机电一体化毕业论文数控机床的故障诊断.docx
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机电一体化毕业论文数控机床的故障诊断
江西工业工程职业技术学院
毕业论文
题目:
数控机床的故障诊断
学生姓名:
xxx
指导教师:
xxx
院系:
机电工程系
专业:
机电一体化
级别:
2009级
2012年4月10日
摘要
数控机床的参数设置与日常维护是数控机床管理操作人员必须深知的一门课程。
本文分为两章,第一章讲述了数控机床的坐标系设置。
首先对外圆、内孔、洗槽,螺纹加工制定工序、工步及走刀路线进行简述。
接着,着重讲了进而确定加工方案,加工路线与加工余量的关系,车螺纹时的主轴转速,G指令、M指令和其他指令,加工实际参数设置操作。
根据不同情况设置相应的参数。
第二章开始讲述了数控机床的结构系统,通过对数控装置、输入/输出装置、伺服驱动控制装置、、机床电器逻辑控制装置的详细介绍,进而深入探讨数控机床日常维护保养要点,从数控机床的日常维护原则到数控系统的维护具体操作。
主要有:
对操作人员的要求,机械部件的维护,机械部件的维护,液压、气压系统维护,机床精度的维护。
最后得出结论是:
数控机床的参数设置与日常维护是基本知识,是我们机电一体化专业必须掌握的内容,实际操作中不能全凭书本知识,而要参考使用说明书,更多地和有经验的工人师傅交流探讨。
关键字。
CNC----计算机数控系统,PLC----可编程逻辑控制器,G功能---准备功能。
前言
数控机床是一种高效的自动化机床,它综合了计算机技术、自动化技术、何服驱动技术、气动与液压传动技术、精密测量与检测技术、精密机械设计与制造技术等各个领域的新技术成果,是一门新兴的工业控制技术。
数控机床以其高精度、高效率、高柔性所带来的巨大效益引起了世界各国科技界和工业界的广泛重视。
但是,随着社会的进步和科技的发展,数控机床正朝着大型化、自动化、高精度化方向发展,生产系统的规模变得越来越大,设备的结构也变得越来越复杂。
数控机床是集高、精、尖技术于一体,集机、电、光、液于一身的高技术产物。
具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点,在各个行业受到广泛欢迎,在使用方面,也是越来越受到重视。
但由于它是集强、弱电于一体,数字技术控制机械制造的一体化设备,一旦系统的某些部分出现故障,就势必使机床停机,影响生产,所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力。
故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。
数控机床是个很复杂的大系统,它涉及光、机、电、液、气等很多技术,发生故障是难免的。
数控机床的维修在工厂中越来越重要,数控系统种类繁多和故障复杂也给数控维修带来很大困难,根据对数控维修的一些经验,现总结一些数控机床故障处理的方法和步骤,供维修人员参考。
为了充分发挥数控机床的效益,减少故障的发生,重要的一环是做好预防性的维修。
数控机床故障的诊断是数控机床维修的关键。
一般来说,随着故障类型的不同,采取的故障诊断的方法也就不同。
论文将从数控机床简单介绍、故障诊断的内容、原则、方法等方面入手来简要阐述一下数控机床故障的诊断、排除方法以及数控机床日常的维护。
第一章数控机床的一些基本的参数设置..............................................1
1.1确定加工方案的原则........................................................1
1.2加工路线与加工余量的关系..................................................1
1.3车螺纹时的主轴转速........................................................2
1.4G指令、M指令和其他指令....................................................2
准备功能(preparatoryfunction)G指令(Ginstruction)..................2
辅助功能(miscellaneousfunction)M指令(Minstruction)................3
1.5数控机床参数..............................................................3
掌握数控机床参数的重要性............................................4
1.5.2数控机床参数的分类..................................................4
1.5.3FANUC0系统部分参数功能目录.........................................4
1.6加工实际参数设置操作.....................................................9
输入零件原点参数(G54-G59)..........................................9
1.6.2输入刀具补偿参数.....................................................9
第二章数控机床的日常维护论述....................................................9
2.1数控机床的结构系统......................................................10
机床的机械结构.....................................................10
2.1.2输入、输出接口.....................................................10
2.1.3数控装置...........................................................10
