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数控机床是一个典型的集机械、电子、液压、光学、测量技术于一体的技术密集型自动加工设备。本文探讨了数控机床的常见故障和防范措施,并对如何合理地使用数控机床,以减少其机械故障,提出了几点看法,供大家参考。　　
　　随着大量数控设备的引进与普及,对设备的维护和维修提出了相当高的要求。数控机床维修的关键是对故障的**诊断,即故障源的查找和故障的定位。

　　数控机床常见机械故障

　　主轴部件故障

　　由于使用调速电机,数控机床主轴箱结构比较简单,容易出现故障的部位是主轴内部的刀具自动夹紧机构、自动调速装置等。为保证在工作中或停电时刀夹不会白行松脱,刀具自动夹紧机构采用弹簧夹紧,并配行程开关发出夹紧或放松信号。若刀具夹紧后不能松开,则考虑调整松刀液压缸压力和行程开关装置或调整碟形弹簧上的螺母,减小弹簧压合量。主轴发热和主轴箱噪声问题,也不容忽视,此时主要考虑清洗主轴箱,调整润滑油量,保证主轴箱清洁度和更换主轴轴承,修理或更换主轴箱齿轮等。

　　进给传动链故障

　　在数控机床进给传动系统中,普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。进给传动链有故障,主要反映是运动质量下降。如:机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、爬行、轴承噪声变大(撞车后)等。
　　对于此类故障可以通过以下措施预防:(1)提高传动精度。调节各运动副预紧力,调整松动环节,消除传动间隙,缩短传动链和在传动链中设置减速齿轮,也可提高传动精度。(2)提高传动刚度。调节丝杠螺母副、支承部件的预紧力及合理选择丝杠本身尺寸,www.dqjsw.com.cn是提高传动刚度的有效措施。刚度不足还会导致工作台或拖板产生爬行和振动以及造成反向死区,影响传动准确性。(3)提高运动精度。在满足部件强度和刚度的前提下,尽可能减小运动部件的质量,减小旋转零件的直径和质量,以减小运动部件的惯性,提高运动精度。(4)导轨。滚动导轨对赃物比较敏感,必须要有良好的防护装置,滚动导轨的预紧力选择要恰当,过大会使牵引力显著增加。静压导轨应有一套过滤效果良好的供油系统。

　　自动换刀装置故障

　　自动换刀装置故障主要表现在:刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定、机械手运动误差较大等。故障严重时会造成换刀动作卡住,机床被迫停止工作。
　　(1)刀库运动故障
　　若连接电机轴与蜗杆轴的联轴器松动或机械联接过紧等机械原因,会造成刀库不能转动,此时必须紧固联轴器上的螺钉。
　　若刀库转动不到位,则属于电机转动故障或传动误差造成。若现刀套不能夹紧刀具,则需调整刀套上的调节螺钉,压紧弹簧,顶紧卡紧销。当出现刀套上/下不到位时,应检查拨又位置或限位开关的安装与调整情况。
　　(2)换刀机械手故障
　　若刀具夹不紧、掉刀,则调整卡紧爪弹簧,使其压力增大,或更换机械手卡紧销。若刀具夹紧后松不开,应调整松锁弹簧后的螺母,使*大载荷不超过额定值。若刀具交换时掉刀,则属于换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移造成,应重新操作主轴箱,使其回到换刀位置,重新设定换刀点。

　　各轴运动位置行程开关压合故障

　　在数控机床上,为保证自动化丁作的可靠性,采用了大量检测运动位置的行程开关。机床经过长期运行,运动部件的运动特性发生变化,行程开关压合装置的可靠性及行程开关本身品质特性的改变,对整机性能产生较大影响。一般要适时检查和更换行程开关,可消除类开关不良对机床的影响。

　　配套辅助装置故障

　　液压系统。液压泵应采用变量泵,以减少液压系统的发热。油箱内安装的过滤器,应定期用汽油或超声波振动清洗。常见故障主要是泵体磨损、裂纹和机械损伤,此时一般必须大修或更换零件。
　　气压系统。用于刀具或工件夹紧、安全防护门开关以及主轴锥孔吹屑的气压系统中,分水滤气器应定时放水,定期清洗,以保证气动元件中运动零件的灵敏性。阀心动作失灵、空气泄漏、气动元件损伤及动作失灵等故障均由润滑不良造成,故油雾器应定期清洗。还应经常检查气动系统的密封性。
　　润滑系统。包括对机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杠、主轴箱等的润滑。润滑泵内的过滤器需定期清洗、更换,一般每年应更换一次。
　　冷却系统。它对刀具和工件起冷却和冲屑作用。冷却液喷嘴应定期清洗。
　　排屑装置。排屑装置是具有独立功能的附件,主要保证自动切削加工顺利进行和减少数控机床的发热。排屑装置应能及时自动排屑,其安装位置一般应尽可能靠近刀具切削区域。

