1、引言

數(shù)控機(jī)床是把電子技術(shù)、自動化技術(shù)、電機(jī)技術(shù)以及測量技術(shù)集中在一起的自動化化設(shè)備，數(shù)控機(jī)床具有精度高，效率高和柔性高這三個主要的特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床屬于過程控制裝備的一種，它需要每一時刻都要做好對設(shè)備的控制，使全部設(shè)備都可以準(zhǔn)確的工作。需要注意的是不論哪一部分出現(xiàn)了故障問題都會使得機(jī)床設(shè)備停止工作，這就造成了工作的停滯，工作停滯的出現(xiàn)會對生產(chǎn)的質(zhì)量和效率都受到嚴(yán)重影響。此外，特別是當(dāng)設(shè)備運(yùn)用于煤礦生產(chǎn)中時，一定要加強(qiáng)注意，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床正是處于工作中的關(guān)鍵崗位，如果出現(xiàn)故障后沒有及時的進(jìn)行維修和維護(hù)，就會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，所以對煤礦機(jī)械的原理和裝置進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)是很重要的。

2、數(shù)控技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀

數(shù)控技術(shù)能很方便的改變加工工藝中的工藝參數(shù)，有利于新產(chǎn)品的研發(fā)和換批加工。能確保加工的精度減少輔助時間，從而實(shí)現(xiàn)一次工作完成多道復(fù)雜的加工工序。對于普通機(jī)床難以完成的零價加工，如對復(fù)雜零件和零件曲面狀的加工能高質(zhì)量的完成。采用的是模塊化的工具，一方面減少了安裝和換刀的時間，另一方面又提高了工具的管理水平和提高了工具的標(biāo)準(zhǔn)化。隨著現(xiàn)在的微處理器的產(chǎn)生以及現(xiàn)代的SOPC技術(shù)的發(fā)展，在機(jī)械加工和和機(jī)械設(shè)備的維修檢測以及集成的程度上都有很大的提高。我國的自主創(chuàng)新能力不足，目前我國的數(shù)控技術(shù)只是處于對進(jìn)口產(chǎn)品的模仿階段，在技術(shù)創(chuàng)新方面缺乏。歸其原因就是我們對引進(jìn)的先進(jìn)技術(shù)的研究不深入，最重要的是我國缺乏完善的鼓勵創(chuàng)新機(jī)制。還有就是我國的產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)程度不高，可靠性和穩(wěn)定新不高?，F(xiàn)階段我國主要的串口通訊技術(shù)和NC程序傳送技術(shù)的集成化和網(wǎng)絡(luò)水平有限。所以在煤礦數(shù)控技術(shù)的研究和應(yīng)用的領(lǐng)域還有很長的路要走。

3、煤礦數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)

構(gòu)成數(shù)控機(jī)床的主體結(jié)構(gòu)，有控制面板、CNC裝置、伺服單元、驅(qū)動裝置和測量裝置等構(gòu)成。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在煤礦機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中占據(jù)著一個核心地位，系統(tǒng)通過輸入以及輸出命令的各種轉(zhuǎn)換來對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而完成來對工程執(zhí)行的各方面操作。在操作工程中，控制面板充當(dāng)了一個人機(jī)交換的媒介，傳輸各種各樣的程序。PLC在煤礦數(shù)控機(jī)床設(shè)備中發(fā)揮著信息的交換作用，它是一個雙方面信息交換空間，不僅要實(shí)現(xiàn)與控制中心的信號進(jìn)行交換，還要與數(shù)控機(jī)床的開關(guān)信號進(jìn)行交換，所以它的信息存量特別大。信息交換的地址不能隨意的刪除或者更換，都是已經(jīng)事先設(shè)計(jì)好的地址。對煤礦數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)有三個重要的模塊，分別是主傳動數(shù)控化、傳動的數(shù)控化以及對伺服進(jìn)給系統(tǒng)三方面的設(shè)計(jì)改造。

