數控專業論文

時間：2025-12-16 10:29:04 數控畢業論文

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　　【1】機電一體化技術在數控機床上的應用分析

數控專業論文

　　前言

　　隨著經濟社會的不斷發展和科學技術的更新進步，使工業生產由“機械電氣化”邁入了“機電一體化”為特征的發展階段。

　　由于大規模集成電路和超大規模集成電路的出現，特別是微型電子計算機的空前發展，促進了機械技術和電子技術的相互交叉和相互滲透，并使機械技術和電子技術在系統論、信息論和控制論的基礎上有機地結合起來，形成了機電一體化技術。

　　數控機床作為機電一體化產品的典型代表在當今制造業中扮演著非常重要的角色，本文就機電一體化在數控機床中的應用進行分析探討。

　　1 機電一體化的基本概念

　　機電一體化的基本概念是根據系統功能目標和優化組織目標。

　　機電一體化發展至今也已成為一門有著自身體系的新型學科，隨著科學技術的不斷發展。

　　由此而產生的功能系統---機電一體化是指在機構得主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，成為一個機電一體化系統或機電一體化產品。

　　機電一體化是從系統的觀點出發，合理配置與布局各功能單元，還將被賦予新的內容。

　　并使整個系統最優化的系統工程技術，將機械裝置與電子化設計及軟件結合起來所構成的系統的總稱，是綜合運用機械技術、微電子技術、自動控制技術、計算機技術、信息技術、傳感測控技術、電力電子技術、接口技術、信息變換技術以及軟件編程技術等群體技術，在多功能、高質量、高可靠性、低能耗的意義上實現特定功能價值。

　　具有智能化的特征是機電一體化與機械電氣化在功能上的本質區別。

　　即機電一體化產品不僅是人的手與肢體的延伸，還是人的感官與頭腦的眼神，還能賦予許多新的功能。

　　其中的微電子裝置除可取代某些機械部件的原有功能外，但是發展到機電一體化后。

　　“機電一體化”涵蓋“技術”和“產品”兩個方面，其主要功能依然是代替和放大的體力，機械工程技術有純技術發展到機械電氣化，如自動檢測、自動處理信息、自動顯示記錄、自動調節與控制自動診斷與保護等。

　　而不是機械技術、微電子技術以及其它新技術的簡單組合、拼湊，這是機電一體化與機械加電氣所形成的機械電氣化在概念上的根本區別。

　　因此，機電一體化技術是基于上述群體技術有機融合的一種綜合技術。

　　2 機電一體化在數控機床中的應用

　　2.1 機械設計技術的應用

　　機械技術是機電一體化的基礎。

　　在機械與電子相互結合的實踐中，機電一體化不斷對機械設計技術提出更高的要求(如結構更新穎、體積更小、質量更輕、精度更高、動態性能更好等)，使現代機械技術相對于傳統機械技術發生了很大改變。

　　所謂數控機床，它主要還是一臺用來加工零件的設備，但其在應用機電一體化之后，已不再是原來意義上簡單的機床。

　　數控機床的主傳動、各個坐標軸的進給傳動都由單獨的伺服電動機驅動，并且各個坐標軸之間的運動關系通過計算機來進行協調控制。

　　數控機床的機床本體部分相對于以往的普通機床做了很大的改進，主要包括以下幾點：(1)采用了全封閉或半封閉防護裝置。

　　數控機床采用封閉防護裝置可防止切屑或切削液飛出，給操作者帶來意外傷害。

　　(2)采用自動排屑裝置。

　　數控機床大都采用斜床身結構布局，便于采用自動排屑機，排屑方便。

　　(3)主軸速高，工件裝夾安全可靠。

　　數控機床主軸箱大都由電主軸或傳統機械主軸單元加變頻電動機和變頻器組成，以適應更高的轉速要求;采用液壓卡盤，夾緊力調整方便可靠，同時也降低了操作工人的勞動強度。

　　(4)可自動換刀數控機床都采用了自動回轉刀架，在加工過程中可自動換刀，連續完成多道工序的加工。

　　(5)主、進給傳動分離。

　　數控機床的主傳動與進給傳動采用了各自獨立的伺服電機，使傳動鏈變得簡單、可靠。

　　同時各電機既可單獨運動，也可實現多軸聯動。

　　這些都是機電一體化總體設計技術和機械設計技術的成功應用。

　　2.2 自動控制等技術的應用

　　在數控機床中，主要采用高精度定位控制、速度控制等自動控制技術，來保證數控機床的正常運行。

　　信息處理技術包括信息的輸入、識別、變換、運算、存儲及輸出，它們大都依靠計算機來進行，因此計算機技術與信息處理技術是密切相關的。

　　所謂數控機床，其與普通機床的最大區別即在于“數控”，數控就好比給一臺機器裝上了一個“腦袋”，這是機電一體化應用中最為普遍的一點，同時它也是數控機床的核心。

　　這部分集合了計算機技術、信號變換技術、軟件編程技術等多項機電一體化技術，通過接收操作者通過輸入裝置輸入的加工機電一體化在數控機床中的應用信息，經數控裝置的系統軟件或邏輯電路進行譯碼、運算和邏輯處理后，發出相應的脈沖到伺服系統，以驅動機床。