　　合理地使用数控机床

　　数控机床的工作场地选择

　　（1）避免阳光的直接照射和其它热辐射、避免太潮湿或粉尘过多的场所.尽量在空调环境中使用,保持室温20℃左右。由于我国处于温带气候、受季风影响、温度差异大,对于精度高、价格贵的数控机床,应置于有空调的房间中使用。
       (2)要避免有腐蚀气体的场所。因腐蚀气体易使电子元件变质,或造成接触不良,或造成元件短路,影响机床的正常运行。
        (3)要远离振动大的设备(如冲床、锻压设备等)。对于高精度的机床还应采用防振措施(如防振沟等)。
       (4)要远离强电磁干扰源,使机床工作稳定。

　　数控机床的电源

　　数控系统对电源要求较严,一般要求工作电压为220V 10%。针对我国供电工况,对于有条件的企业,可为数控机床采取专线供电或增设稳压装置以减少供电品质差的影响,为数控系统的正常运行提供有力保证。

　　数控机床配置合适的自动编程系统

　　手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件程序,简单易行。当工件比较复杂时f如凸轮或多维空间曲面等),手工编程周期长(数天或数周)、精度差、易出错。快速、准确地编制程序就成为提高数控机床使用率的重要环节:为此.有条件的用户**配置必要的自动编程系统,提高编程效率。

　　数控机床配置必要的附件和刀具

　　为了充分发挥数控机床的加工能力,必须配备必要的附件和刀具。切忌花了几十万元钱买来一台数控机床,因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整机的正常运行。由于单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价。有条件的企业尽量在购买主机时一并购置易损部件及其它附件。

