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1、摘要：自从计算机技术应用到了机床上，近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对关系国计民生的一些重要行业，如IT、汽车、轻工、医疗等的发展也起着越来越重要的作用。数控机床是机电一体化在机械加工领域中的典型产品，具有高精度、高效率和高适应性的特点。数控机床已在我国批量生产、大量引进和推广使用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来了很大的经济效益。由于机床数控系统的先进性、复杂性和智能化高的特点，若其任何部分发生故障与失效现象，都会使数控机床停机，从而造成生产停
2、顿。因此，对数控车床的故障进行诊断与排除就显得十分必要。本文主要研究华中数控机床数控系统故障诊断与维修的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法。接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。关键词：华中数控机床、故障、诊断、维修Abstract：Since the computer technology is applied to machine tool.Nearly
3、half a century, the CNC system has gone through two stages and six generations of development. Application of CNC technology not only to the traditional manufacturing industries has brought revolutionary changes in the manufacturing sector as a symbol of industrialization, and with the continuous de
4、velopment of CNC technology and the expansion of application fields, it is the peoples livelihood, some important industries ,For example, IT, the development of automotive, light industrial, medical, etc.CNC machine tools are the characteristics of mechanical and electrical integration of typical p
5、roducts in the field of machining, with high precision, high efficiency and high adaptability. CNC machine tools in Chinas mass, a large number to introduce and promote the use of them to create the conditions for the development of the machinery manufacturing industry, and has brought great economi
6、c benefits. Due to the advanced nature of the CNC system, complex and intelligent features, if any part of its failure and failure phenomenon will cause the CNC machine tool downtime, resulting in production to a standstill. Therefore, the failure of the CNC lathe diagnosis and rule out that it is v
7、ery necessary. Keywords：Huazhong CNC ,Failure, Diagnosis, Maintenance.1. 绪论1.1. 课题背景数控技术是现代机械制造工业的重要技术装备，也是先进制造技术的基础技术装备。随着电子技术的不断发展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题。论文将主要针对华中数控机床进行了简单介绍、故障现象描述或给出典型实例、故障的诊断过程及故障的维修等内容。本论文将参考相关资料，根据自己的学习和实习时的工作经验进行编写，初学经验不足望能见谅。1
8、.2. 本课题的主要内容1.2.1. 设计内容1、 从FANUC系统数控机床数控系统、主轴伺服系统、进给伺服系统、机床电气与PLC控制等方面中任选一个方面，对生产中此方面常见的12个故障进行诊断与维修；（如：1.机床开机后急停且不能复位；2机床回参考点故障；3刀具不能锁紧；4.主轴调速故障等）；2、 在进行故障诊断与维修时必修包括以下内容：故障的现象、故障分析的过程、故障原因、解决方案、此类事件的预防措施。1.2.2. 设计要求1、 鼓励上网查阅资料，严禁上网整篇下载剽窃，可以选择性引用；2、 严格按照论文的撰写要求，格式规范，内容充实；3、 正文字数不得少于5000字；4、 要求上交打印（A
