中，回参考点有两种模式，一种为开机后在参考点回零模式各轴手动回原点，每一次开机后都要进行手动回原点操作；另一种为使用过程中，在存储器模式下的用G代码指令回原点。
　　使用增量式脉冲编码器作为测量反馈元件的机床开机手动回原点的动作过程一般有以下三种：
　　１．手动回原点时，回原点轴先以参数设置的快速进给速度向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，伺服电机减速至由参数设置的原点接近速度继续向前移动，当减速撞块释放原点减速开关后，数控系统检测到编码器发出的第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，此停止点即为机床参考点。
　　２．回原点轴先以快速进给速度向原点方向移动，当原点减速开关被减速撞块压下时，回原点轴制动到速度为零，在以接近原点速度向相反方向移动，当减速撞块释放原点接近开关后，数控系统检测到检测反馈元件发出的第一个栅点或零标志信号时，回零轴停止，该点即机床原点。  
　　３．回原点时，回原点轴先以快速进给速度向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，回归原点轴制动到速度为零，再向相反方向微动，当减速撞块释放原点减速开关时，归零轴又反向沿原快速进给方向移动，当减速撞块再次压下原点减速开关时，归零轴以接近原点速度前移，减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，机床原点随之确立。  
　　使用增量式检测反馈元件的机床开机第一次各伺服轴手动回原点大多采用撞块式复归，其后各次的原点复归可以用G代码指令以快速进给速度高速复归至第一次原点复归时记忆的参考点位置。
  
　　进一步从数控系统控制过程来分析机床原点的复归，机床在回机床原点模式下，伺服电机以大于某一固定速度的进给速度向原点方向旋转，当数控系统检测到电机一转信号时，数控系统内的参考计数器被清零。如果通过参数设置了栅点偏移量，则参考计数器内也自动被设定为和栅点偏移量相等的值。此后，参考计数器就成为一个环行计数器。当计数器对移动指令脉冲计数到参考计数器设定的值时被复位，随着一转信号的出现产生一个栅点。当减速撞块压下原点减速开关时，电机减速到接近原点速度运行，撞块释放原点减速开关后，电机在下一个栅点停止，产生一个回原点完成标志信号，参考位置被复位。电源开启后第二次返回原点，由于参考计数器已设置，栅点已建立，因此可以直接返回原点位置。使用绝对检测反馈元件的机床第一次回原点时，首先数控系统与绝对式检测反馈元件进行数据通信以建立当前的位置，并计算当前位置到机床原点的距离及当前位置到最近栅点的距离，将计算值赋给计数器，栅点被确立。
　　当加工中心回参考点出现故障时，首先由简单到复杂进行检查。先检查原点减速憧块是否松动，减速开关固定是否牢固，开关是否损坏，若无问题，应进一步用百分表或激光测量仪检查机械相对位置的漂移量，检查减速撞块的长度，检查回原点起始位置、减速开关位置与原点位置的关系，检查回原点模式，是否是在开机后的第一次回原点，是否采用绝对脉冲编码器，伺眼电机每转的运动量、指令倍比及检测倍乘比，检查回原点快速迸给速度的参数设置、接近原点速度的参数设置及快速进给时间常数的参数设置是否合适，检查系统是全闭环还是半闭环，检查参考计数器设置是否适当等。
  
　　回原点故障现象及诊断调整步骤如下：
　　1．机床回原点后原点漂移检查是否采用绝对脉冲编码器，如果采用，诊断及调整步骤见使用绝对脉冲编码器的机床回原点时的原点漂移；若是采用增量脉冲编码器的机床，应确定系统是全闭环还是半闭环，若为全闭环系统，诊断调整步骤见全闭环系统中的原点偏移；若为半闭环系统，用百分表或激光测量仪检查机械相对位置是否漂移。若不漂移，只是位置显示有偏差，检查是否为工件坐标系偏置无效。在机床回原点后，机床CRT位置显示为一非零值，该值取决于某些诸如工件坐标系偏置一类的参数设置。若机械相对位置偏移，确定偏移量。若偏移量为一栅格，诊断方法见原点漂移一栅点的处理步骤。若漂移量为数个脉冲，见原点漂移数个脉冲的诊断步骤。否则检查脉冲数量和参考计数器的值是否匹配。如不匹配，修正参考计数器的值使之匹配；如果匹配，则脉冲编码器坏，需要更换。
　　２．使用绝对脉冲编码器的机床回原点时的原点漂移
首先检查并重新设置与机床回原点有关的检测绝对位置的有关参数，重新再试一次回原点操作，若原点仍漂移，检查机械相对是否有变化。如无漂移，只是位置显示有偏差，则检查工件坐标偏置是否有效；若机械位置偏移，则绝对脉冲编码器故障。
　　3．全闭环系统中的原点漂移
先检查半闭环系统回原点的漂移情况，如果正常，应检查电机一转标志信号是否由半闭环系统提供，检查有关参数设置及信号电缆联接。如参数设置正常，则光栅尺等线性测量元件不良或其接口电路故障。如参数设置不正确，则修正设置重试。
　　4．原点漂移一个栅点
先减小由参数设置的接近原点速度，重试回原点操作，若原点不漂移，则为减速撞块太短或安装不良。可通过改变减速撞块或减速开关的位置来解决，也可通过设置栅点偏移改变电气原点解决。当一个减速信号由硬件输出后，到数字伺服软件识别这个信号需要一定时间，因此当减速撞块离原点太近时软件有时捕捉不到原点信号，导致原点漂移。
　 如果减小接近原点速度参数设置后，重试原点复归，若原点仍漂移，可减小‘快速进给速度或快速进给时间常数的参数设置，重回原点。若时间常数设置太大或减速撞块太短，在减速撞块范围内，进给速度不能到达接近原点速度，当接近开关被释放时，即使栅点信号出现，软件在未检测进给速度到达接近速度时，回原点操作不会停止，因而原点发生漂移。
　　若减小快进时间常数或快速进给速度的设置，重新回原点，原点仍有偏移，应检查参考计数器设置的值是否有效，修正参数设置。  
　　5．原点漂移数个脉冲
　　若只是在开机后第一次回原点时原点漂移，则为零标志信号受干扰失效。为防止噪声干扰，应确保电缆屏蔽线接地良好，安装必要的火花抑制器，不要使检测反馈元件的通信电缆线与强电线缆靠得大近。若并非仅在开机首次回原点时原点变化，应修正参考计数器的设定值。
　　如果通过上述步骤检查仍不能排除故障，应检查编码器电源电压是否太低，编码器是否损坏，伺服电机与工作台的联轴器是否松动，系统主电路板是否正常，有关伺服轴电路板是否正常及伺服放大器板是否正常等。
  
