【導讀】師的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位。印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于萬字。有圖紙應符合國家技術(shù)標準規(guī)范。數(shù)控車床就是針對這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動化機床。數(shù)控車床集微電子。數(shù)控車床體現(xiàn)了當前世界機床技術(shù)進步的主流，是衡量機械制造工藝水平的重要指標，在柔性生產(chǎn)和計算機集成制造等先進制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用。

　　

【正文】 分考慮各項環(huán)節(jié)參數(shù)的匹配。盲目更換造成各項環(huán)節(jié)參數(shù)的不匹配，甚至造成估計不到的事故。 使用液壓卡盤、液壓刀架、液壓尾座、液壓油缸的壓力，都應在許用應力范圍內(nèi)，不允許任意提高 。 畢業(yè)設計（或論文） 25 第六章 數(shù)控系統(tǒng)的故障成因分析與 自診斷技術(shù) 第一節(jié) CNC 系統(tǒng) CNC 系統(tǒng)是一種位置控制 系統(tǒng)，它是根據(jù)輸入數(shù)據(jù)插補出理想的運動軌跡，然后輸出到執(zhí)行部件加工出所需要的零件。 與 NC 系統(tǒng)相比， CNC 系統(tǒng)主要的優(yōu)點有 ： 靈活性 這是 CNC 系統(tǒng)的突出優(yōu)點。對于傳統(tǒng)的 NC 系統(tǒng)，一旦提供了某些控制功能，就不能被改變，除非改變相應的硬件。而對于 CNC 系統(tǒng) ， 只要改變相應的控制程序就可以補充和開發(fā)新的功能，并不必制造新的硬件。 CNC 系統(tǒng)能夠隨著工廠的發(fā)展而發(fā)展，也能適應將來改變工藝的要求。在 CNC 設備安裝之后，新的技術(shù)還可以補充到系統(tǒng)中去，這就延長了系統(tǒng)的使用期限。因此， CNC 系統(tǒng)具有很大的 “ 柔性 ” —— 靈活 性。 通用性 在 CNC 系統(tǒng)中，硬件系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，依靠軟件變化來滿足被控設備的各種不同要求。采用標準化接口電路，給機床制造廠和數(shù)控用戶帶來了許多方便。于是，用一種 CNC 系統(tǒng)就可能滿足大部分數(shù)控機床 (包括車床、銑床、加工中心、鉆鏜床等 ) 的要求，還能滿足某些別的設備應用。當用戶要求某些特殊功能時，僅僅是改變某些軟件而已。由于在工廠中使用同一類型的控制系統(tǒng)，培訓和學習也十分方便。 可靠性 在 CNC 系統(tǒng)中，加工程序常常是一次送入計算機存儲器內(nèi)，避免了在加工過程中由于紙帶輸入機的故障而產(chǎn)生的停機現(xiàn) 象 (普通數(shù)控裝置的故障有一半以上發(fā)生在逐段光電輸入時 ) 。同時，由于許多功能都由軟件實現(xiàn)，硬件系統(tǒng)所需元器件數(shù)目大為減少，整個系統(tǒng)的可靠性大大改善，特別是隨著大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的采用，系統(tǒng)可靠性更為提高。據(jù)美國第 13 屆 NCS 年會統(tǒng)計的世界上數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間是：硬線畢業(yè)設計（或論文） 26 NC系統(tǒng)為 136h ，小型計算機 CNC 系統(tǒng)為 984h ，而微處理機 CNC 系統(tǒng)據(jù)日本發(fā)那科公司宣稱已達 23000h 。 易于實現(xiàn)許多復雜的功能 CNC 系統(tǒng)可以利用計算機的高度計算能力，實現(xiàn)一些高級的復雜的數(shù)控功能 。刀具偏移、英公制轉(zhuǎn)換、固定循環(huán)等都能用適當?shù)能浖绦蛴枰詫崿F(xiàn)；復雜的插補功能，例如拋物線插補、螺旋線插補等也能用軟件方法來解決；刀具補償也可在加工過程中進行計算；大量的輔助功能都可以被編程；子程序概念的引入，大大簡化了程序編制。 