《09王树森 机床》由会员分享，可在线阅读，更多相关《09王树森 机床（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、黑龙江农垦科技职业学院课程设计 学号:题目：典型数控机床的控制与故障排除维修学生姓名： 王树森 所学专业: 09机制1班 指导教师： 战丽红 研究方向： 数控自动化 黑龙江农垦科技职业学院年 月 日 / 摘 要数控机床是运用数控技术对零件进行加工控制的机床.是在普通机床的基础上发展起来的，经过近几十年国内外厂家的发展，数控机床的种类繁多,且控制精度日渐提高，目前在机械制造业中得到了广泛的应用。数控机床是运用数控技术对零件进行加工控制的机床。经过近几十年国内外厂家的发展，数控机床的种类繁多，且控制精度日渐提高，本文主要介绍了数控机床的原理、特点、分类,排故与维修,以及数控机床的发展.关键字：数控
2、机床 排故 维修 发展目 录摘 要I目 录1 数控机床原理12数控机床的特点23数控机床的分类33。1按加工工艺方法分类33.2 按控制运动轨迹分类333 按驱动装置的特点分类44排故与维修741 故障排除方法4。 维修中应注意的事项105 机床的发展1.1 数控系统的发展15.2 机床的发展11结 论13参考文献4 数控机床原理数控机床一般由信息载体、数控装置,伺服系统和机床本体四部分组成。信息载体即穿孔纸袋、穿孔卡、磁带和磁盘等，用于记录程序编制的内容,并通过光电纸带阅读机、磁带机和磁盘驱动器等读入装置输送给数控装置.数控装置是数控机床的核心，也就是常说的N(普通数控装置）或N(计算机数控
3、装置）,NC是数控机床发展初期的形式，现在的数控机床大多使用CNC系统。数控装置的作用是接受读入装置输入的加工信息，经过译码处理和运算，发出相应的指令脉冲给伺服系统，完成零件加工.伺服系统是数控机床的执行部分,由电动机和传动装置组成.伺服系统接受数控装置传来的指令脉冲信号，控制机床执行件（工作台或刀架）运动的位移和速度。机床本体主要是机械部件，包括主运动部件、进给运动部件和支承部件等。对于数控机床部件来讲,机械部件结构较通用机床简单，但其各项技术指标要求比通用机床要高.在数控机床上进行加工时,首先根据零件图编制程序,编程的代码和指令格式大多符合O标准和相应的国家标准。然后将程序通过信息载体输入
4、到N或CNC中,由数控系统根据程序内容发出指令，一方面由伺服系统中的电动机通过传动装置控制机床执行件的运动，另一方面控制机床的其它辅助运动,如主轴转速、转向选择，冷却泵的开停等。两方面协同动作，共同完成加工内容。数控机床加工零件的过程。 图1 数控机床加工零件的过程2 数控机床的特点数控机床可以完成普通机床难以完成或根本能加工的复杂零件的加工2，因此在宇宙、造船、模具等加工业中得到广泛应用。加工精度高，加工稳定可靠：能实现计算机控制,排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠.高柔性：加工对象改变时，一般只需要更改数控程序,体现出很好的适用性，可大大节省生产准备时间.在数控机床的基础上,可
5、以组成具有更高柔性的自动化制造系统-FS.高生产率：数控机床本身精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的5倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高到十几倍甚至几十倍。劳动条件好：机床自动化3程度高，操作人员劳动强度大大降低,工作环境好.有利于管理现代化：采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展,为实现生产过程自动化创造了条件。投资大，使用费用高，生产准备工作复杂：由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作较为复杂,包含工艺确定、程序编制等。维修困难：数控机床是典型的机电一体化产品，技术含量高,对维修人员的技术要求很高。数控机床的分类3.按加工工艺方法
6、分类3。1。金属切削类数控机床与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同,但机床的动作和运动都是数字化控制的,具有较高的生产率和自动化程度。在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心,它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的,工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合
7、箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间,大大提高了生产效率和加工质量。3.1.2 特种加工类数控机床除了切削加工数控机床以外,数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。1。板材加工类数控机床常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等.近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术,如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。3. 按控制运动轨迹分类。2.1点位控制数控机床点位控制数控机床的特点是机床移动部件只
8、能实现由一个位置到另一个位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹,因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。32. 直线控制数控机床直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度,沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。直线控制的简易数控车床,只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床,有三个坐标轴，可用于平
9、面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统,驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工,它也可算是一种直线控制数控机床。数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位直线控制的数控机床。3。2 轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状.常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床.数
10、控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算,然后进行相应的速度与位移控制.现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现,增加轮廓控制功能不会带来成本的增加.因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制5功能。3. 按驱动装置的特点分类3.3 开环控制数控机床这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件,伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机.数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母
11、机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测,也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床,特别是简易经济型数控机床。 机床工作台步进电路 驱动电路指令脉冲 图 数控机床开环控制框图3。32 闭环控制数控机床闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位
12、移检测装置，直接对工作台的实际位移进行检测,将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制,使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关,因此其控制精度高.图13所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中为速度传感器、为直线位移传感器.当位移指令值发送到位置比较电路时,若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过将速度反馈信号送到速度控制电路,通过将工作台实际位移量反馈回去,在位置比较电路中与位移指令值相比较,用比较后得到的差值进行位置
13、控制，直至差值为零时为止.这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床.闭环控制数控机床的定位精度高,但调试和维修都较困难，系统复杂,成本高。 机床工作台 伺服电路速度控制电路位置比较电路角位反映速度反映 图 3 数控机床闭环控制框图.3半闭环控制数控机床闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等)，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移,然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正.通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速,从而推算出工作台的实际位移量,将此值与指令值进行比较,用差值来实现控制
14、。由于工作台没有包括在控制回路中,因而称为半闭环控制数控机床。半闭环控制数控系统的调试比较方便,并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。机床工作台伺服电机速度控制电路位置比较电路路指令值角位移反馈速度反馈 图4 数控机床半闭环控制框图。4 混合控制数控机床将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床,因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度,其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式:一种
15、是：开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构,另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。另一种是:半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正,以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件(如测速发电机),B是角度测量元件，是直线位移测量元件.4排故与维修4.1 故障排除方法 .1。1 根据报警信息进行故障诊断现在的数控系统自诊断6技术越来越先进,许多故障数控系统都可以检测出来，并产生报警及给出报警信息。当数控机床出现故障时，有时在显示器上显示报警信息，有时在数控装置上、L装置上和驱动装置上还会有报警指示。这时要根据手册对这些报警信息进行分析。另外，机床广家设