　　原点故障例：
　　1．台湾DM4400M加工中心发生Z轴方向加工尺寸不稳定，尺寸超差且无规律的故障，也就是说，Z轴原点出现无规律的漂移，CRT及伺服放大器无任何报警显示。该加工中心采用三菱M3系统，半闭环控制方式，交流伺服电机与滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据故障现象结合该机采用的控制方式、联接方式进行分析，故障原因可能是联轴器联接螺钉松动，导致联轴器与滚珠丝杠或伺服电机轴间滑动。对Z轴联轴器联接进行检查，发现联轴器六只紧定螺钉都出现松动。紧定螺钉后，故障排除。
　　2．台湾DM4400M加工中心使用中出现换刀位置有的班次不对，有的班次正常的故障。换刀位置发生变化时，被加工工件的Z向加工尺寸也相应变化，且与换刀位置的变化相对应。无任何报警显示。该加工中心采用三菱M3数控系统。开机回参考点采用下列方式：安装于伺服电机端部的位置编码器每转360°有一定数量的等距离的栅点，两个栅点间的距离叫栅点间隔。开机手动回参考点时，轴先以参数设定的回参点速度向参考点快速移动，当接近参考点减速撞块压下回参考点减速行程开关时，轴以参数设立的较低的接近速度移动，当接近参考点撞块离开回参考点减速行段开关时，编码器检测到的第一个栅点的位置为参考点复归的位置。由于机械有其固有的机械原点，故要求电气原点要和机械原点一致。机械原点和电气原点问的偏移叫参考点偏移，在G28sft参数中设定。当参考点减速开关离开接近参考点减速撞块时的位置，不在栅点间隔中心附近时，参考点有时会发生偏移，可以通过参数grmask栅点屏蔽的设定防止参考点位置偏移。机床换刀点由机床的第二参考原点设定，而第二参考原点是由机床第一参考原点确定的。由于机床所出现的故障有的班次有，有的班次没有，因此怀疑该机床开机手动回参考点时出现问题。经查，Z轴回参考点减速行程开关固定板与立柱固定不牢，严重松动，导致原点漂移。
  
                　维修调试后的技术处理
  
　　在现场维修结束后，应认真填写维修记录，列出有关必备的备件的清单，建立用户档案，对于故障时间，现象，分析诊断方法，采用排故方法，如果有遗留问题应详尽记录，这样不仅使每次故障都有据可查，而且也可以积累维修经验。
　　以上对于数控系统维修技术的阐述，是我们几年中近百次数控系统的调试和维修的经验的总结。虽然，数控系统种类繁多，故障千变万化，维修方法也不尽相同，一篇短文很难尽述，但是我们仍希望把一些基本方法与思路写出来，与大家交流以期能引起人们对数控系统维修技术的重视，维修技术的直接目的和结果是使数控系统恢复正常运行，从而保证生产的顺利进行。目前在我们国家数控技术正迅速向各工业部门渗透，随着电子技术的发展，数控技术在国民经济中的地位也就随之提高，那么对于数控技术重要组成部分—数控系统维修技术也应迅速适应数控技术飞速发展的要求，作为一名数控系统维修技术人员，就应该不断地学习和掌握新的知识与技术，寻找新的维修诊断的方法和手段，为推动数控系统维修技术的发展做出应有的贡献。　
数控机床维修技术简述   
4.4　MDI试验
　　（1）测量主轴实际转速　将机床锁住开关放在接通位置，用手动数据输入指令，进行主轴任意变档，变速试验，测量主轴实际转速，并观察主轴速度显示值，调整其误差应限定在5％之内。
　　（2）进行转塔或刀座的选刀试验　其目的是检查刀座或正、反转和定位精度的正确性。
　　（3）功能试验　根据定货的情况不同，功能也不同，可根据具体情况对各个功能进行试验。为防止意外情况发生，最好先将机床锁住进行试验，然后再放开机床进行试验。
　　（4）EDIT功能试验　将状态选择开关置于EDIT位置，自行编制一简单程序，尽可能多地包括各种功能指令和辅助功能指令，移动尺寸以机床最大行程为限，同时进行程序的增加，删除和修改。
　　（5）自动状态试验　将机床锁住，用编制的程序进行空运转试验，验证程序的正确性，然后放开机床，分别将进给倍率开关，快速超调开关，主轴速度超调开关进行多种变化，使机床在上述各开关的多种变化的情况下进行充分地运行，后将各超调开关置于100％处，使机床充分运行，观察整机的工作情况是否正常。
　　至此，一台数控机床才算开机调试完毕。
   
4.2　机床总电压的接通
　　（1）接通机床总电源，检查CNC电箱，主轴电机冷却风扇，机床电器箱冷却风扇的转向是否正确，润滑，液压等处的油标志指示以及机床照明灯是否正常，各熔断器有无损坏，如有异常应立即停电检修，无异常可以继续进行。
　　（2）测量强电各部分的电压特别是供CNC及伺服单元用的电源变压器的初次级电压，并作好记录。
　　（3）观察有无漏油，特别是供转塔转位、卡紧，主轴换档的以及卡盘卡紧等处的液压缸和电磁阀。如有漏油应立即停电修理或更换。
4.3　CNC电箱通电
　　（1）按CNC电源通电按扭，接通CNC电源，观察CRT显示，直到出现正常画面为止。如果出现ALARM显示，应该寻找故障并排除，此时应重新送电检查。
　　（2）打开CNC电源，根据有关资料上给出的测试端子的位置测量各级电压，有偏差的应调整到给定值，并作好记录。
　　（3）将状态开关置于适当的位置，如日本FANUC系统应放置在MDI状态，选择到参数页面。逐条逐位地核对参数，这些参数应与随机所带参数表符合。如发现有不一致的参数，应搞清各个参数的意义后再决定是否修改，如齿隙补偿的数值可能与参数表不一致，这在进行实际加工后可随时进行修改。
　　（4）将状态选择开关放置在JOG位置，将点动速度放在最低档，分别进行各坐标正反方向的点动操作，同时用手按与点动方向相对应的超程保护开关，验证其保护作用的可靠性，然后，再进行慢速的超程试验，验证超程撞块安装的正确性。
　　（5）将状态开关置于回零位置，完成回零操作，参考点返回的动作不完成就不能进行其它操作。因此遇此情况应首先进行本项操作，然后再进行第（4）项操作。
　　（6）将状态开关置于JOG位置或MDI位置，进行手动变档试验，验证后将主轴调速开关放在最低位置，进行各档的主轴正反转试验，观察主轴运转的情况和速度显示的正确性，然后再逐渐升速到最高转速，观察主轴运转的稳定性。
　　（7）进行手动导轨润滑试验，使导轨有良好的润滑。
　　（8）逐渐变化快移超调开关和进给倍率开关，随意点动刀架，观察速度变化的正确性。
   
