【正文】 態(tài)和動態(tài)檢查、軌跡監(jiān)測 靜態(tài)檢查 —— 伺服裝置無驅(qū)動信號時漂移情況的檢查 動態(tài)檢查 —— 在無負載時，使進給電動機和主軸電動機高速運行，計算在一定時間和一定電流作用下，電動機的拖動距離和轉(zhuǎn)速值，檢查其與實際的相符情況 軌跡監(jiān)測 —— 使機床工作臺運行各種給定位置，用測量探頭代替刀具，或采用激光干涉儀，測出各種位置偏差 啟動診斷 ?數(shù)控面板診斷 通過各種操作輸入，觀察系統(tǒng)響應(yīng)情況來檢查 ?通信接口診斷 檢驗通信過程是否超時，通信數(shù)據(jù)域的檢驗和是否正確，傳輸?shù)?G、 M功能是否為系統(tǒng)所允許 在線診斷 ?指 CNC在正常工作情況下，通過系統(tǒng)內(nèi)部的診斷程序和相應(yīng)的硬件環(huán)境，對系統(tǒng)運行的正確性檢查 在線診斷 ?可編程控制器的在線診斷 數(shù)控機床的開關(guān)過程和開關(guān)狀態(tài) 掃描周期檢查 限位開關(guān)、液壓、氣壓、溫度閥的工作狀態(tài)檢查 換刀過程檢查 各種開關(guān)量的邏輯關(guān)系和閉鎖情況檢查 在線診斷 ? CNC裝置的在線診斷 各數(shù)控功能和伺服系統(tǒng)的監(jiān)測，包括： 對所運行的數(shù)控加工程序的正確性檢查 對伺服狀態(tài)的檢查 對工作臺運行范圍的檢查 對各種過程變量（刀具磨損、切削力等）的自適應(yīng)調(diào)節(jié)等 離線診斷 ?由經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員完成 ?在 CNC系統(tǒng)停止運行系統(tǒng)程序時，把專用診斷程序輸入到 CNC內(nèi)部，以診斷程序取代系統(tǒng)程序運行，診斷出故障 ?場所：設(shè)備現(xiàn)場， CNC維修中心， CNC制造廠 離線診斷 ? PLC邏輯分析器 在數(shù)控面板的顯示器上顯示出可編程序控制器內(nèi)部和輸入 /輸出接口信號時序圖 ?軌跡記錄器 機床運行時存儲某一時間段機床狀態(tài)數(shù)據(jù) 所有信息顯示在窗口中。當(dāng)有干擾時，窗口定住 自修復(fù)技術(shù) ? CNC系統(tǒng)在數(shù)控裝置內(nèi)設(shè)置了備用模塊，并具有自修復(fù)程序 ?備用模塊在正常情況下不參與運行 ?自修復(fù)程序在 CNC系統(tǒng)每次開機時執(zhí)行；有故障模塊時，自動找出備用模塊，取代故障模塊 通信診斷 ? CNC維修中心通過網(wǎng)絡(luò)、通信等手段，向用戶發(fā)送診斷程序，同時指導(dǎo)用戶進行測試，將收集到的測試診斷數(shù)據(jù)發(fā)送回維修中心，由維修中心判斷故障所在和解決問題 診斷指導(dǎo)專家系統(tǒng) ?也稱人工智能診斷技術(shù)和方法 ?有兩部分組成：知識庫 推理機 ?知識庫存儲著專家分析、判斷故障的原因、消除故障的經(jīng)驗和知識 ?推理機對知識庫中的規(guī)則進行解釋，并運行向后推理程序，尋找故障原因和消除故障的方法 ?具有兩個用戶層：專家層 使用者層 第五節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 概述 ? CNC要與各種系統(tǒng)和設(shè)備進行信息交換，完成加工任務(wù)。信息的交換涉及到許多通信方面的知識。例如： 通信的方式（并行和串行） 通信時的同步問題 計算機網(wǎng)絡(luò)通信時的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議問題 通信設(shè)備與傳輸媒體的通信接口問題 總線 現(xiàn)場總線網(wǎng) ? 現(xiàn)場總線是一種串行通信鏈路，它在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中適用于 設(shè)備控制層和執(zhí)行層之間 及 設(shè)備控制層和單元層 之間的數(shù)據(jù)通信 ? 