【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動(dòng)機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)絲杠上裝有角位移電流檢測(cè)裝置（如光電編碼器等），通過(guò)檢測(cè)絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對(duì)誤差進(jìn)行修正。通過(guò)測(cè)速元件A和光電編碼盤B可間接檢測(cè)出伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺(tái)沒(méi)有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測(cè)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床。混合控制數(shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動(dòng)鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜。混合控制系統(tǒng)又分為兩種形式： （1）開環(huán)補(bǔ)償型它的基本控制選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，另外附加一個(gè)校正電路。用裝在工作臺(tái)的直線位移測(cè)量元件的反饋信號(hào)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補(bǔ)償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺(tái)上的直線位移測(cè)量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。其中A是速度測(cè)量元件（如測(cè)速發(fā)電機(jī)），B是角度測(cè)量元件，C是直線位移測(cè)量元件。系統(tǒng)可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)失去了規(guī)定的功能。數(shù)控機(jī)床是個(gè)很復(fù)雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機(jī)、電、液、氣等很多技術(shù)，發(fā)生故障是難免的。機(jī)械磨損、機(jī)械銹蝕、機(jī)械失效、插件接觸不良、電子元器件老化、電流電壓波動(dòng)、溫度變化、干擾、噪聲、軟件丟失或本身有隱患、灰塵、操作失誤等都可導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出故障。 第四章 數(shù)控系統(tǒng)的常見故障分析　　數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成，工作原理和特點(diǎn)，我們將常見的故障部位及故障現(xiàn)象分析如下：（1）位置環(huán)。這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令，并與　根據(jù)位置檢測(cè)系統(tǒng)的反饋值相比較，進(jìn)一步完成控制任務(wù)的（2）關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它具有很高的工作頻度，并與外設(shè)相聯(lián)接，所以容易發(fā)生故障。常見的故障有：①位控環(huán)報(bào)警：可能是測(cè)量回路開路；測(cè)量系統(tǒng)損壞，位控單元內(nèi)部損壞。②不發(fā)指令就運(yùn)動(dòng)，可能是漂移過(guò)高，正反饋，位控單元故障；測(cè)量元件損壞。③測(cè)量元件故障，一般表現(xiàn)為無(wú)反饋值；機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn)；高速時(shí)漏脈沖產(chǎn)生報(bào)警可能的原因光柵或讀頭臟了；光柵壞了。 　　伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電源電網(wǎng)，機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián)，而且在工作中一直處于頻繁的啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài)，因而這也是故障較多的部分。 　　其主要故障有：①系統(tǒng)損壞。一般由于網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)太大，或電壓沖擊造成。我國(guó)大部分地區(qū)電網(wǎng)質(zhì)量不好，會(huì)給機(jī)床帶來(lái)電壓超限，尤其是瞬間超限，如無(wú)專門的電壓監(jiān)控儀，則很難測(cè)到，在查找故障原因時(shí)，要加以注意，還有一些是由于特殊原因造成的損壞。如華北某廠由于雷擊中工廠變電站并竄入電網(wǎng)而造成多臺(tái)機(jī)床伺服系統(tǒng)損壞。②無(wú)控制指令，而電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種故障的原因是速度環(huán)開環(huán)或正反饋。如在東北某廠，引進(jìn)的西德WOTAN公司轉(zhuǎn)子銑床在調(diào)試中，機(jī)床X軸在無(wú)指令的情況下，高速運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)分析我們認(rèn)為是正反饋造成的。因?yàn)橄到y(tǒng)零點(diǎn)漂移，在正反饋情況下，就會(huì)迅速累加使電機(jī)在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)，而我們按標(biāo)簽檢查線路后完全正確，機(jī)床廠技術(shù)人員認(rèn)為不可能接錯(cuò)，在充分分析與檢測(cè)后我們將反饋線反接，結(jié)果機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)正常。