4　数控机床开机调试
　　数控机床是一种技术含量很高的机电仪一体化的机床，用户买到一台数控机床后，是否正确的安全地开机，调试是很关键的一步。这一步的正确与否在很大程序上决定了这台数控机床能否发挥正常的经济效率以及它本身的使用寿命，这对数控机床的生产厂和用户厂都是事关重大的课题。数控机床开机，调试应按下列的步骤进行。
4.1　通电前的外观检查
　　（1）机床电器检查　打开机床电控箱，检查继电器，接触器，熔断器，伺服电机速度，控制单元插座，主轴电机速度控制单元插座等有无松动，如有松动应恢复正常状态，有锁紧机构的接插件一定要锁紧，有转接盒的机床一定要检查转接盒上的插座，接线有无松动，有锁紧机构的一定要锁紧。
　　（2）CNC电箱检查　打开CNC电箱门，检查各类接口插座，伺服电机反馈线插座，主轴脉冲发生器插座，手摇脉冲发生器插座，CRT插座等，如有松动要重新插好，有锁紧机构的一定要锁紧。按照说明书检查各个印刷线路板上的短路端子的设置情况，一定要符合机床生产厂设定的状态，确实有误的应重新设置，一般情况下无需重新设置，但用户一定要对短路端子的设置状态做好原始记录。
　　（3）接线质量检查　检查所有的接线端子。包括强弱电部分在装配时机床生产厂自行接线的端子及各电机电源线的接线端子，每个端子都要用旋具紧固一次，直到用旋具拧不动为止，各电机插座一定要拧紧。
　　（4）电磁阀检查　所有电磁阀都要用手推动数次，以防止长时间不通电造成的动作不良，如发现异常，应作好记录，以备通电后确认修理或更换。
　　（5）限位开关检查　检查所有限位开关动作的灵活及固定性是否牢固，发现动作不良或固定不牢的应立即处理。
　　（6）操作面板上按钮及开关检查，检查操作面板上所有按钮，开关，指示灯的接线，发现有误应立即处理，检查CRT单元上的插座及接线。
　　（7）地线检查　要求有良好的地线，测量机床地线，接地电阻不能大于1Ω。
　　（8）电源相序检查　用相序表检查输入电源的相序，确认输入电源的相序与机床上各处标定的电源相序应绝对一致。
　　有二次接线的设备，如电源变压器等，必须确认二次接线的相序的一致性。要保证各处相序的绝对正确。此时应测量电源电压，做好记录。
  
   
  3.4　维修中应注意的事项
　　（1）从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。
　　（2）电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。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）不应随意切断印刷线路。有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上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）不应随意拆换元器件。有的维修人员在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，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，不应随意改变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。
　　（10）查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，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，操作时应特别注意。
3.3　故障排除方法
　　（1）初始化复位法　一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若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，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，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，在哈尔滨某厂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，调试时发现这一功能无法实现。检查发现确定背景存贮器存在的数据位没有设定，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索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。
　　（3）调节，最佳化调整法　调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某军工厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。在山东某厂，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。
　　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节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即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情况下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。
　　（4）备件替换法　用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。
　　（5）改善电源质量法　目前一般采用稳压电源，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减少电源板的故障。
　　（6）维修信息跟踪法　一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据，可正确彻底地排除故障。
   
3.2　数控系统的常见故障分析
　　根据数控系统的构成，工作原理和特点，结合我们在维修中的经验，将常见的故障部位及故障现象分析如下。
　　（1）位置环　这是数控系统发出控制指令，并与位置检测系统的反馈值相比较，进一步完成控制任务的关键环节。它具有很高的工作频度，并与外设相联接，所以容易发生故障。
　　常见的故障有：①位控环报警：可能是测量回路开路；测量系统损坏，位控单元内部损坏。②不发指令就运动，可能是漂移过高，正反馈，位控单元故障；测量元件损坏。③测量元件故障，一般表现为无反馈值；机床回不了基准点；高速时漏脉冲产生报警可能的原因是光栅或读头脏了；光栅坏了。
　　（2）伺服驱动系统　伺服驱动系统与电源电网，机械系统等相关联，而且在工作中一直处于频繁的启动和运行状态，因而这也是故障较多的部分。
　　其主要故障有：①系统损坏。一般由于网络电压波动太大，或电压冲击造成。我国大部分地区电网质量不好，会给机床带来电压超限，尤其是瞬间超限，如无专门的电压监控仪，则很难测到，在查找故障原因时，要加以注意，还有一些是由于特殊原因造成的损坏。如华北某厂由于雷击中工厂变电站并窜入电网而造成多台机床伺服系统损坏。②无控制指令，而电机高速运转。这种故障的原因是速度环开环或正反馈。如在东北某厂，引进的西德WOTAN公司转子铣床在调试中，机床X轴在无指令的情况下，高速运转，经分析我们认为是正反馈造成的。因为系统零点漂移，在正反馈情况下，就会迅速累加使电机在高速下运转，而我们按标签检查线路后完全正确，机床厂技术人员认为不可能接错，在充分分析与检测后我们将反馈线反接，结果机床运转正常。机床厂技术人员不得不承认德方工作失误。还有一例子，我们在天津某厂培训讲学时，应厂方要求对他们厂一台自进厂后一直无法正常工作的精密磨床进行维修，其故障是：机床一启动电机就运转，而且越来越快，直至最高转速。我们分析认为是由于速度环开路，系统漂移无法抑制造成。经检查其原因是速度反馈线接到了地线上造成。③加工时工件表面达不到要求，走圆弧插补轴换向时出现凸台，或电机低速爬行或振动，这类故障一般是由于伺服系统调整不当，各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起，解决办法是进行最佳化调节。④保险烧断，或电机过热，以至烧坏，这类故障一般是机械负载过大或卡死。
　　（3）电源部分　电源是维持系统正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家，这类问题比较少，在设计上这方面的因素考虑的不多，但在中国由于电源波动较大，质量差，还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰，加上人为的因素（如突然拉闸断电等）。这些原因可造成电源故障监控或损坏。另外，数控系统部分运行数据，设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内，系统断电后，靠电源的后备蓄电池或锂电池来保持。因而，停机时间比较长，拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失，使系统不能运行。
　　（4）可编程序控制器逻辑接口　数控系统的逻辑控制，如刀库管理，液压启动等，主要由PLC来实现，要完成这些控制就必须采集各控制点的状态信息，如断电器，伺服阀，指示灯等。因而它与外界种类繁多的各种信号源和执行元件相连接，变化频繁，所以发生故障的可能性就比较多，而且故障类型亦千变万化。
　　（5）其他　由于环境条件，如干扰，温度，湿度超过允许范围，操作不当，参数设定不当，亦可能造成停机或故障。有一工厂的数控设备，开机后不久便失去数控准备好信号，系统无法工作，经检查发现机体温度很高，原因是通气过滤网已堵死，引起温度传感器动作，更换滤网后，系统正常工作。不按操作规程拔插线路板，或无静电防护措施等，都可能造成停机故障甚至毁坏系统。
　　一般在数控系统的设计、使用和维修中，必须考虑对经常出现故障的部位给予报警，报警电路工作后，一方面在屏幕或操作面板上给出报警信息，另一方面发出保护性中断指令，使系统停止工作，以便查清故障和进行维修。
  