使用維修方便 CNC 系統(tǒng)的一個吸引人的特點是有一套診斷程序，當數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能顯示出故障信息，使操作和維修人員能了解故障部位，減少了維修的停機時間。另外，還可以備有數(shù)控軟件檢查程序，防止輸入非法數(shù)控程序或語句，這將給編程帶來許多方便。 第二節(jié) CNC 系統(tǒng)故障自診 斷功能 CNC 系統(tǒng)自診斷的概念 系統(tǒng)故障 :指系統(tǒng)的組成單元處于非正常狀態(tài)或劣化狀態(tài) ,并可導致系統(tǒng)相應功能喪失 ,或系統(tǒng)性能和品質(zhì)下降 ,使系統(tǒng)的行為 (輸出 )超出允許范圍 ,或不能在規(guī)定的時間內(nèi)和條件下完成預定功能的事件 。 在 CNC 系統(tǒng) 中編程錯誤也是故障 。 當用戶編制的零件加工程序發(fā)生錯誤 (語法錯誤 ,非法代碼 ,精度超差 ,過切削預報等 )時 ,CNC 系統(tǒng)在運行前或運行中 中也會發(fā)出報警 ,從廣義上來講 ,也可稱其為故障 . 故障的診斷包括兩方面的內(nèi)容 :診和斷 . 診 :對是客觀狀態(tài)作檢測或測試 . 斷 :確定故障的性質(zhì) ,程度 ,類 別 ,部位 ,并指明故障產(chǎn)生的原因 ,提供相應的處理對策等 . 故障自診斷技術(shù) :在硬件模塊 ,功能部件上各狀態(tài)測試點 (在系統(tǒng)設計制 狀態(tài) ,并在預知系統(tǒng)故障或系統(tǒng)性能 ,系統(tǒng)運行品質(zhì)劣化動向時 ,及時自動發(fā)出報警信息的技術(shù) 。 CNC 系統(tǒng) 故障診斷的基本要求 故障診斷方法對故障的覆蓋率應盡可能高 ,即系統(tǒng)的故障應能盡可能多的被其診斷系統(tǒng)檢測出來 畢業(yè)設計（或論文） 27 診斷出的故障定位應盡可能準確 ,范圍應盡可能小 ,通常要求定位到容易快速更換的模塊或印刷線路板這一級 ,以縮短修理時間 . 故障診斷所需時間應盡可能短 .尤其對那些破壞性嚴重的故障 ,更應快速診斷 快速響應 ,以盡量減少故障對系統(tǒng)的破壞程度 . 進行故障診斷所需的附加設備盡可能減少 ,盡量利用軟件實現(xiàn)診斷功能 ,以降低數(shù)控系統(tǒng)的診斷成本 . 4 、 CNC 故障分類 硬故障 這類故障主要是指裝置 ,PLC 控制器 ,伺服驅(qū)動單元 ,位置和速度檢測裝置等電子器件 ,以及繼電器 ,接觸器 ,開關(guān) ,熔斷器 ,電動機 ,電磁鐵 ,行程開關(guān)等電氣元件失效引起的故障 ,它們的發(fā)生往往與上述元器件的質(zhì)量 ,性能 ,組件排列以及工作環(huán)境等因數(shù)有關(guān) .這類故障一旦發(fā)生 ,必須對失效的元器件進行維修或更換 ,系統(tǒng)才能恢復工作 . 軟故障 這類故障是指由于軟件內(nèi)容變化或 丟失 ,系統(tǒng)配置參數(shù)的誤設置或因干擾出錯 ,丟失等原因而產(chǎn)生的故障 ,它們的發(fā)生主要與操作失當 ,存放系統(tǒng)配置參數(shù)的 RAM(通常是帶后備電池的 RAM)掉電 (電池失效 ),系統(tǒng)電源干擾脈沖串入總線引起時序錯誤 ,導致數(shù)控計算機進入死鎖狀態(tài)等因數(shù)有關(guān) .這類故障發(fā)生后 ,只要退出故障狀態(tài)或修正錯誤的參數(shù)或軟件 ,然后按復位鍵或重新啟動 ,系統(tǒng)就能恢復工作 。 編程和操作錯誤引起的故障 這類故障不是 CNC 系統(tǒng) 的故障 ,而是由于加工程序的編制錯誤或操作錯誤導致的故障 .這類故障不須進行維修 ,只要將報警信息所指出的錯誤進行修改后 ,系統(tǒng)即可進行 正常的工作 . 目前 ,在各種中已應用的故障自診斷方法歸納起來有三種 : 開機自診斷 。 運行自診斷 。 離線診斷 . 例 1:系統(tǒng)控制軟件和系統(tǒng)參數(shù)的 EPROM 自檢 在 CNC 系統(tǒng) 中 ,EPROM 用來存放系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)參數(shù) .EPROM 中的信息是非易失性的 .