数控车床的原理精选(九篇)

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第1篇：数控车床的原理范文

关键字 数控车床；编程；加工工艺

中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）92-0180-02

自古至今我国都是以农业，手工也为主的国家，在工业方面从人员的技术水平到工艺设备方面，与发达的工业国家都有着相当大的差距，而衡量一个国家的发达与否很大程度上不取决于农业和手工业，而是取决于工业水平的发展，所以在新世纪初期，我国在政策上以及资金投入上对工业都有着很大的倾斜，所以我国工业开始蓬勃发展，最近年尤为迅速，所以我国的工业发展正处在承上启下，前赴后继的重要关头，我们在世界上的印象必须从“制造大国”转变成“制造强国”，在这条道路上面临着诸多困难，其中高端机床的技术突破就是一个必须越过的门槛。“在数控机 床的未来发展中，自动化系统是未来工业的发展方向，是一个制造型企业的核心竞争力。

1数控车床在生产中的意义及必要性

1.1 数控车床在生产中的意义

要想了解数控机床的在生产中的意义，首先要了解什么是数控车床，数控车床是用来干什么的，优势在哪里，首先数控车床是指通过电脑控制机械对物件进行制造与加工的机器，数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，数控机床技术在一些欧美发达国家非常成熟，是衡量一个国家的工业发达的程度的标准，这就是数控车床在生产中起到的真正意义。

1.2数控车床在生产中的必要性

数控车床的必要性，可以说是显而易见的，一个生产制造厂如果有它，可以更有效率，更精确的制造物件，而且由于它是经过计算机控制，可以制作人工无法精确制造的形状等等，它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。有些高级的数控车床在出厂前，厂家就已经设定好了很多种非常常用的形状，圆形，圆柱形，菱形等等，方便编程人员操作，机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高，使产品更有竞争性，在市场上处于领先的不败之地。作为一个成产厂，什么才是核心竞争力，首先是技术人才，应了一句老话，21世纪什么最贵？是人才！而光有优秀的人才，你也给他一个能够充分发挥他技术的工具，还有一句老话说的好工欲善其事必先利其器，所以一个好的工具也是非常重要的，所以数控车床的在一个制造型企业所起的作用就显而易见了！

2数控车床编程加工工艺处理

2.1 数控车床的工作原理

数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，其工作原理是该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，数控车床有一个专门的操作平台，供程序员进行编程处理，要按照编码把要加工的工件详细信息输入进数控机床里，通过微电子芯片进行运算，指定机床的加工方案，一台数控车床，要想应用首先是设定程序加工程序，拿过来一个零件样本，通过人工分析，确定加工的方式方法，选择道具与夹具，然后确定刀的走向以及路线，深浅等等，编程人员要对零件样本进行检查，确定几何形状，尺寸及工艺要求进行分析，并且结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。只有这样才能做出符合规格，精密度高的零件。

2.2 数控车床加工工艺处理和数控车床编程

数控车床编程首先分为四步，第一步是：明确加工工艺的过程。要通过专业的数控车床编程人员对示例工件进行该有的分析，确定工件是由什么几何图形组成，是由什么材料制成，选择什么刀具，选择什么样的夹具，从哪下刀，刀的走线，线的深浅等等都要通过一个优秀的数控车床的编程人员来事先设定好的，所以一个工件是否能制造成功，编程人员的经验是非常重要的。第二步是：精确的测量值计算，在经过了第一个步骤以后，编程人员要运用测量工具，测量刀的走位，以及刀是以什么中心运动的，只有这样才能获取到刀位的测量数据。一般的数控系统里会提供一些常规的集合图形的数据，如圆形，直线型等等，但是注意在加工，如果刀工轨迹有误的话，工件指定不合乎规格，如果这种不合乎规格的工件，流入市场会给人民生命财产安全造成隐患，所以一定要有检测员检测，否则难以完成。第三步，编制加工程序和校验方法，经过以上两个步骤以后，便可以写程序来加工工件了，编写程序编制人员使用数控系统程序指令，按照数控车床厂家规定的程序格式输入，程序录入人员，必须对该机床的功能了如指掌，对代码程序也要非常熟悉，才能完成工件制作程序的设定工作。第四步骤 序检验及试切削，在系统中输入以编写好的程序，在正式发表之前检验。通常可采用机床空运转的方式来检查。

3结论

社会进步发展，工业水平也不断发展，所以数控车床的应用于众多的工厂，在生产中，现在很多工作都讲究自动化，从工厂到银行，从学校到研究院各个都讲究办公自动化，那么什么是自动化，就是一切尽量通过电脑，机械来完成生产，安装等一系列的工作，自动化的特点就是工件精度高准、确性高，节省人力，工作效率高，自动化系统有着非常深远的意义。自动化系统不仅能够提升传统制造水平，而且能够满足高技术发展要求。由于数控机床的参与，大大节省了人力，使产品得到了质的飞跃，工业水平是衡量一个国家的标准，在工业发达的国家，包括美国，英国，德国等，其应用是非常广泛的，我国还处在发展中阶段，所以工业水平有待提高。

参考文献

[1]李艳霞.数控机床及应用技术.人民邮电出版社，1992-1998.

