C6136数控车床的改造毕业论文（5篇）

第一篇：C6136数控车床的改造毕业论文

C6136数控车床的改造

内容摘要

由于C6136数控车床已经使用了3年多时间，其各部分传动零件和电器部分及加工零件所要求的精度c6136都无法达到，故我们要对C6136数控车床进行升级改造使其达到生产精度要求和工艺要求。此次改造主要是对其系统，横向和纵向丝杠的改动及更换步进电机等。关键词：数控机床改造、滚珠丝杠

步进电机

数控系统

步进电机

绪

论

1.1 C6136数控车床的改造方案

1.2 原C6136数控车床由于使用年份比较长，使用频率比较多故其步进电机内部的磁力圈已经磨损严重导致步进电机丢步严重精度误差严重。故我们要选型更换步进电机。我们知道伺服电机的精度及工作性能要比步进电机好的多，但是为了节约成本我们还是选用步进电机。

1.3 原C6136的数控系统为GSK928TC现我们改换其升级版本GSK928TCA。GSK928TCA数控系统，采用32位高性能工业级CPU构成控制核心，实现UM级精度运动控制，系统功能及参数比较多我这里就不一一说明了。主要是性能比较稳定，界面显示直观简明，操作方便。

1.4 原数控车床的丝杆属于滑动螺旋传动，主要缺点就是机械效率低，一般仅为30~60%，与改造后的精度相差很多。数控机床除了具有较高的定位精度外，还应良好的动态间应特征，滚珠丝杠副的特点，传动效率高，一般达到90%以上，通过预紧力可消除丝杠间隙，运动平稳，传动精度高，有可靠性，磨损小，使用寿命长，但制造复杂，成本高。要使系统指令好，有能满足精度要求，本次改造采用滚动螺旋机构。

1.5 原数控车床的主轴电机功率为3.7KW，在其工作中发现其功率完全不够。车床的切削力不足不可以大刀量进给，导致加工效率不高。故这里我们选用7.5.KW的主轴电机以提高数控车床的切削力和生产效率问题。1.6 原C6136数控车床的变频器我们用的是富凌变频器3.7KW。其缺点就是工作性能不稳定，没有自动电压调整导致主轴转速不稳及主轴启动延时比较厉害等。故我们这次选用安邦信AM100-7.5KW变频器 380V级其优点就是1具有自动电压调整，自动节能运行，自动限流对运行期间电流自己限制，防止频率过流故障跳闸等优点。

1.7 由于改动了上述部件故这里我们要考虑步进电动机距角和丝杆导程只能按

标准选择，要达到0.001秒的分辨率的要求，纵﹑横向均要用错齿调隙的齿轮做减速运动。

要求改造更新后的C6136数控车床的参数如下：

最大回转直径：360MM 电机功率：7.5KW 快速进给：纵向2.4 m/min

横向1.2m/min 切削速度：纵向0.5m/min

横向0.25m/min 定位精度：0.015mm 运动部件重量：纵向800N

横向600N 脉冲当量：纵向0.01mm

横向0.005m 一 数控系统的选择

1原C6136数控车床使用的是广数GSK928TC数控车床系统，此系统由于使用时间比较长其内部的电器部分已经老化，导致机床在工作中突然停机。严重影响加工质量与人身安全。现在我们更换成GSK928TC的升级版本GSK928TCA，GSK928TCA具有以下特点： Z、X、Y三轴控制，两轴联动，可控Y轴或伺服主轴，0.001mm（即μm级）插补精度，系统切削速度可达15000 mm/min；定位最高快速速度输出可达30000 mm/min。2 圆弧加工的最大半径可达1000m。加工性能好：系统输出脉冲平稳、均匀，加工后工件表面波纹均匀细腻、衔接处无顿痕。高效加工与灵活的实时检测并行执行处理机制；程序段间过渡不占时间；辅助指令与定位指令可以同步执行；灵活应用系统的语句编程功能，能有效提升综合效率和安全性。最大限度的安全措施：提供了多种有关安全方面的参数选项，确保安全使用；具有双重软限位保护功能等。

具体参数这里不详细说明了，主要选择此系统是因为价格相对比较便宜，工作性能比较稳定。还有就是其系统界面与GSK928TC基本一致方便操作人员快速熟悉掌握。

一 滚珠丝杆的选型与计算

1我们现在要计算一下纵向丝杠的进给牵引力Fm： 纵向进给的综合型导轨 采用三角型或综合导轨:

Fm=kFx+f（3.1）

式中:Fx,Fy,Fz, —切削分力(N): G-移动部件的重量(N)

f—导轨上的摩擦系数,随导轨形式而不同

K考虑颠复力距影响的实验系数.f=0.16 则Fm=1.15×877.5+0.16(3510+800)=1698.75N 再计算一下最大动负载C:

C=3LfwFm

选用滚珠丝杠副的直径d.时必须保证在一定轴向负载 作用下.丝杠在回转100万转后,在它的滚道上不产生点蚀 现象.这个轴向负载的最大值称为该滚珠丝杠能承受的最大动 负载

C

可

用

C=

3L（3.3）L=（3.4）n= 3

(Fz+G)

（3.2）fw.Fm

60nT106

1000VSL0

（3.5）

式中滚珠丝杠导程L=6mm.可取最高进给速度的(1/2~1/3)此处 VS=0.5×0.5=0.25m/min T: 使用寿命按15000h计算 L: 寿命以106转为1单位 Fw: 运转系数，按一般运转取 fw:12~1.5 取fw=1.3 10000.25=42r/min 660nT604215000L===38小时

106106N=C=3L.fw.Fm C=338×1.3×1698.75=7508.47 计算出以上数据后查一下<<精密机床配件系列>>-山东济宁

选取滚珠丝杠公称直径为φ40选用的型号为 CDM4006-2.5作为纵向丝杆因为其额定动载荷15470N,所用强度足够用。2现在算下纵向丝杆的定位精度：

最大牵引力为1698.75N, 支承间距L=1700mm 丝杠螺母及轴承均采用预紧,预紧力为最大牵引力为1698.75N.公式如下： ΔL=Fm.L0

: EFFm工作负载(N)L.:滚珠丝杠L=6mm E:材料弹性模数对钢E=20.6×106(N/mm2)F:滚珠丝杠面积mm2

F=1/4πD2=1/4π×402=1256m △L=1698.73620.394×104mm 620.6101256.0 4

再算滚珠丝杠总长度上拉伸或压缩的变形量δmm δ=0.394×10-4×L/6=0.011 对滚珠丝杠经过预拉拉伸,拉压刚度可提高4倍 其实际变量=1/4×0.011=2.75×103mm 3=0.00756mm<定位精度0.015mm 计算值满足改装所需要求，顾纵向丝杆选择型号CDM4006-2.5的丝杆。

2计算横向丝杠进给牵引力Fm： 横向导轨为燕尾形导轨 其计算公式如下: Fm=KFx+f(Fz+2Fy+G)式中K:考虑颠复力矩的影响实验系数K=1.4 f:导轨上摩擦系数为f=0.2,G移动部件重量G=600N Fm=1.4×702+0.2(1755+2×438.75+600)=1629.3N 3．计算最大动负载(N)1000VS10000.250.5.==31.25 L046031.2515000L==28.125 106n=C=328.125×1.2×1629.3=5865.48N 得出以上数据后

查<<精密机床配件系列>>丛书

山东济宁 选用滚珠丝杠为CDM2504-2.5 其额定的动载荷为6638 d=25mm d1=24.5mm 循环列数为1×2.5×2

Coa=16826 螺旋导程角 r=arctanpD=arctan

4r=2°55 选择精度等级为3级。其数据

3.1425满足横向丝杆要求。

得知以上数据后算出横向丝杆的定位精度：

已知横向进给最大牵引力为2612.1N 支承间距 L=450mm 因丝杠长度较短不需要预紧

滚珠丝杠的拉伸或压缩变形量 △L=FmL1629.344==0.6448×10 62EF20.610/425滚珠丝杠经过预拉伸

=1/4×0.007254=0.0018 3=0.0054小于定位精度

定位精度为0.015mm 计算值满足改装要求，所以横向丝杆我们选用CDM2504-2.5。

二 步进电机的计算与选型： 1 纵向步进电机力矩计算

机床在不同工况下,其所需要的转距不同,下面分别按各阶段计算 快速空载启动时所需要的力矩M起

M起（3.8）

式中:M起-快速空载启动力矩(N.m)Mmax-折算到电机轴上的加速力矩(N.m)Mf-折算到电机轴上的附加摩擦力矩(M.m)起动加速时间ta=30ms Mmax=J.e=Jnmax=Vmax.b

p.3602nmax×102 60ta=Mmax+Mf+M0

J—传动系统折算到电机轴上的总等效转动惯量(Kg.cm2)ε—电机最大角加速度 nmax-电机最大转速(r/min)p—脉冲当量 b—步进电机的步距角 nmax=vmax.bp.360=

24000.75=500r/min

0.013606

Mmax=28.95002=504.4N.cm 103(60/23010)摩擦力矩Mf(N.m)Mf=F0L0f'GL0= 2i2iF.—导轨摩擦力(N)了发

G运动部件总重量(N)i —齿轮降速比按i=Z1/Z2计算 η—传动链总效率一般η=0.7~0.85 取0.8 Mf=0.168000.6=12.22N.cm 20.81.25附加摩擦力M0 M0=FP0.L0(12)` 2i式中 FP0-滚珠丝杠预加载荷一般取1/3F m Fm为进给牵引力(N)L0—滚珠丝杠导程(cm)N—滚珠丝杠未预紧时传动效率94.24% M0=M0=FP0.L01/3Fm0L0(12)=(12)2i2i1/31698.730.6(10.92)

20.81.25∴M起=Mmax+Mf+M0=504.4+12.22+10.28=526.9N.cm(2)快速移动时所需力矩M快

M快=Mf+M0 Mf=

0.16(3510800)f'(FZG)0.6=65.88N.cm L0=

20.81.252i(3)最大切削力负载时所需力矩M切

M切=Mf+M0+Mt 7

Mt=Fmax.L0

2i式中 Fmax-进给方向上的切削力取Fx=877.5N

Mt-折算到电机轴上的切削负载力矩(N.cm)

