【正文】 度裝置及真空吸盤(pán)、機(jī)械手等，因此數(shù)控機(jī)床中氣動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)也日益重要。 氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成及故障概述氣動(dòng)傳動(dòng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)及控制的系統(tǒng)。氣動(dòng)系統(tǒng)的主要組成包括：(1)氣源發(fā)生裝置。它是獲得壓縮空氣的能源裝置，其主要部分是空氣壓縮機(jī)，另外還有氣源凈化設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)將原動(dòng)機(jī)械供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓力能；而氣源凈化設(shè)備用以降低壓縮空氣的溫度，除去壓縮空氣中的水分、油分以及污染雜質(zhì)等。(2)執(zhí)行元件。它是以壓縮空氣為工作介質(zhì)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并將壓縮空體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。包括直接作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸，作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的氣馬達(dá)和作不連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)馬達(dá)等。(3)控制元件。它又被稱(chēng)操縱、運(yùn)算、檢測(cè)元件，是用來(lái)控制壓縮空氣的壓力，流量和流動(dòng)方向等，以便使執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律的元件。包括各種壓力閥、流量閥、方向閥、邏輯元件、射流元件、行程閥、轉(zhuǎn)換器和傳感器等。(4)輔助元件。它是使壓縮空氣凈化、潤(rùn)滑、消聲以及用于元件間連接等所需要的一些裝置。包括分水濾氣器、油霧器、消聲器以及各種管路附件等。(5)傳動(dòng)介質(zhì)。傳動(dòng)介質(zhì)是用來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的工作介質(zhì)，即壓縮空氣。氣動(dòng)系統(tǒng)正常工作需要保證氣動(dòng)裝置具有合適的工作壓力和運(yùn)動(dòng)速度。壓縮空氣中的雜質(zhì)、水分、油分、塵埃顆粒等都有可能引起氣動(dòng)裝置輸出壓力不足。氣壓電機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高或過(guò)低也會(huì)影響機(jī)床正常工作。 壓力、速度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)中采用應(yīng)變式壓力傳感器和磁電式速度傳感器檢測(cè)氣動(dòng)裝置是否具有合適的工作壓力和速度。氣動(dòng)裝置系統(tǒng)故障診斷的基本原理就是采用對(duì)比檢測(cè)法，即根據(jù)實(shí)際氣動(dòng)裝置系統(tǒng)輸出與參考數(shù)值或與標(biāo)準(zhǔn)值的比較，來(lái)判斷氣動(dòng)裝置系統(tǒng)是否存在故障。若存在故障，則從檢測(cè)到的故障信息中分離出故障征兆，據(jù)此識(shí)別故障原因，將故障源定位，并采取相應(yīng)的處理措施。數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用的氣馬達(dá)種類(lèi)很多。按工作原理不同，可分為容積式和透平式兩大類(lèi)。氣壓傳動(dòng)中主要使用容積式馬達(dá)，容積式馬達(dá)包括葉片式、活塞式和齒輪式等結(jié)構(gòu)形式，其中以葉片式和活塞式氣壓電機(jī)最為常用。表43是幾種氣壓電機(jī)類(lèi)型轉(zhuǎn)速范圍比較。氣壓電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍測(cè)試程序框圖如圖415所示。氣動(dòng)系統(tǒng)壓力極限值報(bào)警如圖416所示。表43 氣壓電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍類(lèi)型齒輪式馬達(dá)活塞式馬達(dá)葉片式馬達(dá)徑向活塞式軸向活塞式轉(zhuǎn)速范圍1000100001001300300050050000圖414 氣動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍測(cè)試程序框圖圖415 氣動(dòng)系統(tǒng)壓力極限值報(bào)警程序框圖氣動(dòng)系統(tǒng)壓力檢測(cè)系統(tǒng)前面板如圖416所示，速度檢測(cè)系統(tǒng)的前面板如圖417所示。本系統(tǒng)包括虛擬和實(shí)測(cè)信號(hào)?？蓪?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)保存、報(bào)警功能，將信號(hào)進(jìn)行功率譜分析。但為避免重復(fù)程序編程，本系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)保存程序編程與前幾個(gè)系統(tǒng)編程不同。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)保存程序框圖如圖418所示。圖416 氣動(dòng)系統(tǒng)壓力檢測(cè)前面板圖417 氣動(dòng)系統(tǒng)速度檢測(cè)前面板圖418 氣動(dòng)系統(tǒng)速度檢測(cè)前面板第五章 結(jié)論與展望 結(jié)論本課題使用LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)了數(shù)控機(jī)床檢測(cè)系統(tǒng)，可以對(duì)數(shù)控機(jī)床中的液壓系統(tǒng)、振動(dòng)系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行信號(hào)采集、顯示、分析處理及存儲(chǔ)，從而得知設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是否良好。主要結(jié)論有：(1)用虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)，構(gòu)成簡(jiǎn)單、功能齊全，用戶(hù)可以根據(jù)自己的需要隨時(shí)修改面板的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)構(gòu)建周期短，維護(hù)調(diào)試方便，易于擴(kuò)展，并且測(cè)量精度高、速度快，可重復(fù)性好。(2)液壓機(jī)構(gòu)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精密度高的機(jī)、電、液綜合系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床中，其故障點(diǎn)隱蔽、因果關(guān)系復(fù)雜、易受隨機(jī)性因素影響、失效分布較分散，故障診斷與監(jiān)測(cè)的難度大。本課題設(shè)計(jì)的液壓裝置檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)液壓裝置運(yùn)行時(shí)最關(guān)鍵的壓力、流量、溫度、振動(dòng)信號(hào)的采集分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的基本判斷。操作者可通過(guò)波形保存和波形回放多次觀看波形和數(shù)據(jù)，便于機(jī)床故障判斷。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)振動(dòng)烈度的評(píng)級(jí)。