第2篇：数控车床的原理范文

关键词 数控车床 梯形螺纹 换刀精车

中图分类号：TG659 文献标识码：A

目前数控机床从业人员普遍认为数控车床只能加工三角螺纹和小螺距螺纹，对于较大螺距的梯形螺纹也只能进行粗加工和半精加工。因为数控加工梯形螺纹过程中，刀具磨损或者强度不够而损坏时无法保证零件的尺寸精度和图纸要求需更换刀具，而数控车床在螺纹加工过程中刀具位置发生变化螺纹起点也发生变化，所以不能用来精加工。

1梯形螺纹加工时换刀具螺纹不乱纹的必要条件

无论是应用普通车床还是数控车床进行螺纹梯形螺纹车削，都要满足以下两个条件进行切削加工：

（1）螺纹的车削加工时，螺纹的螺旋线按照车床主轴旋转一周，刀具纵向移动一个螺距或者导程的规律进行螺纹加工。

（2）更换螺纹刀具后，在刀具刀位点统一的前提下，每次车削与粗车时起点一致就不会产生乱纹现象。

2数控车床车削螺纹的加工原理

数控车床进给系统和普通车床进给最大的区别是，主、进给传动分离。数控车床的主传动与进给采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单，可靠，同时各电机即可单独运动也可实现多轴联动。所以，数控车床车削螺纹时，溜板箱上的纵向丝杠和螺母是由该轴的伺服电机直接进行驱动的。传动过程如下：主轴主轴脉冲发生器数控系统；电机（或带有机械接口――纵向长丝杆、螺母）滑板箱刀架。

通过其传动途径可以看出，数控车床车削螺纹时，不是像普车那样通过主轴到溜板箱一系列传动链所控制，而是由数控系统驱动电机进行控制的。设计者为了保证数控车床在车削螺纹时有固定的起刀点和退刀点在主轴上安装了光电脉冲编码器，从而保证数控车削螺纹时通过与数控系统协调工作，使其能够准确实现刀具运动要求。原因是，光电编码器的电压是由数控系统提供的，当与数控车床主轴同步转动的中心旋转一周时，光电编码器可发出两路或者多路脉冲信号：一路是一个脉冲数所表示的定位脉冲，用来控制螺纹车削时的起刀点，保证了螺纹加工过程不会乱纹；另一路是与定位脉冲信号相同的螺纹加工时的纵向进给脉冲信号，即主轴每旋转一周时发出数控所要求的脉冲信号，用来控制所加工螺纹的螺距或者导程的大小。正因为如此，数控车床车加工螺纹是根据机床主轴每旋转一周，刀具纵向移动一个螺距或者导程的规律而加工出来的。所以每一把成型的螺纹刀具只要刀位点一致就不会出现乱纹现象。

3数控车床的换刀原理

首先根据加工工艺我们为了便于控制每一把数控车刀在加工时的先后顺序、位移、起始位置及规定路线，须在加工前进行对刀，从而建立工件坐标系，使每一把刀具刀位点通过系统补偿都能重合在工件坐标系的原点。进而可以得出，每一把成型的梯形螺纹刀具在刀具刀位点统一的前提下，每次车削螺纹的起刀点一致，所以精加工梯形螺纹而不会出现乱纹。

4梯形螺纹车削时主轴转速的选择

在数控车床上车削梯形螺纹零件时、采用高速车削不能很好的控制和保证零件的表面粗糙度，不能够满足零件图纸要求，低速车削生产效率较低，提高加工成本，而加工过程中从高速直接变为低速时则会使梯形螺纹产生乱纹现象。为避免这一现象发生，变速车削时的乱纹问题可以通过简单方法解决，粗车梯形螺纹时首先采用高转速进行车削，在用转速来精车修光。从而，既保证了梯形螺纹的尺寸精度和表面粗糙度又提高了生产效率。

5梯形螺纹车削时常用进刀方法分析

直进法：螺纹车刀X轴方向间歇车削至螺纹底径。此方法切削梯形螺纹时，螺纹车刀的三面切削刃都进行车削，加工中容易导致排屑困难，切削热和切削力增加，刀尖磨损严重。当进给量过大时容易产生“扎刀”现象。该方法可以使用螺纹车削固定循环指令G92实现，显然这种方法是不可取的。

斜进法：螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇车削至螺纹底径。应用此方法车削梯形螺纹时。螺纹车刀的三面切削刃只有一个侧切削刃进行车削，排屑较为顺畅，刀尖的受热和受力情况得到改善，车削时不易产生扎刀现象。该方法可以使用螺纹车削复合循环指令G76来实现。相对于直接进刀法，此方法是可取的。

综上所述：梯形螺纹等大螺距、导程的零件加工根据加工工艺应采用斜进法的G76指令进行车削加工。

6加工梯形螺纹时存在问题

第3篇：数控车床的原理范文

关键词 数控车床；加工椭圆；方法

中图分类号TH18 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）57-0081-02

1概述

二维轮廓的椭圆形零件在日常生活中使用得非常多，尤其是在机械制造业中更是应用广泛，但是，该零件加工起来的难度是非常大的。椭圆形零件的加工方法有很多种，比较常见的有以下几种：在普通车床上进行近似加工[1]；根据椭圆的形成原理，设计专用的加工装置进行加工[2]；在数控车床上利用“虚拟轴”原理实现椭圆曲线的数控加工[3]；利用圆弧逼近法[4]、直线逼近法加工等。本文仅讨论利用直线逼近法（宏程序）加工椭圆。

