发布时间 : 星期一 文章机电一体化数控机床故障分析与维修维护技术毕业论文更新完毕开始阅读
1.控制介质
控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。 2.输入装置
输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。 3.数控装置
数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作 4.驱动装置和位置检测装置
驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。
位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。 5.辅助控制装置
辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。由于可编程逻辑控制器（PLC）具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。 6.机床主体
机床本体是加工运动的实际机械部件，主要包括：主运动部件，进给运动部件（如工作台、刀架）和支撑部件（如床身、立柱等），还有冷却润滑、转位部件。如夹紧、换刀机械手等辅助装置。
1.3.数控机床机械结构特点与结构组成
1.3.1数控机床机械结构的特点
数控机床是机电一体化产品的典型代表，尽管它的机械结构与普通机床的结构有许多相似之处，但并不是简单地在普通机床上配备数控系统即可，它与普通机床相比，结构上进行了改进，主要表现在以下几个方面：
1）．主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范围。有些数控机床的主传动系统已开始采用结构紧凑、性能优异的电主轴。 2）．进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦力，提高传动精度。有些数控机床的进给部件直接使用直线电机驱动，从而实现了高速、高灵敏度伺服驱动。
3）．床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面形状，且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。
4）．加工中心备有刀库和自动换刀装置，可进行多工序、多面加工，大大提高了生产率。
1.3.2数控机床机械结构的组成
数控机床的机械结构主要由以下几个部分组成： 1）．主传动系统
它包括动力源、传动件及主运动执行件主轴等，其功用是将驱动装置的运动及动力传 给执行件，以实现主切削运动。
2）．进给传动系统
它包括动力源、传动件及进给运动执行件工作台（刀架）等，其功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件，以实现进给切削运动。
3)．基础支承件
它是指床身、立柱、导轨、滑座、工作台等，它支承机床的各主要部件，并使它们在静止或运动中保持相对正确的位置。
4)．辅助装置
指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。
第二章 数控机床故障与维修的基本知识
2.1 故障的基本概念和诊断
故障———指整机或部件在规定的时间和使用条件下不能完成规定的功能，或各项技术经济指标偏离了它的正常状况，但在某种情况下尚能维持一时间工作，若不能得到妥善处理将导致事故，如电动机功率降低，传动系统失去平衡噪声增大，工作机构能力下降，润滑油的消耗增加等。
故障诊断———是在数控机床运行中，根据设备的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策
2.2 故障的分类
1）从故障的起因分类
关联性故障—和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。 非关联性故障—和系统本身结构与制造无关的故障。 2）从故障发生的状态分类
突然故障—发生前无故障征兆，使用不当。 渐变故障—发生前有故障征兆，逐渐严重。 3)按故障发生的性质分类
软件故障—程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。
硬件故障—电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。 干扰故障—由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。 4）按故障的严重程度分类
危险性故障—数控系统发生故障时，机床安全保护系统在需要动作时，因故障失去保护动作，造成人身或设备事故。
安全性故障—机床安全保护系统在不需要动作时发生动作，引起机床不能起动。 5）按故障发生时间分类
（1）早发性故障：这类故障是由于设备在设计、制造、装备、安装、调试、等方面存在问题而引起的。
（2）突发性故障：主要是由各种不利因素和外界影响共同作用的结果，其发生特点是具有偶然性，一般与机床使用时间无关，因而是难以预测的。但它一般容易排除，因此通常不影响机床的寿命。
（3）渐进性故障：主要是由产品参数的劣化过程（磨损、腐蚀、疲劳、老化）逐渐发展
而形成的。其特点是发生的概率与使用时间有关，且只是在产品的有效寿命的后期才表现出来。渐进性故障一经发生，就标志着产品寿命的终结。因而它往往是机械进行大修的标志。由于这种故障是逐渐发展的，因此，通常是可以进行预测的。
（4）复合性故障：这类故障包括上述故障特征，其故障发生时间不定。设备工作能力耗损过程的速度与其耗损的性能有关。
2.3 数控机床产生的故障规律
与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用下图的浴盆曲线(也称失效率瞌线)表示。整个使用寿命期，根据数控机床的故障频率大致分为三个阶段，即早期故障期、
偶发故障期和耗损故障期。
1．早期故障期
这个时期数控机床故障率高，但随着使用时间的增加迅速下降。这段时间的长短，随产品、系统的设计与制造质量而异，约为10个月。数控机床使用初期之所以故障频繁，原因大致如下：
(1)机械部分
机床虽然在出厂前进行过磨合，但时间较短，而且主要是对主轴和导轨进行磨合。由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何形状偏差，部件的装配可能存在误差，因而，在机床使用初期会产生较大的磨合磨损，使设备相对运动部件之间产生较大的问隙，导致故障的发生。
(2)电气部分
数控机床的控制系统使用了大量的电子元器件，这些元器件虽然在制造厂经过了严格的筛选和整机考机处理，但在实际运行时，由于电路的发热，交变负荷、浪涌电流及反电势的冲击，性能较差的某些元器件经不住考验，因电流冲击或电压击穿而失效，或特性曲线发生变化，从而导致整个系统不能正常工作。
(3)液压部分