   
3　现场维修
　　现场维修是对数控机床出现的故障（主要是数控部分）进行诊断，找出故障部位，以相应的正常备件更换，使机床恢复正常运行。这过程的关键是诊断，即对系统或外围线路进行检测，确定有无故障，并对故障定位指出故障的确切位置。从整机定位到插线板，在某些场合下甚至定位到元器件。这是整个维修工作的主要部分。
3.1　数控系统的故障诊断
　　（1）初步判别　通常在资料较全时，可通过资料分析判断故障所在，或采取接口信号法根据故障现象判别可能发生故障的部位，而后再按照故障与这一部位的具体特点，逐个部位检查，初步判别。在实际应用中，可能用一种方法即可查到故障并排除，有时需要多种方法并用。对各种判别故障点的方法的掌握程度主要取决于对故障设备原理与结构掌握的深度。
　　（2）报警处理　①系统报警的处理：数控系统发生故障时，一般在显示屏或操作面板上给出故障信号和相应的信息。通常系统的操作手册或调整手册中都有详细的报警号，报警内容和处理方法。由于系统的报警设置单一、齐全、严密、明确、维修人员可根据每一警报后面给出的信息与处理办法自行处理。②机床报警和操作信息的处理：机床制造厂根据机床的电气特点，应用PLC程序，将一些能反映机床接口电气控制方面的故障或操作信息以特定的标志，通过显示器给出，并可通过特定键，看到更详尽的报警说明。这类报警可以根据机床厂提供的排除故障手册进行处理，也可以利用操作面板或编程器根据电路图和PLC程序，查出相应的信号状态，按逻辑关系找出故障点进行处理。
　　（3）无报警或无法报警的故障处理　当系统的PLC无法运行，系统已停机或系统没有报警但工作不正常时，需要根据故障发生前后的系统状态信息，运用已掌握的理论基础，进行分析，做出正确的判断。下面阐述这种故障诊断和排除办法。
　　故障诊断方法
　　常规检查法
　　目测　目测故障板，仔细检查有无保险丝烧断，元器件烧焦，烟熏，开裂现象，有无异物断路现象。以此可判断板内有无过流，过压，短路等问题。
　　手摸　用手摸并轻摇元器件，尤其是阻容，半导体器件有无松动之感，以此可检查出一些断脚，虚焊等问题。
　　通电　首先用万用表检查各种电源之间有无断路，如无即可接入相应的电源，目测有无冒烟，打火等现象，手摸元器件有无异常发热，以此可发现一些较为明显的故障，而缩小检修范围。
　　例如：在哈尔滨某工厂排除故障时，机床的数控系统和PLC运行正常，但机床的液压系统无法启动，用编程器检查PLC程序运行正常，各所需信号状态均满足开机条件。进一步检查中发现，PLC信号状态与图纸和设备上的标记不一致，停机拔出电路板检查，发现PLC两块输出板编址不对，与另两块位置搞错，经交换后，机床正常运转。对于发生这个故障的机床所采用的SIMATIC S5—150K可编程控制器，只要编址正确，无论将线路板的位置怎样排列，系统均能正常运转，但相应地执行元件和信号源必须正确地对应，一旦对应错误就会发生故障，甚至毁坏机床。另外，根据用户提供的故障现象，结合自己的现场观察，运用系统工作原理亦可迅速做出正确判断。
  
仪器测量法　当系统发生故障后，采用常规电工检测仪器，工具，按系统电路图及机床电路图对故障部分的电压，电源，脉冲信号等进行实测判断故障所在。如电源的输入电压超限，引起电源监控可用电压表测网络电压，或用电压测试仪实时监控以排除其它原因。如发生位置控制环故障可用示波器检查测量回路的信号状态，或用示波器观察其信号输出是否缺相，有无干扰。例如，上海某厂在排除故障中，系统报警，位置环硬件故障，用示波器检查发现有干扰信号，我们在电路中用接电容的方法将其滤掉使系统工作正常。如出现系统无法回基准点的情况，可用示波器检查是否有零标记脉冲，若没有可考虑是测量系统损坏。
　　用可编程控制器进行PLC中断状态分析：可编程序控制器发生故障时，其中断原因以中断堆栈的方式记忆。使用编程器可以在系统停止状态下，调出中断堆栈和块堆栈，按其所指示的原因，查明故障所在。在可编程序控制器的维修中这是最常用有效和快速的办法。
　　接口信号检查：通过用可编程序控制器检查机床控制系统的接口信号，并与接口手册的正确信号相对比，亦可查出相应的故障点。
　　诊断备件替换法：现代数控系统大都采用模块化设计，按功能不同划分不同模块，随着现代技术的发展，电路的集成规模越来越大技术也越来越复杂，按常规方法，很难把故障定位到一个很小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，我们可以根据模块的功能与故障现象，初步判断出可能的故障模块，用诊断备件将其替换，这样可迅速判断出有故障的模块。在没有诊断备件的情况下可以采用现场相同或相容的模块进行替换检查，对于现代数控的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作。尽最大可能缩短故障停机时间，使用这种方法在操作时注意一定要在停电状态下进行，还要仔细检查线路板的版本，型号，各种标记，跨接是否相同，对于有关的机床数据和电位计的位置应做好记录，拆线时应做好标志。
　　利用系统的自诊断功能判断：现代数控系统尤其是全功能数控具有很强的自诊断能力，通过实施时监控系统各部分的工作，及时判断故障，给出报警信息，并做出相应的动作，避免事故发生。然而有时当硬件发生故障时，就无法报警，有的数控系统可通过发光管不同的闪烁频率或不同的组合做出相应的指示，这些指示配合使用就可帮助我们准确地诊断出故障模板的位置。如SINUMERIK 8系统根据MS100 CPU板上四个指示灯和操作面板上的FAULT灯的亮灭组合就可判断出故障位置。
　　上述诊断方法，在实际应用时并无严格的界限，可能用一种方法就能排除故障，亦可能需要多种方法同时进行。其效果主要取决于对系统原理与结构的理解与掌握的深度，以及维修经验的多少。
  