2直线逼近法

现今，计算机和自动化技术发展迅速，数控车床相关技术也随之不断进步，给椭圆形截面零件的加工创造了很好的条件。从目前的技术来说，各种数控车床进行椭圆加工的插补原理基本相同，不同的是实现插补运算的方法。圆弧插补与直线插补是两种常用的实现插补运算的方法，但是目前还没有椭圆插补。因为受到各方面的限制，尤其在设备和条件方面，通常我们无法手工来编制程序，必须借助于电脑来实现。一般来说，通过拟合运算及直线逼近法编写宏程序来加工椭圆。宏程序指令适用于抛物线、双曲线、椭圆等没有插补指令的非圆曲线编程；还适用于图形相同，只是尺寸不同的一系列零件编程，同样还适用于工艺路线一样，只是位置数据不同的系列零件的编程。相比于其他编程方法，宏程序实现椭圆形截面零件的加工的优点在于，其能有效的简化程序，提高程序的运行速度，并且能扩展数控机床的使用范围。

3用户宏程序法

数控车床通过程序来实现某项功能，将编写的程序存储在数控车床中，并将这些实现某项功能的程序用某个简单命令代表，利用数控车床进行加工时，只需要写入代表命令就可以执行相应的功能，极大的减少了操作流程，提高了工作效率。其中，把存入数控机床的一组程序称作用户宏程序主体，简称为宏程序；把代表命令称作用户宏程序命令，简称为宏命令。这样，工作人员操作数控车床时，只需记忆实现某项功能的宏命令即可，不需要记忆繁琐的宏程序。能够进行变量间的相互运算是宏程序的最大优点。利用宏命令能够把实际值赋予某个变量，利用数控车床加工椭圆的过程中，可以通过间接幅值和直接幅值的方式对宏程序中的变量进行赋值。

1）直接赋值：使变量直接等于即时值或某项数值的方法。

#1=55（表示变量#1等于55）

#2=#3（表示变量#2等于#3的值）

2）间接赋值：就是用演算式赋值，即把演算式内演算的结果赋于某个变量。

如图1所示，车削1/4椭圆的回转轮廓曲线。车削从点A到点B，采用直线逼近法在Z向分段，以0.2mm（0.5度）为一个步距,就可以编制一个只用变量不用具体数据的椭圆,不必更改宏程序,而只要修改主程序中宏指令段内的赋值数据就可以.现利用椭圆的直角坐标方程和极坐标方程来编制宏程序。

4 利用椭圆直角坐标方程编制宏程序

直角坐标标准方程为：

其中a为椭圆短轴（a=15），b为椭圆长轴（b=30）

编制参考程序如下：（以FANUC Series 0i Mate-TC数控系统为例）

（毛坯φ62mm）

O0001；

N10 G98 G21 F200;

N20 T0101;

N30 M03 S800;

N40 G00 X65 Z35;

N50 G73 U30 R15;

N60 G73 P70 Q140 U0.3 W0;

N70 #1=30;（Z轴起始位置）

N80 #2=30;（椭圆长轴半径）

N90 #3=15;（椭圆短轴半径）

N100 #4=#3*SQRT [1-（#1*#1）/（#2*#2）];（椭圆短半轴变量数值）

N110 G01 X（2*#4） Z（#1）F200;（椭圆插补）

N120 #1=#1-0.2;（Z轴步距）

N130 IF(#1 GE 0 ) GOTO 110;（符合条件，则跳转到N110程序段）

N140 U2；

N150 G70 P70 Q140 S1000 F100；

N160 G00 X100；

N170 Z150；

N180 M05；

N190 M30；

5 利用椭圆极坐标方程编制宏程序

椭圆极坐标方程为：X = B*SINα

Z = A*COSα（0°≤α≤90°）

其中A为椭圆长轴（A=15），B为椭圆短轴（B=30）

编制参考程序如下：（以FANUC Series 0i Mate-TC数控系统为例）

（毛坯φ62mm）

O0001；

N10 G98 G21 F200;

N20 T0101;

N30 M03 S800;

N40 G00 X65 Z35;

N50 G73 U30 R15;

N60 G73 P70 Q140 U0.3 W0;

N70 #1=30;（椭圆长轴半径）

N80 #2=15;（椭圆短轴半径）

N90 #4=0; （椭圆起始角度）

N100 G01 X [#2*SIN（#4）] Z [#1*COS（#4）] F200;（椭圆插补）

N110 #4=#4+0.5;（角度变量）

N120 IF(#4 LE 90 ) GOTO 100;（符合条件，则跳转到N100程序段）

N130 U2；

N140 G00 X100；

N150 Z150；

N160 M05；

N170 M30；

在上述两例中可以看出，这是两个通用的椭圆加工宏程序，只要改变起刀点的坐标及A（a）、B（b）三个赋值，便可加工任意椭圆。同时，我们也可以看到Z轴步距和角度每次增加的大小和最后工件的加工表面质量有较大关系，即记数器的每次变化量与加工的表面质量和效率有直接关系。希望读者在实际应用中注意。

6结论

随着我国经济的发展和科学文化水平的提高，数控车床取得飞速发展，数控车床具有加工精度高、加工质量高和加工范围广等优点，其发展潜力不容小觑。利用传统车床加工椭圆的方法比较复杂，不容易实现，但是采用数控车削法可以相对容易的解决非圆截面加工难题，提高加工效率，为企业创造更多的经济效益。

参考文献

[1]刘晓初.一种在机床上加工椭圆零件的近似方法.机械制造，1998(2).

[2]张增林，等.椭圆、摆线形成定理及加工装置的设计.机械设计，1994(3).

[3]邱继红.数控机床加工椭圆曲线的一种新编程法.组合机床与自动化加工技术，1999(4).

