畢業(yè)設計---數(shù)控機床電氣系統(tǒng)維修淺析

1、<p>　　數(shù)控機床電氣系統(tǒng)維修淺析</p><p><b>　　摘　　要3</b></p><p>　　第一章 數(shù)控機床電氣系統(tǒng)概述4</p><p>　　1.1數(shù)控機床電氣控制組成4</p><p>　　1.2.數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的電氣控制6</p><p>　　第二章 維

2、修工作的基本條件8</p><p><b>　　2.1人員條件8</b></p><p><b>　　2.2物質條件9</b></p><p>　　2.3關于預防性維護9</p><p>　　第三章 數(shù)控機床電氣故障診斷與維修10</p><p>　　3.1常見電氣

3、故障分類10</p><p>　　3.2故障的診斷與分析11</p><p>　　3.3電氣故障的排除方法14</p><p>　　3.4維修排故后的總結15</p><p><b>　　總結16</b></p><p><b>　　致　　謝17</b></

4、p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控機床的電氣故障是數(shù)控機床的多發(fā)故障，其接線復雜、故障不易查找，一直是維修的一個重點和難點。本文對數(shù)控機床的電氣維修技術做出了簡明的概括，簡單闡述了數(shù)控機床的電氣系統(tǒng)的構成，把一些常見的故障進行分類，列舉了一些

5、常見數(shù)控的機床的電氣故障的診斷方法， 總結歸納出了數(shù)控機床的電氣維修方法及技巧，使維修人員可以有條理進行數(shù)控機床電氣部分的診斷與維修，減少了電氣故障的診斷時間，加快了電氣故障維修的速度。 關鍵詞： 關鍵詞：數(shù)控機床，電氣故障，分析，維修</p><p><b>　　第一章 數(shù)控技術</b></p><p>　　談到維修，首先必須從總體上了解我們的維修對象。</

6、p><p>　　1.1數(shù)控機床電氣系統(tǒng)概述</p><p>　　一臺典型的數(shù)控機床其全部的電氣控制系統(tǒng)如圖1所示。數(shù)控機床其全部的電氣控制系統(tǒng)如圖1所示?！　?lt;/p><p>　　圖1 數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)</p><p>　　(1)數(shù)據(jù)輸入裝置將指令信息和各種應用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅

7、動器，cnc鍵盤(一般輸入操作)，數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅動裝置(用于大量數(shù)據(jù)的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、pc計算機等等?！　?2)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然后有序地發(fā)出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令，直至運動和功能結束?！　?shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規(guī)定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環(huán)境的保護和防止系統(tǒng)軟件的破壞?！　?3)可編程邏輯

8、控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自cnc的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協(xié)調有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給cnc，使cnc能及時準確地發(fā)出進一步的控制指令，如此實現(xiàn)對整個機床的控制?！　‘敶鷓lc多集成于數(shù)控系統(tǒng)中，這主要是指控制軟件的集成化，而plc硬件則在規(guī)模較大的系統(tǒng)中往往采取分布式結構。plc與cnc的集成是采取軟件接口實現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固

9、定</p><p>　　1.2 數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的電氣控制　　</p><p>　　數(shù)控機床一個運動坐標的電氣控制由電流(轉矩)控制環(huán)、速度控制環(huán)和位置控制環(huán)串聯(lián)組成 。其控制框圖如圖2。 </p><p>　　圖2 運動坐標電氣控制系統(tǒng)</p><p>　　(1)電流環(huán)是為伺服電機提供轉矩的電路。一般情況下它與電動機的匹配調節(jié)

10、已由制造者作好了或者指定了相應的匹配參數(shù)，其反饋信號也在伺服系統(tǒng)內聯(lián)接完成，因此不需接線與調整。　　(2)速度環(huán)是控制電動機轉速亦即坐標軸運行速度的電路。速度調節(jié)器是比例積分(pi)調節(jié)器，其p、i調整值完全取決于所驅動坐標軸的負載大小和機械傳動系統(tǒng)(導軌、傳動機構)的傳動剛度與傳動間隙等機械特性，一旦這些特性發(fā)生明顯變化時，首先需要對機械傳動系統(tǒng)進行修復工作，然后重新調整速度環(huán)pi調節(jié)器?！　∷俣拳h(huán)的最佳調節(jié)是在位置環(huán)開環(huán)的條件下

