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1、 毕业设计用纸共 19 页 第 1 页摘要在 FANUC 0i 数控系统中，对于维修经常出现的回参考点故障来说，弄清楚回参考点的作用及机械与电气原理是非常重要的。根据我们的维修实践来看。有关数控机床回参考点方面的故障率还相当高，为了便于数控维修人员能够迅速准确地判断故障点，在这里把有关机床回参考点过程中各种形式的故障进行分析、如机床不能归参考点、归参考点失败、归参考点不准确等，找出了这些故障的产生原因并给出了其排除方法及总结。【关键词】 参考点，故障诊断，分析，排除装 订 线 毕业设计用纸共 19 页 第 2 页目 录摘要第 1 章 绪论 11.1、数控机床的发展11.2、数控机床故障诊断技术
2、的发展 3第 2 章 数控机床的参考点 52.1、什么是参考点 52.2、回参考点的目的 62.3、回参考点的原理 62.4、回参考点的方式 10第 3 章 回零点的故障案例与分析133.1、故障类型与分析 13第 4 章 小结 18参考文献 19第 1 章 绪论1.1 数控机床的发展数字控制(Numerical Control)技术,简称数控(CNC) 技术,是指用数字指令来控制机器的动作。采用数控技术的控制系统成为数控系统。采用存贮程序的专用计算机来装 订 线装 订 线 毕业设计用纸共 19 页 第 3 页实现部分或全部基本数控功能的数控系统，称为计算机数控（CNC）系统。装备了数控系统的
3、机床称为数控机床.数控技术是为了解决复杂型面零件加工的自动化而生产的。1948 年，美国 PARSONS 公司在研制加工直升飞机叶片轮廓用检查样板的机床时，首先提出了数控机床的设想，在麻省理工学院的协助下，于 1952 年试制成功了世界上第一台数控机床样机。后又经过三年时间的改进和自动程序编制的研究，数控机床进入了实用阶段，市场上出现了商品化数控机床。1958 年，美国 KEANEY AND TRECKER 公司在世界上首先研制成功了带有自动换刀装置的加工中心。我国于 1958 年开始研制数控机床，到了 60 年代末和 70 年代初，简易的数控线切割机床已在广泛使用。80 年代初，我国引进了国
4、外先进的数控技术，是我国的数控机床在质量和性能上都有了很大提高。从 90 年代起，我国已向高档数控机床方向发展。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。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，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正向以下几个方向发展。1.1.1 高速化和高精度化 为实现高速化和高精度化，今后数控技术的发展如下：
5、使伺服电动机的位置环、速度环的控制实现数字化，以达到对电动机的高速、高精度控制 采用现代控制理论，减少滞后量提高跟随精度。 采用高分辨率的位置编码器。现代高分辨率位置编码器绝对位置的测量可达163840 脉冲/转。 实现多种补偿功能，提高数控机床的加工精度和动态特性。1.1.2 智能化、开放式、网络化21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成，为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等。简化编程、简化操作方面的
6、智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方装 订 线 毕业设计用纸共 19 页 第 4 页面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的 NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的 OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的 OSEC(Open System Environment for C
7、ontroller)，中国的 ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能） ，形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的
8、网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在 EMO2001 展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center” （智能生产控制中心，简称 CPC)日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza” （信息技术广场，简称 IT 广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的 Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化