特點 通信協(xié)議比較簡單 可靠性高 抗干擾能力強 對于通信服務(wù)要求不太高的工業(yè)現(xiàn)場來說，具有很好的性能價格比 現(xiàn)場總線網(wǎng) ?三層模型：對應(yīng)于 ISO/OSI中的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層 ?執(zhí)行裝置 /傳感器現(xiàn)場總線 ——SERCOS ?系統(tǒng)現(xiàn)場總線 ——PROFIBUS SERCOS ?英文全稱（ SERial Communication System） ?是被實際現(xiàn)場應(yīng)用證明了的、采用光纖傳輸數(shù)據(jù)的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一 ?對分布式多軸運動的數(shù)字控制提供較好的應(yīng)用 ?此標(biāo)準(zhǔn)已通過 IEC認證（ IEC1491） SERCOS ?德國機床廠協(xié)會 VDW和核心電子技術(shù)與電子工業(yè)協(xié)會 ZVEI共同制訂的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn) ?用于數(shù)控機床的數(shù)控裝置與伺服系統(tǒng)之間的串行數(shù)字通信 ?利用數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)實現(xiàn)伺服系統(tǒng)中位置和速度的控制 ?電流仍采用模擬電路控制 ?數(shù)字式接口傳輸使各調(diào)節(jié)器位置可靈活安排 ?位置調(diào)節(jié)器和速度調(diào)節(jié)器均放在伺服裝置中 CNC將位置命令由 SERCOS輸出 通過現(xiàn)場總線串行傳輸?shù)剿欧b置 伺服裝置由 SERCOS接口接收位置命令，完成調(diào)節(jié) ? 位置調(diào)節(jié)器放在 CNC裝置中 ? CNC把位置調(diào)節(jié)器的速度命令由 SERCOS輸出 通過現(xiàn)場總線串行傳輸?shù)剿欧b置 伺服裝置由 SERCOS接口接收速度命令 速度和電流調(diào)節(jié)器安排在伺服裝置中 將實際位置值通過現(xiàn)場總線反饋給 CNC裝置中的位置調(diào)節(jié)器，完成調(diào)節(jié) SERCOS環(huán) ? 采用 SERCOS接口的現(xiàn)場總線使各通信站構(gòu)成一個環(huán)（ Ring），稱為 SERCOS環(huán) ? 用光纖連接， SERCOS環(huán)一般采用主 /從形式的媒體訪問控制方法 ? 由一個主站和多個從站組成： 數(shù)控裝置為主站 各軸伺服裝置為從站 (二 ) 系統(tǒng)現(xiàn)場總線 PROFIBUS ? 在系統(tǒng)現(xiàn)場總線中，由 SIEMENS公司開發(fā)的PROFIBUS現(xiàn)場總線通信協(xié)議在歐洲廣泛流行 ? PROFIBUS用于各種智能控制器和設(shè)備之間的連接時，要區(qū)分主動的智能設(shè)備（如：控制器，計算機）和被動的設(shè)備（如：輸入 /輸出模塊，變頻器）。 ?如圖所示為 PROFIBUS現(xiàn)場總線的結(jié)構(gòu) ?各主動設(shè)備組成令牌環(huán)網(wǎng)：發(fā)送權(quán)以令牌形式在主動設(shè)備之間循環(huán)，得到令牌的主動設(shè)備在將令牌沿環(huán)傳遞給下一個主動設(shè)備之前的確定時間內(nèi)，可任意發(fā)送或接收其他總線設(shè)備信息，采用數(shù)據(jù)報文進行各種信息交換 典型 PROFIBUS報文結(jié)構(gòu)如圖所示 第六節(jié) 典型數(shù)控系統(tǒng) 硬軟件結(jié)構(gòu)實例分析 笫七節(jié) 普通機床的數(shù)控改造 一、機床數(shù)控改造的條件 （一）機床基礎(chǔ)件必需有足夠的剛性 （二）改造費用合適、經(jīng)濟性好 二、主要改造機床的類型 （一）大型、重型機床 （二）普通中小型車銑床 三、機床數(shù)控化的改造 （一）主傳動的數(shù)控改造 如圖所示為典型的主軸電動機控制電路。