数控机床电气系统故障诊断与维修
数控机床电气系统故障诊断与维修[20200123191714]
【摘要】
机床工业向机械工业提供“工作母机”，是机械工业的基础。现代机床工业的主流产品是数控机床，它汇集了多种学科最先进的技术，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，并正向智能化、集成化方向发展，是当代机械制造业的基础和核心。
本文针对数控机床电气控制系统，从常见电气故障分类、故障的分析诊断方法、电气故障的处理和总结等四个方面阐述了数控机床的电气维修技术。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】数控机床；特点；电气维修；故障
引言 - 1 -
一、数控机床 - 2 -
（一）数控机床的发展过程 - 2 -
（二）数控机床的工作原理、组成和分类 - 3 -
（三）数控机床技术的优点 - 4 -
（四）机床电气控制原理 - 5 -
二、数控机床电气系统的特点 - 6 -
（一）电气系统的故障特点 - 6 -
（二）数控机床对电气系统的基本要求 - 6 -
三、故障的检查与分析 - 7 -
（一）故障处理前的工作 - 7 -
（二）电气故障的常用诊断方法 - 8 -
四、数控机床电气系统的故障诊断与维修 - 9 -
（一）数控机床中的常见开关及故障诊断 - 9 -
（二）低压断路器常见故障现象及其诊断 - 11 -
（三）接触器常见故障现象及诊断 - 12 -
（四）继电器常见故障现象及诊断 - 13 -
五、故障实例分析 - 15 -
总结 - 17 -
参考文献 - 18 -
谢辞 - 19 -
引言
随着电子技术和自动化技术的高速发展,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,给机械制造业的发展创造了条件,并带来了很大的效益。但同时,由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点,在故障诊断、维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。数控维修技术不仅是保障正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用，因此，目前它已经成为一门专门的学科。
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。
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。造成差距的原因在于：人员素质较差，缺乏数字测试分析手段。本文针对数控机床电气系统的特点与故障的检查分析以及诊断维修进行简要的探讨，并通过故障案例分析进行总结。
一、数控机床
（一）数控机床的发展过程
数控机床的概念是按加工要求预先编制的程序，由控制系统发出以数字量作为指令信息进行工作的机床，称为数字控制（NC）机床，简称数控机床。以前采用的控制系统为专用的控制计算机，而现在大多采用通用计算机或微型计算机加软件作为控制系统，用CNC表示。
从1952年美国麻省理工学院研制出首台试验性数控系统，到现在已走过了46年过程。数控系统由当初的真空管式起步，经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式——小型集成电路式——大规模集成电路式——小型计算机式——超大规模集成电路——微机式的数控系统。到80年代，总体发展趋向是：数控装置由NC向CNC发展；广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功效升级，满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化标的目的发展；CNC装置向人工智能化标的目的发展；采用新型的自动编程系统；加强通信功效；数控系统可靠性不断提高。总之，数控机床技术不断发展，功效越来越完善，使用越来越利便，可靠性越来越高，性能价格比也越来越高。到1990年，全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约13万台套。
随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。
我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩小与世界先进水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究：1．加大力度实施质量工程，提高数控机床的无故障率。2．跟踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展。3．加大成套设计开发能力上求突破。4．发挥服务优势，扩大市场占有率。5．多品种制造，满足不同层次的用户。6．模块化设计，缩短 开发周期，快速响应市场。 数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。
（二）数控机床的工作原理、组成和分类
数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。
数控机床的组成：
数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。
数控机床的分类：
按数控机床运动轨迹分类 数控机床运动轨迹主要有三种形式：点位控制运动、直线控制运动和连续控制运动。点位控制运动：点位控制运动指刀具相对工件的点定位，一般对刀具运动轨迹无特殊要求，为提高生产效率和保证定位精度，机床设定快速进给，临近终点时自动降速，从而减少运动部件因惯性而引起的定位误差。直线控制运动：直线控制运动指刀具或工作台以给定的速度按直线运动。连续控制运动：连续控制运动也称为轮廓控制运动，指刀具或工作台按工件的轮廓轨迹运动，运动轨迹为任意方向的直线、圆弧、抛物线或其它函数关系的曲线。这种数控系统有一个轨迹插补器，根据运动轨迹和速度精确计算并控制各个伺服电机沿轨迹运动。
按进给伺服系统控制方式分类 由数控装置发出脉冲或电压信号，通过伺服系统控制机床各运动部件运动。数控机床按进给伺服系统控制方式分类有三种形式：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。
开环控制系统 这种控制系统采用步进电机，无位置测量元件无位置测量元件无位置测量元件无位置测量元件，输入数据经过数控系统运算，输出指令脉冲控制步进电机工作，如图1-1所示，这种控制方式对执行机构不检测，无反馈控制信号，因此称之为开环控制系统。开环控制系统的设备成本低，调试方便，操作简单，但控制精度低，工作速度受到步进电机的限制。
【摘要】
