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数控车床故障维修实验台的研究
作者: xzh 时间: 2022-11-08 浏览:

数控车床故障维修实验台的研究(成人高考专升本

第1章 绪论

1.1 数控机床与普通机床的区别

数控机床是数子控制机床的简称,是一种具有程序控制系统的自动机床。控制系统能够对程序进行控制码或其他符号指令的逻辑处理,并对其进行解码,使机床移动和处理零件。与普通机床相比,数控机床具有以下特点:
(1)加工精度高,加工质量稳定;
(2)可进行多坐标联动,可加工复杂形状零件;
(3)加工零件的更换,一般只需要改变数控程序,可以节省生产准备时间;
(4)机器本身精度高,刚性好,可选择加工量好,生产率高(通常是普通机床的3~5倍);
(5)自动化程度高,可降低劳动强度;
(6)普通机床的操作者对质量要求较高,对维修人员的技术要求较高。
数控机床的特点,包括自动控制技术、电子技术、数字技术、通信技术和现代制造技术,数控技术,它具有很强的实用性,所以综合和复杂的数控技术,数控机床是远远大于维护困难程度。
当车床刀架的四个位置发生变化时,操作者只需移动刀柄的手柄即可。本实用新型具有可靠性高、故障率低、效率低的优点。这种工具的主要工作是依靠机械运动的实现,故障很容易解决,不会造成机械磨损,即销轴断裂,弹簧故障,维修也十分方便。
数控车床刀架的工作过程是接受车刀指令,松开夹紧机构,在动作完成后将分度分度到粗定位、精定位、锁紧和响应信号。驱动刀架的动力有两种动力和液压。从中我们可以看出,电动刀架是一个复杂而精密的连续动作,包括机械和电气控制部分的故障涉及两,失败后有:机械结构、控制系统、电气线路、电气元件和其他子系统,所以我们判断故障和故障增加工作的难度从电动工具我们可以看到,数控机床的维护和处理要求比较高和全面的。这就要求我们的维修人员必须具备非常丰富和全面的机床维修知识,具有较强的实践经验,才能正确处理故障。

1.2数控机床故障类型及分析

CNC 机床一般由人机界面和通讯接口、CNC单元、伺服单元和驱动装置组成的数控机床(或执行机构)、可编程控制器和电气控制装置、辅助装置、机床、测量装置,如图所示: 
图1.1 CNC机床的组成
根据机床的结构和功能,根据故障的性质、故障的原因和故障的位置,将数控机床的故障分为以下几类:
    1)按数控机床发生的故障性质分类,可分为系统性故障和随机性故障
 a系统性故障时,这种故障是指满足一定的条件,机床或数控系统难免会出现故障。例如电网电压过高或过低,系统会产生高压报警或过低报警;当电量过大时,会产生过载报警。
     b随机性这种故障是在同一条件下只发生一次或两次的故障。人工复制同一个断层并不容易,有时很难再见面。这是很难分析和诊断的故障。正常情况下,这种故障往往是松动及脱位相关的机械结构,对一些部件的工作特性的数控系统的漂移,以及机床的电气元件的可靠性下降。
2)根据故障类型按故障类型划分,故障可分为机械故障和电气故障。
    a 机械故障主要发生在机床的主要部位,也可分为机械零件、液压系统、气动系统和润滑系统。
    b 电气故障是电气控制系统的故障,包括数控装置、PLC控制器、伺服单元、CRT显示器、电源模块、机床控制元件和检测开关。这部分故障是数控机床的常见故障,应引起足够的重视。
    (3)按数控机床发生的故障后有无报警显示分类
    按故障产生后有无报警显示,可分为有报警显示故障和无报警显示故障两类。有报警显示故障这类故障又可以分为硬件报警显示和软件报警显示两种。
    a 硬件报警显示故障。硬件报警显示通常是指各单元指示灯的报警指示。有很多用于指示在NC系统的故障定位指示器,如控制系统、操作面板、CPU板、伺服控制单元等部分,一旦数控系统指示灯指示故障状态,根据相应的指标对报警意义的网站,可以大致确定故障的位置和性质。这无疑给故障分析与诊断带来了很大的好处。因此,维修人员在日常保养和故障检修时要注意检查这些指标的状态是否正常。
    b 软件报警显示的故障。软件报警显示通常是指报警信号和报警信息显示在数控系统上的显示。由于数控系统具有自诊断功能,一旦检测到故障,就根据故障程度进行处理。软件可以分为NC报警报警报警报警和PLC,作为前者的数控机床故障,报警电话,发现报警的原因及如何应对《数控系统维修手册》数控系统的内容,从而确定故障的原因;后者的 PLC 报警的报警信息来自机床制造厂家编制的报警文本。 
故障分类是为了便于故障的分析和排除,故障往往与各种类型的故障混合在一起。如机械故障,可能会导致电气故障,系统故障可能导致机械故障。为此,我们分析了机器故障,找出什么是主要问题,这是次要的。同时,从故障类型来看,有些是隐性的,不容易表现出来。例如,机械磨损,导致不稳定的处理或系统参数不正确,导致部分机器功能损失。此外,相当数量的故障被设置由NC系统,它可以被调整和恢复不当。

