【正文】 先后出現(xiàn)了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡稱 DNC），又稱群控系統(tǒng)，以及采用小型計算機控制的計算機數(shù)控系統(tǒng)（簡稱 CNC）。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展先后經(jīng)歷了起步階段（1952 年—1979 年）、發(fā)展階段（1980 年—1989 年）、成熟階段（1990—1999 年）、向更高水平發(fā)展（2022—年）四個階段。六年后，即 1952 年，第一臺數(shù)控銑床在美國誕生以來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制和精密測量技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床得到迅速的發(fā)展和更新?lián)Q代。1965 年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置。20 世紀 80 年代以來，微處理器運算速度快速提高，功能不斷完善﹑可靠性進一步提高。新一代數(shù)控機床為提高生產(chǎn)效率不斷向高速方向發(fā)展，主軸轉(zhuǎn)速 15000—100000r／min。自從 1952 年第一臺數(shù)控銑床在美國誕生以來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制和精密測量技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床得到迅速的發(fā)展和更新?lián)Q代。加強數(shù)控車床主軸及驅(qū)動故障與維修的力量，就可以提高數(shù)控車床的可靠性，有利于數(shù)控車床的推廣和使用。不該也不能讓非專業(yè)人士隨意開動機床，特別是出現(xiàn)故障后的機床，以免故障的進一步擴大。，制定排除故障的方案。，逐級定位故障部位。根據(jù)故障部位及準確的原因，采用合理的故障排除方法，高效高質(zhì)量的恢復故障現(xiàn)場，盡快讓機床投入生產(chǎn)。根據(jù)需要隨時檢測有關(guān)部分的工作狀態(tài)和接口信息。如果上來就碰這敲那連此斷彼，徒勞的結(jié)果也許尚可容忍，但造成現(xiàn)場破壞導致誤判或者引入新的故障導致更大的后果則后患無窮。有些可能是軟件的參數(shù)丟失或者是操作人員使用方式、操作方法不對而造成的報警或故障。即當數(shù)控機床發(fā)生故障后，維修人員應先采用望、聞、聽、問等方法，由外向內(nèi)逐一進行檢查。另外，盡量避免隨意地啟封、拆卸，不適當?shù)拇蟛鸫笮?，往往會擴大故障，使機床大傷元氣，喪失精度，降低性能。從經(jīng)驗看來，數(shù)控機床的故障中有很大部分是由機械動作失靈引起的。又如電網(wǎng)或主電源故障是全局性的，因此一般應首先檢查電源部分，看看保險絲時候正常，直流電壓輸出是否正常。 在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。而且，目前國內(nèi)所使用的數(shù)控系統(tǒng)，極大多數(shù)故障自診斷能力還比較弱，智能化程度較低，不能對系統(tǒng)的所有部件進行測試，也不能將故障原因定位到具體的元器件上，往往是一個報警號指示出眾多的故障起因。“先外后內(nèi)”的維修原則要求維修人員在遇到故障時應先采用看、聞、嗅、摸等方法，由外向內(nèi)逐一進行檢查。主傳動齒輪、飛輪是否跳、擺？傳動軸是否彎曲、晃動？（3）聽 利用人體的聽覺功能可查詢到數(shù)控機床因故障而產(chǎn)生各種異常聲響的聲源。檢查時，用絕緣物輕輕敲打可疑部位（即虛焊、接觸不良、碰線、多余物短路、多余物卡觸點等）。因劇烈摩擦，電氣元件絕緣處破損短路，使附著的油脂或其他可燃物質(zhì)發(fā)生氧化。