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1、毕 业 设 计设计题目 CAK6132A数控车床常见故障诊断与处理专 业 数控技术 班 级 数控一班 学 号_ 20100498 _姓 名_ _ _指导教师 起止日期 2013.3.1-2013.4.25 机电信息工程系制摘 要数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着社会需
2、求个性化、多样化的发展，生产规模沿着小批量大批量多品种变批量的方向发展，以及以计算机为代表的高技术和现代化管理技术的引入，渗透与融合，不断地改变着传统制造技术的面貌和内涵，从而形成了先进制造技术。 现代制造业使用数控车床的数量和种类越来越多,就SIEMENS公司的SINUMERIK 802D数控系统常见的回参考点故障、主轴不能启动故障、显示器屏幕不显示故障、硬限位和软限位故障、刀架系统故障等进行了分析,并提出对应的故障排除方法。数控机床是将编好的加工程序输入到数控系统中,由数控系统通过X、Z 坐标轴的伺服电动机去控制机床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度,再配以主轴的转速和转向,便能加工
3、出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。数控机床品种繁多,结构各异,但在许多方面仍有共同之处。本论文以常用CK6132型数控车床为例研究数控车床的典型结构,常见故障的分析与维修。关键词：数控车床 分析 检测 维修 目 录一、数控机床的机械知识概述 .41.1数控机床的分类 41.2数控机床故障诊断与维修的意义 .5二、CAK6132A数控车床的工作原理 82.1主轴运动 92.2进给运动 92.3输入/输出（I/O）接口 9三、CAK6132A数控车床机械部分常见故障及处理方案 .93.1主传动系统的诊断与维修 103.2主轴部件常见的故障现象及排除方法 113.3采用自动换刀装置常出现的故障
4、12四 进给传动系统故障的诊断及维修 124.1齿轮传动副 134.2滚珠丝杠螺母副 134.3静压蜗杆蜗轮副与预载双齿轮齿条副 .15五 导轨副故障的诊断与维修 17六 液压与气动系统故障诊断及维修 .18七 刀库及自动换刀装置故障诊断及维修 22. 一、数控机床的机械知识概述1.1数控机床的分类1.11 按工艺用途分类1、金属切削类数控机床：分别有数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。这些机床的动作与运动都是数字化控制，具有较高的生产率和自动化程度，特别是加工中心，它是一种带有自动换刀装置，能进行铣、钻、镗削加工的复合型数控机床。加工中心又分为车削中心、磨削中心等。还实现了在
5、加工中心上增加交换工作台以及采用主轴或工作台进行立、卧转换的五面体加工中心。2、金属成形类及特种加工类数控机床 ：它是指金属切削类以外的数控机床。数控弯管机、数控线切割机床、数控电火花成形机床等等都是这一类数控机床。1.12 按运动方式分类1、定位控制数控机床：它是指能控制刀具相对于工件的精确定位控制系统,而在相对运动的过程中不能进行任何加工。 通过采用分级或连续降速，低速趋近目标点，来减少运动部件的惯性过冲而引起的定位误差。2、直线运动控制数控机床:它是指控制机床工作台或刀具以要求的进给速度，沿平行于某一坐标轴或两轴的方向进行直线或斜线移动和切削加工的机床。这类数控机床要要求具有准确的定位功
6、能和控制位移的速度，而且也要偶刀具半径和长度的补偿功能以及主轴转速控制的功能。现代组合机床也算是一种直线运动控制数控机床。3、轮廓控制的数控机床:它是指能实现两轴或两轴以上的联动加工，而且对各坐标的位移和速度进行严格的不间断控制，具有这种控制功能的数控机床。现代数控机床大多数有两坐标或以上联动控制、刀具半径和长度补偿等等功能。按联动轴数也可分两轴联动、两轴半、三轴、四轴、五轴联动等。随着制造技术的发展，多坐标联动控制也越来普遍。1.13 按控制方式分类1、开环控制系统：它是指没有位置检测反馈装置的控制方式。特点是结构简单、价格低廉，但难以实现运动部件的快速控制。广泛应用于步进电机低扭矩、高精度
7、、速度中等的小型设备德驱动控制中，特别在微电子生产设备中。2、半闭环控制系统：它是指在电动机轴或丝杆的端部装有角位移、角速度检测装置，通过位置检测反馈装置反馈给数控装置的比较器与输入指令比较，用差值控制运动部件。特点是调试方便、良好的系统稳定性、结构紧凑，但在机械传动链的误差无法得校正或消除。目前采用滚珠丝扛螺母机构有很好的精度和精度保持性和采取看可靠的、消除反向运动间隙的机构，可以满足大多数的数控机床用户。因此被广泛的采用且成为首选的控制方式。3、闭环控制系统：是在机床最终的运动部件的相应位置安装直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中，与输入指令位移量比较，