Mt=877.50.6`=83.84(N.cm)20.81.2M切=Mt+M0+Mt=65.88+10.28+83.84=160N.cm

从上面可以看出M起, M快,M切,三种情况下,以快速空载时

所需力矩最大,以此项工作为选步进电机的依据步进电机的选择：

对于工作方式为五相十拍的步进电机

Mjmax=

Mmax=526.9/0951=554.048 查表选用130BF001型直流步进电机的最大静转距为930N.cm，满足改装要求。

3横向步进电机力矩的计算：

机床在不同工况下其所需的转距不同,下面分别按各段计算 1.快速空载起动时所需的力矩M起

M起=Mmax+Mf+M0 Mmax=J.e=J×nmax=

2nmax102 60taVmaxb12000.75==500r/min p3600.0053602500102Mmax=2.414×=42.1N.cm 3603010折算电机轴上的摩擦力力矩Mf Mf=F0L00.166000.4==4.58N.cm 23.145/32i附加摩擦力矩M0

M0=

21/3FmFP0.L0(1)(12)=

20.85/32i8

=1/31629.3(10.92)=11.07Ncm 20.85/3Mmax=42.1+4.58+11.07=57.75N.cm(3)快速进给时所需力矩M快

M快=Mf+M0

Mf=F0L0f'G=4.58N.cm 2i2i

M0=1/3Fm/2paini(1-n2)=11.07N.cm

M快=4.58+11.07=15.65N.cm(4)最大切削负载所需力矩M切

M切=Mf+M0+Mt Mt=F0t07020.4==33.4N.cm 3.14　0.85/32i2　F0L0f'(FZG)0.16（1755600)17.96N.cm ==

23.140.85/322iMf=

M切=33.4+17.96+11.07=62.43N.cm

上面计算可以看出M起,M快,和M切三种工况下, 以最大切削负载所需力矩M切作为选用电机的依据当 步进电机为五相十拍时=M切/Mmax

Mjmax=M切/=62.43/0.951=65.64 算出后查表选择90BF002的步进电机其最大静转距为400，满足改装要求。

（一）主轴电动机与变频器的选择； 原C6136数控车床的主轴电动机功率为3.7KW不能满足生产要求。我们现在把电动机换成功率为7.5KW的YVP变频调速三相异步电动机。其主要特点：

1、起动电流小，不用附加起动设备；

2、低频起动时力矩对负载冲击小；

3、体积小、重量轻、安装尺寸和Y系列相同；

4、在风罩内装有轴流风机，在各种转速下，均有良好的冷却效果；

5、应用范围广，在50Hz以下可作恒转矩运行，在50Hz以上可作恒功率运行；

6、调速平滑能在5～100Hz范围内无级调速；

7、较电磁调速电机节能降耗，调速范围广，结构简单，使用可靠，维修方便等优点足够满足改装要求，其价格为1230元在同型号中性价比比较高

。变频器我们用安邦信AM100-7.5KW变频器其主要点前面以阐述这里就不详细说明了，其连接图如下：

此变频器工作稳定性比较好，满足改装要求。

三 C6136数控车床的系统硬件电路改造

由于原机床使用年限比较长导致部分接线与电器元件老化，导致数控车床整体的

问题严重比如指令输入后系统没反应及有时工作状态中突然停机等问题。所以我们此次要把系统硬件的电路更换掉我们选用的是GSK928TCA数控系统。拆下原来的数控系统，把数控系统的连接线与驱动器的插口对应接在一起其中PA口为输入口，PA0与PA5是功能健其主要控制刀架﹑编程﹑空运行﹑自动与手动把PA0与PA5连接到驱动器对应的输入接口。把PB0连接到驱动器的对应的输出口其主要是控制启动﹑连续﹑单段﹑急停等。把PB5连接到驱动器的对应输出口其主要功能是换刀。PB6主要是接光电编码器的输出零位接口。把PA0与PA7的输出端接到驱动器的输入口其主要功能是控制Z轴和X轴的步进电机转动。PC4是报警接口.PB4和PB7是控制数控车床的行程开关的。

四 主轴编码器的选择与安装

编码器我们选择F58系列增量型编码器-实心轴。

其主要特点是：自动测量数控车床上的作角度和横，纵坐标的测量等

内部采用ASIC器件，可靠性高﹑寿命长﹑抗干扰能力强﹑不锈钢主轴有较强的稳定性和防护性﹑金属外壳更加牢固出线插头有防水功能等。

安装示意图：

安装注意事项：

– 必须选择柔性联轴器

– 径向、轴向、角度安装偏差不允许超过 联轴器允许范围，以1/10最大值为佳。– 径向偏差建议不超过0.03mm – 轴向安装时，必须注意驱动轴轴向窜动 不得出现牵引或碰撞编码器轴的现象。– 安装不得出现任何机械敲打撞击或加 工，若出现安装困难，切忌使用安装螺孔作为同轴定位尺寸。

五 丝杆与导轨的自动润滑

对于丝杆与导轨的自动润滑我们保留原先C6136数控车床的单数显电动润滑泵。

六．改造小结

对数控车床的升级改造有多方面的问题：比如成本问题﹑数控车床的整体布局问题及数控车床的高精度问题及操作问题等。如今数控机床的发展日新月异，高速化﹑高精度化﹑功能复合化﹑控制智能化﹑高可靠性﹑开放化﹑网络化﹑极端化﹑绿色化﹑并联驱动化。以上升级改造只是提高了C6136数控车床的控制精度﹑加工效率﹑以及加工精度的及表面加工质量等方面。

七 参考文献

1步进的电机计算公式参考张勇主编，《车床数控化改造实例》，机械工业出版社 2 纵向与横向丝杆计算公式胡晓东主编，《数控机床操作与维护技术基础》电子工业出版社 主轴电动机和变频器的选择参考本身机械加工所需要的要求。4 电路接线参考自身实际操作。主轴编码器参考刘永久主编，《数控机床故障诊断与维修技术（FANUC系统）》，机械工业出版社

致

谢

在此次毕业设计中我不但巩固了已学过的机械设计方面的基础知识，而且看来很都资料学了很多东西，并从中学到了不少的知识，获益匪浅。而此次毕业设计的顺利完成，除了自己本身的努力之外，我觉得更加离不开老师和同学们的帮助。我首先要感学校给予了我提升个人能力的这样一个学习的平台；再者，我要真诚地感谢所有老师，正是在他们精心的培养、指导、无私的关怀与帮助下，促使我顺利完成了学业。在此诚挚地道一声：老师们，谢谢！

第二篇：数控车床维修及维护毕业论文

摘 要

毕业设计（论文）作为大学所学知识的最后一次总结，其作用是很重要的。它不但对我们所学的知识做了一次全面的检查与巩固，而且是我们综合利用所学的全部理论与实践相结合的重要环节。

本次设计（论文）的内容为数控车床维修的条件、机床故障检查与排除分析的方法以及车床的保养和典型车床的诊断与维修等。在闫老师的耐心指导下。为我们介绍了数控车床的原理与应用，并且讲解了数控车床的维修方法与注意的事项，以及实践工作的方法和理论及解决实际问题的方法。为我们整个毕业设计（论文）取得了第一手资料。在毕业设计过程中闫老师提出了宝贵的意见和纠正我们的错误，从而使我们的毕业设计（论文）得以圆满成功。这次毕业设计（论文）使我受益匪浅。

首先，培养我们分析实际问题的能力和运用所学知识动手解决问题的能力，从而达到巩固，扩大和深化所学的理论知识，为即将走向的工作岗位打下坚实的基础。

其次，培养了我们深入实际，调整研究的工作方法。再次，培养我们熟悉有关技术政策，运用国家标准规范规定的能力，独立进行查找资料的能力。数控车床自身所具有的明显优势使得它在工业中的应用前景极为乐观，随着数控技术进一步的开发和利用，我们深信，它必将在机械工程领域发挥巨大的作用。关键词：数控车床的保养 硬件故障 软件故障

目 录

摘要 ··························································· 1 前言 ··························································· 3 第一章 数控车床 ················································· 4

一、数控车床 ················································· 4

二、数控车床 ················································· 6 第二章 数控车床 ················································ 15

一、车床故障 ················································ 15

二、车床故障 ················································ 18

三、数控车床 ················································ 20 第三章 车床的 ················································· 23

一、数控车床 ················································· 23 二．数控车床 ················································· 24 结论 ·························································· 26 感想 ·························································· 27 致谢 ·························································· 28 参考文献 ······················································ 29

前言

数控机（车）床是机电一体化的高技术产品，它的产生是20世纪中期计算机技术，微电子技术和自动化技术高速发展的结果,是在机械制造业要求产品高精度、高质量、高生产率、低消耗和中、小批量、多品种产品生产实现自动化生产的结果,机械制造业是国民经济的支柱产业之一，但在实现多品种、小批量产品自动化生产方面曾遇到困难,对于大批大量生产，实现自动流水作业比较容易，但对于多品种小批量生产的自动化经历了漫长的道路,因为机械制造业属于离散型生产，它与化工生产、电力生产等连续型生产类型截然不同,在机械加工中，产品是经过一道道工序、多次换刀与一系列动作逐步累加而成型的,通过成组技术将产品分类，力求把中、小批量产品转换成大批大量生产的形式，组成流水生产作业，在一定程度上可以使机械加工生产类型由离散型转化为连续型。但要把这种连续型生产实现柔性自动化，只有在数控车床诞生以后，把计算机技术引入金属切削车床之中，才从根本上解决了“柔性制造”（Flexible Manufacturing）、自动化生产的实际问题,因此，毫不夸张地说：数控车床的产生是机械制造业领域中的一场重大的技术革新, 经过半个世纪的不断改进、开拓与发展，数控车床已形成品种齐全，种类繁多、性能完善与外观造型完美的自动化生产装备,而且正在迈向更高的层次——实现无人化工厂.。