2.1.4伺服驱动控制装置...................................................10
2.1.5机床电器逻辑控制装置...............................................10
数控机床的日常维护原则与注意事项.........................................11
2.2.1数控机床的日常维护原则...............................,..............11
数控机床使用中应注意的问题.........................................11
2.3数控系统的维护要求与技术措施.............................................11
对操作人员的要求...................................................11
2.3.2数控机床的维护的一般技术措施.......................................12
2.4数控机床具体维护措施.....................................................13
机械部件的维护......................................................13
2.4.2液压、气压系统维护..................................................14
2.4.3机床精度的维护.....................................................14
结论........................................................................15
致谢........................................................................16
参考文献........................................................................17
第一章数控机床的一些基本的参数设置
1.1确定加工方案的原则
加工方案又称工艺方案,数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。
在数控机床加工过程中,由于加工对象复杂多样,特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化,加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响,在对具体零件制定加工方案时,应该进行具体分析和区别对待,灵活处理。
只有这样,才能使所制定的加工方案合理,从而达到质量优、效率高和成本低的目的。
制定加工方案的一般原则为:
先粗后精,先近后远,先内后外,程序段最少,走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。
(1)先粗后精 为了提高生产效率并保证零件的精加工质量,在切削加工时,应先安排粗加工工序,在较短的时间内,将精加工前大量的加工余量(如图3-4中的虚线内所示部分)去掉,同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。
当粗加工工序安排完后,应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。
其中,安排半精加工的目的是,当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时,则可安排半精加工作为过渡性工序,以便使精加工余量小而均匀。
在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时,其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。
这时,加工刀具的进退刀位置要考虑妥当,尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿,以免因切削力突然变化而造成弹性变形,致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。
(2)先近后远 这里所说的远与近,是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。
在一般情况下,特别是在粗加工时,通常安排离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。
对于车削加工,先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性,改善其切削条件。
(3)先内后外 对既要加工内表面(内型、腔),又要加工外表面的零件,在制定其加工方案时,通常应安排先加工内型和内腔,后加工外表面。
这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难,刀具刚性相应较差,刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低,以及在加工中清除切屑较困难等。
(4)走刀路线最短 确定走刀路线的工作重点,主要用于确定粗加工及空行程的走刀路线,因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。
走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床固定原点)开始运动起,直至返回该点并结束加工程序所经过的路径,包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。