[4]徐守敬.数控车床加工椭圆的技术探讨.机械制造，2006(9).

[5]瞿瑞波主编.数控机床编程与操作.北京：中国劳动社会保障出版社，2006.

[6]北京发那科机电有限公司 BEIJING-FANUC 操作编程说明书.北京发那科机电有限公司.

[7]孙竹编著.数控机床编程与操作.机械工业出版社，1996.

第4篇：数控车床的原理范文

关键词：数控机床　行动能力　实践　教学

中图分类号：G712

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）007-185-02

数控车床加工是一种高科技加工方式，可以加工各种类型的材质，将合金铝、合金钢、铁等原材料加工成方形、园组合的复杂结构的零件。随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控车床技术对我国国民经济的发展起着越来越重要的作用。数控车床技术通用性强，生产效率高、加工精密度高，适合于复杂零件的加工，同时易于实现信息流自动化，虽然对操作者劳动强度要求较低，但是要想成为合格的数控车床加工技术人员，还是有很多较高的其他要求，本文为培养合格的数控车床加工技术人员提出了相关的理论知识，同时学生本人也要结合理论知识加强实践锻炼，这样才能成为合格的数控车床加工技术人员。

目前国内的高职教育，是实现对数控专业应用技术型人才的培养，以高等技术应用型人才为培养目标，企业中工作一体化的学习态势逐渐增强，强调以“能力为本位”来组织教学。随着经济的迅速发展，现代工业的迅速崛起，要求职业院校和企业必须接轨，数控行业需要高水平的技术操作人员。我国从事数控车床加工的工程技术人员数以万计，但是仍紧缺高水平的技术人才，作为新世纪的大学生，要想提高自己的竞争力和工作能力，应掌握现代科学知识，提高自己对该领域的科学技术水平。仅仅从书本上学习理论知识是远远不够的，同时学生本人也要结合理论知识加强实践锻炼。实践教学是培养学生的实践能力，满足职业岗位群的实际需要。这就要加快职业教学现代化的进程，创新能力和职业素质的重要途径。在数控机床实践教学中，应用项目教学法，必须建立与其相适应的实践教学。通过加工一件具体的，有实用价值的产品，将学生置于一种掌握课程要求的知识和技能，动手解决问题的学习状态中，使其进一步理解，并获得相关技能的训练，以培养学生相应的职业行动能力为目的的重要教学组织形式、教学方法，和岗位适应能力。实训项目作为行动导向教学思想下，培养目的和评价标准，通过完成某个项目工作，是以职业能力作为进行教育的基础，进行的一种教学活动。

1 开发思路

1.1 指导思想

数控车床加工实践教学的指导思想，旨在培养学生的职业能力和行动能力。通过连续的“行动”过程来培养学生和他人进行理性协作的能力。通过具体的实训项目，使学生了解数控车床加工过程中的控制协作关系。该教学采用问题关联方式，通过项目教学和案例教学等结合的方式来实现的。通过独立学习，即独立完成数控车床的实际操作，锻炼团队协作的能力。其主要学习内容包括：数控车床的工作方法、材料及工艺的基础知识等。通过此次实践教学，使学生在学到操作技能等知识的同时，对生活、工作和社会发展做出的思考，自己感悟出胜任数控车床这一职业工作赖以生存的本领，养成自我设计和定位的习惯和不断获取新技能的能力。

1.2 基本思路

根据上述指导性思想，训练学生应用基本技能，进行数控车床加工实践教学的设计，最后扩展描述实训项目。以应用能力和创新能力为学习目的，三大模块呈递进关系。专业技能解决实际问题的综合训练，首先要对职业工作过程进行分析，然后进行选择、评价、转换和配置行动，并了解职业教育条件，通过企业调查，确定并描述职业行动领域，基本技能是完成专业技能，实践教学内容体系按基本技能、专业技能和综合技能三大模块构建，综合技能训练所必须的技能。数控专业的毕业生，数控车床加工实践是数控专业的核心课程。有很大一部分从事编制数控车削工艺和数控车床的操作工作，这就要求他们具备操作数控车床的职业能力，并且在工作岗位上，能够熟练进行数控车床的操作，实现零件的数控车削加工。专业技能是完成职业岗位群所要求的技能之一，综合技能训练是培养学生技术的必要途径。由于它与专业理论知识紧密结合，应着重培养学生掌握职业岗位群所常用的技术。实践教学内容体系具有模块化、组合型、进阶式的特点。

2 实训设计

2.1 设计目标

掌握沟槽与螺纹车削控制的工作原理，以及加工工艺知识，会进行机床功能性维护，会使用相应的切削工具，并进一步能进行车削，会使用基本量具，熟练掌握数控车床的操控方法，对零件进行加工质量分析、评估，同时及时管理零件生产过程中出现的问题。掌握螺纹车削的编程指令，调试和修正基本加工程序，沟槽加工的编程技巧。能在数控车床上运行和录入，熟练使用数控车床车削加工带沟槽、螺纹的零件。

第5篇：数控车床的原理范文

关键词：位置编码器；模拟主轴；刚性攻丝；经济型数控车床

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.06.045

0 引言

模拟主轴通常用于经济型数控车床，刚性攻丝是车床的一个重要功能。刚性攻丝是指主轴旋转与进给之间保持同步，也就是说攻丝时株洲的旋转不仅要实现速度控制，还要实现位置控制，从而实现特定的加工要求。如何实现模拟主轴的刚性攻丝呢？位置编码器起着至关重要的作用。本文简要介绍了这种控制实现的一些基本原理和要求，通过两个实例介绍了位置编码器在经济型数控车床的应用。

