数控机床故障诊断和日常维护毕业论文

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目录

第一章数控机床概述 (1)

1.1数控加工概念 (1)

1.2数控机床的特点 (1)

1.3数控机床的组成 (2)

1.4数控机床的分类和应用 (3)

1.5数控机床技术发展趋势 (4)

第二章数控机床的故障诊断 (6)

2.1数控机床故障诊断 (6)

2.2数控机床故障诊断技术 (15)

2.3数控机床故障排除 (18)

2.4PLC控制系统在机床故障中诊断流程 (20)

第三章数控机床的日常维护 (23)

3.1数控机床的维护 (23)

3.2数控机床的保养 (34)

3.3数控机床维护保养 (35)

致谢 (39)

参考文献 (40)

第一章数控机床概述

1.1数控加工概念

数控机床的工作原理是将加工过程所需的各种操作(如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液)和步骤以及工件的形状尺寸等用数字化的代码表示，通过控制介质(如穿孔纸带或磁盘等)将数字信息送入数控系统，数控系统对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个容:

（1）对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；

（2）利用图形软件(如CAXA制造工程师)对需要数控加工的部分造型；

（3）根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹(包括粗加工、

半精加工、精加工轨迹)；

（4）轨迹的仿真检验；

（5）生成G代码；

（6）传给机床加工。1.2数控机床的特点

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

1.具有高度柔性

在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同。不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频

繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。

加工精度高

2.数控机床的加工精度，一般可达到0．005—0．1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动—个脉冲当量(一般为0．001ram)，而且机床进给传动链的反向问隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。

3.加工质量稳定、可靠

加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好．质量稳定。

1.生产率高

数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的围大。允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工。减少了半成品的工序问周转时问，提高了生产效率。

2.改善劳动条件

数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。

3.利于生产管理现代化

数控机床的加工．可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规

化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。

1.3数控机床的组成

在数控加工中，数控铣削加工最为复杂，需要解决的问题也最多。除数控铣削加工之外的数控线切割、数控电火花成型、数控车削、数控磨削等的数控编程个有其特点，伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。具体有以下部分组成；

1.主机：他是数控机床的主体，包括床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

2.数控装置：他是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

3.驱动装置：他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电野伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

4.辅助装置：指数控机床的一些必要的配套部件，用于保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

5.编程及其他附属设备，可用来再机外进行零件的程序编制、存储等。

自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。

1.4数控机床的分类和应用

1.4.1按工艺用途分类

金属切削类数控机床；包括数控车床，数控钻床，数控铣床，数控磨床，数控镗床以及加工中心。这些机床都有适用于单件、小批量和多品种和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动化程度，以及很高的设备柔性。

金属成型类数控机床；这类机床包括数控折弯机，数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。

数控特种加工机床；这类机床包括数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合机床等。

其他类型的数控设备；非加工设备采用数控技术，如自动装配机、多坐标测量机、自动绘图机和工业机器人等。

1.4.2按运动方式分类

点位控制；点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、数控坐标镗床、数控焊机和数控弯管机等。

直线控制；点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控

制两个坐标轴实现斜线进给运动。

轮廓控制；轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹，将零件加工成在平面的直线、曲线或在空间的曲面。

1.4.3按控制方式分类

开环控制；即不带位置反馈装置的控制方式。

半闭环控制；指在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。

闭环控制；是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置，将直接接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。１4.4按数控机床的性能分类

经济型数控机床；中档数控机床；高档数控机床；

1.4.5按所用数控装置的构成方式分类

硬线数控系统；软线数控系统；

1.5数控机床技术发展趋势

高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在：

1.机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成

熟，包括铣－车复合、车－铣复合、车－镗－钻－齿轮加工等复合，车磨复合，成型复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展呈现多样化的态势。

2.智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。

3.机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元的柔性生产线已经开始应用。

4.精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05μm左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05μm左右，形状精度可达0.01μm左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精密可达到纳米级（0.001μm）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。

5.功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化