现代数控系统维修工作的基本条件
2.1　维修工作人员的基本条件
　　维修工作开展得好坏首先取决于人员条件。维修工作人员必须具备以下要求：
　　（1）高度的责任心与良好的职业道德；
　　（2）知识面广，掌握计算机技术、模拟与数字电路基础、自动控制与电机拖动、检测技术及机械加工工艺方面的基础知识与一定的外语水平；
　　（3）经过良好的技术培训，掌握有关数控、驱动及PLC的工作原理，懂得CNC编程和编程语言；
　　（4）熟悉结构，具有实验技能和较强的动手操作能力；
　　（5）掌握各种常用（尤其是现场）的测试仪器、仪表和各种工具。
2.2　在维修手段方面应具备的条件
　　（1）准备好常用备品、配件；
　　（2）随时可以得到微电子元器件的实际支援或供应；
　　（3）必要的维修工具、仪器、仪表、接线、微机。最好有小型编程系统或编程器，用以支援设备调试；
　　（4）完整资料、手册、线路图、维修说明书（包括CNC操作说明书）以及接口、调整与诊断、驱动说明书，PLC说明书（包括PLC用户程序单），元器件表格等。
2.3　维修前的准备
　　接到用户的直接要求后，应尽可能直接与用户联系，以便尽快地获取现场信息、现场情况及故障信息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、用户现场有无备件等。据此预先分析可能出现的故障原因与部位，而后在出发到现场之前，准备好有关的技术资料与维修服务工具、仪器备件等，做到有备而去。
   
　数控系统的构成与特点
　　目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。这些结构特点来源于系统初始设计的基本要求和工程设计的思路。例如对点位控制系统和连续轨迹控制系统就有截然不同的要求。对于T系统和M系统，同样也有很大的区别，前者适用于回转体零件加工，后者适合于异形非回转体的零件加工。对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。例如，美国Dynapath系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断提高。然而无论哪种系统，它们的基本原理和构成是十分相似的。一般整个数控系统由三大部分组成，即控制系统，伺服系统和位置测量系统。控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。
　　控制系统主要由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、位控单元、可编程序控制器逻辑控制单元以及数据输入/输出接口等组成。最新一代的数控系统还包括一个通讯单元，它可完成CNC、PLC的内部数据通讯和外部高次网络的连接。伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。
　　数控系统的主要特点是：可靠性要求高：因为一旦数控系统发生故障，即造成巨大经济损失；有较高的环境适应能力，因为数控系统一般为工业控制机，其工作环境为车间环境，要求它具有在震动，高温，潮湿以及各种工业干扰源的环境条件下工作的能力；接口电路复杂，数控系统要与各种数控设备及外部设备相配套，要随时处理生产过程中的各种情况，适应设备的各种工艺要求，因而接口电路复杂，而且工作频繁。
  数控机床维修技术简述  
  
　　随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。
　　数控维修技术不仅是保障正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用，因此，目前它已经成为一门专门的学科。
　　另外任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。尤其对引进的CNC机床，大多花费了几十万到上千万美元。在许多行业中，这些设备均处于关键的工作岗位，若在出现故障后不及时维修排除故障，就会造成较大的经济损失。
　　我们现有的维修状况和水平，与国外进口设备的设计与制造技术水平还存在很大的差距。造成差距的原因在于：人员素质较差，缺乏数字测试分析手段，数域和数域与频域综合方面的测试分析技术等有待提高等等。
　　下面我们从现代数控系统的基本构成入手，探讨数控系统的诊断与维修。
  