　　如廣泛應用于數控機床的可編程控制器(PLC)，它主要是接收數控裝置的 M、S、T 指令，對其進行譯碼并轉換成相應的控制信號，控制輔助裝置完成機床的相應開關動作，同時接收操作面板和機床的 I/O 信號，送給數控裝置，經其處理后，輸出指令來控制數控裝置的工作狀態和機床的動作。

　　數控機床中，計算機與信息處理裝置指揮整個產品的運行，信息處理是否準確、及時，直接影響到產品的質量和效率。

　　2.3 執行與驅動技術的應用

　　數控機床中的伺服系統主要包括主軸驅動單元、進給驅動單元、主軸電機和進給電機等，完成接收數控裝置輸出的指令信息，經功率放大后，驅動機床執行機構按規定的路徑運動，以加工出符合要求的零件。

　　伺服驅動技術的主要研究對象是執行元件及其驅動裝置。

　　執行元件一方面通過電氣接口與數控裝置相連，以接收數控裝置的控制指令;另一方面又通過機械接口與機械傳動和執行機構相連，以實現規定的動作，因此伺服驅動技術是直接執行操作的技術，對機電一體化產品的動態性能、穩態精度、控制質量等具有決定性的影響。

　　伺服系統在數控機床中的成功應用，使得數控機床具有較高的精度與穩定性。

　　2.4 檢測與傳感技術的應用

　　在數控機床中測量與反饋是由檢測元件和相應的電路組成，它們將檢測到的信號反饋至比較電路，經信號比較和信號放大驅動機床，以準確的速度做準確的定位。

　　這是由于檢測與傳感技術是機電一體化的關鍵技術，它主要是將所測得的各種參量如位移、位置、速度、加速度、力、溫度、酸度和其他形式的信號燈轉換為統一規格的電信號輸入到信息處理系統中，并由此產生出相應的控制信號以決定執行機構的運動形式和動作幅度。

　　傳感與檢測技術是數控機床不可或缺的一部分，它實現的是數控機床自身的實時監控與檢測，保證每一個行動都按照下發的指令去操作，從而有效地保證了機床的正常運行與產品的質量。

　　結束語

　　隨著經濟社會的不斷發展和科學技術的更新進步，和微電子技術突飛猛進的發展，計算機本身也發生了巨大變革。

　　以微型計算機為代表的微電子技術逐步向機械領域滲透并與機械技術有機結合所形成的機電一體化，使機械工業的技術結構、產品結構、功能、生產方式及管理體系均發生了重大改變，從而使工業生產進入了一個嶄新的“機電一體化時代”。

　　機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。

　　【2】數控機床維修技術分析

　　【摘要】隨著國內數控機床的迅速發展,數控機床逐步出現故障高發時段。

　　然而,目前的數控維修工作混亂無序,根本不能適應數控行業快速發展的步伐。

　　為了使數控維修工作適應現代化制造業的發展,提高數控設備維修質量,那么規范數控維修行業,已經迫在眉睫。

　　本文通過闡述了數控機床的維修方法,使其具有可利用性、可持續發展性,為規范數控維修行業奠定堅實的基礎。

　　【關鍵詞】數控;機床;維修;技術分析

　　【中圖分類號】TU182【文獻標識碼】A【文章編號】1674-3954(2011)02-0143-01

　　隨著我國機械加工的快速發展,國內的數控機床也越來越多。

　　由于數控機床的先進性和故障的不穩定性,大部分故障都是以綜合故障形式出現,所以數控機床的維修難度較大,并且數控機床維修工作的不規范,使得數控維修工作處于一種混亂狀態,為了規范數控維修工作,提高數控機床的利用價值,本文提出五步到位數控維修法。

　　一、數控機床維修技術分析

　　1、故障記錄具體

　　數控機床發生故障時,對于操作人員應首先停止機床,保護現場,并對故障進行盡可能詳細的記錄,并及時通知維修人員。

　　(1)故障發生時的情況記錄

　　1)發生故障的機床型號,采用的控制系統型號,系統的軟件版本號。

　　2)故障的現象,發生故障的部位,以及發生故障時機床與控制系統的現象。

　　3)發生故障時系統所處的操作方式。

　　4)若故障在自動方式下發生,則應記錄發生故障時的加工程序號,出現故障的程序段號,加工時采用的刀具號等。

　　5)若發生加工精度超差或輪廓誤差過大等故障,應記錄被加工工件號,并保留不合格工件。

　　6)在發生故障時,若系統有報警顯示,則記錄系統的報警顯示情況與報警號。

　　7)記錄發生故障時,各坐標軸的位置跟隨誤差的值。

　　8)記錄發生故障時,各坐標軸的移動速度、移動方向,主軸轉速、轉向等。

　　(2)故障發生的頻繁程度記錄

　　1)故障發生的時例與周期。

　　2)故障發生時的環境情況。

　　3)若為加工零件時發生的故障,則應記錄加工同類工件時發生故障的概率情況。

　　4)檢查故障是否與“進給速度”、“換刀方式”或是“螺紋切削”等特殊動作有關。

　　(3)故障的規律性記錄。

　　(4)故障時的外界條件記錄。

　　2、故障檢查方法

　　維修人員故障維修前,應根據故障現象與故障記錄,認真對照系統、機床使用說明書進行各頂檢查以便確認故障的原因。

　　當數控設備出現故障時,首先要搞清故障現象,向操作人員了解第一次出現故障時的情況,在可能的情況下觀察故障發生的過程,觀察故障是在什么情況下發生的,怎么發生的,引起怎樣的后果。