1.3数控维修技术的现状及发展趋势

数控设备价格昂贵,但它在企业中有着许多无法比拟的优势,所以企业是数控设备顺利生产的保障,一旦设备故障将直接影响企业生产。机床维修技术是设备能否保证正常生产。随着企业现代化进程的加快,数控设备的数量越来越多,设备故障也越来越明显。维修人员不仅要熟悉机床的机械结构,还要掌握电气、控制软件、通信技术等方面的知识。因此,数控机床的维护需要掌握越来越多的知识,知识结构也越来越全面。虽然很多公司在这个阶段或师徒模式培养维修人员,这种模式制约发展改进的维修人员和维修技术的普及,维修技术,往往取决于维修人员的努力和长期的经验。虽然这些维修具有很强的针对性,完全是一个维修技术,但过于单一,不全面,不利于维护技术的普及和发展,企业就不能全面提高操作人员和维修人员的职业综合素质。
通过研究,数控机床的维修技术可分为通用知识和专业知识。做好预防性维修工作是数控机床使用的重要环节,数控维修人员、操作工和管理者应共同做好这项工作。现代企业需要的人员应该是复合型人员,这就要求我们对机器操作人员也应该有共同的机器维修知识,操作和维护不当,以免造成机器不必要的损坏。因此,维修技术的推广与完善对企业来说是刻不容缓的。
维修技术不仅有共性也有个性的特点,数控机床维修技术、数控铣床、数控磨床等数控设备应该有差异,但他们也有相似之处。各种机床,各种故障复杂。这是一个复杂的项目,整合和应用这些维护技术。
随着数控机床的迅速发展,智能化、网络化、集成化等功能。它无疑会影响数控维修技术的发展,数控维修技术也朝着智能化、网络化发展的方向发展,在不久的将来,我国数控维修技术也会呈现出一些特点:
1.智能化,高自我诊断功能。只需要给出机床的故障特征,就可以分析故障位置,以及如何调整机器信息;
2.网络化、远程故障诊断与维修是数控机床维修技术的又一发展趋势,使得机床故障的处理成为可能;
3.全面,数控维修技术不仅限于纯技术问题,它将包含一些机床管理信息,如基本信息,机床文件信息,培训系统等。

第2章 数控机床维修平台的模块化设计

2.1模块化设计概述

不同的产品开发具有多种功能,而不是为每个产品设置一个单独的设计,但精心设计的各种模块,通过不同的方法相结合,进行不同的产品,以解决产品品种、规格设计制造周期、成本之间的矛盾,这是模块化设计意义。模块化设计与产品标准化和系列化设计密切相关,称为“三化”。
1.模块化设计的优点
(1).组件复用的设计可以大大缩短设计周期;并行的产品开发和测试可以大大缩短设计周期;利用现有成熟模块可大大缩短采购周期、物流周期和生产周期,从而加快上市时间;如果模块时考虑到企业的客户服务服务的具体的需求,也可以缩短服务周期和资源消耗的时间。
(2).模块实现了产品功能的分布和隔离,使问题发现和设计改进更容易。
接口模块的独立性和功能的一致性,更专业化和更深入的模块,可以通过不断提高产品性能和可靠性来提高性能,并且不会影响其他模块的产品。
(3).个模块的独立性和界面的一致性,使各个模块可以相对独立的设计和开发,并行设计,开发和并行测试,验证。
(4).个模块的不同组合可以满足用户的多样性需求,易于配置产品和变型设计,也能保证这种配置能够满足大规模生产的需要。

2.2模块化设计在数控机床维修平台上分析

2.2.1模块化设计必要性

由于数控技术的不断发展和数控设备的不断发展,模块化设计在产品开发中的优势受到质疑。数控车床、数控铣床、数控加工中心、数控磨床、数控冲床等数控专用设备的功能不断提高。为了满足数控机床维修实验平台的教学和培训的需要,NC维修实验平台的模块化设计是市场化的必然要求。这是不可能的,每个设备发展成为数控维修实验平台,这不仅浪费了开发周期,但也增加了不必要的成本需求。数控维修实验平台的模块化设计将在系统软件设计、故障点设置、控制元件选择等方面更具普遍性,能够满足不同用户对不同设备的不同要求。因此,维护平台的模块化设计将具有更大的市场竞争力和发展潜力。