机床工业向机械工业提供“工作母机”，是机械工业的基础。现代机床工业的主流产品是数控机床，它汇集了多种学科最先进的技术，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，并正向智能化、集成化方向发展，是当代机械制造业的基础和核心。
本文针对数控机床电气控制系统，从常见电气故障分类、故障的分析诊断方法、电气故障的处理和总结等四个方面阐述了数控机床的电气维修技术。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】数控机床；特点；电气维修；故障
引言 - 1 -
一、数控机床 - 2 -
（一）数控机床的发展过程 - 2 -
（二）数控机床的工作原理、组成和分类 - 3 -
（三）数控机床技术的优点 - 4 -
（四）机床电气控制原理 - 5 -
二、数控机床电气系统的特点 - 6 -
（一）电气系统的故障特点 - 6 -
（二）数控机床对电气系统的基本要求 - 6 -
三、故障的检查与分析 - 7 -
（一）故障处理前的工作 - 7 -
（二）电气故障的常用诊断方法 - 8 -
四、数控机床电气系统的故障诊断与维修 - 9 -
（一）数控机床中的常见开关及故障诊断 - 9 -
（二）低压断路器常见故障现象及其诊断 - 11 -
（三）接触器常见故障现象及诊断 - 12 -
（四）继电器常见故障现象及诊断 - 13 -
五、故障实例分析 - 15 -
总结 - 17 -
参考文献 - 18 -
谢辞 - 19 -
引言
随着电子技术和自动化技术的高速发展,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,给机械制造业的发展创造了条件,并带来了很大的效益。但同时,由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点,在故障诊断、维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。数控维修技术不仅是保障正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用，因此，目前它已经成为一门专门的学科。
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。
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。造成差距的原因在于：人员素质较差，缺乏数字测试分析手段。本文针对数控机床电气系统的特点与故障的检查分析以及诊断维修进行简要的探讨，并通过故障案例分析进行总结。
一、数控机床
（一）数控机床的发展过程
数控机床的概念是按加工要求预先编制的程序，由控制系统发出以数字量作为指令信息进行工作的机床，称为数字控制（NC）机床，简称数控机床。以前采用的控制系统为专用的控制计算机，而现在大多采用通用计算机或微型计算机加软件作为控制系统，用CNC表示。
从1952年美国麻省理工学院研制出首台试验性数控系统，到现在已走过了46年过程。数控系统由当初的真空管式起步，经历了以下几个发展阶段：分立式晶体管式——小型集成电路式——大规模集成电路式——小型计算机式——超大规模集成电路——微机式的数控系统。到80年代，总体发展趋向是：数控装置由NC向CNC发展；广泛采用32位CPU组成多微处理器系统；提高系统的集成度，缩小体积，采用模块化结构，便于裁剪、扩展和功效升级，满足不同类型数控机床的需要；驱动装置向交流、数字化标的目的发展；CNC装置向人工智能化标的目的发展；采用新型的自动编程系统；加强通信功效；数控系统可靠性不断提高。总之，数控机床技术不断发展，功效越来越完善，使用越来越利便，可靠性越来越高，性能价格比也越来越高。到1990年，全世界数控系统专业生产厂家年产数控系统约13万台套。
随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。
我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩小与世界先进水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究：1．加大力度实施质量工程，提高数控机床的无故障率。2．跟踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展。3．加大成套设计开发能力上求突破。4．发挥服务优势，扩大市场占有率。5．多品种制造，满足不同层次的用户。6．模块化设计，缩短 开发周期，快速响应市场。 数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。
（二）数控机床的工作原理、组成和分类
数控机床是采用了数控技术的机床，它是用数字信号控制机床运动及其加工过程。具体地说，将刀具移动轨迹等加工信息用数字化的代码记录在程序介质上，然后输入数控系统，经过译码、运算，发出指令，自动控制机床上的刀具与工件之间的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件，这种机床即为数控机床。
数控机床的组成：
数控机床一般由输入输出设备、数控装置(CNC)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。
数控机床的分类：
按数控机床运动轨迹分类 数控机床运动轨迹主要有三种形式：点位控制运动、直线控制运动和连续控制运动。点位控制运动：点位控制运动指刀具相对工件的点定位，一般对刀具运动轨迹无特殊要求，为提高生产效率和保证定位精度，机床设定快速进给，临近终点时自动降速，从而减少运动部件因惯性而引起的定位误差。直线控制运动：直线控制运动指刀具或工作台以给定的速度按直线运动。连续控制运动：连续控制运动也称为轮廓控制运动，指刀具或工作台按工件的轮廓轨迹运动，运动轨迹为任意方向的直线、圆弧、抛物线或其它函数关系的曲线。这种数控系统有一个轨迹插补器，根据运动轨迹和速度精确计算并控制各个伺服电机沿轨迹运动。
按进给伺服系统控制方式分类 由数控装置发出脉冲或电压信号，通过伺服系统控制机床各运动部件运动。数控机床按进给伺服系统控制方式分类有三种形式：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。
开环控制系统 这种控制系统采用步进电机，无位置测量元件无位置测量元件无位置测量元件无位置测量元件，输入数据经过数控系统运算，输出指令脉冲控制步进电机工作，如图1-1所示，这种控制方式对执行机构不检测，无反馈控制信号，因此称之为开环控制系统。开环控制系统的设备成本低，调试方便，操作简单，但控制精度低，工作速度受到步进电机的限制。
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