在保证加工质量的前提下,使加工程序具有最短的走刀路线,不仅可以节省整个加工过程的执行时间,还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。
优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外,还应善于分析,必要时可辅以一些简单计算。
上述原则并不是一成不变的,对于某些特殊情况,则需要采取灵活可变的方案。
如有的工件就必须先精加工后粗加工,才能保证其加工精度与质量。
这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。
加工路线与加工余量的关系
在数控车床还未达到普及使用的条件下,一般应把毛坯件上过多的余量,特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。
如必须用数控车床加工时,则要注意程序的灵活安排。
安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。
(1)对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线
(2)分层切削时刀具的终止位置。
车螺纹时的主轴转速
数控车床加工螺纹时,因其传动链的改变,原则上其转速只要能保证主轴每转一周时,刀具沿主进给轴(多为Z轴)方向位移一个螺距即可,不应受到限制。
但数控车床加工螺纹时,会受到以下几方面的影响:
(1)螺纹加工程序段中指令的螺距(导程)值,相当于以进给量(mm/r)表示的进给速度F,如果将机床的主轴转速选择过高,其换算后的进给速度(mm/min)则必定大大超过正常值;
(2)刀具在其位移的始/终,都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束,由于升/降频特性满足不了加工需要等原因,则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求;(3)车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现,即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器(编码器)。
当其主轴转速选择过高,通过编码器发出的定位脉冲(即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号)将可能因“过冲”(特别是当编码器的质量不稳定时)而导致工件螺纹产生乱扣。
因此,车螺纹时,主轴转速的确定应遵循以下几个原则:
(1)在保证生产效率和正常切削的情况下,宜选择较低的主轴转速;
(2)当螺纹加工程序段中的导入长度δ1和切出长度δ2(如图所示)考虑比较充裕,即螺纹进给距离超过图样上规定螺纹的长度较大时,可选择适当高一些的主轴转速;(3)当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时,则可选择尽量高一些的主轴转速;(4)通常情况下,车螺纹时的主轴转速(n螺)应按其机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定,其计算式多为:
n螺≤n允/L(r/min)式中n允—编码器允许的最高工作转速(r/min);L—工件螺纹的螺距(或导程,mm)。
FANUC0-TD系统G代码命令代码组及其含义“模态代码”和“一般”代码“形式代码”的功能在它被执行后会继续维持,而“一般代码”仅仅在收到该命令时起作用。
定义移动的代码通常是“模态代码”,像直线、圆弧和循环代码。
反之,像原点返回代码就叫“一般代码”。
每一个代码都归属其各自的代码组。
在“模态代码”里,当前的代码会被加载的同组代码替换。
G指令、M指令和其他指令
准备功能(preparatoryfunction)G指令(Ginstruction)
准备功能G指令,用来规定刀具和工件的相对运动轨迹(规定插补功能)、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。
JB3208-83标准规定:
G指令有字母G及其后面的二位数字组成,从G00—G99共100种。
模态代码字母相同的为一组。
摸态代码具有续效性,即,一经在一个程序段中使用,便保持其功能的有效,直到后面的程序段中使用同组的另一代码时才失效。
这也意味着一经在一个程序段中使用,如果后续程序段中还有相同功能的操作且没出现同组另一代码时,可不书写这一功能代码。
同组摸态代码不能在同一程序段中出现。
非摸态代码,只在书写的程序段中有效。
。
不指定G代码的功能:
用作将来修订标准时指定新的功能。
永不指定G代码的功能:
即使将来修订标准,也不指定新的功能。
这两类代码,数控机床的设计者可自行定义表中所列功能以外的新功能。
辅助功能(miscellaneousfunction)M指令(Minstruction)
辅助功能M指令有M00—M99共100条,也有续效指令和非续效指令。
M00—程序停止指令。
在执行完含有M00的程序段后,机床的主轴、进给、冷却液都自动停止。
重按“启动”键后,继续执行后续程序段。
用于加工过程中测量工件的尺寸、工件掉头、手动变速等固定操作。
M01—计划(任选)停止指令。
在“任选停止”按键被按下时,执行完含有M00的程序段后,机床的主轴、进给、冷却液都自动停止,否则,继续执行后面的程序段。
执行M01完成某操作后,重按“启动”键后,继续执行后续程序段。
用于工件关键尺寸的停车抽样检查。
M02—程序结束指令。
当全部程序执行后,用此指令使主轴、进给、冷却液都自动停止,并使机床复位。
程序的最后一个程序段中,必须有此指令。
数控机床参数
掌握数控机床参数的重要性
无论哪个公司的数控系统都有大量的参数,如日本的FANUC公司6T-B系统就有294项参数。
有的一项参数又有八位,粗略计算起来一套CNC系统配置的数控机床就有近千个参数要设定。
这些参数设置正确与否直接影响数控机床的使用和其性能的发挥。
特别是用户能充分掌握和熟悉这些参数,将会使一台数控机床的使用和性能发挥上升到一个新的水平。
实践证明充分的了解参数的含义会给数控机床的故障诊断和维修带来很大的方便,会大大减少故障诊断的时间,提高机床的利用率。