1 位置编码器的应用

在数控系统中，位置检测元件是闭环进给伺服系统中重要的组成部分，它检测机床工作台的位移，伺服电机的角位移和速度，将信号反馈给驱动装置，与给定值比较得到差值再用于位置环闭环控制和速度环控制。检测元件通常用光或磁的原理制成，精度既分辨率是最小单位，由检测元件等级品质决定。在数控装置位置检测接口电路中常对反馈信号进行倍频处理，以进一步提高精度。

数控车床的位置编码器是测量转速的，反馈的是主轴的实际速度，当车螺纹时要使转速和进给保持一定关系，如导程1.5的螺纹，车削时必须保证主轴转一转，刀具轴轴向进给1.5。

螺纹切削或每转进给必须装有位置编码器，位置编码器检测实际主轴转速和每转信号（用于螺纹切削时检测主轴上固定点）理想编码器必须与主轴相连（1：1）。如使用齿轮，选择1：1，1：2，1：4，1：8的变化以降低位置编码器的速度。当主轴与位置编码器之间使用齿轮时，参考NO.3706的第1位和0位定义齿轮比。

2 模拟主轴实现刚性攻丝的条件

2.1 主轴电机带位置编码器

通过位置编码器对主轴实现位置控制。这样在速度环的基础上扩大到位置环，在刚性攻丝的过程中主轴与进给都是位置控制，就可以形成互相插补的关系，能够达到更严格的同步。

2.2 数控系统的接口

数控系统必须有模拟主轴接口和模拟主轴编码器的接口。模拟主轴接口既要要求系统能够根据主轴速度准确发出0～±10V的模拟电压。为了提高模拟电压的精度，要求D/A转换器至少12位。模拟主轴编码器的接口用来接收主轴的编码器信号及时对主轴实行对主轴位置控制。

2.3 变频器的接口

主轴变频器必须具有编码器接口，±10V的模拟电压接口，并且能在速度控制和位置控制提供两组参数对主轴进行分别调整。此两组参数来在速度控制时对速度控制参数对主轴进行调整，在位置控制时，有位置控制参数进行调整以适合刚性攻丝时高增益、高系统的配置。

3 故障实例

CKS6163自动运行进给轴不移动。数控车床CKS6163，系统型号FAUNC-0i-TA，程序在G00方式下可运行，当执行到G01时机床进给轴不移动，但在JOG、REF、手轮方式下均可移动车床。因为机床坐标轴可以移动，说明伺服放大器、电机、反馈等硬件都没问题。

依据梯形图，如图1所示：

SF（F7.2）：主轴功能选通信号；MF（F7.0）：辅助功能选通信号；TF（F7.3）：刀具功能选通信号；MFIN（R450.1）：辅助功能结束信号；TFIN（R450.2）：刀具功能结束信号；GR：齿轮档。

SAR（G29.4）主轴速度到达信号。当主轴速度达到指定速度后（主轴速度反馈装置将实际主轴速度信息传送到CNC中），系统输出（CNC至PMC）主轴速度达到信号F45.3=1（SARA），PMC再根据接收的信号进行逻辑关系处理。参数（PARAM3708#0=1）时，该功能有效。

从PMC梯图可以看出，在主轴速度没有达到指令转速时限制机床在G01方式运行，结合速度反馈结构，检查速度反馈装置，该车床的速度反馈是依赖于电机编码器，将编码器拆开后发现与电机相连接的键脱落，这样就导致主轴正常旋转，但编码器反馈的速度值则为0。

通过工艺角度分析此问题，发现G01是“进给吃刀”的过程，此时主轴一定是遵循S指令旋转的，假设由于主轴驱动环节出了故障，主轴转速会下降，那么如果吃刀进给，则会给工件及机床造成严重损伤。因此系统提供了一个制约功能，当主轴速度设有达到指令转速时，限制G01方式进给，但G0，JOG＼REF以及手轮方式不受此限制。

4 结论

刚性攻丝时主轴的旋转和进给轴进给之间总是保持同步。也就是说，在刚性攻丝时，主轴的旋转不仅要实现速度控制，而且要实现位置的控制，从而实现高精高效的加工要求。系统发出0～±10V模拟电压到变频器的模拟接口，控制模拟主轴的旋转。位置编码器的使用是经济型数控车床实现刚性攻丝的必要条件，当然此功能的实现还要对系统参数进行深入了解，及PMC程序的改编，此文意在对今后此类问题的研究提供借鉴。

参考文献：

[1]宋松.FANUC 0i系列数控系统维修诊断与实践[M].辽宁科学技术出版社.