  数控设备检测元件的故障及维修
  
   
      检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直接测量就是对机床的直线位移采用直线型检测元件测量，直接测量常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，间接测量常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。
    当机床出现如下故障现象时，应考虑是否是由检测元件的故障引起的：
    1．机械振荡（加／减速时）：  
    （1）脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。
    （2）脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。
    （3）测速发电机出现故障，修复，更换测速机。
    2．机械暴走（飞车）：
    在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：
    （1）脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。
    （2）脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。
    （3）检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。  
3．主轴不能定向或定向不到位：
在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形，正常波形如下：
    4．坐标轴振动进给：
    在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。
    5．NC报警中因程序错误，操作错误引起的报警。如FAUNUC 6ME系统的NC报警090.091。出现NC报警，有可能是主电路故障和进给速度太低引起。同时，还有可能是：  
    （1） 脉冲编码器不良。
    （2） 脉冲编码器电源电压太低，（此时调整电源电压的15V，使主电路板的＋5V端子上的电压值在4.95—5.10V内）。
    （3）没有输入脉冲编码器的一转信号而不能正常执行参考点返回。
    6．伺服系统的报警号：如FAUNUC 6ME系统的伺服报警：416、426、436、446、456。SIEMENS 880系统的伺服报警：1364 SIEMENS 8系统的伺服报警：114、104等。 当出现如上报警号时，有可能是：
    （1）轴脉冲编码器反馈信号断线，短路和信号丢失，用示波器测A相、B相一转信号。
    （2）编码器内部受到污染、太脏、信号无法正确接收。
    我厂现有数控设备15台，其中，西门子8系统加工中心一台，西门子880系统加工中心二台，数控切割机四台，IRB2000焊接机器人三台，CNCJ一800X8100数控折弯机一台，FAUNUC 6系统加工中心一台，普通数控车床三台，从91年使用第一台YBM-90N西门子8系统加工中心开始至今，从使用过程中出现的故障来看，检测元件出现的故障占了很大比例：下面就几具典型故障作一个分析。
    故障一：脉冲编码器光电盘划分，导致工作台定位不准。
    故障现象：芬兰VMC800 SIMES 880立式加工中心的工作台为双工作台，通过交换工作台完成两工件加工，工作台靠鼠盘定位，鼠牙盘等分360个齿，每个齿对应1°工作台靠油缸上下运动实现工作的离合，通过伺服电机拉动同步齿形带，带动工作台旋转通过脉冲编码器来检测工作台的旋转角度和定位，工作台在96年8月份出现定位故障，工作台不能正确参考点，每次定位错误不管自动还是手动都相差几个角度，角度数，有时1°，有时2°，但是工作台如果分别正转几个角度如30°、60°、90°，再相应的反转30°、60°、90°时，定位准确，出现定位错误时，CRT出现NC 228*报警显示。
    故障分析：查询228*报警内容为：M19选择无效，即：M19定位程序在运行时没有完成，当时我们认为是M19定位程序和有关的NC MD有错，但是检查程序和数据正常，经分析有可能是下面几种原因引起工作台定位错误：（1）同步齿形带损坏，导致工作台实际转数与检测到的数值不符；（2）编码器联轴节损坏；（3）测量电路不良导致定位错误。
    故障解决：根据以上原因，我们对同步齿形带和编码器联轴节，进行检查，发现一切正常，排除上述原因后，我们判断极有可能是测量电路不良引起的故障，本机床是由RAC 2：2-200驱动模块，驱动交流伺服电机构成Sl轴，由6Fxl l21-4BA测量模块与一个1024脉冲的光电脉冲编码器组成NC测量电路，在工作台定位出现故障时，检查工作台定位PLC图，PLC图人板4Al-C8上输人点E9.3、E9.4、E9.5、E9.6、E9.7是工作台在旋转联结定位的相关点，输出板4Al-C5上A2.2、A2.3、A2.4、A2.5、A2.6是相应的输出点，检查这几个点，工作状态正常，从PLC图上无法判断故障原因，于是我们检查测量电路模块6Fx1，121- 4BA无报警显示正常。在工作台定位的过程中，用示波器测量编码器的反馈信号，判定编码器出现故障。于是我们拆下编码器，拆下其外壳，发现其光电盘与底下的指示光栅距离大近，旋转时产生摩擦，光电盘里圈不透光部分被摩擦划了一个透光圆环，导致产生不良脉冲信号，经更换编码器问题解决，现在考虑当初的报警没有显示测量电路故障，是因为编码器光电盘还没有完全损坏，是一个随机性故障，CNC无法真实的显示真正的报警内容，因此数控设备的报警并不能完全彻底的说明故障原因，需要更加深入地进行分析。
    故障二：脉冲编码器A相信号错误导致轴运动产生振动。
    故障现象：FAUNUC 6ME系统双面加工中心96年10月份X向在运动的过程中产生振动，并且在CRT上出现NC416报警。
    故障分析：根据故障现象，我们分析引起故障的原因可能有以下几种。（1）速度控制单元出现故障；（2）位置检测电路不良；（3）脉冲编码器反馈电缆的连线和连接不良；（4）脉冲编码器不良；（5）机床数据是否正确；（6）伺服电机及测速机故障。
    故障解决：针对上述分析出的原因，对速度控制单元、主电路板、脉冲编码器反馈电缆的连接和连线进行检查，发现一切正常，机床数据正常，然后将电动机与机械部分脱开，用手转动电动机，观察713号诊断状态，713诊断内容为：713.3为X轴脉冲编码器反馈信号，如果断线，此位为1。713.2为X轴编码器反馈一转信号。713.1为X轴脉冲编码器B相反馈信号。713.0为X轴脉冲编码器A相反馈信号。713.2、713.1、713.0正常时电动机转动应为“0”、“1”不断变化，在转动电动机时，发现713.0信号只为“0”不变“1”，我们又用示波器检测脉冲编码器的A相、B相和一转信号，发现A相信号不正常，因此通过上述检查可判定调轴脉冲编码器不良，经更换新编码器，故障解决。
    故障三：测速发电机的励磁绕组线引起控制轴振动的故障。
    故障现象：从芬兰引进的IRB2000机器人98年10份出现故障，启动机器人，机器人在导轨（第七轴）上不运行，并有强烈振动，在控制器上出现506 1407和509 237报警。
    故障分析：5006 1407报警内容为：（1）机器人在第七轴运行时遇到障碍；（2）驱动电机超载，电磁刹车没有松开；（3）驱动电机通过电流，但不能正确换向；（4）驱动电机没有通过电流。509 237报警内容为：第七轴的测速发电机不良，测速机断路。
    故障解决：根据故障现象和报警内容，我们对驱动系统进行检查，驱动电机为交流伺服电机，型号为NAC093A-O-WS-3-C／110-B-1，驱动板为DSQC236B，该系统的检测为测速发电机和脉冲编码器对速度和位置进行检测控制，首先我们检查各连接电缆的连线，接头和驱动板都正常，然后我们又检查强电电路，经检查发现控制驱动电机电磁刹车的时间继电器有一触点断线，焊好后，重新启动，时间继电器虽然工作正常，但是电机仍不能运行，报警仍未消除，随后我们把电机与机械部分脱开，只接通刹车电源，用手转动电机，电机不动，同时测量刹车线圈，发现线圈烧损，经修复刹车故障解除，506 1407报警消除，但是509 237报警仍未消除，机器人运行仍有振动，于是我们测量测速发电机励磁绕组，发现绕组断线，因绕组线为0．2mm，线太细并且断掉好几根，修复难度太大，修复无望，于是我们向ABB公司定货，经更换测速发电机，故障解除。
    故障四：脉冲编码器受油污染，导致轴定位故障。
    故障现象：SIEMENS 880卧式加工中心工作台98年10月份在旋转定位过程中出现故障，运行中断，CRT出现报警号： 1364报警内容为1364 ORD 4B2 measuing System Dirty即测量系统受污染。
    故障解决：根据故障报警内容，我们先拆下检测线路板和反馈电缆接头，用酒精清洗其灰尘和油污，起动工作台，故障没消除，随后我们又拆下检测工作台位置的脉冲编码器，发现里面充满了大量机械油，原来有一通入编码器的压缩空气气路，压缩空气能把进入编码器的灰尘吹出，起到清洁编码器的作用，这些机械油是由气路通气时，因压缩空气不洁净，由压缩空气带进来的，我们用汽油把这些油污洗干净，并提高压缩空气质量，重新安装好编码器后，起动工作台，故障消除。
    故障五：闭环电路检测信号线折断，导致控制轴运行故障。
    故障现象：SIEMENS 8系统卧式加工中心有一次正在工作过程中，机床突然停止运行，CRT出现NC报警104，关断电源重新起动，报警消除，机床恢复正常，然而工作不久，又出现上述故障，如此反复。
    故障分析及解决：查询NC 1O4报警，内容为：X轴测量闭环电缆折断短路，信号丢失，不正确的门槛信号不正确的频率信号，本机床的X、Y、Z三轴采用光栅尺对机床位移进行位置检测，进行反馈控制形成一个闭环系统。
根据故障现象和报警，我们先检查读数头和光栅尺，光栅尺密封良好，里面洁净，读数头和光栅尺没有受到油污和灰尘污染，并且读数头和光栅尺正常，随后我们又检查差动放大器和测量线路板，经检查未发现不良现象，经过这些工作后，我们把重点放在反馈电缆上，测量反馈端子，发现13号线电压不稳，停电后测量13号线，发现有较大电阻，经仔细检查，发现此线在X向随导轨运动的一段有一处将要折断，似接非接，造成反馈值不稳，偏离其实际值，导致电机失步，经对断线重新接线，起动机床，故障消除。
    故障六：脉冲编码器感应光电盘损伤导致加工件加工尺寸误差。
    故障现象：CNC 862数控20车床X向切削零件时尺寸出现误差，达到0.30mm／250mm，CRT无报警显示。
    故障解决：本机床的X、Z轴为伺服单元控制直流伺服电机驱动，用光电脉冲编码器作为位置检测，据分析造成加工尺寸误差的原因一般为：（1）X向滚珠丝杠与丝母副存在比较大的间隙或电机与丝杠相连接的轴承受损，导致实行行程与检测到的尺寸出现误差；（2）测量电路不良。
根据上述分析，经检查发现丝杠与丝母间隙正常，轴承也无不良现象，测量电路的电缆连线和接头良好，最后我们用示波器检查编码器的检测信号，波形不正常。于是我们拆下编码器，打开其外壳，发现光电盘不透光部分不知什么原因出现三个透明点致使检测信号出现误差，更换编码器，问题解决，因为CNC 862系统的自诊断功能不是特别强，因此在出现这样的故障时，机床不停机，也无NC报警显示：
还有几次因检测元件不良造成的设备故障，在此就不一一列述。
    检测元件是一种极其精密和容易受损的器件，一定要从下面几个方面注意，进行正确的使用和维护保养。
    1．不能受到强烈振动和摩擦以免损伤代码板，不能受到灰尘油污的污染，以免影响正常信号的输出。
    2．工作环境周围温度不能超标，额定电源电压一定要满足，以便于集成电路片子的正常工作。
    3．要保证反馈线电阻，电容的正常，保证正常信号的传输。
    4．防止外部电源、噪声干扰，要保证屏蔽良好，以免影响反馈信号。
    5．安装方式要正确，如编码器联接轴要同心对正，防止轴超出允许的载重量，以保证其性能的正常。
    总之，在数控设备的故障中，检测元件的故障比例是比较高的，只要正确的使用并加强维护保养，对出现的问题进行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解决故障，保证设备的正常运行。
  
