数控车床的故障诊断与维护本科毕业论文

毕业设计（论文）

数控车床的故障诊断与维护

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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

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7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

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2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

摘要

科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对车床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控车床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控车床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控车床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控车床是一个很重要的问题。由于数控车床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。

关键词：数控车床、调试与验收、自诊断

Abstract

Science and technology, made high-precision mechanical products, high complexity requirements, but also speed up the upgrading of products, which not only made machine tool accuracy and efficiency requirements, but also for their versatility and made flexibility requirements. CNC machine tools is required for this generated a new type of automatic machine tools. CNC machine tool set microelectronics, computer technology, automatic control technology and servo drive technology, precision machinery technology, and is highly typical mechatronic product. It is itself an important part of mechanical and electrical integration, is an important technical level of modern machine tool marks. CNC machine tool technology reflects the progress of the current mainstream of the world, is a measure of mechanical manufacturing processes important indicator of the level, the flexible production and computer integrated manufacturing and other advanced manufacturing technology plays an important basis for the central role. Therefore, how to make better use of CNC machine tools is a very important issue. Because CNC machine tools is an expesive precision equipment, and therefore its maintenance can not be ignored

Keywords:CNC lathe , Commissioning and acceptance,self-diagnosis

目录

前言 (5)

第一章数控车床简介 (6)

第一节数控车床的概念 (6)

第二节数控车床的组成及分类 (6)

第三节数控车床的选用原则与安装方法 (8)

第四节数控车床的调试与验收 (10)

第五节数控车床的发展方向 (12)

第二章数控车床故障诊断与维护的原则 (13)

第三章数控车床的故障类型与主要故障 (14)

第一节数控车床的故障特点 (14)

第二节数控车床的故障类型与主要故障 (14)

第四章数控车床故障诊断的常用方法 (17)

第五章数控车床的维护 (20)

第一节数控车床维护与保养 (20)

第二节数控车床的使用条件 (23)

第六章数控系统的故障成因分析与自诊断技术 (25)

第一节 CNC系统 (25)

第二节 CNC系统故障自诊断功能 (26)

第三节伺服系统与伺服控制 (28)

第四节主轴伺服系统的主要故障与诊断 (30)

参考文献 (34)

致谢 (35)

前言

数控车床是机电一体化的典型产品，数控车床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控车床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。目前，数控机床广泛使用数控技术，数控技术是制造业实现自动化，柔性化，集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就是无本之木，无源之水。

本文介绍了数控车床的组成及分类，主要故障类型及诊断与维修应遵循的原则，数控车床的维护与管理，数控系统的故障成因分析及自诊断技术等。

由于本人所学知识水平有限，存在不足在所难免，恳请老师批评指正。

第一章数控车床简介

第一节数控车床的概念

数控车床又称为CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。

数控车床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控车床的大脑。与普通车床相比，有如下特点：

（1）加工精度高，具有稳定的加工质量；

（2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；

（3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；

（4）机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3?5倍）；

（5）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；

（6）对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

第二节数控车床的组成及分类

1.数控车床的基本组成

数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统等部分组成。

平行双主轴数控车床

数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。

立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。

卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。

卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。

(1)经济型数控车床：采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。成本较低，自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。

(2)普通数控车床：根据车削加工要求在结构上进行专门设计，配备通用数控系统而形成的数控车床。数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即x轴和z轴。

(3)车削加工中心：在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。

2.液压卡盘和液压尾架

液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。

数控轴承车床

对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾架。

3.数控车床的刀架

数控车床可以配备两种刀架：

(1)专用刀架由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。

(2)通用刀架根据一定的通用标准(如VDI，德国工程师协会)而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。

4.铣削动力头

数控车床刀架上安装铣削动力头后可以大大扩展数控车床的加工能力。如：利用铣削动力头进行轴向钻孔和铣削轴向槽。

5. 数控车床的刀具

在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在静止和工作时，刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。

第三节数控车床的选用原则与安装方法

一. 数控车床的选用原则

1. 前期准备

确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量，拟定数控车床应具有的功能是做好前期准备，合理选用数控车床的前提条件满足典型零件的工艺要求

典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。根据可靠性来选择，可靠性是提高产品质量和生产效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时，长时间稳定运行而不出故障。即平均无故障时间长，即使出了故障，短时间内能恢复，重新投入使用。选择结构合理、制造精良，并已批量生产的机床。一般，用户越多，数控系统的可靠性越高。

2. 机床附件及刀具选购

机床随机附件、备件及其供应能力、刀具，对已投产数控车床、车削中心来说是十分重要的。选择机床，需仔细考虑刀具和附件的配套性。

3.注重控制系统的同一性

生产厂家一般选择同一厂商的产品，至少应选购同一厂商的控制系统，这给维修工作带来极大的便利。教学单位，由于需要学生见多识广，选用不同的系统，配备各种仿真软件是明智的选择。