数控机床维修技术及发展趋势

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1、1前言数控技术是制造业实现自动化•柔性化•集成化生产的基础；数控技术的应用是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段；我国从事数控机床电气设计、应用与维修技术工作的工程技术人员数以万计，然而由于此项技术的复朵性、多样性和多变性以及一些客观环境因索的制约，在数控机床电气维修技术方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。当今控制理论与口动化技术的高速发展，尤其是微电子技术和计算机技术的FI新川异，使得数控技术也在同步飞速发展，数控系统结构形式上的pc基、开放化和性能上的多样化、复朵化、高智能化不仅给其应用从观念到实践带來了巨大变化，也在其维修理论、技术和手段上带

2、来了很大的变化。当数控系统出现报警发生故障吋，维修人员不耍急于动手处理，而应多进行观察和试验。一方面要向操作者调查，详细询问出现故障的全过程，查看故障记录单，了解发生过什么现象，曾采取过什么措施等；另一方面，要对现场要做细致的勘查数控机床采用计算机控制，驱动系统具有较高的技术复杂性，机械部分的精度要求也比较高。因此，要求数控机床的操作、维修及管理人员具有较高的文化水平和综合技术素质。2数控技术概述2.1数控机床电气控制系统综述•台典型的数控机床其全部的电气控制系统如图1所示。外部设希位置测也速度测量-L数控系统CNC机床(电器部分)图⑴（1）数据输入装置将指令信息和各

3、种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机（已很少使用），3.5in软盘驱动器，CNC键盘（一般输入操作）,数控系统配备的硬盘及驭动装置（用于大量数据的存储保护）、磁带机（较少使用）、PC计算机等等。（2）数控系统数控机床的小枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，宜至运动和功能结束。数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是耍注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。（3）可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制屮心。它将来白CNC的各种运动及功能

4、指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同吋将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC,使CNC能及吋准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。当代PLC多集成于数控系统中,这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统屮往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实吋监控，根据各接口信号的现吋状态加以分析判断，据此作出进-步的控制命令,完成对运动或功能的控制。(4)主轴驱动系统接受來口CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)

5、调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同吋接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，英屮冇些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例如零漂等。通常CNC中也设冇主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。(4)进给伺服系统接受来口CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(传矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实

6、施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链的状态发生变化，就需重调速度环调节器。(5)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主耍任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜屮还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC

7、逻辑取而代Z,但是这不仅需要对该专用电器的工作原理冇清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。⑺机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。这里可能的主要故障多数属于电器件口身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机屮的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并H不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速