在故障診斷時運行這個程序，可快速判定哪個功能不良或喪失。數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)是經(jīng)過一系列試驗、調(diào)整而獲得的重要數(shù)據(jù)。將具有相同功能的兩塊板互相交換（一塊好的，一塊被懷疑是壞的），觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移，還是故障依舊，從而來判斷被懷疑板塊。6. 升降溫法 人為地將元器件溫度升高（應注意器件的溫度參數(shù)）或降低，加速一些溫度特性較差的元器件產(chǎn)生“病癥”或使“病癥”消除來尋找故障原因。運用這種方法必須對電路的原理有清楚的了解，掌握各個時刻各點的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值、波形），然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀對被測點進行測量，并與正常情況相比較，分析判斷故障原因的可能性，再縮小故障范圍，直至找出故障。因此，不能因為拔出插入后故障消失，就肯定是接口的接觸不良，還有內(nèi)部的焊點虛焊恢復接觸狀態(tài)、內(nèi)部的短路點恢復正常等可能性。主軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)數(shù)控機床的規(guī)格精度采用不同的主軸承。 主軸端部用于安裝刀具或夾持工件的夾具，在設(shè)計上應能保證定位準確﹑安裝可靠﹑聯(lián)接牢固﹑裝卸方便，并能傳遞足夠的力矩。如圖 21b 所示為數(shù)控銑﹑鏜床的的主軸端部，主軸前端有 7∶24 的錐孔，用于裝夾銑刀柄或刀桿。如圖 21 主軸的結(jié)構(gòu)形式 數(shù)控機床主軸軸承的主要配置形式如圖 22 所示前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和 60176。后支承采用單列圓錐滾子軸承，如圖 22c 所示。采用微電腦控制和伺服電機驅(qū)動的數(shù)控車床。該機床可在自動、手動方式下進行操作，具有半自動對刀、刀具補償和間隙補償功能，配有硬件、軟件限位等功能。所以對主軸主件的主要性能提出如下要求：：是指主軸在無負荷的轉(zhuǎn)動條件下，主軸前端工作部位的徑向和軸向跳動值，回轉(zhuǎn)精度的測量一般分為靜態(tài)測量、動態(tài)測量、間接測量。：是指在受外力時，主軸抵抗變形的能力。 ：主軸運轉(zhuǎn)時，溫升過高會引起兩方面的不良結(jié)果。數(shù)控機床的主軸驅(qū)動是指產(chǎn)生主切削運動的傳動，它是數(shù)控機床的重要組成部分之一。為了達到上述有關(guān)要求，對主軸調(diào)速系統(tǒng)還需加位置控制，比較多的采用光電編碼器作為主軸的轉(zhuǎn)角檢測。數(shù)控機床常采用 1～4 擋齒輪變速與無級調(diào)速相結(jié)合的方式，即所謂分段無級變速。自動換擋執(zhí)行機構(gòu)是一種電——機轉(zhuǎn)換裝置，常用的有液壓撥叉和電磁離合器。（2）電磁離合器換擋在數(shù)控機床中常使用無滑環(huán)摩擦片式電磁離合器和牙嵌式電磁離合器。主軸的運動是零件加工的成型運動之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。數(shù)控機床通常通過主軸的回轉(zhuǎn)與進給軸的進給實現(xiàn)刀具與工件的快速的相對切削運動。目前主軸驅(qū)動裝置的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍已可達 1∶100 恒功率調(diào)速范圍也可達 1∶30，一般過載 倍時可持續(xù)工作達到 30min。由于主軸電動機與驅(qū)動裝置的限制，主軸在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。