第6篇：数控车床的原理范文

【关键词】成组技术；数控；加工

1 引言

成组技术（Group Technology）由苏联米特洛万诺夫创造，后来介绍到欧美，受到普遍重视。德国阿亨大学的H.奥匹兹教授曾对其进行深入研究，制定出一整套的工作程序和零件分类编码系统，使之更趋完善并更便于推广应用。成组技术已发展到可以利用计算机自动进行零件分类、分组，不仅应用到产品设计标准化、通用化、系列化及工艺规程的编制过程，而且在生产作业计划和生产组织等方面也有较多的应用。成组技术所研究的问题就是如何改善多品种、小批量生产的组织管理，以获得如同大批量那样高的经济效果。成组技术的基本原则是根据零件的结构形状特点、工艺过程和加工方法的相似性，打破多品种界限，对所有产品零件进行系统的分组，将类似的零件合并、汇集成一组，再针对不同零件的特点组织相应的机床形成不同的加工单元，对其进行加工，经过这样的重新组合可以使不同零件在同一机床上用同一个夹具和同一组刀具，稍加调整就能加工，从而变小批量生产为大批量生产，提高生产效率。

2 理论依据

随着企业应用数控机床加工的日益增加，利用GT的相似性原理去减少一切不必要的重复劳动的可能性仍然存在。从国内外数控机床加工的实际应用来看，仍然存在着准备结束时间长、生产组织管理困难、利用率低等问题。GT与数控加工相结合，首先在选购数控机床之前，以GT为手段建立零件族，然后考虑数控机床能加工的零件族数量、数控机床的负荷率等，据此计算投资回收期及其经济效益做出购置的决策；其次GT要适应数控加工的要求，如GT的分类编码要适应数控加工的要求，在加工时以零件族为对象进行排序加工。同时，在GT生产单元中采用数控机床，也能增强其柔性。由此可见，GT与数控加工技术相结合，相辅相成，既有利于GT的实施应用，也有利于数控机床更好地发挥作用。

成组技术应用于数控加工方面，乃是将多种零件按其工艺的相似性分类成组以形成零件族，把同一零件族中零件分散的小生产量汇集成较大的成组生产量，从而使小批量生产能获得接近于大批量生产的经济效果。这样，成组技术就巧妙地把品种多转化为“少”，把生产量小转化为“大”，由于主要矛盾有条件的转化，这就为提高多品种、小批量生产的经济效益提供了一种有效的方法。

3 主要应用范围

应用成组技术编程，编写出的程序要具有极好的易读性和易修改性，逻缉严密，通用性强。程序里要应用大量的编程技巧，如数学关系的表达，加工刀具的选择，走刀方式的确定等，直接地体现编程者的工艺指导思想，其主要研究以下5类零件的加工。

3.1、精度要求高的零件

由于数控车床的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。在有些场合可以以车代磨。此外，由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。

3.2、表面粗糙度好的回转体零件

数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性好和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。在材质、精车留量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给速度和切削速度。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用减小进给速度的方法来达到，而这在传统车床上是做不到的。

3.3、轮廓形状复杂的零件

数控车床具有圆弧插补功能，所以可直接使用圆弧指令来加工圆弧轮廓。数控车床也可加工由任意平面曲线所组成的轮廓回转零件，既能加工可用方程描述的曲线，也能加工列表曲线。如果说车削圆柱零件和圆锥零件既可选用传统车床也可选用数控车床，那么车削复杂转体零件就只能使用数控车床。

3.4、带一些特殊类型螺纹的零件

传统车床所能切削的螺纹相当有限，它只能加工等节距的直、锥面公、英制螺纹，而且一台车床只限定加工若干种节距。数控车床不但能加工任何等节距直、锥面，公、英制和端面螺纹，而且能加工增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹。数控车床加工螺纹时主轴转向不必像传统车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直至完成，所以它车削螺纹的效率很高。数控车床还配有精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金成型刀片，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度小。可以说，包括丝杠在内的螺纹零件很适合于在数控车床上加工。

3.5、超精密、超低表面粗糙度的零件

磁盘、录象机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜及其模具，以及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度值，它们适合于在高精度、高功能的数控车床上加工。以往很难加工的塑料散光用的透镜，现在也可以用数控车床来加工。超精加工的轮廓精度可达到0.1μm，表面粗糙度司达0.02μm。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。

4 结束语

成组技术在数控车床上的应用需要科学精确地根据被加工零件的几何形状、结构及加工工艺的相似性进行分组；同一组的零件要按照共同的工艺流程制造，要利于生产管理科学化。

参考文献：

[1]丁全韬.现代制造技术在教学、实践中的应用[J].吉林教育.2009（25）

[3]郭英杰.浅谈数控加工切槽与切断[J].张家口职业技术学院学报.2010（01）

[4]钱春华，钱杨林.孔的数控加工技术性研究及应用[J].机械研究与应用.2010（03）

[5]王建忠.数控机床编程技巧及其机械零件加工中的运用[J].黑龙江科技信息.2009（15）

[6]李泉宝.批量因素·数控机床·成组技术[J].航天制造技术.1983（01）

作者简介：

胡江平（1970-），男，湖北黄石人，副总工程师，主要从事数控技术方面的教学和研究工作。

第7篇：数控车床的原理范文

关键词：数控化改造;理实一体化教;项目任务

车床的数控化改造课程是机床再制造专业的核心专业课程，它综合了本专业机床电气控制与PLC、数控系统连接与调试、数控机床PLC控制与调试、数控机床机械部件装配与调整和数控机床液压与气压传动等课程内容，是前期这些课程知识和能力的综合应用，对于提高本专业学生从事机床数控化改造或机床再制造方面所需核心技能具有重要意义。

1课程的基本信息

车床的数控化改造课程是“机床再制造专业”专业综合应用性课程，开设于二年级学生第四学期后半学期，实行理实一体化项目教学，集中上课，边做边学；整合课改前72学时理论授课，4周机床数控化改造实训（实训结束后进行数控机床装调与维修工技能鉴定），变成目前课改后的理实一体项目化授课120学时，数控机床装调与维修工技能鉴定前1周集中培训。