目前，数控车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，但数控车床是复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等很多技术，发生故障是难免的,机械锈蚀、机械磨损、机机械失效，电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、灰尘等，但由于技术越来越先进、复杂，且我国从事数控车床电气设计、应用与维修技术工作的工程技术人员数以万计，然而由于此项技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因素的制约，在数控车床电气维修技术方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。当今控制理论与自动化技术的高速发展，尤其是微电子技术和计算机技术的日新月异，使得数控技术也在同步飞速发展，数控系 统结构形式上的PC基、开放化和性能上的多样化、复杂化、高智能化不仅给其应用从观念到实践 带来了巨大变化，也在其维修理论、技术和手段上带来了很大变化。因此对维修人员的素质要求很高的维修经验，要求他们具有较深的专业知识和丰富的维修经验,在数控车床出现故障才能及时排除，没有理论指导的实践是盲目的实践,没有实践的理论空洞的理论。

伴随着数控车床的普遍应用，数控车床的维修与保养技术也应运而生，本文旨在通过对数控车床故障的分析与维修保养等方面做了必要的介绍，是因为每台数控车床经过长时间使用后都会出现零部件的损坏，且在首次使用数控车床或由工人不熟练操作时，在一段时间里有1/3以上的故障是由操作不当引起的，但是即使开展有效的预防性维护可以延长元器件的工作寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，延长车床的工作时间。

数控车床具有集机﹑电﹑液于一身的特点，是一种自动化程度高的先进设备，为了充分发挥其效益，以减少故障延长系统的平均无故障时间，所以要求数控车床维护人员不仅要有机械加工工艺以及液压气动方面的知识，还要具备电子计算机﹑自动控制﹑驱动及测量技术等方面的知识，这样才能全面的了解和掌握数控车床，及时搞好维护保养工作。

第一章 数控车床的维修

一、数控车床维修工作的基本条件

数控车床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控车床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。1．人员条件

数控车床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。

1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。

2）知识面要广，要学习并基本掌握有关数控车床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括基本数控知识。

3）应经过良好的技术培训，数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控车床的技术培训，首先是参加相关的培训班和车床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。

4）勇于实践，要积极投入数控车床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。

5）掌握科学的方法，要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。7）掌握一门外语，特别是英语，起码应做到能看懂技术资料。2．物质条件

1）准备好通用的和某台数控车床专用的电气备件。

2）非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。

3）必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。

4）每台数控车床所配有的完整的技术图样和资料。5）数控车床使用、维修技术资料档案。3．关于预防性维护

预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作：

1）人员安排为每台数控车床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。

2）建档针对每台车床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，管理者要经常检查、总结、改进。

3）日常保养对每台数控车床都应建立日常维护保养计划，包括保养内容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧,继电器、接触器触头清洁，各插头、接线 5 端是否松动，电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。

4）提高利用率数控车床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，首先车床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能，降低车床精度，油路系统的堵塞更是一大烦事；从电气方面来看，由于一台数控车床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期间不断开动车床则会较快完成“磨合”任务，而且也可充分利用一年的维修期；第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下,车床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，电器硬件故障会逐渐增多，数控系统的使用寿命平均在8～10年左右。因此，在没有加工任务的一段时间内，最好较低速度下空运行车床，至少也要经常给数控车床通电,甚至每天通电。

二、数控车床故障诊断

我们要学习车床的诊断首先要需要了解两个概念：系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能： 1．诊断的内容

1）动作诊断：监视车床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是ATC、APC和车床主轴。

2）状态诊断：当车床电机带动负载时，观察运行状态。3）点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。4）操作诊断：监视操作错误和程序错误。5）数控系统故障自诊断。2．典型数控车床的故障诊断与维修

1）伺服报警 414#、410#

台湾省产FTC-30 数控车床在加工过程中出现 414#、410# 报警 , 动力停止。关闭电源再开机 ,X 轴移动时车床振颤 , 后又出现报警并动力停止。查系统维修手册 , 报警信息为伺服报警、检测到 X 轴位置偏差大。根据现象分 6 析 , 认为可能有以下原因 :① 伺服驱动器坏;②X 轴滚珠丝杠阻滞及导轨阻滞。针对原因① , 调换同型号驱动器后试机 , 故障未能排除。针对故障②, 进入伺服运转监视画面 , 移动轴观察驱动器负载率 , 发现明显偏大 , 达到 250%-300%。判断可能为机械故障。拆开 X 轴防护罩 , 仔细检查滚珠丝杠和导轨均未发现异常现象。车床 X 轴水平倾斜 45o 安装 , 应有防止其下滑的平衡块或制动装置 , 检查中未发现平衡块 , 但车床说明书电器资料 显示 PMC 确有 X 轴刹机释放输出接点 , 而对比同型车床该接点输出正常。检查车床厂设置的 I/0 转接板 , 该点输出继电器工作正常 , 触点良好 , 可以输出 110V 制动释放电压。据此可断定制动线圈或传输电缆有故障。断电后 , 用万用表检测制动线圈直流电组及绝缘良好 , 两根使用的电缆中有一根已断掉。更换新的电缆后开机试验 , 一切正常。此故障虽然是有系统报警 , 但直接原因却是电缆断线。这一故障并不常见车床厂家在安装整机时处理不当或电器件压接不牢靠通常却都能引起一些故障而此类故障分析查找原因较麻烦。

2）统制 # 报警

1000 型加工中心在加工时出现 409# 报警 , 停机重开可继续加工 , 加工中故障重现。发生故障时 , 主轴驱动 放大器处于报警状态，显示５６号报警。维修手册说明为控制系统冷却风扇不转或故障。拆下放大器检查 , 发现风扇油污较多 , 清洗后风干, 装上试机故障未排除。拆下放大器打开检查 , 发现电路板油污严重, 且有金属粉尘附着。拆下电路板 , 用无水乙醇清洗 , 充分干燥后装机试验 , 故障排除。此例中 , 故障起因为设备工作环境因素 , 空气湿度大、干式加工、金属粉尘大。数控车床的系统主板、电源模块、伺服放大器等的电路板由于高度集成 , 大都由多层印刷电路板复合而成 , 线间距离狭小 , 异物进入极易引起电路板故障 , 这应该引起使用者的高度注意。数控车床经过近年来发展，技术己日臻成熟，功能越来越强，维修越来越方便。作为数控系统的最终用户－－－加工工厂来说 , 所要做的就是选取合适的系统配置 , 造就车床适当的工作环境 , 加强维护保养 , 利用有效的设备资源 , 充分开发系统潜能 , 最大限度地为企业创造利润。

该车床在运行过程中显示屏上突然出现 414 报警。查询相关资料得知 414 号报警指示意义为 “ 在 X 轴方向上 , 伺服驱动系统发生故障 ”。根 7 据经验 , 我们首先关掉总电源 , 然后将电柜门打开后 , 重新开机 , 目测 X 轴驱动板工作状态 , 发现其板上 “HC”报警指示灯点亮。查阅相关资料得知伺服放大器中发生电流异常。于是我们作了下列步骤的进一步维修判断。

（1）检查该车床参数表 , 对照厂家提供参数目录 , 结果未发现异常参数。

（2）重新关掉车床总电源 , 小心取下伺服驱动板。静态检查板后面的大功率放大模块 , 基本正常。然后将取下的伺服放大驱动板作静态检查 , 用万用表分别检查板上的大电流元件 , 结果发现大功率放大模块的 2 只前置放 大晶体管已击穿(型号为 R2662)。将此管摘下 , 换上同型号新管后 , 重新装入车床的电柜内 , 通电试用后 , 显示屏上报警号消失。同时伺服驱动板上 “HC” 报警指示灯熄灭。此时 , 我们认为故障已排除。但是没有想到的是 , 当车床作空运行时 ,X 轴上可听到明显 “ 咯、咯、咯 ” 的声音 , 似滚珠丝杠螺母中的滚珠损坏的声音 , 当时我们公司机械电气技术人员一致认为 X 轴方向还存在阻尼现象。初步判断认为螺母中滚珠有损坏 , 但当我们用于转动丝杠时 , 却显得比较轻松 , 无明显的卡阻现象。凭经验判断伺服驱动部分有故障。于是我们检查伺服驱动板输出线到电动机的中间环节 , 查出中间的保护开关常闭触点已呈开路状态。在手边无配件的情况下 , 用 1.5mm的导线短接 , 重新开机运行 , 车床工作正常。

在数控车床维修过程中, 有时会遇到一些比较特殊的故障, 例如: 有的车床在刚开机时, 系统和车床工作正常。但是, 当工作一段时间后, 将出现某一故障。这种故障有的通过关机后得以清除, 有的必须经过关机较长的时间后, 车床才能重新工作。此类故障常常被人们称为“软故障”。由于此类故障的不确定性和发生故障的随机性 , 使得车床时好时坏 , 这给检查、测量带来了相当的困难。维修人员必须具备较高的业务水平和丰富的实践经 验 , 仔细分析故障现象 , 才能判定故障原因 , 并加以解决。下面是在数控车床维修中一起比较典型的“ 软故障”维修事例 , 现将故障现象、维修过程及分析思路介绍如下 , 供参考。1． 故障现象

台湾 GOODWAY 公司生产的 GCL-15 型数控车床 , 采用 FANUC ０T 数控系统。X、Z 分别采用 FANUC 5、10 型 AC 伺服电动机驱动 , 主轴 8 采用 FANUC 8S AC 主轴驱动。车床带液压夹具、液压支架和 15 把刀的自动换刀装置, 全封闭防护, 自动排屑。车床本身价格高、精度好 , 是该公司的主要加工设备之一。

该车床发生的故障现象为 : 车床开机时全部动作正常 , 伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行 , 加工的零件 精度全部达到要求。当车床正常工作 5-7h 后 ,Z 轴出现剧烈振荡 ,CNC 报警 , 车床无法正常工作。这时 , 即使关机再启动 , 只要手动或自动移动 Z 轴 , 在所有速度范围内 , 都发生剧烈振荡。但是 , 如果关机时间足够长 , 车床 又可以正常工作 5-7h, 并再次出现以上故障 , 如此周期性重复。