11、才能完成的，這對于水平運動的坐標軸和轉動坐標軸較容易進行，而對于垂向運動坐標軸則位置開環(huán)時會自動下落而發(fā)生危險，可以采取先摘下電動機空載調整，然后再裝好電動機與位置環(huán)一起調整或者直接帶位置環(huán)一起調整，這時需要有一定的經(jīng)驗和細心。</p><p>　　速度環(huán)的反饋環(huán)節(jié)見前面“速度測量”一節(jié)?！　?3)位置環(huán)是控制各坐標軸按指令位置精確定位的控制環(huán)節(jié)。位置環(huán)將最終影響坐標軸的位置精度及工作精度。這其中有兩方面的工作

12、：　　一是位置測量元件的精度與cnc系統(tǒng)脈沖當量的匹配問題。測量元件單位移動距離發(fā)出的脈 沖數(shù)目經(jīng)過外部倍頻電路和/或cnc內部倍頻系數(shù)的倍頻后要與數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的分辨率相符。例如位置測量元件10脈沖/mm，數(shù)控系統(tǒng)分辨率即脈沖當量為0.001mm，則測量元件送出的脈沖必須經(jīng)過100倍頻方可匹配?！　《俏恢铆h(huán)增益系數(shù)kv值的正確設定與調節(jié)。通常kv值是作為機床數(shù)據(jù)設置的，數(shù)控系統(tǒng)中對各個坐標軸分別指定了kv值的設置地址和數(shù)值單位。

13、在速度環(huán)最佳化調節(jié)后kv值的設定則成為反映機床性能好壞、影響最終精度的重要因素。kv值是機床運動坐標自身性能優(yōu)劣的直接表現(xiàn)而并非可以任意放大。關于kv值的設置要注意兩個問題，首先要滿足下列公式：kv=v/δ式中v——坐標運行速度，m/minδ——跟蹤誤差，mm　　注意，不同的數(shù)控系統(tǒng)采用的單位可能不同，設置時要注意數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的單位。例如，坐標運行速度的單位是m/min，則kv值單位</p><p>　　

14、第二章 維修工作的基本條件</p><p>　　數(shù)控機床的身價從幾十萬元到上千萬元，一般都是企業(yè)中關鍵產(chǎn)品關鍵工序的關鍵設備，一 旦故障停機，其影響和損失往往很大。但是，人們對這樣的設備往往更多地是看重其效能，而不僅對合理地使用不夠重視，更對其保養(yǎng)及維修工作關注太少，日常不注意對保養(yǎng)與維修工作條件的創(chuàng)造和投入，故障出現(xiàn)臨時抱佛腳的現(xiàn)象很是普遍。因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的效益，我們一定要重視維修工作，創(chuàng)造出良好的

15、維修條件。由于數(shù)控機床日常出現(xiàn)的多為電氣故障，所以電氣維修更為重要。</p><p><b>　　2.1人員條件</b></p><p>　　數(shù)控機床電氣維修工作的快速性、優(yōu)質性關鍵取決于電氣維修人員的素質條件?！　?1)首先是有高度的責任心和良好的職業(yè)道德?！　?2)知識面要廣。要學習并基本掌握有關數(shù)控機床電氣控制的各學科知識，如計算機技術、模擬與數(shù)字電路技術、

16、自動控制與拖動理論、控制技術、加工工藝以及機械傳動技術，當然還包括上節(jié)所講的基本數(shù)控知識?！　?3)應經(jīng)過良好的技術培訓。數(shù)控技術基礎理論的學習，尤其是針對具體數(shù)控機床的技術培訓，首先是參加相關的培訓班和機床安裝現(xiàn)場的實際培訓，然后向有經(jīng)驗的維修人員學習，而更重要且更長時間的是自學?！　?4)勇于實踐。要積極投入數(shù)控機床的維修與操作的工作中去，在不斷的實踐中提高分析能力和動手能力。　　(5)掌握科學的方法。要做好維修工作光有熱情是

17、不夠的，還必須在長期的學習和實踐中總結提高，從中提煉出分析問題、解決問題的科學的方法?！　?6)學習并掌握各種電氣維修中常用的儀器、儀表和工具?！　?7)掌握一門外語，特別是英語。起碼應做到能看懂技術資料。</p><p><b>　　2.2物質條件</b></p><p>　　(1)準備好通用的和某臺數(shù)控機床專用的電氣備件?！　?2)非必要的常備電器元件應做到

