数控车床维修毕业论文.docx
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数控车床维修毕业论文
酒泉职业技术学院
毕业设计（论文）
2010级机电一体化技术专业
题目：
数控车床的维修
毕业时间:
二〇一三年六月
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班级：
机电一体化（3）班
2012年12月20日
酒泉职业技术学院10届各专业
毕业论文（设计）成绩评定表
姓名
杜晓宝
班级
3
专业
机电一体化
指导教师第一次指导意见
年月日
指导教师第二次指导意见
年月日
指导教师第三次指导意见
年月日
指导教师评语及评分
成绩：
签字（盖章）年月日
答辩小组评价意见及评分
成绩:
签字（盖章）年月日
教学系毕业实践环节指导小组意见
签字（盖章）年月日
学院毕业实践环节指导委员会审核意见
签字（盖章）年月日
说明：
1.以上各栏必须按要求逐项填写.2。
此表附于毕业论文（设计）封面之后。
数控车床维修
摘要:
在机械制造中，数控机床由于加工精度和效率高而逐渐取代普通机床得到广泛应用.但数控机床在维修上明显比普通机床复杂，数控机床的故障不仅包括硬件故障，还包括软件故障，所以对数控机床的维修，不仅要从硬件上加以判断，还要结合软件来诊断故障原因。
关键词：
数控的发展历史；数控的加工与结构；维修方法。
摘要..。
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1数控车床的发展趋势应用情况...。
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1数控车床的重要性..。
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1.2数控车床的发展概况。
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2数控机床的机械结构。
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1数控车床的故障的定义。
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2数控车床的故障的分类。
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3.3产生故障的主要原因.。
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1数控车床的故障诊断。
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1数控车床故障预防与保养.。
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引言
数控技术，简称数控（NumericalControl,NC），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。
由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控（ComputerizedNumericalControl，CNC）。
为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件.用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统（NumericalControlSystem），数控系统的核心是数控装置（NumericalController）.
采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC机床）。
它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。
机床控制也是数控技术应用最早、最广泛的领域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的性能和发展方向.
数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加：
I=类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等,凡是采用了数控技术进行控制的机床统称NC机床。
带有自动刀具交换装援（AutomaticToolChanger，ATC）的数控机床（带有回转刀架的数控车床除外）称为加工中心（MachineCenter,MC）。
它通过刀具的自动交换，可以一次装夹完成多工序的加工,实现了工序的集中和工艺的复合，从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率,减少了零件安装、定位次数,提高了加：
［精度,加工中心是目前数控机床中产量最大、应用最广的数控机床。
一、数控机床的发展历史趋势
（一）数控机床的重要性
数控机床是数值控制的工作母机的总称，它包括数控金属切削机床、锻压机床等.它综合应用了现代机械制造技术、计算机技术、自动控制技术、精密测量技术、液压气动技术、光电技术以及配套技术等领域中的最新成果，融合了“高效、精密、柔性、集成”四大特点，成为机床先进技术的具体体现。
是国民经济的重要基础装备，是机械、电子、汽车、石化和建筑等支柱产业及能源、交通、原材料、通讯等基础产业实现生产现代化的重要手段。
数控机床的广泛应用对社会生产力的提高起着巨大的推动作用.数控机床的技术水平与拥有量是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志。
而以数控机床为基础建立的柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（C1MS>的发展程度，更是一个国家现代化技术和管理水平的综合反映。
（二）数控机床发展概况
追求高效、高能、以最大限度满足用户需要是机床行业永久性的技术课题.世界各国机床业为了扩大机床加工内容和加强国际市场的竞争力，都以最大限度地满足用户的需要为最高宗旨，他们按照用户提出的各种技术指标和性能要求，不断开发代表本身水平的新型机种，在竞争异常激烈的环境中求生存、求发展.由于数控机床在国家经济发展中处于重要的战略地位,因此，世界各国政府都给予了极大关注。
工业发达国家如日本、美国、意大利等，通过制定产业政策，从产业结。
1995-OS—17收到稿件。
构、技术发展路线、产品开发、投融资渠道、设备折旧制度、进口限制、出口鼓励、培育市场、人员培训等方面给予大力支持.在这个历史背景下,近十年来世界数控机床的年产量增加了近to倍,发展速度之快，是空前的。
我国数控机床起步于1958年，到1981年以后开始有较大的发展。
经过“六五"、“七五”、“八五”科技攻关和对部分数控机床主机、数控系统和相关配套件重点生产企业进行技术改造使其已初具规模。
近年来，我国数控机床的应用范围已从飞机制造、军工、仪器仪表、汽轮机等行业扩展到铁路、纺织、机械制造特别是汽车制造等行业。
全国约有90％的行业在应用数控机床。
目前，我国数控机床的拥有量已达23000余台。
数控机床的产量也从1980年的692台增长到1993年的9+78台，不仅是在产量和品种上有了很大增长，而且在加工工艺、控制技术等方面有了不少创新和发展。
从天津市的情况看，由天津第一机床总厂、中国科学院沈阳计算机技术研究所、中国科学院北京电工研究所、铁道部天津机车车辆厂、天津微特电机厂联合研制的五轴联动高档叶轮立式加工中心达到世界先进水平，并打破了“巴统”的限制，使我国加工中心生产又出现了新的飞跃。
由天津市磨床总厂自行开发研制的我国第一台大型精密数控强力成型磨床，填补了国内空白，达到国际同类机床80年代水平，不仅满足了国内用户的迫切需要,而且可替代进口,售价仅是进口的25％，具有重大的经济和社会效益。
总之，我国数控机床近年有了很大发展,但是与世界上各工业发达国家相比，差距仍然很大,尚不能满足我国国民经济总的发展要求。
在数量上、质量上、供货周期等诸多方面还存在着很多问题.
目前，基础机械已受到国家和社会各界的空前重视，并将以数控技术为代表的机床工具工业列为特定振兴产业.机械部制订的产业政策及机械工业振兴纲要以及科技发展重点中，都把基础机械放到各项振兴的首位，这是机械工业有史以来第一次鲜明地把工作母机的振兴作为机械工业振兴的重中之重。
如何抓住这个有利时机，加速我国数控机床的发展，是摆在我们面前的一个关键性问题。
进入90年代后，随着我国汽车、能源、交通等产业建设速度的加快，给数控机床的市场带来了空前的发展机遇.然而，据有关部门统计，1993年我国数控机床的消费量为18525台，而国内生产量仅为9478台，进口量竟达10751台,分别为三年前消费量的7.6倍，生产量的3。
6倍，进口量的24倍。
从以上数据可以看出：
我国数控机床的市场需求旺盛，前景看好，同时,处于发展中的我国数控机床制造业正承受着巨大的冲击。
市场竞争和不平衡的加剧，使我国数控机床处于生存危机之中。
总之，我国数控机床面临的形势，一方面是前所未有的好机遇，另一方面，是严重的生存与发展的挑战。
可谓机遇与挑战并存，喜忧参半。
（三）发展方向
随着我国国民经济的迅猛发展,作为重要基础装备的数控机床,将会发挥越来越大的作用，对数控机床的要求也将越来越高.为了使我国的数控机床具有参与国际市场竞争的能力，就要适应国际大市场的需求，迈出更快更加坚实的步伐。
今后要把握发展趋向，从以下几个方面进行努力:
1。
要向高精度、高效率发展。
如加工中心重复定位精度达0。
005毫米以下，主轴速度10000转/分以上，换刀时间在3秒以内.进给速度达60米/分等。
2。
向自动化、集成化多功能方向发展.组成柔性生产线FML.FMS.CIMSo
3.发展模块化柔性加工中心并组成柔性组合机床或柔性生产线.根据用户需要，在短时间内设计、制造出全新的产品。
4.发展经济型数控机床，向功能简化、结构紧凑、性能价格比高的方向发展，以适应不同层次的市场需求。
5.产业结构向集团化发展，以主机厂为核心，铸、锻、焊、毛坯加工及各种功能部件由中、小型企业专业化生产，以便实现规模经济生产.