   
  谈谈机床液压系统的修理
  
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              机床液压系统在运行中常有故障发生，如：噪声、爬行、泄漏、油温过高、换向冲击大、压力提不高、运动速度低于规定值等现象，从故障原因现场分析看，一般是某些液压元件失灵和液压系统中各液压元件综合因素造成，另外机械、电器、以及外界因素也会引起液压系统出现故障。由于液压机床种类繁多，故障现象千变万化，只有掌握切合实际的检修方法，积累检修经验和教训，才能不断地提高检修技能，在具体的现场修理过程中，笔者根据多年的教学和实践总结出对机床液压系统故障采用看、听、测、查的四字修理方法，可达到迅速准确的检出故障和排除故障的目的。
              　　看。即通过视觉察看故障，察看故障现象正确与否直接影响修理工艺的制定，如M1432A万能外圆磨床出现工作台爬行故障，在察看这种不正常状态时，一看该机床的技术档案所记录的修理资料和操作者、修理工对故障现象的反映，为分析故障作资料准备，这是故障检修的第一步；二看爬行故障出现是否在低速运行时较多，因低速运行时导轨润滑油膜变薄(甚至形不成油膜)，油楔作用降低，部分油膜被破坏，使工作台与床身导轨摩擦面的摩擦阻力发生变化，其现象在轻微时，用眼看不到，用手摸工作台则有感觉，严重爬行则可见到工作台大距离的窜动；三看空气是否侵入液压系统，其现象是空气侵入不多则液压油中会有针状气泡，逐渐油液会变成乳白色，空气多则油箱表面会浮有许多气泡，压力表波动值大；四看液压系统中各管路阀体的紧固螺钉螺母是否有松动，密封垫是否损坏而出现液压油泄漏，或者工作台导轨接触面缺乏润滑油而产生干摩擦或半干摩擦，增加了运动阻力而会产生工作台爬行故障。
              　　听。监听是机床修理的一项重要手段，一般机床在运行中都有正常的运行声，如果出现运行声增大，产生噪声、振动声或冲击声则为故障，如：M7120A型卧轴矩台平面磨床，液压动力源大部分使用齿轮油泵工作，而这种泵的结构本身压力脉动较大，易产生噪声，特别是油泵吸入空气后或溢流阀、单向阀、电磁阀出现的弹簧钢球与阀座不密封、滑阀与阀体间隙磨损过大、阀内有污物、滑阀拉毛等严重现象，油泵则会发生“吱嗡”、“吱嗡”十分刺耳的噪声，因此液压机床故障在运行中可以通过监听手段查出。
              　　测，即测量。在检查液压系统运行技术状况时，需要测量系统的主压力和辅助油压力是否达到设计规定值，如M7130卧轴矩台平面磨床调节溢流阀主系统压力应达到1～2MPa，润滑油压力达到0.2～0.3MPa，以保证油路系统在运行中负荷稳定。液压系统的测量工作，包括工作台最高移动速度的测量，各电动机额定速度的测量，液压元件阀体孔、阀芯磨损后间隙的测量，磨头主轴旋转精度的测量，床身导轨几何精度的测量及液压油缸对工作台导轨的垂直平面、水平平面的定位精度测量，根据测量所得的数据为依据对液压系统故障进行分析研究而定出修理工艺和方法。
              　　查，即检查。液压系统故障的检查可依照液压机床工作原理图分主压力油系统和辅助压力系统划出故障树分析图，逐段分区域进行细心、准确、全面的检查，如果机修人员经验丰富，也可根据故障现象在系统中分几个检查点，查找故障，如M1432A型万能外圆磨床，运行时出现工作台左行终了不能换向的故障，则可在该系统工作台换向过程的制动阶段、停留阶段和启动阶段的三个阶段，分为三个检查点进行检查。
              　　(1)制动阶段工作状况故障检查：工作台换向时制动分两步，即先导阀的预制动和换向阀的终制动是否有故障，从液压系统运行图来看，当工作台左行至接近终点位置时，其撞块碰上换向杆，拨动先导阀开始向右移动，在移动过程中，先导阀上的制动锥将液压回油通路逐渐关小(是否能关小)，使主回油路受到节流，工作台速度减慢，实现预制动。由于先导阀的移动，控制换向阀的油路被切换，使控制油路来的压力油进入换向阀左端油腔，推动换向阀向右移动(阀芯是否能向右移动)，由于此时回油路直通油池，所以换向阀阀芯迅速地从左端原位快跳到中间位置(换向阀的第一次快跳)，压力油同时进入工作台液压缸左右腔，两腔压力平衡，工作台应迅速停止实现终制动，否则就有故障应检查排除。
              　　(2)停留阶段工作状况故障检查，换向阀第一次快跳结束后，换向阀继续右移(是否右移)工作台液压缸左、右腔应一直互通压力油，使工作停止不动。
              　　(3)启动阶段工作状况故障检查，换向阀继续右移时，右腔回油经换向阀芯沉割槽、先导阀流回油池，换向阀应作第二次快跳，直到右端终点位置(是否有压力油推动换向阀芯移动到右端终点)，此时换向阀应迅速切换主压力油路，工作台作启动反向，否则就存在故障，应在此故障点进行分析检查修理。
              　　实践证明，机床液压系统故障点难发现，易排除，但只要按照上述看、听、测、查四字方法进行，修理工作并不难。值得注意的是：液压系统故障现象错综复杂，执行四字方法要灵活运用，某些情况下要将看、听、测、查四字有机地结合实施，就能使修理工作效率达到事半功倍而圆满的结束修理任务
一些数控类机床设备的翻译
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   &nbs

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作者: cnnp    时间: 2005-4-10 22:54
好知识！顶

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作者: lx760702    时间: 2005-4-30 08:21
辛苦了!!!!!!!!!!!!!