18、采購渠道快速暢通?！　?3)必要的維修工具、儀器儀表等，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件。 　　(4)每臺數(shù)控機床所配有的完整的技術圖樣和資料?！　?5)數(shù)控機床使用、維修技術檔案材料。</p><p>　　2.3關于預防性維護</p><p>　　預防性維護的目的是為了降低故障率，其工作內容主要包括下列幾方面的工作。　　(1)人員安排 為每臺數(shù)控機床分配專門的操作人員、工藝

19、人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務技術水平?！　?2)建規(guī)建檔 針對每臺機床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案，管理者要經(jīng)常檢查、總結、改進?！　?3)日常保養(yǎng) 對每臺數(shù)控機床都應建立日常維護保養(yǎng)計劃，包括保養(yǎng)內容(如坐標軸傳動系統(tǒng)的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風狀況等等)及各功能部

20、件和元氣件的保養(yǎng)周期(每日、每月、半年或不定期)。　　(4)提高利用率 數(shù)控機床如果較長時間閑置不用，當需要使用時，首先機床的各運動環(huán)節(jié)會由于油脂凝固、灰塵甚至生銹而影響其靜、動態(tài)傳動性能，降低機床精度，油路系統(tǒng)的 堵塞更是一大煩事；從電氣方面來看，由于一臺數(shù)控機床的整個電氣控制系統(tǒng)硬件是由數(shù)以 萬計的電子元器件組成的，他們的性能和壽命具有很大離散性，從宏觀來看分三個階段：在一年之內基本上處于所謂“磨合”階段。在該階段故障率</

21、p><p>　　第三章數(shù)控機床電氣故障診斷與維修</p><p>　　3.1常見電氣故障分類</p><p>　　數(shù)控機床的電氣故障可按故障的性質、表象、原因或后果等分類。　　(1)以故障發(fā)生的部位，分為硬件故障和軟件故障。硬件故障是指電子、電器件、印制電路板、電線電纜、接插件等的不正常狀態(tài)甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障。而軟件故障一般是指plc邏輯控制

22、程序中產(chǎn)生的故障，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改plc程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障。最嚴重的軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務機構聯(lián)系解決了?！　?2)以故障出現(xiàn)時有無指示，分為有診斷指示故障和無診斷指示故障。當今的數(shù)控系統(tǒng)都設計有完美的自診斷程序，時實監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟、硬件性能，一旦發(fā)現(xiàn)故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)

23、生的原因、部位，而且還有排除的方法提示。機床制造者也會針對具體機床設計有相關的故障指示及診斷說明書。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數(shù)電氣故障的排除較為容易。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致(如開關不閉合、接插松動等)。這類故障則要依靠對產(chǎn)生故障</p><p>　　3.2故障的診斷與分析</p><p>　　這是排故的第一階段，是非

24、常關鍵的階段，主要應作好下列工作：　?、僭儐栒{查　在接到機床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現(xiàn)場 故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現(xiàn)場排故所應攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時間?！　、诂F(xiàn)場檢查　到達現(xiàn)場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實 初步判斷的準確度。由于操作者

25、的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現(xiàn)場，使排故增加難度?！　、酃收戏治觥「鶕?jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原 則。由于大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使 用說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因?！　、艽_定原因　對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修

26、人員是 一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合考驗?！　、菖殴蕼蕚洹∮械?lt;/p><p>　　(5)參數(shù)調整法　數(shù)控系統(tǒng)、plc及伺服驅動系統(tǒng)都設置許多可修改的參數(shù)以適應不同機床、 不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的

27、變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數(shù)方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調試經(jīng)驗?！　?6)備件置換法　當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然

28、后再去檢查修復故障板。備件板的更換要注意以下問題?！　、俑鼡Q任何備件都必須在斷電情況下進行。　?、谠S多印制電路板上都有一些開關或短路棒的設定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一 定要記錄下原有的開關位置和設定狀態(tài)，并將新板作好同樣的設定，否則會產(chǎn)生報警而不能</p><p>　　3.3電氣故障的排除方法</p><p>　　這是排故的第二階段，是實施階段?！　∪缜八?，電氣故障的分析