但是當EPROM 的窗口沒有封好 ,或長期暴露在日光或熒光燈下以及處在放射線的環(huán)境中 ,都有可能畢業(yè)設計（或論文） 28 使 EPROM 中的信息發(fā)生變化 ,從而使系統(tǒng)運行不正常 ,因此 ,每次系統(tǒng)開機啟動時需要對EPROM 進行診斷 . 常用 檢驗和 來診斷 EPROM 的故障 :將 EPROM 中的所有字節(jié) (除最后一字節(jié)外 )相加的結(jié)果求補 ,并將它放在最后一單元 .診斷 EPROM 時 ,只要將 EPROM 所有的單元相加 ,其結(jié)果應為 0. EPROM 起始地址送給 ax 檢查和單元 bx 清零 bx ← bx + ax ax ← ax + 1 設置 EPROM 正確標志 設置 EPROM 出錯標志 返 回 ax = 8000h bx = 0 第三節(jié) 伺服系統(tǒng) 與伺服控制 一 、 概念： 伺服驅(qū)動系統(tǒng)（ Servo System）簡稱伺服系統(tǒng)，是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，例如數(shù)控機床等。使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動電機要求具有響應速度快 、定位準確、轉(zhuǎn)動慣量 .（ 使用在機電系統(tǒng)中的伺服電機的轉(zhuǎn)動慣量較大，為了能夠和絲杠等機械部件直接相連。伺服電機有一種專門的小慣量電機，為了得到極高的響應速度。但這類電機的過載能力低，當使用在進給伺服系統(tǒng)中時，必須加減速裝置。 二、伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及分類 從基本結(jié)構(gòu)來看，伺服系統(tǒng)主要由三部分組成：控制器、功率驅(qū)動裝置、反饋裝置和電動機?？刂破靼凑諗?shù)控系統(tǒng)的給定值和通過反饋裝置檢測的實際運行值的差，調(diào)節(jié)控制畢業(yè)設計（或論文） 29 量；功率驅(qū)動裝置作為系統(tǒng)的主回路，一方面按控制量的大小將電網(wǎng)中的電能作用到電動機之上，調(diào)節(jié)電動機轉(zhuǎn)矩的大小， 另一方面按電動機的要求把恒壓恒頻的電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)換為電動機所需的交流電或直流電；電動機則按供電大小拖動機械運轉(zhuǎn)。 伺服控制主要有主軸伺服控制和進給伺服控制兩種。主軸伺服控制系統(tǒng)的故障形式主要有：① 主軸定位不準；② 主軸過載；③ 主軸振動及噪聲；④ 主軸轉(zhuǎn)速與坐標運動不匹配等。 進給伺服控制系統(tǒng)的故障形式主要有以下幾種 :（ 1）伺服電動機過（ 2）低速爬行 ；（ 3）振動與噪聲；（ 4）位置誤差。 常用主軸驅(qū)動系統(tǒng)：數(shù)控設備常用的主軸伺服驅(qū)動主要有直流驅(qū)動方式和交流驅(qū)動方式兩大類。直流主軸電動機有 SIEMENS 公司 1GG5, 1GF5, 1GL5 和 1GH5 等 4 個系列，配套的驅(qū)動裝置為 6RA24, 6R27，采用晶閘管控制系統(tǒng)。交流主軸電動機有 FUNUC 公司推出的 S 系列電動機，其功率范圍為 ～37kW，采用晶體管 PWM 逆變器實現(xiàn)驅(qū)動控制。 SIEMENS 公司也推出了 1PH5 及 1PH6 系列交流伺服電動機，其功率為 3～ 100kW，采用晶體管 SPWM 變頻驅(qū)動控制。國內(nèi)產(chǎn)品主要有上海開通公司的 KT系列全數(shù)字交流伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)。 主軸伺服驅(qū)動控制的連接 如圖所示： 畢業(yè)設計（或論文） 30 第四節(jié) 主軸伺服系統(tǒng)的主要故障與 診斷 1．主軸伺服系統(tǒng)的主要故障有以下幾種： （ 1）過載； （ 2）主軸定位抖動； （ 3）主軸轉(zhuǎn)速與進給不匹配； 2．