1數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)概論

通常情況下，數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)一般由三種系統(tǒng)構(gòu)成，分別為反饋檢測系統(tǒng)、NC控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)對于數(shù)控機(jī)床的加工方面會產(chǎn)生不同程度和不同方面的影響。從數(shù)控機(jī)床的加工精度方面來看，其中位置伺服控制系統(tǒng)能夠?qū)τ跈C(jī)床加工的精度方面產(chǎn)生很大程度上的影響。所以，位置精度屬于比較重要的指標(biāo)之一。要想保持位置精度的準(zhǔn)確性，不僅需要在系統(tǒng)使用的時候選擇正確的開環(huán)放大的倍數(shù)，還需要對于位置檢測中的元件能夠有一定的精度上的要求。另外，由于數(shù)控機(jī)床屬于精度高且效率也很高的一種自動化的設(shè)備，它能夠?yàn)閿?shù)控機(jī)床的生產(chǎn)提供更高的生產(chǎn)效率，但是如果這個系統(tǒng)出現(xiàn)問題和重大故障，那么其所帶來的損失也是不可估量的。因此，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的可靠性和安全性也是值得關(guān)注的一方面。

2數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

數(shù)控機(jī)床在電器控制系統(tǒng)方面的故障一般都是強(qiáng)電故障和弱電故障兩種，具體如下所述。

2.1弱電故障弱電指的是數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的電子的元器件以及集成電路為主要的控制的部分。弱電故障中又可以分為硬件發(fā)生的故障和軟件發(fā)生的故障。硬件故障主要是指各種集成電路內(nèi)部的芯片或者是接插件等出現(xiàn)的事故。軟件故障指的是在硬件都屬于正常的情況下，內(nèi)部發(fā)生的各種動作性的問題或者是數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失等問題，一般比較常見的例子有加工程序出現(xiàn)錯誤或者是計(jì)算機(jī)的運(yùn)行出現(xiàn)錯誤以及系統(tǒng)的程序或者是參數(shù)出現(xiàn)錯誤等。

2.2強(qiáng)電故障強(qiáng)電部分指的是控制系統(tǒng)之中出現(xiàn)的主回路或者是大功率的回路中的繼電器或者是電源變壓器等一系列的電氣的元件以及其中組成的控制電路。強(qiáng)電故障雖然在維修或者是診斷問題的部分較為簡單，但是因?yàn)槠涮幱谝环N高壓以及大電流的工作狀態(tài)之下，所以一般強(qiáng)電發(fā)生故障的次數(shù)要多于弱點(diǎn)故障，因此需要相關(guān)的維護(hù)和維修人員能夠予以重視。

作者：沈春波單位：自貢市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所

機(jī)床包含全部的電動機(jī)、制動器、各種開關(guān)等。它們是實(shí)現(xiàn)各種機(jī)床操作的執(zhí)行者和各種機(jī)床狀態(tài)的報告者。電動機(jī)按照用途可以分為主軸與伺服電動機(jī)。主軸電動機(jī)是主軸驅(qū)動的動力源，主軸電動機(jī)可以使用一般的異步三相電動機(jī)和專門數(shù)控機(jī)床廠生產(chǎn)的電動機(jī)；伺服電動機(jī)是工作臺和刀架的動力源，伺服電動機(jī)具有的調(diào)速功能要比主軸電動機(jī)要求高，一般異步三相電動機(jī)無法勝任。

通常需要由集裝主軸與電動機(jī)的脈沖編碼器來完成速度測量。它將電動機(jī)實(shí)際具有的轉(zhuǎn)速匹配電壓數(shù)值輸送給伺服驅(qū)動系統(tǒng)成為反饋速度信號，與電壓數(shù)值具有的速度指令進(jìn)行比較，進(jìn)而對速度實(shí)現(xiàn)精確控制。常見的脈沖編碼器故障是內(nèi)臟、電壓不足與斷線。

測量位置通常使用光柵尺。它們主要是對運(yùn)行中的機(jī)床坐標(biāo)軸具有的實(shí)際位置組織直接或者間接的測量，將測量數(shù)值提供給CNC并且使指令位移坐標(biāo)軸到達(dá)指定的位置，進(jìn)而精確控制位置。常見的光柵尺故障包含臟與斷線。

