数控机床经济性分析

数控机床故障分析

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数控机床故障分析与维修实训指导书

工学部自动化及机电控制工程系

2015年12月

一、实训性质和任务

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《数控机床故障分析与维修实训》是机床数控技术专业必修的实训环节。本实训的任务是配合《数控机床故障分析与维修》课程，通过对数控机床上的典型故障进行系统而全面的分析诊断、故障定位与排除故障，理论结合实践地掌握数控机床故障诊断与维修的基本思路、判断原则、基本方法与具体的实施步骤。

二、实训要求

本实训中要求学生：

1．养成认真、注意安全、踏实、严谨、一丝不苟的工作作风。

2. 确立数控机床故障检测与诊断的基本思路与判断原则。

3．学会全面查阅数控机床的技术资料，掌握机床的电气控制系统的组成及其基本原理。学会在现象与背景的调查与分析基础上归纳总结出一些典型故障的故障特征、故障类型与故障大定位，制作出各种相关的系统框图与相关的动作流程图，以故障流程图来确定诊断与维修的具体步骤。

4. 学会应用数控机床自诊断。初步掌握故障检测与诊断的手段与方法。初步能进行

故障定位。学会建立故障档案。

5. 实训报告内容：阐述每个实训项目的要求和内容；按指导书的要求回答有关问题、填写实训中得到或求出的数据、画出要求的图纸等；做

湖南大学毕业设计

目录

第一章 绪论 .......................................................................................................................................... 1 1.1、数控系统的发展简吏及国外发展现状 .................................................................................... 2 1.2．我国数控系统的发展现状及趋势 ............................................................................................ 3

1.3 伺服系统的特点………………………………………………………………………………..4

第二章 设计总体方案 ...................................................................................

前言

随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化，也在其维修理论、技术和手段上带来了很大的变化。另外任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。尤其对引进的CNC机床，大多花费了几十万到上千万美元。在许多行业中，这些设备均处于关键的工作岗位，若在出现故障后不及时维修排除故障，就会造成较大的经济损失。我们现有的维修状况和水平，与国外进口设备的设计与制造技术水平还存在很大的差距，并且在数控机床电气维修技术方面我国还没有形成一套成熟的、完整的理论体系，这就给数控机床的维修与诊断带来了很多的不便，因此，一篇讲座形式的文章不可能把已经形成了一门专门学科的数控机床电气维修技术理论完整地表述出来，本文仅是将许多前辈的经验总结加以适当的归纳整理，以求

数控机床产业链分析

张晨曦

机床行业是装备制造业的母机，尽管机床行业产值不到GDP 的1%，但它对国民经济的贡献则远高出这一数量概念，是经济发展战略中重要的支柱性产业。

一、产业链结构图

一般来说，数控机床的主要零部件有1500多种，决定数控机床整机性能的部件有数控系统、刀库和机械手、数控刀架和转台、主轴单元(含电主轴)、滚珠丝杠副和滚动导轨副、防护罩和数控刀具等功能部件等，核心功能部件主要包括数控系统、数控铣头、数控刀架和数控转台等。

二、主要上游分析

数控机床行业的最主要上游是钢铁铸件、数控系统和功能部件（铣头、主轴、丝杆等），一般来说，铸件、数控系统和功能部件平均分别占主营业务成本的17.78%、7.50%和17.23%。

目前，数控机床行业的主要上游产业市场竞争充分，除钢铁铸件的价格受钢铁价格上涨而有可能温和上涨外，其他产品价格基本保持稳定或稳中有降。

三、主要下游分析

机床行业的下游主要是汽车行业、机械行业和军工行业（航空航天、造船、兵器、核工业等），分别占总需求的45%、25%和20%左右。

（一）汽车行业

汽车整车及零配件行业占据了机床行业约45%的消费额，汽车行业对机床产品的需求具有数量大、多层次、全方位等特点，基本覆盖了绝大多数机床产品。

（二）工

我国数控机床制造水平与国外先进水平相比还有很大差距,主要反映在可靠性差、故障率高上。本文通过对数控机床可靠性的分析,找出其可靠性的薄弱环节,进一步明确了其工作的改进方向。

第l O卷第 5期20 08年 1 0月

辽宁省交通高等专科学校学报J OUR NAL OF L AONI P I NG ROVI AL COL EGE O C0MMUNI n0NS NCI L F CA

Vo _l . l 0 NO 5 0c t.2 O O 8

文章编号：0 8 82 20 )5— 2 0 10—3 1 (0 8 0 0 2— 2

数控机床的可靠性研究何丽辉(辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳 102 ) 12 1

摘

要我国数控机床制造水平与国外先进水平相比还有很大差距，主要反映在可靠性差、故障率高上。本数控机床危害度可靠性文献标识码： A

文通过对数控机床可靠性的分析，出其可靠性的薄弱环节，找进一步明确了其工作的改进方向。关键词中图分类号：G 5 T 69

当今世界，工业发达国家在机床工业方面快速发展机电一体化、高精、高效、自动化先进机床，高以加速工业和国民经济发展。随着微电子、计算机

幅增加， 0 2 7年 1 5 0~月金切机床行业机床产值

我国数控机床制造水平与国外先进水平相比还有很大差距,主要反映在可靠性差、故障率高上。本文通过对数控机床可靠性的分析,找出其可靠性的薄弱环节,进一步明确了其工作的改进方向。

第l O卷第 5期20 08年 1 0月

辽宁省交通高等专科学校学报J OUR NAL OF L AONI P I NG ROVI AL COL EGE O C0MMUNI n0NS NCI L F CA