2课程的目标与定位

（1）专业人才培养目标。培养从事机床数控化改造或再制造方面的改造前评估、设计、装配调试和测试检验等工作，具有职业岗位（群）所需的基础知识及专业技能、具有较强综合职业能力的高端技术技能型专门人才。（2）专业典型工作岗位。本专业典型工作岗位包括：机床改造工程师、设计员、工艺员和一线操作工，本课程基于机床再制造专业人才培养目标，能够满足这些典型工作岗位所需专业知识和技能。（3）课程定位。“车床的数控化改造”课程在专业课程体系中属于专业综合应用性课程。它具有较少的新知识和新能力要求，更多侧重于前期课程知识和能力的综合应用，是学生顶岗实习前夕重要的一门综合类课程。（4）课程教学目标。①能根据给定的废旧车床（包括废旧的数控车床），考虑多方面因素，如改造成本、废旧车床目前状况，综合评判是否适合车床的数控化改造-废旧车床性能检测与再制造性评估；②按照国家标准（GJB5481-2005机床数控化改造通用技术要求；GB/T28615-2012绿色制造金属切削机床再制造技术导则），能够拟定或设计废旧车床整体改造方案（重点：系统选型），并进行详细设计，包括电气原理图绘制、机械结构改造设计等（20%）；③按照给定车床数控化改造要求，如改造用电气原理图和接线图，装配图及装配工艺，整机改造工艺流程，相关系统用连接、调试说明书等，初步具有完成局部或整机改造的能力-拆洗修换装调（机电）；④能够对改造后的车床，按照相关国家标准，借助相关工量具，完成精度检验和试切加工；⑤综合运用先修课程学到的知识和掌握的技能，解决车床改造过程中出现的实际问题。

3课程整体设计

3.1项目设计

由于学院车床的数控化改造过程目前做不到重复性改造，故把改造过程涉及到的主干知识学习和核心技能训练，拆解成18个相关性项目进行训练，具体项目设计详见表1，这18个项目基本覆盖车床改造过程的典型工作过程和任务，同时侧重于车床安装、装配、系统连接与调试、精度检验和试切加工等，同时兼顾改造设计。

3.2课程教学条件

校内实训基地：两台普车改造完成的数控车床，两台废旧数控车床经系统升级改造的数控车床，四台数控车床CAK6150Di（配置fanuc0imateTC系统），可用于本门课程的理实一体项目化教学。校外实训基地：学院与山西智创科技有限公司、苏州勤美达精密机械有限公司进行深入校企合作，在数控机床装调维修、数控机床升级改造或普通机床数控化改造方面对顶岗实习的学生实施联合培养机制，巩固所学专业知识，强化机床改造方面的实践技能。课程参考资料：本门授课所用资料是机床厂家和数控系统厂家提供的全套技术资料，如：机床电气原理图、数控车床使用说明书（机械与电气）、fanuc系统系列说明书，数控车床典型部件装配图纸和装配工艺等；四台改造完成的数控车床改造前及改造过程中整理完成的全套技术资料。

3.3教学模式

课程设计理念：在整个教学过程始终贯彻边做边学教学理念，突出专业能力培养，将相关专业知识和实践技能融入到每一次课程当中，实现“理论知识与实践技能结合、教室与实训室结合、学习与工作结合”的三结合。教学过程：每一次课都通过案例或示范任务直观引入，学生模仿并通过思考，逐步完成类似或难度等级渐增任务，在做任务、做项目过程不断提高理论水平和实践技能，同时在一些重要的项目中增加考核任务。教学方法与教学手段：在教学实施过程中，以学生为主体，以学生是否掌握相关知识和技能来评价教学方法的科学性和合理性，善于采用引导法、分组讨论法、情境法等教学方法，充分利用教学课件、技术资料、实训设备、课程资源库等教学资源，激发学生的学习积极性和主动性。

3.4课程评价

过程考核、期末考核和技能鉴定考核三者相结合。过程考核侧重学生平时学习态度、课堂上任务完成情况，考核项目或任务得分情况，过程考核占到总成绩的50%；期末考试侧重于理论考核，占到总成绩的25%；数控机床装调与维修工技能鉴定考核占到总成绩的25%。

4课程单元设计

下面以fanuc系统选型为例，阐述教学实施过程：（1）任务引入（15min）。学院有两台废旧数控车床，1987年左右购置，系统为DJK-BS03A,该机床自购置后主要用以数控车削实训，机械精度保持较好，现需对其数控系统升级改造。鉴于学院数控实训中心大部分系统为HNC-210系统和FANUC系统，①为了便于维护管理；②同时近几年在数控机床装调维修与升级改造比赛项目中，使用fanuc系统较多；③改造完成后也主要用于机床改造课程实训和技能竞赛培训用，所以经申请领导同意升级为fanuc系统，现需确定系统配置清单和价格。（2）逆向任务实施（容易着手）（45min）。学院有四台数控车床，配置的系统为fanuc0imateTC系统，请根据课前提供的相关技术资料（选型手册、部件速查手册、维修说明书、连接功能说明书等）和设备，确定机床的系统配置清单。学生可以通过现场查看各部件铭牌、系统开机查看系统软硬件配置，翻阅相关说明书，以小组分工、讨论、协作方式最终完成配置清单的填写（表2）。必要的情况下，教师根据学生完成任务情况或遇到的典型问题进行讲解。最终每小组向老师汇报工作。（3）教师点评总结（30min）。展示学生的成果并点评，之后集中讲解学生在做任务中遇到的难题或疑问。（4）正向任务实施（上课时引入的问题）（45min）。在完成逆向任务的基础上，已知主轴电机的功率和调速范围要求，各进给轴电机的功率和扭矩，以及其他改造要求，确定fanuc系统配置清单。（5）考核（15min）。任务考核分两个阶段，第一段在任务实施的过程中进行部分考核，另外一个阶段为上置清单后进行考核（表3）。