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作者: dubaobei    时间: 2005-5-15 23:13
[1.为方便阅览,请大家不要灌水!  
2.大家有好的文章尽管往这贴  
  
偶先来(粉乱)  
  
关于主轴结构  
  
何謂直結式主軸？  
直結式主軸即類似三軸馬達與滾珠螺桿之接合方式，主軸馬達置於主軸上方，馬達與主軸以高剛性無間隙連軸器相連，馬達端之轉動經由連軸器傳於主軸，此即直結式主軸  
  
直結式主軸比起皮帶式，齒輪式與內藏式有什麼特色？  
  
內藏式主軸:  
內藏式主軸即將馬達與主軸合而為一，將馬達轉子安裝於主軸軸心，定子在外，運轉原理和一般主軸馬達相同，其具有低振動特性，動態迴轉精度亦較好，但因主軸內必須置放馬達轉子造成軸承跨距較大，剛性較弱的情形發生  
內藏式主軸因剛性之故並不適合重切削  
  
直結式主軸：  
直結式主軸即類似三軸馬達與滾珠螺桿之接合方式，主軸馬達置於主軸上方，馬達與主軸以高剛性無間隙連軸器相連，馬達端之轉動經由連軸器傳於主軸，此即直結式主軸  
直結式主軸屬於剛性連結，對於馬達輸出之POWER較能完全表達於主軸特性，機械效率較高，於主軸運動時，連軸器扮演著不可或缺的角色，連軸器校正好或壞足以影響主軸運動精度，若連軸器校正不良對主軸產生下列影響，主軸溫昇急劇昇高、主軸震動過大、主軸偏擺過大、加工精度不良、甚至主軸燒毀  
  
皮帶式主軸:  
皮帶式主軸以皮帶傳遞主軸馬達之運動至主軸，其優點為，振動較齒輪式主軸小， 易組裝，缺點為高速時噪音大，皮帶張力不易控制等  
  
齒輪式主軸:  
齒輪式主軸最大之優點為可傳遞高扭力， 重切削能力優良， 其缺點為轉速受限於齒輪設計不易提昇等  
  
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。  
　　电主轴所融合的技术：  
　　高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限；  
　　高速电机技术：电主轴是电动机与主轴融合在一起的产物，电动机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电动机。关键技术是高速度下的动平衡；  
　　润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。  
　　冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。  
　　内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹，电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相角控制以及与进给的配合。  
　　自动换刀装置：为了应用于加工中心，电主轴配备了自动换刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等；  
　　高速刀具的装卡方式：广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。  
　　高频变频装置： 要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。

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作者: jiancadcam    时间: 2005-5-27 08:33
顶

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作者: zhyjim    时间: 2005-6-5 13:45
劳苦功高，过瘾，顶

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作者: wuxireng    时间: 2005-6-18 13:16
顶

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作者: 435918    时间: 2005-8-1 08:36

  
各位高手：大家好！
我是数控机床初学者，现在还搞不清楚数控机床操作控制面板各按键（特别是软键）各表示的意义。敬请高手门给我指教。万分感谢！！！！
急！急！急！

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作者: 435918    时间: 2005-8-1 08:39

  
各位高手：大家好！
我是数控机床初学者，现在还搞不清楚数控机床操作控制面板各按键（特别是软键）各表示的意义。敬请高手门给我指教。万分感谢！！！！
急！急！急！

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作者: leon2006jn    时间: 2006-1-7 13:27
标题: 谢谢大侠
谢谢大侠们的辛苦工作。非常感谢

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作者: tanxang    时间: 2006-1-20 10:22
地板好贴,楼主辛苦了!!
致敬!!

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作者: HURCOBMC    时间: 2006-1-20 17:03
谢啦，楼主辛苦了。

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作者: 周永辉ICAX    时间: 2006-2-5 16:19
顶

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作者: lbc522    时间: 2006-5-12 20:50
本不想灌水，但贴太好了，还是灌一次吧。多谢各位的好贴。

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作者: depo cy    时间: 2007-7-30 05:14
太经典逛顶

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作者: lijingenren    时间: 2008-3-27 08:37

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作者: hxq    时间: 2008-3-27 09:57
感谢楼主呵呵

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作者: wumingfeng001    时间: 2008-3-28 08:35
这个贴要顶啊

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作者: jinyayun    时间: 2008-4-2 15:02
一．机床夹具的概念
在机床上加工工件时，为了在工件的某一部位加工出符合工艺规程要求的表面，加工前需要使工件在机床上占有正确的位置，即定位。由于在加工过程中工件受到切削力、重力、振动、离心力、惯性力等作用，所以还应采用一定的机构，使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即夹紧。在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。
二．机床夹具的组成
虽然机床夹具种类很多，但它们的基本组成是相同的。下面以一个数控铣床夹具为例，说明夹具的组成。
图3－1所示为在数控铣床上铣连杆槽的夹具。该夹具靠工作台T形槽和夹具体上的定位键9确定其在数控铣床上的位置，用T形螺钉紧固。
加工时，工件在夹具中的正确位置靠夹具体1的上平面、圆柱销11和菱形销10保证。夹紧时，转动螺母7，压下压板2，使其一端压着夹具体，另一端压紧工件，保证工件的正确位置不变。
从上例可知，数控机床夹具由以下几部分组成。
1.        定位装置
定位装置由定位元件组合而成，用于确定工件在夹具中的正确位置。
2.        加紧装置
夹紧装置用于保证工件在夹具中的既定位置，使其在外力作用下不致产生移动。它包括夹紧元件、传动装置及动力装置等。
3.        夹具体
夹具体用于连接夹具各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，以保证夹具的精度和刚度。
4.        其他元件及装置
其他元件及装置包括定位键、操作件和分度装置，以及标准化连接元件等。
  三、机床夹具的分类
  1．按专门化程度分类
  (1)通用夹具    通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可用于装夹不同工件的夹具。例如，三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、平口钳、回转工作台、分度头等。这类夹具主要用于单件、小批量生产。
    (2)专用夹具   专为某一工件的一定工序加工而设计制造的夹具。专用夹具结构紧凑、操作方便，主要用于产品固定的大批大量生产中。
    (3)可调夹具    可调夹具是指加工完一种工件后，通过调整或更换个别元件就可加工形状相似、尺寸相近的工件，多用于中小批量生产。
    (4)组合夹具    组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组合而成的夹具。这种夹具使用完后，可进行拆卸或重新组装，具有缩短生产周期，减少专用夹具的品种和数量等优点，适用于新产品的试制及多品种、小批量生产。
    (5)随行夹具    随行夹具是在自动线加工中针对某一种工件而采用的一种夹具。这类夹具除了具有一般夹具所担负的装夹工件的任务外，还担负着沿自动线输送工件的任务。
2．按使用机床类型分类
机床夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心机床夹具和其他机床夹具等。
3．按驱动夹具工作的动力源分类
  机床夹具可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及自夹紧夹具等。

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作者: jinyayun    时间: 2008-4-2 15:03
夹具也是不可忽略的

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作者: CCDANDZJ    时间: 2010-3-21 09:16
好人+高人！！！多谢了！

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作者: susu28    时间: 2011-8-23 21:22
非常感谢您的资料

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作者: chenquxing-2010    时间: 2011-8-24 15:30
路过，支持

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作者: 3c3c    时间: 2015-1-4 22:25
相见恨晚，谢谢！

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