(3)氣動(dòng)系統(tǒng)也越來(lái)越多的應(yīng)用到數(shù)控機(jī)床中，本課題設(shè)計(jì)針對(duì)氣動(dòng)裝置進(jìn)行壓力、速度信號(hào)采集分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)系統(tǒng)中氣動(dòng)裝置狀態(tài)的基本判斷。為方便用戶(hù)，本系統(tǒng)設(shè)置了數(shù)控機(jī)床中各種常見(jiàn)氣動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，可快速判斷機(jī)床是否正常工作。(4)機(jī)械的損壞或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)不良, 大多是由振動(dòng)級(jí)增加之后產(chǎn)生的。振動(dòng)的檢測(cè)值是對(duì)機(jī)械狀態(tài)考核的一種非常有用的指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床的振動(dòng)主要通過(guò)位移變化來(lái)顯示。本課題設(shè)計(jì)針對(duì)機(jī)床因振動(dòng)引起的位移變化進(jìn)行檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的判斷。 展望本文中的研究課題到目前為止已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，但由于本人的時(shí)間和能力有限，軟件設(shè)計(jì)中有些地方還不是很完善。可以在以下幾個(gè)方面繼續(xù)開(kāi)展研究：(1)數(shù)控機(jī)床的故障種類(lèi)多種多樣，可以綜合運(yùn)用模糊診斷法、故障診斷專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和短時(shí)Fourier 變換、小波變換等時(shí)頻分析技術(shù)研究更有效的特征信號(hào)提取和分析處理的方法。(2)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)生故障包括許多，由于時(shí)間和知識(shí)限制，本研究系統(tǒng)沒(méi)有全面分析到各種可能故障及產(chǎn)生原因。且由于本系統(tǒng)初步開(kāi)發(fā)，其應(yīng)用價(jià)值性能還有待進(jìn)一步完善。(3)網(wǎng)絡(luò)化使診斷系統(tǒng)具有節(jié)省投資，提高設(shè)備利用率等優(yōu)點(diǎn)，在互聯(lián)網(wǎng)日益發(fā)達(dá)的今天，對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)診斷成為將來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。LabVIEW具有強(qiáng)大的功能用以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試，由于時(shí)間的限制，本系統(tǒng)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)此功能。最后考慮到知識(shí)面的限制，可能有些方面的技術(shù)應(yīng)用及處理有所不妥，因此懇請(qǐng)各位專(zhuān)家學(xué)者、老師在評(píng)閱本文時(shí)，對(duì)本文所存在的不足與錯(cuò)誤提出批評(píng)與指正。參考文獻(xiàn)[1]《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫(xiě)組．機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第四冊(cè) [M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997．[2] 李國(guó)華．機(jī)械故障診斷[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992 ． [3] 楊云強(qiáng)．測(cè)試技術(shù)與虛擬儀器[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010．[4] 林宋，田建君．現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003．[5] 朱文藝，陸全龍．?dāng)?shù)控機(jī)床故障診斷與維修[M]．北京：科學(xué)出版社，2006．[6] 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Int. J.), Vol. 19, No. 5, pp. 10951106, 2005 1095CNC implemented Fault Diagnosis and Web based Remote Services AbstractRecently, the conventional controller of machinetool has been increasingly replaced by the PCbased open architecture controller, which is independent of the CNC vendor and on which it is possible to implement userdefined application programs. This paper proposes CNC implemented fault diagnosis and webbased remote services for machinetool with open architecture CNC. The faults of CNC machinetool are defined as the operational faults occupied by over 70% of all faults. The operational faults are unpredictable as they occur without any warning. Two diagnostic models, the switching function and the step switching function, were proposed in order to diagnose faults efficiently. The faults were automatically diagnosed through the fault diagnosis system using the two diagnostic models. A suitable interface environment between CNC and developed application modules was constructed for the internal function of CNC. In addition, a suitable web environment was constructed for remote services. The web service functions, such as remote monitoring and remote control, were implemented, and their operability was tested through the web. The results obtained through this research could be a model of fault diagnosis and remote servicing for machinetool with open architecture CNC.Key Words : Open Architecture Controller, CNC, Fault Diagnosis, Remote Services1. IntroductionDuring the past few decades, general Computerized Numeri