2． 故障分析

根据以上故障现象 , 分析其原因不外乎与 Z 轴有关的机械、电气两个方面。在机械方面 , 可能是由于贴塑导轨的热变形、脱胶 , 滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化 , 导致进给系统的不稳定。在电气方面, 可能是由于某个元件的参数变化 , 引起系统的动态特性改变, 导致系统的不稳定等。

鉴于本车床采用的是半闭环伺服系统, 为了分清原因, 维修的第一步是松开 Z 轴伺服电动机和滚珠丝杠之间的机械联接。在 Z 轴无负载的情况下, 运行加工程序 , 以区分机械、电气故障。经试验发现 : 故障仍然存在, 但发生故障的时间有所延长。因此, 可以确认故障为电气原因 , 并且和负载大小或温升有关。

由于数控车床伺服进给系统包含了 CNC、伺服驱动器、伺服电动机三大部分, 为了进一步分清原因, 维修的第二步是将 CNC 的 X 轴和 Z 铀的速度给定和位置反馈互换(CNC 的 M6 与 M8,M7 与 M9 互换),即：利用 CNC 的 X 轴指令控制车床的 Z 轴伺服和电动机运动 ,CNC 的 Z 轴指令控制车床的 X 轴伺服和电动机运动 , 以判别故障发 生在 CNC 或伺服。经更换发现 , 此时 CNC 的 Z 轴(带 X 轴伺服及电动机)运动正常 , 但 X 轴(带 Z 轴伺服及电动机)运动时出现振荡。据此,可以确认: 控制 Z 轴的 CNC 正常, 故障在 Z 轴伺服驱动或伺服电动机上。

考虑到该车床 X、Z 轴采用的是同系列的 AC 伺服驱动 , 其伺服 PCB 板型号和规格相同 , 为了进一步缩小检查范围 , 维修的第三步是在恢复第二步

CNC 和 X、Z 伺服间的正常连接后 , 将 X、Z 的 PCB 板经过调整设定后互换。经互换发现 , 这时 X 轴工作仍然正常 ,Z 轴故障依旧。可见 ,Z 轴的 PCB 板正常。

根据以上试验和检查 , 可以确认故障是由于 Z 轴伺服主回路或伺服电动机的不良而引起的。

经以上维修 , 车床恢复了正常。3．结语

数控车床的 “ 软故障 ” 是维修过程中最难解决的问题之一。在条件许可时 , 使用 “ 互换法 ” 可以较快地判别故障所在 , 而根据原理进行分析 , 是解决问题的根本办法。维修人员应根据实际情况 , 仔细分析故障现象 , 才能判定 故障原因 , 并加以解决。

故障现象一是 CRT 显示 414# 报警。报警信息为 : SERVO ALARM:X －－－AXIS DETECTION SYSTEM ERROR

同时 , 伺服驱动单元的LED报警显示码为 [8] 点亮。故障分析与处理通过查看 FANUC O 系统维修说明书可知 :414# 报警为“X 轴的伺服系统异常 ,当错误的信息输出至 DGN0720 时 , 伺服系统报警”。根据报警显示内容 , 用车床自我诊断功能检查车床参数 DGN072 上的信息 , 发现第 4 位为 “1”，而正常情况下该位应为“0”。现该位由“0” 变为 “1”则为异常电流报警 , 同时伺服驱动单元LED 报警显示码为[8]点亮 , 也表示该伺服轴过电流报警。检查伺服驱动器模块 , 用万用表测得电源输入端阻抗只有6Ω, 低于正常值 , 因而可判断该轴伺服驱动单元模块损坏。更换后正常。

故障现象二 转塔刀架在换刀过程时出现 2011#、2014# 报警：

故障分析与处理查看电气使用说明书可知2011# 报警表示转塔有故障 ,2014# 报警指转塔未卡紧。可能是由于精定位时接近开关未发出信号 , 电磁铁不能锁紧。利用 FANUC 系统具有的 PLC 梯形图动态显示功能 , 发现精定位接近开关 X0021.2 未亮(没有接通)。拆下此开关并检查 , 通断正常。10 估计是接近开关与感应块的距离不当造成的。调整两者的距离使它们保持适当的距离 0.8mm, 再查看 X0021.2 信号通断正常 , 转塔刀架能正常 使用。

例1故障现象：Y轴速度异常，05＃、07＃和37＃报警。

故障检查及分析：查FANUC-BESK 7M系统维修手册，05＃系统急停机信号接通；07＃系速度控制单元报警；37＃系Y轴位置控制偏移过大。从维修手册中看，05＃报警是由紧急停机造成，排除其报警并不困难，对于07＃报警，维修手册指出：任意一轴的速度控制单元处于报警条件，或电机电源线的接触器断路，产生该报警。可考虑下列原因：①电机过载：②速度控制的电源变压器过热；③速度控制电源变压器的电源保险丝断；④在控制部分电源输入端子板上，接线座Xl的EMGI N1和EMGI N2之间的触点开路；⑤在控制部分电源输入支架上，交流100V保险丝（F5）断；⑥连接速度控制单元与控制部分之间的信号电缆断开或从触头中脱落；⑦由于某种原因其它伺服机构报警，电机电源线上的接触器（MCC）断开。

我们经过对以上7项的宏观分析，认为07＃报警与05＃均是由于Y轴速度异常之后，我们采用紧急停机手段所引起。因此，把以检查的重点放在37＃报警上。

从维修手册上看，37＃报警有两条原因：①伺服电机电源线断线；②位置检测器和伺服电机之间的连线松动。

分析原因①，伺服电机有转速，说明电源线未断。与此同时，我们又将位置控制环内的偏移补偿量调到CRT显示器上，与正常值进行比较，也无异常。从而排除了Y轴位置偏移量过大的问题。对于②，我们根据“先外后内”的维修原则，用分段判定法对NC系统的01 GN 710位置控制器进行了详细的检查，具体步骤如下：①根据X、Y、Z三个伺服驱动系统的结构和参数完全一致的特点，将Y、Z两个伺服驱动系统的NC中位置控制器的连线XC（Z轴）和XF（Y轴）以及测速反馈线XE（Z轴）与XH（Y轴）对调，即在车床控制中，用Y轴信号控制Z轴，用Z轴信号控制Y轴，以检查NC系统的好坏。调换后故障依然存在，说明NC系统无故障；②将标准电柜中Y、Z伺服驱动系统进行对调，即用Z轴控制信号去驱动Y轴，故障同样存在，又排除了伺服驱动系统的问题，将故障范围缩小到Y轴直流伺服电机中。

拆开直流伺服电机，发现测速发电机与伺服电机之间的连接齿轮松动。由于在自动控制系统中测速发电机是一种产生加速或减速信号和对旋转机械作恒速控制的元件。故它与伺服电机之间的连接松动便造成对恒速控制不准，甚至对CNC产生加速信号，从而造成Y轴速度异常。处理方法：将其连接齿轮紧固，故障排除。

例2 故障现象：主轴不能定向，负载表指针达红区，08＃报警。

故障检查及分析：查车床维修手册，08＃报警为主轴定位故障。根据维修手册的要求，我们打开车床电源柜，在交流主轴控制器线路板上，找到了7个发光二极管（6绿1红）。这7个指示灯（从左到右）分别表示；①定向指令；②低速档；③磁道峰值检测；④减速指令；③精定位；③定位完成；以上为绿色）；⑦试验方式。

观察这7个指示的情况如下：l＃灯亮，3＃、5＃灯闪烁。这表明定位指令已经发出；磁道峰值已检测到；定位信号也检测到；但是系统不能完成定位，主轴仍在低速运行，故3＃、5＃灯不断闪烁。调节主轴控制器上的电位器RV5、RV6、RV7，仍不能定位。

从以上情况分析，怀疑是主轴箱上的放大器有问题。打开主轴防护罩检查放大器时，发现主轴上的刀具夹紧油缸软管盘绕成绞形，缠绕在主轴上，分析这个不正常的现象，我们判断就是该软管盘绕致使主轴定位偏移而不能准确定位，造成08＃报警。

解决方法：将该软管卸下捏直后装好，又将主轴控制器中的调节器RVII（定位点偏移）进行了重新调节。故障排除，报警消失，车床恢复正常运行。例3 故障现象：主轴12＃报警

故障检查与分析：查JCS一018加工中心交流主轴系统明书知：主轴12＃报警为直流电路电流过大，故障原因有如下三种情况：①输出端或电机绕组短路；②功率晶体管不良；③印刷板故障。

在确认输出端或电机绕组无短路的情况下，断开电源，检查晶体管组件，检查方法如下：打开印刷板，拆去电机动力线，用万用表xl0Ω档检查晶体管组件的集电极（C1 C2）和发射极（E1 E2）之间；集电极（C1 C2）和基极（B1 B2）12 之间以及基极（B1 B2）和发射极（E1 E2）之间的电阻值。晶体管组件损坏时，C-E；C-B之间成短路状态，检查发现Cl-El之间短路，即晶体管组件已烧毁。

为确定故障源，又对印刷板上晶体管回路进行了检查。检查情况如下：①将直流耦合熔断器F7拆下，合上交流电源，输入正转指令。②测定8个晶体管（型号为ET191）U、V、W相再生回路的基极-射极电压（CN6，CN7上测量）。

以发射极为基准，测量B-E正常值一般在2V左右，有问题的回路与正常回路不同，发现了就可以判定。检查1C-1B之间为短路，即C-B极击穿。同时二极管D27也击穿。在更换上述部件后，主轴报警变为19＃报警。查阅有关资料知：AL-19报警为U相电流检测电路偏置过流报警。

对控制回路的电源进行检查，检查印刷电路板上电源测试端子19A-CT为AC19V；19B-CT为AC19V；交流输入电源正常。直流输出+24V，+15V，+5V正常，而-15V电压为“0”。说明三端稳压管7915电源异常，检查7915端压管已被击穿。

解决方法：更换7915后，-15V输出电压正常，主轴AL-19报警消除。同时，主轴AL-12＃报警答也消除，车床恢复正常。

例4故障现象：主轴定位后，ATC无定位指示，机械手无换刀动作故障检查与分析，该故障发生后，车床无任何报警产生，除机械手不能正常工作外，车床各部分都工作正常。用人工换刀后车床也能进行正常工作。