29、過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法 在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了，本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。　　(1)電源　電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟 失數(shù)據(jù)、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)

30、由電源而引起的故障。我們在設計數(shù)控機床的供電系統(tǒng)時應盡量做到：　?、偬峁┆毩⒌呐潆娤涠慌c其他設備串用。　?、陔娋W(wǎng)供電質量較差的地區(qū)應配備三相交流穩(wěn)壓裝置?！　、垭娫词级擞辛己玫慕拥亍！　、苓M入數(shù)控機床的三相電源應采用三相五線制，中線(n)與接地(pe)嚴格分開?！　、蓦姽駜入娖骷牟季趾徒?、直流電線的敷設要相互隔離?！　?2)數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障　?、傥恢铆h(huán)報警?？赡苁俏恢脺y量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號

31、不存在等?！　、谧鴺溯S在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動。可能是</p><p>　　3.4維修排故后的總結</p><p>　　對數(shù)控機床電氣故障進行維修和分析排除后的總結與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應引起足夠重視?！　】偨Y提高工作的主要內容包括：　　①詳細記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過程中出現(xiàn)的各種問題，采取的各種措施，涉 及到的相關電路圖、相關參數(shù)和相關軟件，

32、其間錯誤分析和排故方法也應記錄并記錄其無效的原因。除填入維修檔案外，內容較多者還要另文詳細書寫?！　、谟袟l件的維修人員應該從較典型的故障排除實踐中找出常有普遍意義的內容作為研究課題 進行理論性探討，寫出論文，從而達到提高的目的。特別是在有些故障的排除中并未經(jīng)由認真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結研究就更加必要。　?、劭偨Y故障排除過程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應事后想辦法補濟，而且在 隨后

33、的日子里研讀，以備將來之需?！　、軓呐殴蔬^程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識，制定學習計劃，力爭盡快補課?！　、菡页龉ぞ摺x表、備件之不足，條件允許時補齊。</p><p>　　總結提高工作的好處是：　?、傺杆偬岣呔S修者的理論水平和維修能力。 　?、谔岣咧貜托怨收系木S修速度。　?、劾诜治鲈O備的故障率及可維修性，改進操作規(guī)程，提高機床壽命和利用率?！　、芸筛倪M機床電氣原設計之不足?！　、葙Y源共享。總結資料可作為

34、其他維修人員的參數(shù)資料、學習培訓教材。</p><p><b>　　總 結</b></p><p>　　本文闡述的數(shù)控機床電氣故障的維修方法適合常見的數(shù)控機床的電氣故障。 現(xiàn)代數(shù)控機床日益向著大型化、復雜化、自動化、高速化和連續(xù)化的方向發(fā)展，其電氣系統(tǒng)也 越來越復雜，數(shù)控機床的電氣故障維修也越來越困難，對電氣故障診斷技術的要求也越來越高。應 用先進的故障診斷技術

35、對數(shù)控機床進行監(jiān)測與診斷，可及時發(fā)現(xiàn) 機器故障，消除事故隱患和預防設 備惡性事故的發(fā)生。并且，隨著高新技術快速發(fā)展，數(shù)控機床電氣維修技術將不斷完善和日趨成熟。</p><p><b>　　致　　謝</b></p><p>　　非常感謝孫志平老師在我大學的最后學習階段——畢業(yè)設計階段給自己的指導，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，他們給了我耐心的指導

36、和無私的幫助。為了指導我們的畢業(yè)論文，他們放棄了自己的休息時間，她們的這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他們表示我誠摯的謝意。同時，感謝所有任課老師和所有同學在這三年來給自己的指導和幫助，是他們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！</p><p><b>　

37、　參考文獻</b></p><p>　　[1]曹琰主編.數(shù)控機床應用與維修.北京：電子工業(yè)出版社，1994. [2]周文彪主編.現(xiàn)代設備管理理論與方法.上海：同濟大學出版社，1995. [3]張翠鳳主編.設備維修工藝學.西安：西北工業(yè)大學講義，1987. [4]孫漢卿主編.數(shù)控機床維修技術.北京：機械工業(yè)出版社，2002. [5]畢承恩，丁乃健主編.現(xiàn)代數(shù)控機床.北京：機械工業(yè)出版社，1991. [6