9、4）一份，电子文档一份。2. 数控机床的介绍2.1. 数控机床的概念数控（NC）机床是一种通过编码指令编制零件加工程序，使刀具沿着程序编制的轨迹自动定位的机床。它是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造业渗透而形成的机电一体化产品；数控机床的核心是它的控制单元即数控系统。其技术范围履盖很多领域，包括：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术：(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术：(6)软件技术等2.2. 华中数控系统特点华中数控综合实验台由数控装置、变频调速主轴及三相异步电动机、交流伺服单元及交流伺服电动机、步进电动机驱动器及步进电动机、测量装置、十字工作台组成。
10、图 华中数控系统表2.2.1 典型车床数控系统主要器件序号名称规格主要用途备注1.数控装置HNC-21TC控制系统华中数控2.软驱单元HFD-2001数据交换华中数控3.控制变压器AC380/220V 300W /110V 250W /24V 100W /24V 100W伺服控制电源、开关电源供电华中数控交流接触器电源照明灯电源HNC-21TC电源4.伺服变压器3P AC380/200V 2.5KW为伺服电源模块供电华中数控5.开关电源AC220/DC24V 100W开关量及中间继电器明玮6.伺服电源模块HSV-11P075为伺服驱动器供强电华中数控7.伺服驱动器HSV-11D030X、Z轴电
11、机伺服驱动器华中数控8.伺服电机110STZ4-1-LM（4NM ）X轴进给电机华中数控9.伺服电机130STZ7.5-1-LM（7.5NM）Z轴进给电机华中数控1、数控装置(数控系统的核心)HNC-21TF数控装置内置嵌入式工业PC机，配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口，内嵌式PLC于一体，可选配各种类型的脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元或步进电动机驱动器。2、变频调速主轴单元变频主轴采用西门子MICROMASTER 440系列的SE6440-2UD21-5AA0变频器配三相异步电机。3、交流伺服驱动单元 交流伺服和交流伺服电机采用松下MINAS A
12、系列的MSDA023A1A伺服单元和MSMA022A1C伺服电动机。4、步进驱动单元 步进驱动器和步进电机采用深圳雷塞M535和57HS13。四相混合式步进电机，步进角为1.8度,静转矩1.3Nm,额定相电流2.8A 。5、输入与输出装置 输入接线端子板提供NPN和PNP两种类型开关量信号输入，输出继电器板集成八个单刀单投继电器和两个双刀双投继电器。 6、工作台 机械部分采用滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。X轴执行装置采用四相混合式步进电机，步进电机没有传感器，不需要反馈，用于实现开环控制。Y轴执行装置采用交流伺服电机，交流伺服和交流伺服电机组成一个速度闭环控制系统。
13、安装在交流伺服电机轴上的增量式码盘充当位置传感器，用于间接测量机械部分的移动距离，构成一个位置半闭环控制系统；也可用安装在十字工作台上的光栅尺直接测量机械部分移动位移，构成一个位置闭环控制系统。 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入/输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。2.2.1. 电气原理图简介下面以示意图的形式，显示了电气原理图的主要部分，对于线号仅给出了在不同的页面均出现的线缆的线号。2.2.2. 继电器与输入输出开关量继电器主要是由输出开关量控制的，输入开关量主要是指进给装置、主轴装置、机床电气等部分的状态信息与报警信息。 2.2.
14、3. 伺服单元接线图2.3. 数控机床的工作原理数控机床的一般工作原理如图所示。在正确的控制指令下，运行正常的数控机床才能加工出合格的零件。否则，机床将终止运行并显示有关的错误信息或报警，或者加工的零件有质量问题。而控制指令的正确则取决于正常的工作指令与反馈信号。工作指令的正常由正确的编程和参数设置，以及CNC装置的正常工作决定的。反馈信号的正常又由检测系统的正常所保证。总之，机床的运行正常，是由强电控制及辅助控制系统的正常状态，以及机械的本体可靠与稳定所保证。能否显示与报警，又与相关的器件、接口与电路有关。因此，数控机床能否正常工作并加工出合格的产品，是由供电系统与机床电CNC的软件与硬件、
15、传感器及其检测回路、机械传动及其结构等综合因素所决定的。3. 数控机床诊断应具备基本常识3.1. 数控机床系统的可靠性数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求外，还应该具有高可靠性。衡量的指标有： MTBF平均无故障时间 MTTR排除故障的修理时间 平均有效度A： A=MTBF/（MTBF+MTTR）3.2. 数控机床诊断的特点1、数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备；2、一些重要设备处于关键的岗位和工序，因故障停机时，影响产量和质量；3、数控机床在电气控制系统和机械结构比普通机床复杂，故障检测和诊断有一定的难度。3.3. 对人员的基本要求1、应熟悉掌握数控机床的操作技能，熟悉编程工作，了解数控系统的基本工作原理与结构组成；2、必须详细熟读数控机床有关的各种说明书，了解有关规格、操作说明、维修说明，以及系统的性能、结构布局、电缆连接、电气原理图和机床PLC梯形图等；3、除会用传统仪器仪表工具外，还应具备使用多通道示波器、逻辑分析仪和频谱分析仪等现代化、智能化仪器的技能；4、在完成一次故障诊断及排除故障过程后，应能对诊断排