Vo _l . l 0 NO 5 0c t.2 O O 8

文章编号：0 8 82 20 )5— 2 0 10—3 1 (0 8 0 0 2— 2

数控机床的可靠性研究何丽辉(辽宁省交通高等专科学校，辽宁沈阳 102 ) 12 1

摘

要我国数控机床制造水平与国外先进水平相比还有很大差距，主要反映在可靠性差、故障率高上。本数控机床危害度可靠性文献标识码： A

文通过对数控机床可靠性的分析，出其可靠性的薄弱环节，找进一步明确了其工作的改进方向。关键词中图分类号：G 5 T 69

当今世界，工业发达国家在机床工业方面快速发展机电一体化、高精、高效、自动化先进机床，高以加速工业和国民经济发展。随着微电子、计算机

幅增加， 0 2 7年 1 5 0~月金切机床行业机床产值

2014-2015-1数控机床复习题

1.数控机床按加工控制路线应分为哪几类？其控制过程有何不同？

2.数控加工机床按使用的进给伺服系统不同应分为哪几类？哪类的控制质量高，为什么？ 3.绝对编程和增量编程有什么区别？

4.数控机床由哪几部分组成，试用框图表示各部分之间的关系, 并简述其主要组成部分的基本功能。

5.什么是开环、闭环、半闭环数控机床？它们之间有什么区别？ 6.用逐点比较法插补直线OA，其中起点为O (0, 0)，终点为A (-6, 4)，给出插补计算过程，并画插补轨迹。

7.用逐点比较法插补第一象限逆圆，其中起点为A（5，0），终点为B（0，5），给出插补计算过程，并画插补轨迹。

8.三相步进电机转子齿数为100，以双三拍通电方式，步距角为 度，三相六拍方式步距角为 度。

9.步进电动机的相数和齿数越多，在一定的脉冲频率下，转速 。 10.感应同步器根据输出信号的处理方式可以分为 和 。

11.按控制刀具与工件间相对运动的轨迹来分，可分为点位控制数控机床和（ ）。 A. 开环控制数控机床

实验1 数控机床基本组成及功能部件的认识实验

一、实验目的

1．学习和掌握数控机床基本组成结构及其工作原理 ； 2．了解数控机床的各种功能部件及其作用 ；

3．了解数控机床的各种控制用电子元器件及其功能 ； 4．了解数控机床的各种位置检测元件及其作用 。

二、实验设备

1．机电一体化教学实验设备； 2．加工中心。

三、相关知识概述

本实验为认识实验，主要目的是加强学生对数控机床的基本组成、工作原理及功能部件、电子元器件、位置检测元件的感性认识。由老师给学生作现场讲解并进行数控机床运动控制演示。

1．知道数控机床基本组成结构。

数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置（或执行机构）可编程控制器及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成，如下图所示为数控机床的组成框图。其中除机床本体以外的部分统称为CNC系统。

各组成部分的作用：

1） 输入/输出装置：输入装置的作用是将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，一般为键盘。输入装置为显示器，其作用是为数控系统通过显示器为操作人员提供必要的信息，如正在编辑的程序、坐标值、报警信号等。因此，输入/输出装置是机床数控系统和打操作人员进行

2011-2015 年中国数控机床行业市场调研报告

为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术 提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于 PC 的第六代方向、高速 化和高精度化、智能化等方向发展。机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件 的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产 有广泛的适用性。 由于数控机床不断采纳科学技术发展中的各种新技术，使得其功能日趋完 善，数控技术在机械加工中的地位也显得越来越重要，数控机床的广泛应用是现 代制造业发展的必然趋势。

第一节:数控机床相关概述

三、数控机床的主要特点及适用加工范围

1. 数控机床的适用范围

一般来说，数控机床特别适合于加工零件较复杂、精度要求高、产品更新频繁、生产周期要求短的场合。数控加工适用范围可用图7-7粗略表示。

图7-7所示为零件复杂及生产批量的不同，三种机床的应用范围的变化，当零件不太复杂，生产批量又较小时，宜采用通用机床；当生产批量很大，宜采用专用机床；而随着零件复杂程度的提高，数控机床越显得适用。目前，随着数控机床的普及，应用范围止由BC

数控机床精度检验与验收

数控机床的验收 开箱检验和外观检查 机床性能及数控功能的检验 机床精度的验收

数控机床的安装、 数控机床的安装、调试和验收一、数控机床的安装、调试 数控机床的安装、 1、机床的安装 、 1)对安装地基和安装环境的要求 ) 2)机床的安装步骤 ) (1)拆箱 ) (2)就位 (3)找平 (4)清洗和连接

2、机床的通电试车 、 3、机床精度和功能调试 、 4、机床的运行试验 、 运行考机程序：数控车：16小时 运行考机程序：数控车：16小时 加工中心：32小时 加工中心：32小时 考机程序的考核范围

执行考机程序需： 执行考机程序需 ：不应发生除操作失误引起的任 何故障。程序因故障中断后， 何故障。程序因故障中断后，需重新开始计时

二、数控机床的验收

机床验收的内容： 机床验收的内容：。开箱检验和外观检查内容 。机床性能及数控功能检验 机床性能的验收： 主轴、进给、 换刀、机床噪声、 机床性能的验收 ： 主轴 、 进给 、 换刀 、 机床噪声 、 电气 装置、数控装置、气动液压装置、 装置 、 数控装置 、 气动液压装置 、 附属装置的运行是否达到 设计要求或出厂说明书要求。 设计要求或出厂说明书要求。 以一台加工中心为例