其啟、?？刂圃谠娐返幕A(chǔ)上并聯(lián)了由數(shù)控系統(tǒng)控制的繼電器觸點 K K2,可方便地實現(xiàn)手動與自動主軸啟停與轉(zhuǎn)向控制。 （二）進給傳動的數(shù)控改造 1. 導(dǎo)軌副 ? 普通機床的導(dǎo)軌多采用鑄鐵 –鑄鐵或鑄鐵 –淬火鋼滑動導(dǎo)軌，其靜摩擦系數(shù)大，動靜摩擦系數(shù)相差較大 ,低速時易出現(xiàn)爬行 ,影響運動的平穩(wěn)性和定位精度 ,力矩損失大。 ? 將導(dǎo)軌改造為滾動導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌工藝復(fù)雜、費用大、周期長。較為常見的是采用在原導(dǎo)軌上粘接聚四氟乙烯軟帶 ? 這種方法實現(xiàn)比較方便，費用低，動靜摩擦系數(shù)相差小，耐磨性和抗咬傷力強 ,具有良好的自潤滑性和抗振性 ,進給運動無爬行、運行平穩(wěn) ,因而得到了廣泛采用 ? 當(dāng)然在有些要求不高的場合下，也可以不改動原機床導(dǎo)軌而增大所選的電動機。 2. 進給傳動箱 普通機床進給機構(gòu)為齒輪箱，齒輪箱傳動鏈長，機構(gòu)復(fù)雜，反向間隙累積增大，大大降低了傳動精度。進給箱部分的改造就是要取消原齒輪箱 ,換為一級減速機構(gòu)，傳動元件要有消隙裝置 ,減小傳動間隙，提高精度。 如圖所示為典型的車床進給機構(gòu)改造方案。 3. 移動元件 普通機床常采用滑動絲杠實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的轉(zhuǎn)換。精度相對較低，摩擦系數(shù)大，傳動效率低 在要求較高的場合應(yīng)將其更換為滾珠絲杠，其傳動效率高，無爬行，預(yù)緊后可消除反向間隙，精度高 但在機床改造時，有時考慮到一些因素仍采用原機床的普通絲杠。這些因素包括 : 1） B級滾珠絲杠與 7級精度普通絲杠的精度相差不大。 2）普通絲杠摩擦力雖大，但與切削力和導(dǎo)軌副阻力 相比則很小，且可通過選用較大電動機補償。 3）滾珠絲杠徑向尺寸較大，如使用滾珠絲杠更換原 機床的普通絲杠，相關(guān)部位還需改動，工作量增 加 4）滾珠絲杠價格較高也必然要增加改造費用 當(dāng)然若原機床的絲杠與螺母間隙過大，應(yīng)將原單螺母副改為可調(diào)整間隙的雙螺母 4. 刀架系統(tǒng) ? 在刀架系統(tǒng)的改造中 ,將車床原來普通手動轉(zhuǎn)位刀架改造為自動轉(zhuǎn)位刀架 刀架結(jié)構(gòu)圖 自動刀架控制原理 ? 當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀信號時 ,首先繼電器 K1動作 ,換刀電動機正轉(zhuǎn)驅(qū)動蝸輪蝸桿機構(gòu)使上刀體上升 ? 當(dāng)上刀體上升到一定的高度時 ,離合轉(zhuǎn)盤起作用 ,帶動上刀體旋轉(zhuǎn)進行選刀 ? 刀架上方的發(fā)信盤中對應(yīng)每個刀位都安裝有一個傳感器 (如霍爾開關(guān)、感應(yīng)開關(guān)等 ),當(dāng)上刀體旋轉(zhuǎn)到某刀位時 ,該刀位的傳感器向數(shù)控系統(tǒng)輸出信號 自動刀架控制原理 ? 數(shù)控系統(tǒng)將刀位信號與指令刀位信號進行比較 ? 當(dāng)兩信號相同時 ,說明上刀體已旋轉(zhuǎn)到所選刀位 ? 此時數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器 K1釋放 ,繼電器 K2吸合 ,換刀電動機反轉(zhuǎn) ,活動銷反靠在反靠盤上初定位。 ? 在活動銷反靠的作用下 ,螺桿帶動上刀體下降 ,直至齒牙盤咬合 ,完成精定位 ,并通過蝸輪蝸桿鎖緊螺母 ,使刀架緊固 ? 此時數(shù)控系統(tǒng)控制繼電器 K2釋放 ,換刀電動機停轉(zhuǎn) ,完成換刀動作