根据故障现象分析，认为是主轴定位完成信号未送到PLC，致使PLC中没有得到换刀指令。查车床连接图，在CN1插座22＃、23＃上测到主轴定位完成信号。该信号是在主轴定位完成后送至刀库电机的一个信号，信号电压为+24V。这说明主轴定位信号已经送出。

在PLC梯形图上看到，ATC指示灯亮的条件为：①AINI（机械手原位）ON；②ATCP（换刀条件满足）ON。

首先检查ATCP换刀条件是否满足。查PLC梯形图，换刀条件满足的条件为：① OREND（主轴定位完成）ON；②INPI（刀库伺服定位正常）ON；③ZPZ（z轴零点）ON。以上三个条件均已满足，说明ATCP已经ON。

其次检查AINI条件是否满足。从PLC梯形图上看，AINI满足的条件为：① A75RLS（机械手75°回行程开关）ON；② INPI（刀库伺服定位正常）ON； 13 ③180RLS（机机械手180°回行程开关）ON；④ AUPLS（机械手向上行程开关）ON。检查以上三个行程开关，发现A75RLS未压到位。

解决方法：调整A75RLS行程开关档块，使之刚好将该行程开关压好。此时，ATC指示灯亮，机械手恢复正常工作，故障排除。例5故障现象：99＃报警故障

故障检查与分析：该故障发生后，按车床任何键均不能工作，系统停止了任何功能，也不能从手动数据输入／显示灯面板执行任何控制，即整个系统处于“死机”状态。同时，按清除键不能消除该报警，也不能熄灭上述指示灯。按R、S＋启动键不能启动系统。按I、L＋启动键，系统能启动，通用显示器I显示IL字符，也能用清除键消除和显示器I上的字符及数码，但不能清除号码显示器的99＃报警，按操作面板上的按钮可进行转换，但用手和纸带输入机不能输入任何数据，车床仍不能工作。查阅018操作说明书，从86＃到99＃报警均未提示是何种报警，因此不能根据车床的报警表及其处理办法是进行解决。根据上述检查以及系统工作原理，我们怀疑是CNC系统出现了故障，于是进行了如下的工作：检查系统电源，在01GN700、01G705、01GN701、02GN710、01GN715、01GN820、01GN725、N01、N00上测得＋

5、±15V、＋24V电压均正常。查018车床维修手册，在报警表上，未指明99＃为何种报警，我们从报警分类栏上看到：99＃为p／S报警，表示程序误差或操作误差报警。根据该报警指示的范围，我们首先将车床参数全部 清零（将01GN700板上的电池去掉）排除了程序误差的故障，99＃报警未消除。其次，仔细检查车床的各参考位置，发现刀库未回到参考点。为此，我们调整旋转变压器，使刀库重新回到参考点，排除了机械故障。99＃报答还是未消除。

考虑到刀库电机是由附加位置控制器所控制，刀库不回参考点这一故障的发生是否将CPU数据总线锁定，根据018 7CM系统为总结结构的特点，我们采用插拔法将02GN710板上的数据总线AX2拆下后，再重新开机，系统启动成功，通过显示器I上无任何显示，号码显示器上则显示02＃、07＃报警，按N＋1键，CRT显示：02＃：数控柜过热报警；07＃：速度控制装置报警。对于07＃报警我们认为：因车床参数已经消除，伺服电机X、Y、Z的电磁接触器已处于断开状态，必然会产生该报警。只要将车床参数恢复，该报警的消除是 14 不难的。对于02＃报警，车床操作说明书上指出：（1）环境温度过高；（2）冷却风扇故障；（3）空气过滤器不清洁。

我们在排除上述因素后，利用CRT进行接口诊断，在T地址下，查找到数据号16的第7位为0。正常状态下该位应为“1”。车床操作说明书上指出：该位为数控柜过热信号，当输入信号接通时（即数控柜过热时）它为0。由此，我们认为是数控柜中的热控开关接通。从数控柜中找到两只热控开关，型号分别为：60M139 60M1Y7。一只在附加位置控制板02GN710上，另一只在PC-C主板上。检查热控开关发现PC-c主板上那只开关无＋5V工作电压。故T地址16＃数据为0。根据PC-C印刷电路板电路检查，在PC柜门上发现H50F PC 02稳压装置上无＋24P输出电压。该电压一路供PC-C主板工作；一路送车床侧信号。检查稳压装置，发现该装置烧坏。更换该稳压装置后，接上PC-C主板，＋24P电压正常，同时号码显示器上99＃报警消除，但负载表旁的报警指示为：19＃。再接上车床侧信号，（即将02GN710板（附加轴位置控制）上的数据总线AX2插上）＋24P电压消失，同时99＃报警又出现。这说明99＃报警与＋24P电压有关，其机理为：由于PC-C失去＋24P工作电压，其输入、输出动作产生紊乱，从而封锁了CPU数据总线，产生P／S操作误差报警，使整个系统“死机”。该机理也与刀库不回参考点的故障现象相吻合。

查车床侧信号短路的原因，在车床强电柜XT2接线柱上查到XT2-

1、XT2-2线有短路现象，再查该线，发现简易位置控制器输入信号线毛刺短路，故使稳压装置烧坏。将该故障排除后，车床侧信号＋24P电压恢复正常，99＃报警消除，系统恢复正常。

通过对上述故障的维修，我认为：FANUC-BESK 7M系统具有自诊断功能，在加工中可以在线诊断外部设备接口信号和车床控制输入输出信号，并由CRT显示。7M系统有多达80多种报警，当出现报警时，操作者和维修人员可查阅操作说明书上的报警信息表，根据具体报警号的提示来查找问题的症结所在，给系统的维修和检修带来极大的方便

第二章

数控车床故障的处置与分析排除的方法

一、车床故障处置

一旦CNC系统发生故障，系统操作人员应采取急停措施，停止系统运行，保护好现场处理故障。1．故障的表现

1）系统发生故障的工作方式

工作方式有：Tape（纸带方式）、MDI（手动数据输入方式）、MEMORY（存储器方式）、EDIT（编辑）、HANDLE（手轮）、JOG（点动）方式 2）MDI/DPL（手动数据输入/显示）。

3）系统状态显示有时系统发生故障时却没有报警，此时需要通过诊断画面观察系统所处的状态。4）定位误差超差情况。5）在CRT上的报警及报警号。6）刀具轨迹出现误差时的速度。2．故障的频繁程度

1）故障发生的时间及频率。

2）加工同类工件时，发生故障的概率。

3）故障发生的方式，判别是否与进给速度、换刀方式或是与螺纹切削有关。4）出现故障的程序段。3．故障的重复性

1）将引起故障的程序段重复执行多次进行观察，来考察故障的重复性。2）将该程序段的编程值与系统内的实际数值进行比较，确认两者是否有差异。3）本系统以前是否发生过同样故障？ 4．外界状况 1）环境温度。2）周围的振动源。

3）系统的安装位置检查，出故障时是否受到阳光的直射等。

4）切削液、润滑油是否飞溅到了系统柜、系统柜里是否进水，受到水的浸渍（如暖气漏水）等。

5）输入电压调查，输入电源是否有波动、电压值等。6）工厂内是否有使用大电流的装置。

7）近处是否存在干扰源。

8）附近是否正在修理或调试车床、安装了新车床等。9）重复出现的故障是否与外界因素有关？ 5．有关操作情况

1）经过什么操作之后才发生的故障？ 2）车床的操作方式对吗？ 3）程序内是否包含有增量指令？ 6．车床情况

1）车床调整状况。

2）车床在运输过程中是否发生振动？ 3）所用刀具的刀尖是否正常？ 4）换刀时是否设置了偏移量？ 5）间隙补偿给的是否恰当？

6）机械零件是否随温度变化而变形？ 7）工件测量是否正确？ 7．运转情况

1）在运转过程中是否改变过或调整过运转方式？ 2）车床是否处于报警状态？是否已作好运转准备？ 3）车床操作面板上的售率开关是否设定为“0”？ 4）车床是否处于锁住状态？ 5）系统是否处于急停状态？ 6）系统的保险丝是否烧断？

7）车床操作面板上的方式选择开关设定是否正确？ 8．车床和系统之间接线情况 1）电缆是否完整无损？

2）交流电源线和系统内部电线是否分开安装？ 3）电源线和信号线是否分开走线？ 4）信号屏蔽线接地是否正确？

5）继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器？

9．CNC装置的外观检查

1）车床柜检查破损情况和是否是在打开柜门的状态下操作？ 2）车床柜内部风扇电机工作是否正常？ 3）纸带阅读机是否有污物？ 4）电源单元保险丝是否正常？

5）电缆连接器插头是否完全插入、拧紧？ 6）印刷线路板。印刷线路板数量有无缺损？ 7）MDI/CRT单元。二、车床故障分析 1．NC系统故障

1）硬件故障

硬件故障是指已损坏的器件就能排除的故障，有时由于NC系统出现硬件的损坏，使车床停机。对于这类故障的诊断，首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。

例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控车床，其PLC采用S5─130W／B，一次发生故障，通过NC系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，我们认为PLC的主板有问题，与另一台车床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。

例

二、另一台车床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3数控系统，其加工程序号输入不进去，自动加工无法进行。经确认为NC系统存储器板出现问题，维修后，故障消除。

2）软故障

软故障是指由于编程错误造成的软件故障，只要 改变程序内容，修改机床参数设定就能排除故障，数控车床有些故障是由于NC系统车床参数引起的，有时因为设置不当，有时因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态，这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。

例一、一台采用日本发那科公司FANUC-OT系统的数控车床，每次开机都发生死机现象，任何正常操作都不起作用。后采取强制复位的方法，将系统内存全部清除后，系统恢复正常，重新输入车床参数后，车床正常使用。这个故障就是由于车床参数混乱造成的。

例二、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控车床，一次出现问题，每次开机系统都进入AUTOMATIC状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。经强制启动后，系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其它原因使NC系统处于死循环状态。