　　搞清了故障現象,然后根據機床和數控系統的工作原理,就可以很快地確診并將故障排除,使設備恢復正常使用。

　　故障檢查包括:

　　(1)機床的工作狀況檢查。

　　(2)機床運轉情況檢查。

　　(3)機床和系統之間連接情況檢查。

　　(4)CNC裝置的外觀檢查。

　　維修時應記錄檢查的原始數據、狀態,記錄越詳細,維修就越方便,用戶最好編制一份故障維修記錄表,在系統出現故障時,操作者可以根據表的要求及時填入各種原始材料,供維修時參考。

　　3、故障診斷

　　故障診斷是進行數控機床維修的第二步,故障診斷是否到位,直接影響著排除故障的快慢,同時也起到預防故障的發生與擴大的作用。

　　首先維修人員應遵循以下兩條原則:

　　(1)充分調查故障現場。

　　這是維修人員取得維修第一手材料的一個重要手段。

　　(2)認真分析故障的原因。

　　分析故障時,維修人員不應局限于 CNC部分,而是要對機床強電、機械、液壓、氣動等方面都作詳細的檢查,并進行綜合判斷,達到確珍和最終排除故障的目的。

　　1)直觀法。

　　2)系統自診斷法。

　　3)參數檢查法。

　　4)功能程序測試法。

　　5)部件交換法。

　　6)測量比較法。

　　7)原理分析法。

　　8)敲擊法。

　　9)局部升溫法。

　　10)轉移法。

　　除了以上介紹的故障檢測方法外,還有插拔法、電壓拉偏法、敲擊法等等,這些檢查方法各有特點,維修人員可以根據不同的現象對故障進行綜合分析,縮小故障范圍,排除故障。

　　4、維修方法

　　在數控機床維修中,維修方法的選擇到位不到位直接影響著機床維修的質量,在維修過程中經常使用的維修方法有以下幾種:

　　(1)初始化復位法。

　　由于瞬時故障引起的系統報警,可用硬件復位或開關系統電源依次來清除故障,若系統工作存貯區由于掉電、拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對系統進行初始化清除,清除前應注意作好數據拷貝記錄,若初始化后故障仍無法排除,則進行硬件診斷。

　　(2)參數更改,程序更正法。

　　系統參數是確定系統功能的依據,參數設定錯誤就可能造成系統的故障或某功能無效。

　　有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機,對此可以采用系統搜索功能進行檢查,改正所有錯誤,以確保其正常運行。

　　(3)調節、最佳化調整法。

　　調節是一種最簡單易行的辦法。

　　通過對電位計的調節,修正系統故障。

　　(4)備件替換法。

　　用好的備件替換診斷出壞的線路板,并做相應的初始化啟動,使機床迅速投入正常運轉,然后將壞板修理或返修,這是目前最常用的排故辦法。

　　(5)改善電源質量法。

　　目前一般采用穩壓電源,來改善電源波動。

　　對于高頻干擾可以采用電容濾波法,通過這些預防性措施來減少電源板的故障。

　　(6)維修信息跟蹤法。

　　一些大的制造公司根據實際工作中由于設計缺陷造成的偶然故障,不斷修改和完善系統軟件或硬件。

　　這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員

　　(7)修復法。

　　對數控機床的故障進行恢復性修復、調整、復位行程開關、修復脫焊、斷線、修復機械故障等。

　　5、維修記錄到位

　　維修時應記錄、檢查的原始數據、狀態較多,記錄越詳細,維修就越方便,用戶最好根據本廠的實際清況,編制一份故障維修記錄表,在系統出現故障時,操作者可以根據表的要求及時填入各種原始材料,供再維修時參考。

　　通常維修記錄包括以下幾方面的內容;(1)現場記錄;(2)故障原因;(3)解決方法;(4)遺留的問題;(5)日期和停工的時間;(6)維修人員情況;(7)資料記錄。

　　二、小結

　　數控機床維修技術的實施,提高重復性故障的維修速度,提高維修者的理論水平和維修能力,有利于分析設備的故障率及可維修性,改進操作規程,提高機床壽命和利用率,并能充分實現資源共享。

　　使其具有可利用性、可持續發展性,為規范數控維修行業奠定堅實的基礎。

　　參考文獻:

　　[1]孫偉.數控設備故障診斷與維修技術.北京國防工業出版社, 2008.

　　[2]楊中力.數控機床故障診斷與維修.天津:天津理工大學出版社, 2008.

　　[3]沈兵,歷承兆.數控系統診斷與維修手冊.北京機械工業出版社, 2009.

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