一、名词解释：
1、机床数控技术： 用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种技术
2、闭环控制系统：
系统的输出量对系统的控制作用有直接影响的控制系统。带有位置检测装置,安装在机床刀架或工作台等执行部件上，控制精度高；但系统稳定性受到影响,调试困难,且结构复杂、价格昂贵
3、交流同步电机：
指转速由所加交流电的频率确定的那类电动机。
4、步进电机：
是一种将电脉冲信号转换成角位移的电磁装置。
5、点位控制系统：
是指数控系统只控制刀具或机床工作台，从一点准确地移动到另一点，而点与点之间运动的轨迹不需要严格控制的系统.
6、模态代码：
一组可相互注销的代码，这些代码一旦被执行，则一直有效，直到被同一组的代码注销为止
7、插补计算：
插补计算就是数控装置根据输入的基本数据，通过计算，把工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给脉冲，对应每个脉冲，机床在响应的坐标方向上移动一个脉冲当量的距离，从而将工件加工出所需要轮廓的形状。
8、传感器：
能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置
9、经济型数控系统：
从控制方法来看，经济型数控系统一般是指开环数控系统。主要由微机、进给驱动、主轴驱动、开关量控制、通信接口及软件等部分组成。
10、数控装置：
是数控设备的核心主要是将输入的数据信号进行处理运算，判断。并发出执行命令分配给伺服系统
11、非模态代码
只在所规定的程序段中有效，程序段结束时被注销的指令。
12、脉冲当量：
相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量
13、标准型数控系统：
标准型数控系统一般是由程序的输进／输出设备、通讯设备、微机系统、可编程控制器、主轴驱动、进给驱动及位置检测等组成，功能较为齐全，且控制精度与速度都比较高，通常用于闭环系统。
14、连续控制系统：
是指数控系统能够对两个或两个以上的坐标轴进行严格连续控制系统
15、开环控制系统：
是系统的控制输入不受输出影响的控制系统。没有位置检测装置，信号单向。结构简单，制造成本较低，价格便宜, 精度不高
16、准备功能G代码：
机床的准备功能字。规定机床运动线型、坐标系、坐标平面、补偿、暂停等操作。
17、插补计算：
就是数控系统根据输入的基本数据（如起点、终点等），通过计算，将工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向坐标发出进给指令，即称之为插补计算。
18、步距角：
即在没有减速齿轮的情况下,对于一个脉冲信号,转子所转过的机械角度。　　也可以这样描述：定子控制绕组每改变一次通电方式，称为一拍。每一拍转子转过的机械角度称之为步距角
二、问答题：
1、何谓步进电机步距角？步距角的大小与哪些参数有关？
驱动器每给步进电机输入一个电脉冲信号，步进电机就转动一个角度，成为步距角。其大小与电脉冲信号个数成正比。
2、DDA插补中左移规格化的目的是什么？
使进给速度均匀，提高加工表面质量
3、试用框图描述逐点比较法软件插补过程？
4、数控机床有哪些基本部分组成？
机床主体，数控系统（操作面板，输入、输出设备，cnc装置，伺服单元‘驱动装置和测量装置，plc机床I/O电路和装置），外围技术
5、逐点比较法插补的四个工作节拍是什么？
偏差判别，坐标进给，新偏差计算，终点比较。
6、增量式编码器与**式编码器有何区别？
不同之处在于光电码盘上码道的结构和输出信号类型不同
7、步进电机工作时有哪两种状态？
转动，定位
8、点位控制和连续控制系统各有何特点？
点位：仅实现刀具相对于工件从一点到另一点的**定位运动；对轨迹不作控制要求；运动过程中不进行任何加工。
连续：对多个坐标轴进行控制，使之协调运动(坐标联动)，使刀具相对工件按程序规定的轨迹和速度运动，在运动过程中进行连续切削加工
9、说明闭环与半闭环控制系统的不同点？
半闭环：带有位置检测装置，常安装在伺服电机上或丝杠的端部;不包括丝杠螺母副及机床工作台导轨副等大惯量环节，可获得稳定的控制特性，调试比较方便。
闭环：带有位置检测装置,安装在机床刀架或工作台等执行部件上，控制精度高；但系统稳定性受到影响,调试困难,且结构复杂、价格昂贵。
10、数控机床坐标轴如何确定？
Z座标轴：平行主轴轴线的进给轴。Z座标正方向规定：刀具远离工件的方向。xyz轴满足右手准则。
11、数控系统中插补运算的实质是什么？
是一种迭代运算。
12、为什么要对滚珠丝杠螺母副进行预紧？
提高轴向刚度；消隙，提高传动精度。
13、简述步进电机的工作原理？
14、为什么开环伺服系统采以步进电机为驱动元件？
① 可调速、调速范围大：改变频率可改变转速，频率宽。
② 输出的角度可控：由脉冲数控制。
③ 灵敏度高：不易受各种干扰因素影响。
④ 输出精度高：转动一转后其转角误差为“0”，没有误差积累
15、简述直流伺服电机的PWM调速系统的工作原理？
其原理是通过改变电压脉冲的宽度，来调整控制电压V2的平均值，得到不同的控制电压V2，达到调速的目的
16、简述永磁交流同步型电动机的SPWM调速系统的工作原理？
a 三相正弦波控制信号：是变频变幅的三相对称普通正弦波；
b 三角波发生器：产生三角形载波；
c 三相正弦波控制信号与三角形载波，经SPWM主电路调制后，输出与三相正弦波控制信号频率相同的调制波来驱动电机；
d 改变三相正弦波控制信号的频率，即可改变电机定子的供电频率，达到调速目的。
17、步进电机驱动环形分配的目的是什么？有哪些实现形式？数控系统输出给步进电机驱动装置的信号是何形式？
控制定子绕组的通断，实现步进电机的运行及换向；硬件，软件两种实现方式；脉冲信号
18、滚珠丝杠螺母副的传动特点是什么？
① 传动效率高：滚动摩擦阻力小，传动效率高。
② 刚性好：可采用予紧措施提高轴向刚度。
③ 运动平稳、传动精度高：采用予紧消隙，提高传动精度。
④ 使用寿命长：滚动摩擦磨损小。
⑤ 运动具有可逆性，不能自锁：可将转动转变成直线运动，也可将直线运动转变成转动
19、齿轮传动间隙消除方法有哪些？
刚性调整法，柔性调整法
20、卧式车床螺纹传动链是什么性质的传动链？
外联系传动链
21、数控加工程序编制的一般过程是什么？
分析零件图样，确定工艺过程；计算运动轨迹和标注几何尺寸；编制加工程序并初步检验；制备控制介质；程序的校验和试切。
22、数字积分法中进给速度为什么要采取均匀化措施？
因数字积分法插补时，无论线段长短，均进行同样次数的累加计算，即插补时间相同。行程长走刀快，行程短走刀慢，造成加工过程中进给速度不均匀，从而直接影响加工的表面质量。进给速度必须进行均匀化处理。
23、增量编码器（又称脉冲编码器）如何测量转速的大小？
通过脉冲频率可得轴转速
24、步进电机的转角大小、转速和旋向分别由脉冲的什么参量决定？
脉冲数量；脉冲频率；通电顺序。
25、什么是传感器？
能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。