9、方向发展的趋势。1.2 数控机床故障诊断技术的发展数控机床是当代机、电、光、气一体化高新技术的结晶。电气复杂，管路交叉林立。数控系统五花八门，故障现象也各不相同，特别是大、重型数控机床，价格昂贵，以数百万美金计。安装调试时间长（几个月到一年以上） 。大型数控机床内有成千上万只元器件，其中任一元件有故障，都会造成机车工作不正常。大、重型数控机床体积庞大，在无恒温条件下使用，环境的影响也很容易引发故障。因此数控机床的维修就成了许多企业的老大难题。要迅速找出数控机床的故障、隐患，并及时排除，就要迅速发展数控诊断技术 。1.2.1 通信诊断通信诊断也称原距离诊断或海外诊断。用户只需把 CNC 系统中专
10、用“通信接口”连接到普通电话线上，维修中心的专用通信诊断计算机的“数据电话”也连接到电话线路上。由通信计算机向各用户 CNC 系统发送诊断程序，并将测试数据送回诊断计算装 订 线 毕业设计用纸共 19 页 第 5 页机进行分析并得出结论，最后又将诊断结论和处理方法通知用户。FUNUC 公司生产的数控系统就具有这种诊断功能。通信诊断不仅用于故障发生之后对数控系统进行诊断，而且还可以用作用户的定期预防性诊断，只需按约定的时间对机床作一系列试运行检查，将检查数据通过电话线送入维修中心的计算机进行分析处理，维修人员不必亲临现场，就可以发现系统可能出现的故障隐患。1.2.2 自修复系统自修复系统就是在系
11、统内设置备用模块,在数控系统的软件中装有自修复程序.当软件在运行时一旦发现某一个模块有故障时,系统一方面将故障信息显示在 CRT,同时自动寻找是否有备用模块, 若有备用模块,系统能自动使故障模块脱机而接通备用模块 ,从而使系统较快地进入正常工作状态。Cincinnati-Milacron 公司生产的 950CNC 系统就采用了这种自修复技术。1.2.3 人工智能（AI）专家故障诊断系统专家系统是一个或一组能在某些特定领域内，应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种人工智能计算机程序。图 1-1 故障诊断专家系统通常，专家系统由知识库、推理机、数据库以及解释程序、知识获取程序等 5 个部分
12、组成，见图 1-1。其核心部分为知识库和推理机。其中知识库中存放着求解问题所需的知识，推理机负责使用知识库中的知识去解决实际问题。知识库的建造需要知识工程师和领域专家相互合作把领域专家的知识和经验整理出来，并用系统的知识方法存放在知识库中。当解决问题时，用户为系统提供一些已知的数据，就可从系统处获得专家水平的结论。从数控机床故障诊断的内容看，故障诊断专家系统用于故障检测、故障分析和解决处装 订 线 毕业设计用纸共 19 页 第 6 页理三个方面。在 FANUC 0i 系统中，已将专家故障诊断系统用于故障诊断。在使用时，操作者以简单的会话问答方式，通过数控系统上的 MDI/CRT 操作，就能如同
13、专家亲临现场一样，诊断出系统的故障。1.2.4 人工神经元网络诊断人工神元网络，简称神经网络，是人们在对人脑思维研究的基础上，用数学方法将其简化、抽象并模拟，能反映人脑基本功能特性的一种并行分布处理连接网络模型。由于神经元网络具有联想、容错、记忆、自适应、自学习和处理复杂多模式故障的优点，是数控机床故障诊断新的发展途径。将神经网络和专家系统结合起来，发挥两者各自的优点，更有助于数控机床的故障诊断。 毕业设计用纸共 19 页 第 7 页第 2 章 数控机床的参考点2.1 什么是参考点所谓参考点又称原点或零点，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
14、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。图 2-1 为一卧式数控铣床参考点相对工作台中心位置的示意图图 2-1 卧式加工中心参考点2.2 回参考点的目的数控机床在接通电源后要做回参考点的操作，这是因为在机床断电后，就失去了装 订 线 毕业设计用纸共 19 页 第 8 页对各坐标位置的记忆，即数控系统并不知道以哪一点作为基准对机床工作台的位置进行跟踪、显示等。所以在接通电源后，必须让各坐标轴回到机床一固定点上，这一固定点就是机床坐标系的原点或零点，也称机床参考点往往是由机床厂家在设计机床时就确定的，但这仅仅是机械意义上的。使机床回到这一固定的操作称回参考点或回零操作。在数控机床上，各坐标轴的正方向是定义好的，因此只要机床原点一旦确定，机床坐标系也就确定了。 回参考点是数控机床的重要功能之一，能否正确地