3）因其它原因引起的NC系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。

例一 一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控车床，一次出现故障，NC系统加上电后，CRT不显示，检查发现NC系统上“COUPLING MODULE”板上左边的发光二极管闪亮，指示故障。对PLC进行热启动后，系统正常工作。但过几天后，这个故障又出现了，经对发光二极管闪动频率的分析，确定为电池故障，更换电池后，故障消除。

例二 另一台也是采用西门子SINUMIK 810的数控车床，出现这样的故障，当系统加上电源后，系统开始自检，当自检完毕进入基本画面时，系统掉电。经分析和检查，发现X轴抱闸线圈对地短路。系统自检后，伺服条件准备好，抱闸通电释放。抱闸线圈采用24V电源供电，由于线圈对地短路，致使24V电压瞬间下降，NC系统采取保护措施自动断电。

2．伺服系统的故障

由于数控系统的控制核心是对车床的进给部分进行数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成半闭环的位置控制系统。所以伺服系统在数控车床上起的作用相当重要。伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的。下面介绍几例：

例 伺服电机损坏

一台采用SINUMERIK 810／T的数控车床，有一次刀塔出现故障，转动不到位，刀塔转动时，出现6016号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，根据 19 工作原理和故障现象进行分析，刀塔转动是由伺服电机驱动的，电机一启动，伺服单元就产生过载报警，切断伺服电源，并反馈给NC系统，显示6016报警。检查机㈠械部分，更换伺服单元都没有解决问题。更换伺服电机后，故障被排除。

3．外部故障

由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。这类故障是数控车床常见故障，一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机机械装置等出现问题引起的。有些故障可产生报警，通过报答信息，可查找故障原因。现代的数控设备都是机电一体化的产品，结构比较复杂，保护措施完善，自动化程度非常高。有些故障并不是硬件损坏引起的，而是由于操作、调整、处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高，这时操作人员和维护人员对设备都不特别熟悉

例 一台数控车床一次出现故障，负载门关不上，自动加工不能进行，而且无故障显示。这个负载门是由气缸来完成开关的，关闭负载门是PLC输出Q2.0控制电磁阀Y2.0来实现的。用NC系统的PC功能检查PLC Q2.0的状态，其状态为1。

发现问题是解决问题的第一步，而且是最重要的一步。特别是对数控车床的外部故障，有时诊断过程比较复杂，一旦发现问题所在，解决起来比较轻松。对外部故障的诊断，我们总结出两点经验，首先应熟练掌握车床的工作原理和动作顺序。其次要熟练运用厂方提供的PLC梯图，利用NC系统的状态显示功能或用机外编程器监测PLC的运行状态，根据梯形图的链锁关系，确定故障点，只要做到以上两点，一般数控车床的外部故障，都会被及时排除.三、数控车床故障排除的方法 1．直观法

这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。2．自诊断功能法

现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在CRT上报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。3．功能程序测试法

所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查车床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控车床第一次开机时的检查以及车床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是车床故障时的判断是一较好的方法。4．交换法

这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。在备板交换之前，应仔细检查备板是否完好，并应检查备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换CNC装置的存储器板时，往往还需要对系统作存储器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS—6系统用的磁泡存储器就需要进行这项工作），重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常地工作。又如更换FANUC公司的7系统的存储器板之后，需重新输入参数，并对存储器区进行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序输入，将产生60号报警（存储器容量不够）。有的CNC系统在更换了主板之后，需进行一些特定的操作。如FNUC公司在FS—10系统，必须按一定的操作步骤，先输入9000～9031号选择参数，然后才能输入0000号至8010号的系统参数和PC参数。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行操作。5．转移法

所谓转移法就是将CNC系统中具有相同功能的二块印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。藉此，可迅速确定系统的故障部位。这个方法实际上就是交换法的一种。因此，有关注意事项同交换法所述。6．参数检查法

众所周知，数控参数能直接影响数控车床的功能。参数 通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使车床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当车床长期闲置工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。另外，经过长期运行的数控车床，由于其机械传动部件磨损，电气无件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些车床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。当然这些故障都是属于故障的范畴.7．测量比较法

CNC系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路人为地制造“故障”，如断开连线或短路，拨去组件等，以判断真实故障的起因。为此，维修人员应在平时积累印刷线路板上关键部位或易出故障部位在正常时的正确波形和电压值,因为CNC系统生产厂往往不提供有关这方面的资料。8．敲击法

当系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在,这是由于CNC系统是由多块印刷线路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊及接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现。9．局部升温

CNC系统经过长期运行后元器件均要老化，性能会变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀 22 疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来是好的器件烤坏。10．原理分析法

根据CNC系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚的、较深的了解。

除了以上常用的故障检查测试方法外，还有拔板法，电压拉偏法，开环检测法以及诊断方法等多种。这些检查方法各有特点，按照不同的故障现象，可以同时选择几种方法灵活应用，对故障进行综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。

第三章 车床的保养

数控车床的维修概念，不能单纯局限于数控系统发生故障时，如何排除故障和及时修复，使数控系统尽早投入使用，还应包括正确使用和日常保养等。

一、数控车床的保养知识

数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止车床非正常磨损，避免突发故障；做好日常维护保养，可使设备持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行。1．数控设备使用中应注意的问题

1）数控设备的使用环境为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。腐蚀气体易使电子元件受到腐蚀变质，造成接触不良或元件间短路，影响设备的正常运行。精密数控设备要远离振动大的设备，如冲床、锻压设备等。2）电源要求

为了避免电源波动幅度大（大于±10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控车床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。3）操作规程

操作规程是保证数控车床安全运行的重要措施之一，操作者一定要按操作规程操作。车床发生故障时，操作者要注意保留现场，并向维修人员如实说明出现故障前后的情况，以利于分析、诊断出故障的原因，及时排除。另外，数控车床不宜长期封存不用，购买数控车床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。在没有加工任务时，数控车床也要定期通电，最好是每周通电1-2次，每次空运行1小时左右，以利用车床本身的发热量来降低机内的湿度，使电子元件不致受潮，同时也能及时发现有无电池报警发生，以防止系统软件、参数的丢失。2．数控车床的维护保养

由于数控车床系统的不同，各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据其车床系统种类、型号及实际使用情况，并参照车床使用说明书要求，制订和建立必要的定期、定级保养制度。

二、数控车床系统的维护

1．要做到正确的维护数控系统就要从以下几个方面做起：

1）严格遵守操作规程和日常维护制度。

2）应尽量少开数控柜和强电柜的门 在机加工机间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏。

3）定时清扫数控柜的散热通风系统 应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。

4）数控系统的输入/输出装置的定期维护 80年代以前生产的数控车床，大多带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。为此，必须按规定对光电阅读机进行维护。

5）直流电动机电刷的定期检查和更换，直流电动机电刷的过渡磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。

6）定期更换存储用电池，一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。7）备用电路板的维护

备用的印制电路板长期不用时，应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。

2．机械部件的维护

1）主传动链的维护，定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的掉转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。

2）滚珠丝杠螺纹副的维护，定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。

3）刀库及换刀机械手的维护，严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查车床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作；检查刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。

4）车床精度的维护，定期进行车床水平和机械精度检查并校正。机械精度的校正方法有软硬两种。其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、车床回参考点位置校正等；硬方法一般要在车床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。

结 论

随着生产力的发展，科学技术进步的需求而不断发展和完善起来的生产工具，是生产力的重要素。在国民经济中，机械制造业是基础产业部门。工业、农业、国防和科技的现代化，要求机械行业必须不断提供各种先进而性能优良的设备与装备。而在一般的机械制造中机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量40％-60％。从质的方面来说，既然机床是制造各种装备和机器的，那么机床的性能就必然直接影响机械产业的性能、质量和经济性。因此机床是国民经济中具有战略意义的基础工业，机床工业的发展和技术水平的提高，必然对国民经济的发展起着重大的作用，短短的几十年，我国的机床工业已取得了巨大成就。但也不容忽视，由于我国工业基础薄弱，与世界先进水平相比，差距还是很大，主要表现在机床设计、实验 和开发能力较低，机床的工艺水平较低，机床质量不稳定等，因此根据我国的情况，有必要对有关人员，包括对机修人员、加工零件编程人员，工艺编制人员以及生产调度、定额制定、生产设备、管理人员进行各种技术培训，对一般人员只要普及数控技术知识，了解数控机床特点，能利用数控机床加工过程的要领即可。而对数控系统操作人员、维护人员及编程人员则要进行专业技术培训，即可以在厂内现场培训，也可以到有关数控培训中心培训，要求这类人员具备熟练的操作技巧和快速理解加工程序的能力，能对机床加工中出现的各种情况进行综合判断，分析影响加工质量的因素并提出处理的对策，具备及时判断小故障的起因及排除故障的能力，还应具有较强的责任心和良好的职业道德，我们通过这些努力，找出差距，尽快跟上世界先进水平，这是摆在工业战线广大职工面前艰巨而光荣的任务。

感

想

通过这次毕业设计（论文），我更加深刻的体会到数控技术在机械工业的使用及它的维修思路和方法.巩固了对数控车床维修技术的掌握，在实例中加深了对理论知识的理解，数控车床自身所具有的明显优势（高速化,大功率,高效率,长寿命等）使得它在工业中的应用前景极为乐观，随着数控技术进一步的开发和利用，我们深信，它必将在机械工程领域发挥巨大的作用。

设计（论文写作）过程中虽然出现了这样或那样的错误，但经过老师的指点和同学的帮助不但解决了问题还学到了不少知识。经过这次毕业设计（论文写作）我系统的复习了三年来所学的知识，以前模糊不清楚的问题得到了很好的解决。由于知识水平有限，错误和遗憾在所难免，请各位老师和同学批评指正。