6.逐步完善数控系统及相关配套产品的生产供应体系.提高我国数控系统的自配能力.
7.将数控机床和数控系统的可靠性放在首位。
建立起包括研究开发、生产经营、维修服务、质量检测、人才培训等环节的数控机床产业化体系。
8.走“内外结合以我为主”的道路，提高自主开发能力，发展品种规格。
综上所述，我国数控机床制造业经过多年的努力，在各个行业中正在发挥着重要的作用。
但随着我国国民经济的快速发展，数控机床的市场需求将越来越大并呈现多层次化。
因此，我们要认真分析数控机床生产上存在的问题，正视与先进国家的差距，加速数控机床的发展步代，为使我国发展成为世界数控机床生产、使用和出口大国的目标而努力奋斗。
二、数控机床的加工原理与结构
（一）数控机床的组成和工作原理
数控机床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置（CNC）、伺服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。
1。
程序编制及程序载体
数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。
在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等.得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单.编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件,则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或CAD/CAM设计。
编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。
2。
输入装置
输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内.根据控制存储介质的不同,输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。
数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。
零件加工程序输入过程有两种不同的方式：
一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。
3.数控装置
数控装置是数控机床的核心.数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动,即按图形轨迹移动.但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值,并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。
4。
驱动装置和位置检测装置
驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。
因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。
驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。
目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。
位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来,经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。
5.辅助控制装置
辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器,带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。
这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令,冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。
由于可编程逻辑控制器（PLC）具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点,现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。
6。
机床本体
数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。
但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。
这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。
（二、）数控机床机械结构
在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。
随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。
数控机床的主体机构有以下特点：
1.由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化,传动链也大大缩短;
2.为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性,而且热变形小；
3。
为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等;
4。
为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率,采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。
根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求:
（1）较高的机床静、动刚度
数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。
由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内,以保证所要求的加工精度与表面质量.
为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承,以减小主轴的径向和轴向变形。
为了提高机床大件的刚度,采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。
为了提高机床各部件的接触刚度,增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。
这些措施都能有效地提高接触刚度。
为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。
常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。
试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。
钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼.因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。
封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。
（2）减少机床的热变形
在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。
对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。
为了减少热变形,在数控机床结构中通常采用以下措施：
减少发热.机床内部发热时产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出去；控制温升。
在采取了一系列减少热源的措施后，热变形的情况将有所改善.但要完全消除机床的内外热源通常是十分困难的，甚至是不可能的。
所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升，以减少热源的影响。
其中部较有效的方法是在机床的发热部位强制冷却,也可以在机床低温部分通过加热的方法,使机床各点的温度趋于一致,这样可以减少由于温差造成的翘曲变形；改善机床机构.在同样发热条件下，机床机构对热变形也有很大影响。
如数控机床过去采用的单立柱机构有可能被双柱机构所代替.由于左右对称，双立柱机构受热后的主轴线除产生垂直方向的平移外,其它方向的变形很小，而垂直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。
对于数控车床的主轴箱,应尽量使主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上。
这就可以使主轴热变形对加工直径的影响降低到最小限度.在结构上还应尽可能减小主轴中心与主轴向地面的距离,以减少热变形的总量，同时应使主轴箱的前后温升一致,避免主轴变形后出现倾斜.