機(jī)床廠技術(shù)人員不得不承認(rèn)德方工作失誤。③加工時(shí)工件表面達(dá)不到要求，走圓弧插補(bǔ)軸換向時(shí)出現(xiàn)凸臺(tái)，或電機(jī)低速爬行或振動(dòng)，這類故障一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機(jī)匹配不合適引起，解決辦法是進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)。④保險(xiǎn)燒斷，或電機(jī)過(guò)熱，以至燒壞，這類故障一般是機(jī)械負(fù)載過(guò)大或卡死。 　　電源部分。電源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個(gè)系統(tǒng)。一般在歐美國(guó)家，這類問(wèn)題比較少，在設(shè)計(jì)上這方面的因素考慮的不多，但在中國(guó)由于電源波動(dòng)較大，質(zhì)量差，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。這些原因可造成電源故障監(jiān)控或損壞。另外，數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù)，設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠電源的后備蓄電池或鋰電池來(lái)保持。因而，停機(jī)時(shí)間比較長(zhǎng)，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運(yùn)行?？删幊绦蚩刂破鬟壿嫿涌凇?shù)控系統(tǒng)的邏輯控制，如刀庫(kù)管理，液壓?jiǎn)?dòng)等，主要由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)，要完成這些控制就必須采集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息，如斷電器，伺服閥，指示燈等。因而它與外界種類繁多的各種信號(hào)源和執(zhí)行元件相連接，變化頻繁，所以發(fā)生故障的可能性就比較多，而且故障類型亦千變?nèi)f化。 　　其他。由于環(huán)境條件，如干擾，溫度，濕度超過(guò)允許范圍，操作不當(dāng)，參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，亦可能造成停機(jī)或故障。有一工廠的數(shù)控設(shè)備，開機(jī)后不久便失去數(shù)控準(zhǔn)備好信號(hào)，系統(tǒng)無(wú)法工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)體溫度很高，原因是通氣過(guò)濾網(wǎng)已堵死，引起溫度傳感器動(dòng)作，更換濾網(wǎng)后，系統(tǒng)正常工作。不按操作規(guī)程拔插線路板，或無(wú)靜電防護(hù)措施等，都可能造成停機(jī)故障甚至毀壞系統(tǒng)。一般在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維修中，必須考慮對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位給予報(bào)警，報(bào)警電路工作后，一方面在屏幕或操作面板上給出報(bào)警信息，另一方面發(fā)出保護(hù)性中斷指令，使系統(tǒng)停止工作，以便查清故障和進(jìn)行維修。 第五章 數(shù)控機(jī)床故障診斷內(nèi)容 　　1） 動(dòng)作診斷：監(jiān)視機(jī)床各動(dòng)作部分，判定動(dòng)作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機(jī)床主軸。2） 狀態(tài)診斷：當(dāng)機(jī)床電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載時(shí)，觀察運(yùn)行狀態(tài)。3） 點(diǎn)檢診斷：定期點(diǎn)檢液壓元件、氣動(dòng)元件和強(qiáng)電柜。4） 操作診斷：監(jiān)視操作錯(cuò)誤和程序錯(cuò)誤。5） 數(shù)控系統(tǒng)故障自診斷：不同的數(shù)控系統(tǒng)雖然在結(jié)構(gòu)和性能上有所區(qū)別，但隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，在故障診斷上有它的共性。 　　 數(shù)控機(jī)床故障診斷原則 ?。?）先外部后內(nèi)部 數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的機(jī)床，故其故障的發(fā)生也會(huì)由這三者綜合反映出來(lái)。維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進(jìn)行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床大傷元?dú)猓瑔适Ь?，降低性能?　（2）先機(jī)械后電氣一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械故障較易發(fā)覺(jué)，而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械性的故障，往往可達(dá)到事半功倍的效果。 ?。?）先靜后動(dòng)先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)了解、觀察測(cè)試、分析確認(rèn)為非破壞性故障后，方可給機(jī)床通電。在運(yùn)行工況下，進(jìn)