致

谢

借此论文完稿之际，谨向在我大学三年的学习生活和毕业设计（毕业论文写作）完成过程中给予我指导、关心、支持和帮助的所有老师、同学表示最衷心的感谢和最诚挚的祝福。

首先要感谢我的所有指导老师，在您的悉心指导下我的毕业设计（毕业论文）才得以顺利完成。老师丰富的学识、扎实的理论功底、严谨的治学态度、执著的敬业精神以及宽阔的胸怀都是我学习的榜样；在这毕业设计（毕业论文写作）中，老师不仅在学术上给我以指导，还身体力行影响着我的学习工作态度及人生价值观，特别是在为人处世方面，每次见面老师都会给我们讲很多人生的大道理，使我们获益匪浅。在此，我向闫老师致以我最真挚的谢意，并将终生铭记她的教诲。最后，祝所有的老师身体健康、工作顺利！

参考文献

《数控机床床故障诊断与维修》 电子工业出版社出版 主编 吴国经 出版日期2005年4月

《数控加工实训教程》 化学工业出版社 主编 熊熙 出版日期 2003年 《数控机床》 高等教育出版社出版 主编 夏风芳 出版日期2005年1月第一版

《金属切削车床与数控车床》2004年1月第一版

机械教育出版社出版 主编 张俊生 29

出版日期

第三篇：数控车床编程和改造技巧

数控车床编程和改造技巧

摘 要：随着科学技术的发展，普通机床越来越不能满足市场的需求，其劳动强度大，危险性高，且不能满足现代科学的批量生产需要，越来越多的企业将普通机床逐渐转向数控化，因为数控机床可弥补普通机床的许多缺点，可实现加工精度高，多工序的集中化，自动报警，自动补偿及自动监控的功能。

ABSTRACT: with the development of science and technology, general tools can not meet the demand of the market, the labor intensity, the risk is high, and can not meet the need of modern science for mass production, more and more enterprises will be ordinary, nc machine tools to compensate for nc machine tool can be the common faults, and can achieve high precision machining processes, the centralization, automatic alarm, automatic compensation and automatic control function.关键词：改造；数控车床；质量控制

随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大。传统的通用、专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求。而数控机床作为电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体，有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流。

数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；

4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。

我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其

既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。

其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到日益广泛的应用，成为目前应用最广泛的数控机床之一。但是，要充分发挥数控车床的作用，关键是编程，即根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。常用的数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要由 工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。对于几何形状复杂的零件，以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。下面笔者以FANUC0-TD系统为例，就数控车床零件加工中的手工编程技巧问题进行一些探讨。

一、正确选择程序原点

在数控车削编程时，首先要选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为原点建立一个工件坐标系。工件坐标系的合理确定，对数控编程及加工时的工件找正都很重要。程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。为了提高零件加工精度，方便计算和编程，我们通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、卡爪前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。

二、合理选择进给路线

进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面：

1.尽量缩短进给路线，减少空走刀行程，提高生产效率。

(1)巧用起刀点。如在循环加工中，根据工件的实际加工情况，将起刀点与对刀点分离，在确保安全和满足换刀需要的前提条件下，使起刀点尽量靠近工件，减少空走刀行程，缩短进给路线，节省在加工过程中的执行时间。

(2)在编制复杂轮廓的加工程序时，通过合理安排“回零”路线，使前一刀的终点与后一刀的起点间的距离尽量短，或者为零，以缩短进给路线，提高生产效率。

(3)粗加工或半精加工时，毛坯余量较大，应采用合适的循环加工方式，在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下，采取最短的切削进给路线，减少空行程时间，提高生产效率，降低刀具磨损。

2.保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。

(1)合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，精加工时，最终轮廓应安排在最后一次走刀连续加工出来。认真考虑刀具的切入和切出路线，尽量减少在轮廓处停刀，以避免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出，尽量避免沿工件轮廓垂直方向进、退刀而划伤工件。

(2)选择工件在加工后变形较小的路线。对细 零件或薄板零件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸，或采取对称去余量法安排进给路线。在确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入长度和超越长度。

(3)对特殊零件采用“先精后粗”的加工工序。在某些特殊情况下，加工工序不按“先近后远”、“先粗后精”原则考虑，而作“先精后粗”的特殊处理，反而能更好地保证工件的尺寸公差要求。

3.保证加工过程的安全性

要避免刀具与非加工面的干涉，并避免刀具与工件相撞。如工件中遇槽需要加工，在编程时要注意进退刀点应与槽方向垂直，进刀速度不能用“G0”速度。“G0”指令在退刀时尽量避免“X、Z”同时移动使用。

4.有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量

在实际的生产操作中，经常会碰到某一固定的加工操作重复出现，可以把 部分操作编写成子程序，事先存入到存储器中，根据需要随时调用，使程序编写变得简单、快捷。对那些图形一样、尺寸不同或工艺路径一样、只是位置数据不同的系列零件的编程，可以采用宏指令编程，减少乃至免除编程时进行烦琐的数值计算，精简程序量。

三、准确掌握各种循环切削指令的加工特点及其对工件加工精度所产生的影响，并进行合理选用。

在FANUC0-TD数控系统中，数控车床有十多种切削循环加工指令，每一种指令都有各自的加工特点，工件加工后的加工精度也有所不同，各自的编程方法也不同，我们在选择的时候要仔细分析，合理选用，争取加工出精度高的零件。如螺纹切削循环加工就有两种加工指令：G92直进式切削和G76斜进式切削。由于切削刀具进刀方式的不同，使这两种加工方法有所区别，各自的编程方法也不同，造成加工误差也不同,工件加工后螺纹段的加工精度也有所不同。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式进行螺纹切削。螺纹中径误差较大。但牙形精度较高，一般多用于小螺距高精度螺纹的加工。加工程序较长，在加工中要经常测量；G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式进行螺纹切削。牙形精度较差。但工艺性比较合理，编程效率较高。此加工方法一般适用于大螺距低精度螺纹的加工。在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为简捷方便。所以，我们要掌握各自的加工特点及适用范围，并根据工件的加工特点与工件要求的精度正确灵活地选用这些切削循环指令。比如需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G92、G76混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进行精加工。需要注意的是粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣的产生。

四、灵活使用特殊G代码，保证零件的加工质量和精度

1.返回 考点G28、G29指令

参考点是机床上的一个固定点，通过参考点返回功能刀具可以容易地移动到该位置。参考点主要用作自动换刀或设定坐标系，刀具能否准确地返回参考点，是衡量其重复定位精度的重要指标，也是数控加工保证其尺寸一致性的前提条件。实际加工中，巧妙利用返回参考点指令，可以提高产品的精度。对于重复定位精度很高的机床，为了保证主要尺寸的加工精度，在加工主要尺寸之前，刀具可先返回参考点再重新运行到加工位置。如此做法的目的实际上是重新校核一下基准，以确定加工的尺寸精度。

2.延时G04指令

延时G04指令，其作用是人为地暂时限制运行的加工程序，除了常见的一般使用情况外，在实际数控加工中，延时G04指令还可以作一些特殊使用：

(1)大批量单件加工时间较短的零件加工中，启动按钮频繁使用，为减轻操作者由于疲劳或频繁按钮带来的误动作，用G04指令代替首件后零件的启动。

延时时间按完成1件零件的装卸时间设定，在操作人员熟练地掌握数控加工程序后，延时的指令时间可以逐渐缩短，但需保证其一定的安全时间。零件加工程序设计成循环子程序，G04指令就设计在调用该循环子程序的主程序中，必要时设计选择计划停止M01指令作为程序的结束或检查。

(2)用丝锥攻中心螺纹时，需用弹性筒夹头攻牙，以保证丝锥攻至螺纹底部时不会崩断，并在螺纹底部设置G04延时指令，使丝锥作非进给切削加工，延时的时间需确保主轴完全停止，主轴完全停止后按原正转速度反转，丝锥按原导程后退。

(3)在主轴转速有较大的变化时，可设置G04指令。目的是使主轴转速稳定后，再进行零件的切削加工，以提高零件的表面质量。

3.相对编程G91与绝对编程G90指令

相对编程是以刀尖所在位置为坐标原点，刀尖以相对于坐标原点进行位移来编程。就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，运行是以现刀尖点为基准控制位移，那么连续位移时，必然产生累积误差。绝对编程在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，所以其累积误差较相对编程小。数控车削加工时，工件径向尺寸的精度比轴向尺寸高，所以在编制程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工时的方便，轴向尺寸采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，也可以采用绝对编程。另外，为保证零件的某些相对位置，按照工艺的要求，进行相对编程和绝对编程的灵活使用。

普通车床数控改造分为新机改造和旧机改造，新机改造是用户购买普通车床或普通光机（指仅带床头箱和纵、横向导轨的车床），改造厂家根据其要求进行数控化改造。旧机改造是指用户将已经使用过的普通车床或数控车床进行翻新并进行数控化改造。其中旧机改造包括大修车床改造和用户旧机部件改造。在此浅谈改造数控车床在机械方面的质量控制方法、着重控制点和检验过程。

1.新机改造和旧机大修车床改造都必须经过如下相同改造

(1)更换X轴、Z轴丝杆、轴承、电机。

(2)增加电动刀架和主轴编码器。

(3)增加轴向电机的驱动装置，限制运行超程的行程开关，加装变频器（客户需要）以及为了加工和安全所需的电气部分。

(4)X轴、Z轴的丝杆两端支承面的配刮、滚珠丝杆副托架与床鞍的配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮。

(5)据需要增加防护设施，如各向丝杆的防护罩，安全防护门，行程开关的防护装置。

2.新机改造和旧机大修车床改造的不同点

(1)新机改造的主轴和尾座部分未进行改动，主轴部分和尾座部分无须进行再改造。

(2)旧机大修车床由于经过长时间使用，导轨已磨损，为了保证大修后，能继续长时间使用而不变形，必须经过淬火工序，然后磨导轨，且磨导轨后必须保证导轨硬度≥HRC47。

(3)旧机大修车床应根据客户需要对主轴部分和尾座部分进行改造和调整。

3.新机改造和大修机床改造的精度检验是检验的重要项目

精度检验执行JB/T8324.1-1996《简式数控卧式车床 精度》。

4.新车床改造的精度质量控制如下

(1)铲刮检验。新车床改造经过对X轴、Z轴的丝杆两端支承面的进行配刮、对滚珠丝杆副托架与床鞍进行配刮、床身与床鞍导轨副进行配刮等。车床的主轴、尾座部分未拆动。检验方法如下：用配合面进行涂色，相互配合面进行结合，并相对摩擦，然后对铲刮面进行铲刮点数检验，并对结合处用塞尺进行结合程度检验，其中刮研点不得低于6点/25*25mm，0.03mm的塞尺塞结合处，不入。

