毕业设计 数控车床自动换刀时常见故障的诊断与维护.docx

1、I毕业设计二一四年十一月II甘肃有色冶金职业技术学院毕业设计数控车床自动换刀时常见故障的诊断与维护摘要本文介绍了数控机床的发展，数控机床加工过程中常见的四位换刀、六位换刀、稳压电源、系统程序锁等的常见故障现象，还有数控机床的数控系统自诊断、在线诊断和离线诊断、数控机床故障的实用诊断方法和常用的仪器、仪表及参考资料，并且介绍了主动链、换刀装置及液压系统的维护方法。摘要：自动换刀、故障、诊断、维护III引言数控机床是一种装有计算机数字控制系统的机床，数控系统能够处理加工程序，控制机床自动完成各种加工、运动和辅助运动。与普通机床相比数控机床能够自动换刀，自动变更切削参数，完成平面、回旋面、平面曲线和

2、空间曲线的加工，加工精度和生产率都比较高，因而应用日益广泛，它可以帮助人类完成很多产物，它涉及机械、控制、电子、计算机、人工智能、知识系统以及认识科学科技的进步，已IV和数控机床的研究、应用产生了不可分割的关系。为了适应社会需求，各院校都比较重视数控技术和控制技术等课题在机械设计及其自动化专业的开设，使培养的学生懂得数控机床设计方面的技术。而设计和开发的基础是针对计算机系统和控制理论等的理解和掌握，只有真正理解并掌握了它，才能较好使用其中的资源，并且使用和设计它。5目录第 1 章数控机床的产生 （7）第 2 章数控机床的发展.（8）2.1 数控系统的发展. （9）2.2 机床的发展趋势 （9）

3、第 3 章绪论3.1 概述（10）3.1.1 四刀位数控车床,换刀的故障现象（10）3.1.2 六刀位数控车床换刀的故障现象 （10）3.2 稳压电源故障 （11）3.3 系统程序锁故障 （11）3.4 结束语 （12）第 4 章诊断4.1 数控机床的故障诊断技术 （13）4.1.1 数控系统自诊断 （13）4.1.2 在线诊断和离线 （13）4.2 数控机床故障的实用诊断方法诊断 （13）4.2.1 诊断常用的仪器、仪表及工具万用表-可测电阻、交、直流电压、电流 （13）4.2.2 诊断技术资料 （14）4.2.3 故障处理 （15）64.2.4 数控系统故障诊断方法（16）4.2.5 故障

4、诊断应遵循的原则（16）4.3 数控机床故障的类型与特点（17）第 5章维护5.1 主传动链的维护（18）5.2 刀库及换刀装置的维护（19）5.3 液压系统的维护（20）参考文献（21）7第 1 章 数控机床的产生在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在 10100 件）约占机械加工总量的 80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自

5、动化的加工手段。根据国家标准，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写）。数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各8

6、种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。第 2章 数控机床的发展2.1 数控系统的发展从年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控机的通用 CNC 系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称系统。2.2 机床的发展趋势数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。2.2.1 工序集中20 世纪 50 年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。

7、在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。目前，加工中心机床的刀具库容量可达到 100 多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需 0.52 秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减9少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。2.2.2 高速、高效、高精度高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。2.2.3 方便使用数控机床制造厂把建立友好的人机

8、界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。1）加工编程方便手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM 的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的 CAD/CAM 软件加上计算机硬件，投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程） ，很受用户欢迎。这种编程方式不使用 G、M 代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法

9、在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。2）使用方法数控机床普遍采用彩色 CRT 进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。10第 3章绪论3.1 概述数控车换刀一般的过程是:换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后,电机反转缩紧刀架。在我维修数控车的过程中遇到了以下几个故障现象。3.1.1 一台四刀位数控车床,发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象故障分析:由于只有一号刀找不到刀位,可以排除机械传动方面的问题,确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致该刀位信号不能输送给 PLC。对照电路图利用万用表检查后发现:1 号刀位霍尔元件的 24V供电正常,GND 线路为正常,T1 信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。解决办法:更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到。3.1.2 一台六刀位数控车床,换刀时所有刀位都找不到,刀架旋转数周后停止,并且数控系统显示换刀报警:换刀超时或没有信号输入故障分析查找:对于该故障,仍可以排除机械故障,归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原因有以下几种: