浅谈ck6136数控车床的维护保养与故障排.docx

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浅谈ck6136数控车床的维护保养与故障排

盐城纺织职业技术学院毕业设计（论文）

浅析ck6136数控车床的维护保养与故障排除

毛彬彬

班级机电812

专业机电一体化

所在系机电工程系

指导老师王超

完成时间：

2010年12月24日至2011年1月7日

摘要…………………………………………………………………………2

引言…………………………………………………………………………3

第1章数控机床概述……………………………………………………4

1.1起源及发展…………………………………………………………4

1.2数控机床工作原理及组成……………………………………………5

第2章CK6136经济型数控车床…………………………………………10

2．1CK6136整体结构及用用途…………………………………………10

2．2CK6136电气结构及原理分析…………………………………………14

第3章CK6136常见故障诊断与排除…………………………………………17

3.1数控机床常见故障及分类……………………………………………17

3.2CK6136常见电气故障及排除…………………………………………18

第4章数控机床电气部分改进…………………………………………21

4.1CK6136数控车床的抗干扰改进措施…………………………………21

第5章CK6136数控车床的维护和保养…………………………………22

5.1数控机床维护与保养的目的和意义…………………………………22

5.2数控机床维护与保养的基本要求……………………………………23

参考文献……………………………………………………………………25

总结…………………………………………………………………………26

附录：

CK6136电气原理图…………………………………………………28

摘要

数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。

具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。

关键字数控技术数控系统数控机床自动控制

引言

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%。

数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。

是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。

数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。

数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

第1章数控机床概述

1.1起源及发展

起源：

1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。

由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。

1949年，该公司在美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。

这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。

数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。

世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。

发展：

当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件；1959年，制成了晶体管元件和印刷电路板，使数控装置进入了第二代，体积缩小，成本有所下降；1960年以后，较为简单和经济的点位控制数控钻床，和直线控制数控铣床得到较快发展，使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。

我国于1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子管数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。

1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。

60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC），又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC）,使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。

1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置（简称MNC），这是第五代数控系统。

第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。

80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。

1.2数控机床工作原理及组成

数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。

具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。

1.2.1数控的插补原理

在实际加工中，被加工工件的轮廓形状千差万别，严格说来，为了满足几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照工件的轮廓形状来生成，对于简单的曲线数控系统可以比较容易实现，但对于较复杂的形状，若直接生成会使算法变得很复杂，计算机的工作量也相应地大大增加，因此，实际应用中，常采用一小段直线或圆弧去进行拟合就可满足精度要求（也有需要抛物线和高次曲线拟合的情况），这种拟合方法就是“插补”，实质上插补就是数据密化的过程。

插补的任务是根据进给速度的要求，在轮廓起点和终点之间计算出若干个中间点的坐标值，每个中间点计算所需时间直接影响系统的控制速度，而插补中间点坐标值的计算精度又影响到数控系统的控制精度，因此，插补算法是整个数控系统控制的核心。

插补算法经过几十年的发展，不断成熟，种类很多。

一般说来，从产生的数学模型来分，主要有直线插补、二次曲线插补等；从插补计算输出的数值形式来分，主要有脉冲增量插补（也称为基准脉冲插补）和数据采样插补[26]。

脉冲增量插补和数据采样插补都有个自的特点，本文根据应用场合的不同分别开发出了脉冲增量插补和数据采样插补。

1、数字积分插补

数字积分插补是脉冲增量插补的一种。

下面将首先阐述一下脉冲增量插补的工作原理。

2、脉冲增量插补

脉冲增量插补是行程标量插补，每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输出。

这种插补算法主要应用在开环数控系统中，在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动电机运动。

一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。

脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床一般取脉冲当量为：

0.01mm，较精密的机床取1或0.5。

采用脉冲增量插补算法的数控系统，其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制，一般为1~3m/min。

脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分插补法等。

逐点比较法最初称为区域判别法，或代数运算法，或醉步式近似法。

这种方法的原理是：

计算机在控制加工过程中，能逐点地计算和判别加工偏差，以控制坐标进给，按规定图形加工出所需要的工件，用步进电机或电液脉冲马达拖动机床，其进给方式是步进式的，插补器控制机床。

逐点比较法既可以实现直线插补也可以实现圆弧等插补，它的特点是运算直观，插补误差小于一个脉冲当量，输出脉冲均匀，速度变化小，调节方便，因此在两个坐标开环的CNC系统中应用比较普遍。

但这种方法不能实现多轴联动，其应用范围受到了很大限制。

1．2．2数控机床的组成

数控机床一般由输入输出设备、数控装置（CNC）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器（PLC）及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。

图1—1是数控机床的硬件构成。

（1）输入和输出装置

　　输入和输出装置是机床数控系统和操作人员进行信息交流、实现人机对话的交互设备．

　　输入装置的作用是将程序载体上的数控代码变成相应的电脉冲信号，传送并存入数控装置内。

目前，数控机床的输入装置有键盘、磁盘驱动器、光电阅读机等，其相应的程序载体为磁盘、穿孔纸带。

输出装置是显示器，有CRT显示器或彩色液晶显示器两种。

输出装置的作用是：

数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息。

显示的信息可以是正在编辑的程序、坐标值，以及报警信号等。

（2）数控装置（CNC装置）

　　数控装置是计算机数控系统的核心，是由硬件和软件两部分组成的。

它接受的是输入装置送来的脉冲信号，信号经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，使其进行规定的、有序的动作。

这些控制信号中最基本的信号是各坐标轴（即作进给运动的各执行部件）的进给速度、进给方向和位移量指令（送到伺服驱动系统驱动执行部件作进给运动），还有主轴的变速、换向和启停信号，选择和交换刀具的刀具指令信号，控制切削液、润滑油启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度工作和转位的辅助指令信号等。

　　数控装置主要包括微处理器（CPU）、存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组成部分联系的接口等。

　　（3）可编程逻辑控制器（PLC）

　　数控机床通过CNC和PLC共同完成控制功能，其中CNC主要完成与数字运算和管理等有关的功能，如零件程序的编辑、插补运算、译码、刀具运动的位置伺服控制等；而PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，它接收CNC的控制代码M（辅助功能）、S（主轴转速）、T（选刀、换刀）等开关量动作信息，对开关量动作信息进行译码，转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作，如工件的装夹、刀具的更换、切削液的开关等一些辅助动作。

它还接收机床操作面板的指令，一方面直接控制机床的动作（如手动操作机床），另一方面将一部分指令送往数控装置用于加工过程的控制。

　　在FANUC系统中专门用于控制机床的PLC，记作PMC，称为可编程机床控制器。

　　（4）伺服单元

　　伺服单元接收来自数控装置的速度和位移指令。

这些指令经伺服单元变换和放大后，通过驱动装置转变成机床进给运动的速度、方向和位移。

因此，伺服单元是数控装置与机床本体的联系环节，它把来自数控装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。

伺服单元分为主轴单元和进给单元等，伺服单元就其系统而言又有开环系统、半闭环系统和闭环系统之分。

　　（5）驱动装置

　　驱动装置把经过伺服单元放大的指令信号变为机械运动，通过机械连接部件驱动机床工作台，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动，加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。

目前常用的驱动装置有直流伺服电动机和交流伺服电动机，且交流伺服电动机正逐渐取代直流伺服电动机。

　　伺服单元和驱动装置合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，计算机数控装置的指令要靠伺服驱动系统付渚实施，伺服驱动装置包括主轴驱动单元（主要控制主轴的速度），进给驱动单元（主要是进给系统的速度控制和位置控制）。

伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。

从某种意义上说，数控机床的功能主要取决于数控装置，而数控机床的性能主要取决于伺服驱动系统。

　　（6）机床本