数控机床中的滚珠丝杠常在预计载荷大、转速高以及散热差的条件下工作，因此丝杠容易发热。
滚珠丝杠热生产造成的后果是严重的，尤其是在开环系统中，它会使进给系统丧失定位精度.目前某些机床用预拉的方法减少丝杠的热变形。
对于采取了上述措施仍不能消除的热变形，可以根据测量结果由数控系统发出补偿脉冲加以修正。
（3）减少运动间的摩擦和消除传动间隙
数控机床工作台（或拖板）的位移量十一脉中当量为最小单位的，通常又要求能以基地的速度运动。
为了使工作台能对数控装置的指令作出准确响应，就必须采取相应的措施.目前常用的滑动导轨、滚动导轨和静压导轨在摩擦阻尼特性方面存在着明显的差别。
在进给系统中用滚珠丝杠代替滑动丝杠也可以收到同样的效果.目前，数控机床几乎无一例外地采用滚珠丝杠传动。
数控机床（尤其是开环系统的数控机床）的加工精度在很大程度上取决于进给传动链的精度。
除了减少传动齿轮和滚珠丝杠的加工误差之外，另一个重要措施是采用无间隙传动副。
对于滚珠丝杠螺距的累积误差，通常采用脉冲补偿装置进行螺距补偿。
（4）提高机床的寿命和精度保持性
为了提高机床的寿命和精度保持性，在设计时应充分考虑数控机场零部件的耐磨性，尤其是机床导轨、进给伺港机主轴部件等影响进度的主要零件的耐磨性。
在使用过程中,应保证数控机床各部件润滑良好.
（5）减少辅助时间和改善操作性能
在数控机床的单件加工中,辅助时间（非切屑时间）占有较大的比重.要进一步提高机床的生产率,就必须采取促使最大限度地压缩辅助时间。
目前已经有很多数控机床采用了多主轴、多刀架、以及带刀库的自动换刀装置等，以减少换刀时间.对于切屑用量加大的数控机床，床身机构必须有利于排屑
三、数控机床的故障
（一）故障的定义
数控机床的故障是指数控机床丧失了规定的功能,它包括机械系统、数控系统和伺服系统等方面的故障。
数控机床是高度机电一体产品，它传统的机械设备相比，虽然也包括机械、电气、液压与气动方面的故障，但数控机床的故障诊断和维修侧重于电子系统、机械、气动乃至光学等装置的交节点上。
（二）故障的分类
数控机床发生故障的原因很复杂，为方便分析和处理故障,按故障性质及故障原因等对常见故障分类。
1.机械故障和电气故障
数控机床常见的机械故障主要有：
机械传动故障与导轨运动摩擦过大。
故障表现为:
传动噪声大，加工精度差，运行阻力大。
例如:
轴向传动链的联轴器松动，齿轮、滚珠丝杠与轴承缺油，导轨塞铁调整不当，导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。
尤其是机床各部位标明的注油点，需定时定量加注润滑油这是机床各传动链正常运行的保证。
另外，液压、润滑与气动的主要故障是管路阻塞和密封不良.
电气故障分为弱电故障和强电故障。
弱电部分主要有CNC装置、PMC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入输出装置等电子电路。
强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气组件及其所组成的电路。
这部分故障十分常见，必须引起足够的重视.
2.系统故障和随机故障
（1）系统性故障
指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障。
例：
①液压系统的压力值随着液压回路的阻塞而降到某一参数时,会发生液压系统故障报警使机床停机.②机床加工中因切削量过大，达到一定的限值时会发生过载或超温报警.因此正确的使用与精心的维护是避免此类故障发生的切实保障.
（2）随机性故障
指数控机床有同样的工作条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。
此类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定、元器件品质、操作失误、维护不当以及工作环境影响等诸多因素有关。
例：
①接插件与连接组件因疏忽未加锁，印刷电路板上的元器件松动变形或焊点虚脱，继电器触点、各类开关触头因污染锈蚀、直流电动机电刷不良等造成的接触不可靠。
②工作环境温度过高、湿度过大、电源波动与机械振动、有害粉尘与气体污染等原因均可引发此类故障。
因此加强数控系统的维护检查，确保电气箱门的密封,严防工业粉尘及有害气体的侵袭，可避免此类故障的发生。
3.报警显示故障和无报警显示故障
按诊断方式分，数控机床的故障有诊断显示故障和无诊断显示故障两种。
现代数控系统大多都有较丰富的自诊断功能，如日本FANUC系统、德国SIEMENS系统等，报警号有数百条，所配置可编程控制装置报警参数也有数十条乃至上百条,当出现故障时自动显示出报警号.维修人员利用这些报警号，较易找到故障所在。
而在无诊断显示时，机床在某一个位置不动，循环进行不下去时，由于没有报警显示,维修人员只能根据故障出现的前后现象来判断，因
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