2.2.2.模块化设计在维修平台上的可行性

对复杂产品模块化技术、模块化设计的应用,产品分解成一个功能模块,该模块的相似性来降低产品结构和制造结构的变化,通过对产品的多样性的实现之间的组合选择和模块,同时产品成本控制。根据模块化设计的特点,将数控机床维修系统划分为若干模块:
    (1)机床主体,这部分包括机床机械结构的改造;这部分机床的基本形式,车床是车床,铣床是铣床,它保留了原有的基本功能和结构。
   (2)电气电路,包括机床的伺服系统、弱电控制部分;这部分是原数控机床电路的基础部分,也不改变。
(3)可编程控制部分,这是维修平台的外部部分,这部分将串入数控机床的电路,是数控维修实验平台的实现的重要保证。这部分的使用主要是基于机器故障点集的数目,可编程控制器的输入/输出点的数目将更多,如果机器故障被设置。我们可以根据不同设备的基本情况和需求,各类机床事先确定好点,为了实现标准化,如根据数控车床的基本功能可设定失败的相同点,所以PLC的选择可以分为20点,40点。同时,根据PLC的类型将PLC控制程序建进程序库,只使用相应的程序即可传输。因此,这部分的模块化设计是可行的。
(4)该系统包括系统软件和系统故障数据库。该部分是整个维修实验平台的控制部分。所有的故障都需要控制。最重要的部分是故障数据库和状态显示,虽然各种数控机床的工作差别很大,但数控机床的基本故障在很大程度上都是一样的,差别不大。因此,我们可以得到类似故障的故障类型模块,故障类型,故障类型,如主轴塔,和机器之间没有什么区别,需要安装一个维护平台,只有当故障模块可以加载不同。因此,实现该部分的模块化设计是可行的。

2.3模块化设计在数控维修实验平台的扩展应用 

模块化设计理念已经渗透到各个行业,并得到了极大的发展和应用。随着科学技术的发展,模块化设计也将影响数控机床维修培训平台的发展。在硬件方面,PLC的连接和电气系统将实现接口模块的设计,一般的计算机接口与通信系统和PLC也可以使用模块和PLC本身将由相同数量的控制点来实现;软件不仅会增加故障类型库,但也会增加动画或房多媒体故障解释模块,还将增加数控维修技术模块考试系统,这些丰富多彩的模块根据用户需要安装。通过对模块化设计的讲解,让我们对数控机床的实验平台有了深刻的了解,适应市场的能力不断增强信心。将模块化设计应用于数控机床维修实验平台,表明该平台具有强大的生命力,能够满足不同用户的需求。

第3章 数控车床维修实验台的系统设计

3.1数控车床故障维修实验台的基本结构

故障维护试验台的基本结构由两部分组成,分别描述如下:
(1)原数控机床部分,即用户部分。本部分用于维修人员进行技术培训的平台。数控车床故障维修实行台以企业或学校旧机床变化而来。这台数控车床是武汉华中数控 1999 年的实行教学机床。机床部门包含 NC 体系和机床呆板布局都不做变动,所要变化的是机床的电气输入\输出控制。
(2)数控车床的工作点与数控车床的电路连接部分。该部分主要包括位机操作系统和下位机PLC。上位机是整个故障维护实验平台的管理控制部分,具有良好的人机界面、模块化故障设置、实时状态显示等功能。下位机PLC实现上位机和执行器的状态和指令。因此,数控车床维修试验台不仅具有车削一般机床的功能,而且还可以显示机床的结构、原理、维护和检验等,是数控机床维修技术培训的理想设备。 
3.1 数控车床故障维修实验台结构图

3.2 上位PC机的选择设计

在过去的十年中,通用PC机得到了迅速的发展。性能指标的提高使得其在一般工业领域的应用几乎没有限制,因此可以采用PC机直接构建硬件。在计算机系统中,PC总线接口直接影响整个系统的性能和功能。选择总线型数控系统主要实现两个目的:1、获取模块化兼容性;2、扩展方便性。随着PC技术的发展,普通的PC总线的利用率比其他工业总线标准更高,如STD总线、总线、VME总线,等等。PC总线可以用来保证系统功能的实现,未来还有很广阔的升级空间。
目前,常见的PC总线有ISA、PCI、SCSI等。相比之下,ISA总线能够满足数控系统的实时性要求,而中高档数控系统必须采用PCI或SCSI总线来保证数据的快速传输。
上位机作为数控车床维修实验平台的故障设定机,主要完成数控系统软件的操作。此外,上位机PC机还应具备与工业PLC的通信能力,一般情况下,我们可以使用计算机的9针串行通信和PLC通信。因此,选择ISA或PCI总线可以满足数控系统发展的需要,根据目前市场流行配置购买普通PC机可以作为系统PC使用。
 第4章 结论
随着数控技术的飞速发展,数控设备一遍布全世界。我国也在与时俱进从改革开放以来引进不少先进设备,这些设备的特点是一大规模集成电路为主的数控设备,这些设备功能强,生产效率高。但是复杂,涉及机械、电器、液压、光学、气动、与计算机技术等紧密相关,尤其在诊断论断、状态监测方面涉及PC。
数控车床维修实验台系统是基于数控系统已应用在实际使用中对数控车床的维修训练仿真的实现,它是基于数控车床系统增加了PLC和上位机软件系统,通过对数控车床的故障模拟实验模拟操作培训教师,让培训人员发现故障,了解原理和故障原因,达到训练目的。这样,才能大大提高实践技能和理论知识体系。同时,可以对数控维修人员进行批量培训,以满足企业和社会的需要。