即具有進給功能（C 軸功能）和定向功能（準停功能） ，以滿足加工中心自動換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。最后一級一般用斜齒輪傳動，使傳動平穩(wěn)。變速滑移齒輪一般都用花鍵傳動，采用內(nèi)徑定心。因此，主軸組件要有較高效率的固有頻率較好的動平衡，且要保持合適的配合間隙，并要進行循環(huán)潤滑。直流主軸電動機通常采用全封閉的結(jié)構(gòu)形式，可以在有塵埃和切削液飛濺的工業(yè)環(huán)境中使用。 主軸控制性能好。 直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)使用注意點 主軸伺服系統(tǒng)對安裝有較高的要求，這些要求是保證驅(qū)動器正常工作的前提條件，在維修時必須引起注意。電柜的外部空氣引入口，應設(shè)置過濾器，并防止從排氣口浸入塵?；驘熿F；電纜出入口、柜門等部分應進行密封，冷卻電扇不要直接吹響驅(qū)動器，以免粉塵附著。（3）電動機冷卻進風口的進風要充分，安裝位置要盡可能使冷卻部分的檢修容易。（2）電動機是否有異常聲音和異常振動。（1）電柜的空氣過濾器每月應清掃一次。建議使用單位維護人員，每半年應對測速發(fā)電機、軸承、熱管冷卻部分、絕緣電阻進行檢測。（5）機床負載太大。（3）D/A 變換器故障。（7）印刷線路板太臟或其誤差放大器故障。（3）驅(qū)動器上的增益調(diào)整電路或顫動調(diào)整電路的調(diào)整不當。 ：（1）驅(qū)動器電流極限設(shè)定錯誤。 ：（1）機床切削負荷太重。 。（4）輸入電源相序不正確。 。引起這類故障的原因主要有：（1）電動機勵磁電流調(diào)整過大。 引起此故障的原因可能有：（1）電動機加/減速電流計先設(shè)定、調(diào)整不當。 其原因可能有：（1）主軸電動機連續(xù)長時間過載工作。 維修實例故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，配套 SIEMENS 6RA26**系列直流主軸驅(qū)動器，開機后顯示主軸報警。測量驅(qū)動器輸入電壓正常，相序正確，但主驅(qū)動仍有報警，因此可能的原因是電源板存在故障。由于數(shù)控機床的主軸驅(qū)動功率較大，所以主軸電動機采用鼠籠式感應電動機結(jié)構(gòu)形式，旋轉(zhuǎn)編碼器可以在主軸外安裝，也可以與主軸電動機做成一個整體，主軸驅(qū)動單元的閉環(huán)控制、矢量運算均由內(nèi)部的高速信號處理器及控制系統(tǒng)實現(xiàn)。（3）電機熱保護開關(guān)開路，檢查主軸電機熱開關(guān)信號線是否斷線或插頭連接不良，用萬用表檢查電機過熱保護開關(guān)之間的電阻，應為短路。（6）電機繞組短路。（1）不啟動主軸，用手盤主軸使主軸電機快速轉(zhuǎn)動起來，估計電機的實際速度使多少，讓另外一個人觀察系統(tǒng)的主軸控制板 LED 顯示值或監(jiān)視畫面上的電機速度顯示值，看是否基本一致，一般情況有 100～200 轉(zhuǎn)/分，如果只有 1～2 轉(zhuǎn)或 10 轉(zhuǎn)以下，則是電機速度傳感器或速度反饋回路故障。（3）電機動力線相序是否接錯，如果不對，在啟動時主軸來回轉(zhuǎn)幾下后出此報警，可將 U、V 對調(diào)。（6）如果有條件（即車間里有相同的交流主軸單元） ，可互換控制板或整套單元，但必須測量晶體管模塊沒有短路，否則會將另一控制板燒壞。（2）檢查主控制板與單元的連接插座是否緊。（2）用萬用表檢查三個輸入保險是否有燒斷，如果斷開，更換，但必須檢查有短路引起燒保險，一般是后面的 IGBT 或 IPM 模塊有短路引起燒保險。 控制板檢測到來自模擬量的過速度或來自數(shù)字量的過速度。（4）如果重新開機后出別的故障，按別的報警解決方法解決。如果開路，檢查單元上的熱控開關(guān)是否壞了；如果是短路的，則控制底板斷線或控制側(cè)板與底板連接器接觸不好，重新插好，或更換控制板。檢查方法有：（1）在減速過程中發(fā)生，一般是由驅(qū)動裝置造成的，如交流驅(qū)動中的再生回路故障。（2）CNC 系統(tǒng)指令未加到主軸速度單元上。（5）輸入了停止指令或緊停信號。（3）電機相序接反(若是速度閉環(huán)，則會報警) 。 . 華中世紀星 HNC21TF 系統(tǒng)主軸的連接華中世紀星 HNC21TF 系統(tǒng)的 XS9 為主軸控制接口，包括主軸速度模擬電壓指令輸出和主軸編碼器反饋輸入，其信號定義如下表圖。在使用某些主軸變頻器或主軸伺服單元時也用 作為主軸單元的使能信號。變頻器主要由整流（交流變直流） 、濾波、逆變（直流變交流） 、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。當驅(qū)動器出現(xiàn)故障時，可以根據(jù)保護功能的情況，分析故障原因。當驅(qū)動器、負載超過額定值時，安裝在內(nèi)部的熱開關(guān)貨主回路的熱繼電器將動作，對過載進行保護。當驅(qū)動器中由于內(nèi)部短路、輸出短路等原因產(chǎn)生異常的大電流時，驅(qū)動器將發(fā)出報警并進行保護。當檢測出的主軸轉(zhuǎn)速超過額定值的 115%，驅(qū)動器將產(chǎn)生報警并進行保護。檔主回路發(fā)生短路時，驅(qū)動器可以通過相應的快速熔斷器進行保護。表 371 驅(qū)動器報警說明報警名稱報警時 LED 顯示動 作 內(nèi) 容對地短路對地短路故障檢測到變頻器輸出電路對地短路時動作（一般為187。此功能只是保護變頻器。欠電壓 欠電壓電源電壓降低等事主電路直流電壓低至欠電壓檢出值（400VDC）以下時，保護功能動作。變頻器內(nèi)部過熱如變頻器內(nèi)通風散熱不良等，則其內(nèi)部溫度上升，保護動作。過載變頻機過負載 此報警一般為變頻器主電路半導體元件的溫度保護，按變頻器輸出電流超過過載額定值時保護動作。降速過快。（2）短路性過電流：可能發(fā)生在負載側(cè)短路或負載側(cè)接地。 通用變頻器故障維修實例例 1：變頻器出現(xiàn)過電壓報警的維修。修改變頻器參數(shù)，適當增加加/速時間后，故障消除。根據(jù)以往經(jīng)驗，安川變頻器對于輸入信號的干擾比較敏感，因此初步確認故障原因與線路有關(guān)。CK6140 車床運行在 1200r／min 時，主軸噪聲大。檢查該檔位齒輪及變速用的撥叉，查看齒輪有沒有毛刺及嚙合硬點，結(jié)果正常，撥叉上的銅塊沒有摩擦痕跡，且移動靈活。配置世紀星系統(tǒng)的數(shù)控車床，在 G32 車螺紋時，出現(xiàn)起始段螺紋“亂牙”的故障。案例 3 變頻器故障。進一步檢查主軸的方向輸入信號正確，因此初步判斷故障原因是變頻器的參數(shù)設(shè)定不當或外部信號不正確。雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。數(shù)控機床主軸控制系統(tǒng)故障與維修，這個我了解不多，知道的也不多；數(shù)控車床相關(guān)變頻器參數(shù)設(shè)置過程及優(yōu)化，這個我沒有接觸過，最后在老師的幫助下我克服了相關(guān)的問題。在這次畢業(yè)設(shè)計中我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題，不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進的知識，更好的為祖國的四化服務。我要在這里對他們表示深深的謝意！感謝我的指導老師，沒有您的悉心指導就沒有這篇論文的順利完成。 感謝校園里的一草一木，你們陪伴著我歷經(jīng)了每一個壯麗的清晨和如血的殘陽，你們永遠是我生命里最亮麗的那一道風景；感謝黃岡職院給予我的一切：知識、信任、勇氣和力量，它是在夾縫里不屈不撓的精神，它是在角落里默默耕耘的低調(diào)。這是我生命里最珍貴最美好的財富。長風破浪會有時，直掛云