同时,一台数控机床的参数设置还是了解CNC系统软件设计指导思想的窗口,也是衡量机床品质的参考数据。
在条件允许的情况下,参数的修改还可以开发CNC系统某些在数控机床订购时没有表现出来的功能,对二次开发会有一定的帮助。
因此,无论是那一型号的CNC系统,了解和掌握参数的含义都是非常重要的。
另外,还有一点要说明的是,数控机床的制造厂在机床出厂时就会把相关的参数设置正确、完全,同时还给用户一份与机床设置完全符合的参数表。
然而,目前这一点却做的不尽如人意,参数表与参数设置不符的现象时有发生,给日后数控机床的故障诊断带来很大的麻烦。
对原始数据和原始设置没有把握,在鼓掌中就很难下决心来确定故障产生的原因,无论是对用户和维修者本人都带来不良的影响。
因此,在购置数控机床验收时,应把随机所带的参数与机床上的实际设置进行校对,在制造厂的服务人员没有离开之前落实此项工作,资料首先要齐全、正确,有不懂的尽管发问,搞清参数的含义,为将来故障诊断扫除障碍。
数控机床在出厂前,已将所采用的CNC系统设置了许多初始参数来配合、适应相配套的每台数控机床的具体情况,部分参数还需要调试来确定。
这些具体参数的参数表或参数纸带应该交付给用户。
在数控维修中,有时要利用机床某些参数调整机床,有些参数要根据机床的运行状态进行必要的修正,所以维修人员要熟悉机床参数。
以日本FANUC公司的10、11、12系统为例,在软件方面共设有26个大类的机床参数。
它们是:
与设定有关的参数、定时器参数、与控制器有关的参数、坐标系参数、进给速度参数、加/减速成控制参数、伺服参数、DI/DO(数据输入输出)参数,CRT/MDI及逻辑参数、程序参数、I/O接口参数、刀具偏移参数、固定循环参数、缩放及坐标旋转参数、自动拐角倍率参数、单放向定位参数、用户宏程序、跳步信号输入功能、刀具自动偏移及刀具长度自动测量,刀具寿命管理、维修等有关的参数。
用户买到机床后,首先应将这份参数表复制存档。
一份存放在机床的文件箱内,供操作者或维修人员在使用和维修机床时参考。
另一份存入机床的档案中。
这些参数设定的正确与否将直接影响到机床的正常工作及机床性能充分发挥。
维修人员必须了解和掌握这些参数,并将整机参数的初始设定记录在案,妥善保存,以便维修时使用。
数控机床参数的分类
无论是哪种型号的CNC系统都有大量的参数,少则几百个,多则上千个,看起来眼花缭乱。
经过仔细研究,归纳起来又有一定的共性可言,现提供其分类方式以做参考。
(1)按参数的表示形式来划分,数控机床的参数可分为三类。
①状态型参数
状态型参数是指每项参数的八位二进制数位中,每一位都表示了一种独立的状态或者是某种功能的有无。
例如FANUC0—TD系统的1号参数项中的各位所表示的就是状态型参数。
②比率型参数
比率型参数是指某项参数设置的某几位所表示的数值都是某种参量的比例系数。
例如FANUC0—TD系统的512、513、514号参数项中每项的八位所表示就是比率型参数。
③真实值参数
真实值参数是表示某项参数是直接表示系统某个参数的真实值。
这类参数的设定范围一般是规定好的,用户在使用时一定要注意其所表示的范围,以免千百万设定参数的参数超出范围值。
例如FANUC0—TD系统的522、523、524、525号参数项中每项的八位所表示的就是比率参数。
(2)按参数本身的性质可分为两类
①普通型参数
凡是在CNC制造厂家提供的资料上有详细介绍参数均可视为普通型参数。
这类参数只要按着资料上的说明弄清含义,能正确、灵活应用即可。
②秘密级参数
秘密级参数是指数控系统的生产厂在各类公开发行的资料所提供的参数说明中,均有一些参数不做介绍,只是在随机床所附带的参数表中有初始的设定值,用户搞不清其具体的含义。
如果这类参数发生改变,用户将不知所措,必须请厂家专业人员进行维护和维修。
FANUC0系统部分参数功能目录
(其中:
0—T或0—M栏中为0的表示该类数控机床拥有此项功能,否则不具备次功能)
表1-1坐标系参数
10/7
APRS
回零点后自动设定坐标系
0
0
2/1
PPD
自动设坐标系相对坐标值清零
0
24/6
CLCL
手动回零后清除局部坐标系
0
28/5
EX10D
坐标系外部偏移时刀偏量的值(×10)
0
708—711
自动设定工件坐标系的坐标值
0
735—728
第二参考点
0
0
780—783
第三参考点
0
0
784—787
第四参考点
0
0
表1-2编程参数
10/4
PRG9
O9000—O9999号程序保护
0
0
15/7
CPRD
小数点的含义
0
0
28/4
EXTS
外部程序号检索
0
0
29/5
MABS
MDI—B中,指令取决于G90/G91设定
0
389/2
PRG8
O8000—O8999号程序保护
0
0
394/6
WKZRST
自动设工件坐标系时设为G54
0
表1-3进给与伺服电机参数
1/6
RDRN
空运行时,快速移动指令是否有效
0
0
8/5
ROVE
快速倍率信号ROV2(G117/7)有效
0
49/6
NPRV
不用位置编码器实现主轴每转进给
0
0
20/5
NCIPS
是不进行到位检查
0
0
4—7
参考计数器容量
0
0
4—7
检测倍比
0
0
21/.3
APC
绝对位置编码器
0
0
35/7
ACMR
任意CMR
0
0
37/.3
SPTP
用分离型编码器
0
0
100—103
指令倍比CMR
0
0
表1-7DI/DO参数
8/7
EILK
Z轴/各轴互锁
0
0
9/.3
TFIN
FIN信号时间
0
0
9/.7
TMF
M,S,T读信号时间
0
0
12/1
ZILK
Z轴/所有轴互锁
0
31/5
ADDCF
GR1,GR2,DRN地址
0
252
复位信号扩展时间
0
0
表1-4刀具补偿
1/3
TOC
复位时清除刀长补偿矢量
0
0
1/4
ORC
刀具补偿值(半径/直径输入)
0
8/6
NOFC
刀补量计数器输入
0
10/5
DOFSI
刀偏量直接输入
0
13/1
GOFU2
几何补偿号(由刀补号或刀号)指定
0
13/2
GMOFS
加几何补偿值(运动/变坐标)
0
14/0
T2D
T代码位数
0
14/1
GMCL
复位时是否清几何补偿值
0
14/5
WIG
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