8、用差值控制运动部件。优点是将机械传动链的全部环节都包含在闭环内，精度取决于检测装置的精度，超过半闭环系统。缺点是价格昂贵、对机构和传动链要求严格，不然会引起振荡，降低系统的稳定性。1.14 按功能水平分类 一般把数控机床分为精密型、普通型、经济型。数控机床水平的高低一般取决于以下几个参数和功能。（1） 中央处理单元：经济型数控8位CPU，精密和普通型有16位发展到32或64位且采用精简指令集的CPU。（2） 分辨率和进给速度：经济型数控分别率10m进给速度815m/min；普通型数控分别率1m进给速度1524m/min；精密型数控分别率0.1m进给速度24100m/min。（3） 多轴联动功能
9、：经济型数控23轴联动；普通与精密型数控35轴联动，甚至更多。（4） 显示功能：经济型数控只有简单的数码显示或简单的CRT字符显示；普通型则有较为齐全的CRT显示，还有图形、人及对话、自诊等功能；精密型则还有三维图形显示。（5） 通信功能：经济型无通信功能；普通型有RS232或DNC等接口；精密型有MAP等高性能通信接口。除用以上几种参数或功能来衡量数控的档次外还有伺服系统的类型和可编程控制器功能的强弱。除以上四种分类外，目前还有用数控装置的构成方式来分类，分硬件和软件数控。控制坐标轴数和联动咒术方式分位三轴二联动和四轴四联动等。1.2 数控机床故障诊断与维修的意义 数控机床故障诊断与维修的必
10、要性，数控维修技术不仅是保证数控机床正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用。因此，目前他已经成为了一门专门的学科。另外，任何一台数控机床都是一台过程控制设备，这就要求它在实时控制每一时刻都准确无误地工作。任何部位的故障与失效，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。在许多行业中，花费几十万到上千万美元引进数控机床，这些机床均处于关键的工作岗位若在出现故障后不及时维修排除，就会造成较大的经济损失数控机床维修的技术指标要发挥数控机床的效率，就要求机床开动率高，这对数控机床提出了可靠性的要求。衡量可靠性的主要指标是平
11、均我故障时间MTBF。平均无故障时间是指这杯在一个使用比较长的过程中，两次故障间隔的平均时间，即 总工作时间 MTBF= 总故障次数当数控机床发生了故障，需要及时进行排除，从开始排除故障知道数控机床能正常使用所需要的时间为平均修复时间MTTR，反应了数控机床可维修性。衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标是平均有效度A： MTBF A= MTBF+MTTR平均有效度是指可维修的设备再摸一段时间内维持其性能的概率，这是一个小于1的正数。数控机床故障的平均修复时间越短，则A就越接近1，那么数控机床的使用性能就越好数控机床的故障诊断与维修是数控机床使用构成中重要组成部分，也是目前制约数控机床发挥作用的
12、因素之一，因此数控机床故障诊断与维修的技术和方法有重要的意义。本文的目的就是分析数控车床常见故障的原因和部位，以便维修人员或操作人员尽快地进行故障的修复。1.3 数控车床常见故障分类数控车床是一种技术含量高且较复杂的机电一体化设备，其故障发生的原因一般都较复杂，给数控车床的故障诊断与排除带来不少困难。为了便于故障分析和处理，数控车床的故障大体上可以分为主机故障和电气故障。一般说来，机械故障比较直观，易于排除，电气故障相对而言比较复杂。电气方面的故障基本可分为电气部分故障、伺服放大及位置检测部分故障、计算机部分故障及主轴控制部分故障。至于编程而引起的故障，大多是由于考虑不周或输入失误而造成的，只
13、需按提示修改即可。1.31 按故障发生的部位分类1、主机故障 数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有：1）因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障；2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障；3）因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障，等等。主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施电气控制系统故障 从所使用的元器件类型上根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类，“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驱动单元、输为输出单元等。“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有加