(2)丝杆与导轨平行度检验：装配丝杆时，丝杆与导轨的平行度必须≤0.02mm。

(3)精度检验的G1项中导轨在垂直平面内的直线度(只许凸)应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。

(4)精度检验中的主轴部分精度G4、G5、G6项也应由普通车床厂家进行保证，不作为重点检验项目。

(5)G11项床头、尾座两顶尖的等高度由普通车床厂家进行保证，不作为改造厂家质量控制的重点项目。

5.用户大修车床改造的精度检验

由于进行了磨导轨，基准面已变动，所以精度检验中的所有项目必须进行检验，且应严格进行控制，以保证改造后的使用性能。

6.大修车床改造和新机改造的其它质量重要控制点

(1)锈蚀检查：各横、纵向导轨面，主轴、主轴法兰盘，尾座空心套和各

(2)外露非油漆表面都必须采取防锈措施，如清洗干净后，用润滑脂等进行防锈检查：铲刮面、丝杆和轴承在进行装配前必须清洗干净，不得留有红丹粉、铁削和其它脏物质；电箱内侧、防护罩内侧无灰尘、脏物。

(3)渗漏检查：大修车床改造的主轴轴承和齿轮等必须保持润滑，大修车床改造和新车床改造的轴向丝杆和轴承必须有润滑，必须有冷却装置，且以上润滑和冷却中接头处，油、水箱等处都不得有渗漏现象。

(4)机床噪声、温升、转速、空运转试验：

①主轴在各种转速下连续空运转 4min，其中最高转速运转时间不小于2小时。整机空运行时间≥16h，对圆弧、螺纹、外圆、端面等循环车削进行模拟空运行试验。

②主轴轴承温度稳定后，测轴承温度及温升滚动轴承：温度≤70℃，温升≤40℃；滑动轴承：温度≤60℃，温升≤30℃。

③机床噪声声压级空运转条件下≤83dB(A)，且机床有无不正常尖叫、冲击声。各轴方向进给运动进行应平稳，无明显振动、颤动和爬行现象。

④机床连续空运转试验在规定连续空运转时间内，无故障，运行可靠，稳定。

(5)用户更换部件（包括机床部分的维修）的改造：由于车床更换部件的改造项目较多，主要是更换主轴轴承、轴向丝杆、轴向电机、轴向轴承和系统。

①更换主轴轴承：由于更换主轴轴承是为了保证加工外圆和端面的精度，必须在更换轴承后，先行检验主轴的噪声在无异常的情况下，整机噪声声压级不得超过83dB（A），然后进行加工精度检验，并检验加工工件的表面粗糙度。

②更换轴向丝杆检验：检验各向位置精度，确保在规定范围内，跑机运行达到轴向运行无不正常的冲击声和杂音。更换轴向电机：由于其它项目未进行改造，则检验仅对跑机运行的噪声进行检验，轴向运行无不正常的冲击声和杂音。检验其轴向反向间隙，以防在装配中由于装配引起反向差值不符合要求。

③更换轴向轴承：对于更换轴向轴承的情况，必须保证轴向的反向差值达到要求，并检查无不正常的杂音。

④更换系统检验：更换系统的情况，则仅检验系统功能，检验系统是否有报警现象，并同时检验试车螺纹是否正常（对于带编码器的车床）。

总之，随着科学技术的飞速发展，数控车床由于具有优越的加工特点，在机械制造业中的应用越来越广泛，为了充分发挥数控车床的作用，我们需要首先对车床进行必要改造，然后在编程中掌握一定的技巧，编制出合理、高效的加工程序，保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时能使数控车床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控车床能安全、可靠、高效地工作。参考文献：

[1] 顾京.数控加工编程及操作.高等教育出版社,2003

[2] 王润孝.机床数控原理与系统.西北工业出版社，1996

[3] 李立.数控机床.高等教育出版社，2005

[4] 李开佛.机床工业综述.机械工业出版社，1993

[5] 彭炎午.计算机数控系统.西北工业出版社，1993

[6] 李诚人.机床计算机数控.西北工业大学出版社，1988

[7] 毕承恩.现代数控机床.机械工业出版社，1991

[8] 林其骏.机床数控系统.中国科学技术出版社，1991

[9] FANUC LTD.FANUC Series O-MC Operator’s Manual.Printed in Japan.Jul,1992

[10] Stenerson.Jakson.Computer Numerical Control.The Association Of Americ

an Publishers(AAP),2006

第四篇：C616数控车床改造开题报告

1毕业论文题目的确定

本次毕业设计论文题目确定为：CA6140车床传动系统的数控化改造机械部分设计。

2选题的意义

数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普通机床的数控化改造大有可为、意义重大。

3论文综述

针对现有常规CA6140普遍车床的缺点提出数控改装方案，提高加工精度和扩大机床使用范围，并提高生产率。本论文说明了普通车床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了CA6140机械改造部分的设计计。

普通车床改造的目的是利用数控系统控制车床自动完成机械加工任务，提高车床的加工精度和生产效率。在考虑经济型数控机床改造具体方案时，所遵循的原则是在满足需要的前提下，对原有车床尽可能减少改动，以降低改成本。改造中需要解决的问题是：将机械传动的进给和手动控制的转位刀架改造成数控装置控制的自动转位刀架和自动进给的数控加工车床。即驱动元件，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架，经一级齿轮传动减速后，带动滚动丝杠转动，从而实现纵向、横向的进给运动。通过对CA6140A普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针对车床的主轴系统、刀架系统、进给系统，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。而且掌握了一些CAM、CAD等制图软件的应用和论文的撰写格式，这篇论文对我两年半的大学学习的一次全面总结。4论文大纲

主传动系统，保留原有的主传动系统和变速机构，这样既保留了机床原有的功能，又降低了改造工作量，如果要自动改变切削速度，可采用交流变频调速，这样改造成本较高，本次改造主传动系统不做任何改动。

进给传动系统改造纵、横向传动全部用滚珠丝杠（传动效率高，达到90%）。（拆除原有的挂轮系统、进给箱、溜板箱、光杆），在溜板下加装滚珠丝杠螺母托架，在滚珠丝杠的头、尾部加装接套、接杆及支承，通过步进电机驱动。

刀架部分采用自动回转式刀架，回转头各刀座用于安装或支持各种不同用途的刀具，通过回转头的旋转﹑分度和定位，实现机床的自动换刀。

第五篇：关于数控车床的毕业论文

[摘要]电子技术的发展以及国内数控装置的发展使得数控装置的价格走低,特别是经济型数控车系统的价格已经是到达了它的最低点。经济型数控车床在中国的机械加工行业中得到了迅速普及,使得我国机械加工水平无论在加工质量方面还是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是随着机床使用时间的延长,数控机床会出现这样或那样的故障,本文就以经济型数控机床的常见故障为例,谈了一些解决的办法。

[关键词]数控车床 霍尔开关 继电器 伺服驱动

数控车床典型故障诊断及维修

一、换刀装置故障

数控车换刀一般的过程是:换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后,电机反转缩紧刀架。在我维修数控车的过程中遇到了以下几个故障现象。故障一:一台四刀位数控车床,发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象。故障分析:由于只有一号刀找不到刀位,可以排除机械传动方面的问题,确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致该刀位信号不能输送给PLC。对照电路图利用万用表检查后发现:1号刀位霍尔元件的24V供电正常,GND线路为正常,T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。

解决办法:更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到。

故障二:一台六刀位数控车床,换刀时所有刀位都找不到,刀架旋转数周后停止,并且数控系统显示换刀报警:换刀超时或没有信号输入。

故障分析查找:对于该故障,仍可以排除机械故障,归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原因有以下几种:1.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图,利用万用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。结果发现:刀架检测线路端子排上的24V供电电压为0V,其它线路均正常。以该线为线索沿线查找,发现从电气柜引出的24V线头脱落,接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。

解决办法:利用同规格导线替代断线后,故障排除。

故障三:一台配有FANUC-0imate系统大连机床厂的六刀位车床,选刀正常但是当所选刀位到位之后不能正常锁紧。系统报警:换刀超时。

故障分析查找:刀架选刀正常,正转正常,就是不能反向锁紧。说明蜗轮蜗杆传动正常,初步定为电气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上,发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关来控制发出的,是不是该开关即周围线路存在问题呢?为了确认这个故障原因,打开刀架的顶盖和侧盖,利用万用表参照电路图检查线路,发现线路未有开路和短路,通过用手按动刀架反向锁紧位置开关,观察梯形图显示有信号输入,至此排除电气线路问题。推断可能是挡块运动不到位,位置微动开关未动作。于是重新换刀一次来观察一下,结果发现:果然挡块未运动到位。于是把挡块螺栓拧紧,试换刀一次正常。再换一次刀,原故障又出现了,同时发现蜗杆端的轴套打滑并且爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块不能到位?于是把该轴套进行了轴向定位处理,将刀架顶盖装好。结果刀架锁紧正常了。

解决办法:对轴套进行轴向定位故障解决。

二、稳压电源故障

机床在运行时机床照明灯突然不亮,机床操作面板灯也不亮,系统电源正常,同时系统急停报警,和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。

故障分析检查:经询问当时操作人员,没有违规操作,排除人为原因,也可以排除机械原因,应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示,这些失电区域都和24V有关,并且该机床拥有两个稳压电源,一个是I/O接口电源,另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关,于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮,说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道,稳压电源有电流短路和过载保护的功能,当电源短路或过载时自动关断电源输出,以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来,结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源,负载不大,也不会出现过载现象,应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显:由于该线与机床发生对地短路,造成该稳压电源处于自我保护状态,使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止,导致发生以上故障。至于变频器报警可能24V信号不能到位发出报警。

解决办法:用绝缘胶布把接头处重新包好,重新上电开机所有故障解决,报警解除照明灯也亮了。