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中存在的干擾因素

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)所處的工作環(huán)境，產(chǎn)生一些由于各種因素引發(fā)的電磁干擾信號，利用特定的途徑將這些信號輸入電氣控制系統(tǒng)。能夠憑借各種傳播干擾源的重要途徑，見那個數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)具有的干擾劃分為兩種，一種是控制系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的各種干擾，另一種是控制系統(tǒng)外部產(chǎn)生的各種干擾。電氣控制系統(tǒng)中具有的控制模塊之間產(chǎn)生的各種干擾一般是通過繼電器、開關(guān)等裝置引起的?？梢酝ㄟ^控制系統(tǒng)中的通道進(jìn)行干擾，利用空間與供電系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾形式迅速接入數(shù)控機(jī)床內(nèi)部的控制系統(tǒng)模塊之中。對接觸器實(shí)行的操作可以產(chǎn)生兩種干擾信號，一種是在母線上存在的接觸器通過開、合觸點(diǎn)引起的各種頻率分量的振蕩波，母線相當(dāng)于天線，在附近空間中輻射暫態(tài)電磁場產(chǎn)生的能量，在控制系統(tǒng)模塊中出現(xiàn)了干擾。該種形式的干擾等同于開關(guān)產(chǎn)生的干擾及其所攜帶的負(fù)載模式的大小功率，一般狀況下，變壓器出現(xiàn)的較大功率將會造成更大的強(qiáng)度；另一種是在接觸器上的圓通制線、線圈兩端產(chǎn)生的過電壓，通過繼電器發(fā)生的輸出以及電源線進(jìn)入電氣控制系統(tǒng)。除此之外，存在于電氣控制系統(tǒng)中的其他信號，可以經(jīng)過電源線的傳輸與耦合電磁空間等模式干擾電氣控制系統(tǒng)。最后是電氣控制系統(tǒng)的外部環(huán)境，比如電流與電弧產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場和交變的電磁場，以及較大功率的雷電與變頻器等，傳播這些干擾的主要途徑是電磁空間耦合。

論文關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;幾何精度;定位精度;切削精度;檢測與注意事項(xiàng)

論文摘要：現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床集合了電子計(jì)算機(jī)、伺服系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、精密測量系統(tǒng)及新型機(jī)構(gòu)等先進(jìn)技術(shù)，能夠加工形狀復(fù)雜、精密、小批量零件，并且具有加工精度高、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，且對數(shù)控機(jī)床的精度要求也越來越高。如何檢測數(shù)控機(jī)床的精度，正成為各行業(yè)用戶在驗(yàn)收與維護(hù)數(shù)控機(jī)床時非常關(guān)注的問題。

機(jī)床的精度主要包括機(jī)床的幾何精度、機(jī)床的定位精度和機(jī)床的切削精度?，F(xiàn)根據(jù)我在日常工作中所積累的經(jīng)驗(yàn)，就這些精度的檢測項(xiàng)目、檢測方法及注意事項(xiàng)進(jìn)行綜合的說明。

1數(shù)控機(jī)床的幾何精度

數(shù)控機(jī)床的幾何精度反映機(jī)床的關(guān)鍵機(jī)械零部件（如床身、溜板、立柱、主軸箱等）的幾何形狀誤差及其組裝后的幾何形狀誤差，包括工作臺面的平面度、各坐標(biāo)方向上移動的相互垂直度、工作臺面X、Y坐標(biāo)方向上移動的平行度、主軸孔的徑向圓跳動、主軸軸向的竄動、主軸箱沿z坐標(biāo)軸心線方向移動時的主軸線平行度、主軸在z軸坐標(biāo)方向移動的直線度和主軸回轉(zhuǎn)軸心線對工作臺面的垂直度等。

常用檢測工具有精密水平尺、精密方箱、千分表或測微表、直角儀、平尺、高精度主軸芯棒及千分表?xiàng)U磁力座等。

編者按：本論文主要從數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)；數(shù)控機(jī)床故障的實(shí)用診斷方法等進(jìn)行講述，包括了數(shù)控系統(tǒng)自診斷、在線診斷和離線診斷、診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流、診斷用技術(shù)資料、故障處理。故障軟故障、數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法、故障診斷應(yīng)遵循的原則等，具體資料請見：

摘要：數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化緊密結(jié)合的典范，是一個龐大的系統(tǒng)，涉及機(jī)、電、液、氣、電子、光等各項(xiàng)技術(shù)，在運(yùn)行使用中不可避免地要產(chǎn)生各種故障，關(guān)鍵的問題是如何迅速診斷，確定故障部位，并及時排除解決，保證正常使用，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；故障診斷；檢測

1數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)

①數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機(jī)后，都要運(yùn)行開機(jī)自診斷程序，對系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果在CRT上顯示出來。運(yùn)行自診斷運(yùn)行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)時自動地對數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機(jī)診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要停機(jī)進(jìn)行檢查，這就是脫機(jī)診斷。脫機(jī)診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。