電動機的主要性能參數(shù) （ 1）步距角誤差 步進電動機的步距角公式： ? = 360176。 / mZK 2）啟動頻率； （ 3）矩頻特性與動態(tài)轉(zhuǎn)矩 ； （ 4）靜態(tài)轉(zhuǎn)矩與矩角特性 ： 矩頻特性曲線 畢業(yè)設計（或論文） 31 矩頻特性曲 線 3． 應同步器檢測裝置 感應同步器的結(jié)構(gòu)：同步器由定尺和滑尺兩部分組成。定尺安裝在移動部件的導軌上，其長度應大于被檢測件的長度；滑尺較短，安裝在運動部件上。定尺和滑尺均由基板（鋼或鋁合金板）、平面繞組和保護屏蔽層等部分組成。 感應同步器的工作原理 畢業(yè)設計（或論文） 32 由于定尺上感應電壓變化的周期與滑尺相對定尺移動的節(jié)距 2? 對應 對滑尺上的繞組通以交流電，根據(jù)電磁原理，將在定尺繞組上感應出電壓，定尺繞組中感應電壓是滑尺上正弦繞組和余弦繞組所產(chǎn)生的感應電壓 的矢量和 ?；呙恳苿右粋€節(jié)距，定尺上感應電壓按余弦規(guī)律變化一周。 而節(jié)距又與工作臺的實際位移 x 有關(guān)，從而可以間接對工作臺的位移進行檢測，這就是感應同步器的工作原理。 感應同步器的安裝與調(diào)整 感應同步器的定尺安裝在移動部件的導軌上，其長度應大于被檢測件的長度，滑尺較短，安裝在運動部件上。感應同步器安裝時，兩尺保持平行，兩尺之間間隙為（ 177。 ） mm，一般定尺每段長 250mm。 為保證檢測精度，要求定尺側(cè)母線與機床導軌基準面的平行度允差在全長內(nèi)為，滑尺側(cè)母線與機床導軌基準面的平行度允差在全 長內(nèi)為 ，定尺與滑尺之間的間隙應保證在（ 177。 ） mm 之內(nèi)。 感應同步器的安裝總圖： 位置檢測裝置的維護與故障診斷 位置檢測裝置的維護包括以下幾方面內(nèi)容。 1．光柵的維護 （ 1）防污 （ 2）防震 2．光電脈沖編碼器的維護 （ 1）防震和防污 畢業(yè)設計（或論文） 33 （ 2）防止連接松動 3．旋轉(zhuǎn)變壓器的維護 （ 1） 安裝接線時，一般定子電阻阻值稍大，有時補償繞組自行短接或接入一個阻值。 （ 2） 由于結(jié)構(gòu)上與繞線轉(zhuǎn)子異步電動機相似，因此，碳刷磨 損到一定程度后要更換。 （ 3） 旋轉(zhuǎn)變壓器與伺服電動機同軸連接時，要保證同軸連接的精度，對傳動鏈中所有零件必須消除傳動間隙。 畢業(yè)設計（或論文） 34 參考 文獻 [1]畢承恩 .現(xiàn)代數(shù)控技術(shù) [M] .北京：北京機械工業(yè)出版設 ,： [2]吳祖育等 .數(shù)控機床 [M].上海：上海科學技術(shù)出版社 ,： [3]徐敏 .設備故障診斷手冊 [M] .西安；西安交通大學出版社 ,： [4]孫漢卿 .數(shù)控機床維修技術(shù) [M] .北京：機械工業(yè)出版社 ,： [5]杜可可等 .機械制 造技術(shù)基礎(chǔ) [M] .北京：人民郵電出版社 ,： [6]曹琰 .數(shù)控機床應用與維修 [M] .北京：電子工業(yè)出版社 , 20xx： [7]劉希金 .控機床系統(tǒng)故障檢測與維修 [M] .北京：兵器工業(yè)出版社 ,： [8]王侃夫 .數(shù)控機床系統(tǒng)故障診斷與維護 [M] .北京：北京機械工業(yè)出版設 ,： [9]周旭全 .數(shù)控機床實用技術(shù) [M].北京：國防工業(yè)出版社 , 20xx： . [10]潘海麗 .數(shù)控機床故障分析與維修 [M].第 1版 .西安：西安電子科技大學出版社，20xx： 畢業(yè)設計（或論文） 35 致 謝 本 次論文的完成首先要感謝論文指導老師的悉心指導，從 題 目的選擇，開題報告到中期檢查表以及論文 寫作 的 各個階段 老師都嚴格把關(guān)，從嚴要求并提出很多建議。 對我論文的完成起到了關(guān)鍵性作用。在論文完成之際，特向 老師表達最誠摯的敬意和衷心的感謝！ 感謝三年以來所有的老師 ，你 們誨人不倦 ，從您們身上學到了太多 知識 ，必將 使我 終身受益 。感謝身邊所有的朋友與同學，謝謝你們?nèi)陙淼年P(guān)照與幫助，與你們一起走過的大學生活，將是我一生最美好 的回憶 。