5结论

第8篇：数控车床的原理范文

摘要：数控车床集精密机械、计算机、通信、液压、气动、光电等多种技术为一体，是机械制造业的主流设备。学好数控车床编程与加工专业课程，在机械加工中显得尤为重要。随着科学技术的发展，教学方法也应不断更新。笔者提出，可通过教材体系、教学内容、教学方法、教学手段、评价体系等对原有的教学进行改革，达到教学效果的最优化。

关键词 ：数控车床编程与加工 优化教学 典型工作任务

课题：本文系河南省职业教育教学改革研究项目“中职数控技术应用专业课程改革创新研究”阶段性研究成果，项目编号：ZJB14227。

在技工学校数控技术应用专业，数控车床编程与加工是与生产实际联系紧密的专业课，而目前中职学生普遍基础文化底子比较薄，之前很少接触过机床加工生产，理论知识难听懂，实训操作时害怕撞刀，从而感觉该课程枯燥无味，缺乏动手操作的勇气。在教学中，教师要通过精心设计、优化教学，营造一个轻松、愉快的一体化实训环境，优化课程内容，提高学生的学习兴趣，从而提高教学质量。笔者作为该课程的教师，在连续十多年的教学工作中不断探索总结，从中感悟出一些教学技巧，现谈几点粗浅认识。

一、专业课程体系的改革

随着机械加工自动化进程的发展，加工企业对数控专业技术技能型人才的需求量越来越大，同时对数控人才的要求也越来越高，尤其是技术技能操作型人才。技工学校数控专业的主要目标就是为企业培养一线技能操作型人才，因此专业课程体系整体设置不仅应适应现阶段中职学生的特点，还应结合企业和市场的实际需求。而我们在专业课程体系的设置上没有充分考虑学生今后就业的需要，专业基础理论课门数和内容过多，存在着知识理论性过强、技能训练部分较少等问题。针对这个问题，在专业基础课程设置时，应优先考虑公差配合与技术测量、钳工、AutoCAD、普通车工这4门专业基础课，还应采用以实训为主的“工学结合、做学教合一”的一体化教材。这4门课程在教学中都要采用“任务驱动、情境教学、项目教学、案例教学”等职业教育的教学方法。将金属材料、机械基础、机械制造工艺等作为选修课，增加数控车床的学时总量，提高其在专业课程中的主体地位。为提高学生的学习兴趣，学校为学生购买了关于数控车床操作的多种最新参考书籍，订阅了一些关于机械加工、职业教育方面的期刊；本校教师尝试编写数控机床编程与加工方面的校本教材，让学生多角度认识数控车床，增强学生在数控车床编程与加工中的创新意识。

二、数控车床编程与加工课程教学内容的改革

技工学校目前使用的《数控车床编程与加工》教材，其教学内容大都是参照大学或高职同等专业的数控车床编程与加工课程，过分地强调理论的系统性、完整性，把知识的讲授放在第一位，和技工学校学生的培养目标和实际情况相背离。技校绝大多数学生的基础文化知识比较薄弱，逻辑思维和运算能力较差，对复杂的理论和计算，很难全面透彻地掌握，但他们对动手操作却具有较高的兴趣。因此数控车床编程与加工教学应改变以传授知识为主的思想，突出一体化实训教学的特点，把操作能力的培养放在第一位。因此，在教学内容上，采用模块式课程结构，每个模块又分为几个典型工作任务，每个任务结构包括：学习目标、任务描述、任务分析、相关知识技术链接、任务实施、任务评价、思考与练习、总结提升等几个阶段。譬如，在讲到轴类零件的加工任务实施时，教师为加深学生对整个加工过程的理解，可以让学生先在计算机上仿真：开机回零编程输入安装工件安装刀具手动试切对刀程序模拟自动加工测量。编程之前要确定加工工艺方案：加工图样分析、先加工哪一端、后加工哪一端、如何装夹工件、刀具选择、加工工艺路线拟定、节点坐标、切削用量、编程指令、程序格式、加工过程分析、尺寸和形位精度测量、先仿真演示，后独自进行练习，遇到难题在老师的引导下分析解决，直到熟练地完成加工的全过程。师生互动、分析总结后，再到数控车床上输入程序、对刀加工。这样既提高了学生的自信心，又不会出现撞刀等安全事故。

三、教学方法的改革

数控车床编程与加工课程传统的教学方法就是课堂讲授法和实习演示法，教师以讲为主，学生以学和练为辅；理论与实训脱离，师生缺少互动。随着职业教育培养目标和教学方法的改革，传统的“填鸭式”教学方法已不能满足新的教学要求，教师应在教学实践中，勇于创新，不断改革教学方法，从而达到培养出适合于职业教育特点的技术技能型人才的目的。对教学方法的改进可以从以下几个方面着手。

1.在教学过程中运用类比教学方法

譬如，把数控装置的组成及工作过程与计算机的组成及工作过程相类比：硬件都有输入∕输出接口、运算器、内部存储器（RAM∕ROM）等组成；软件都有管理软件、控制软件、应用软件（数控系统的应用软件是加工程序）。数控机床的键盘与计算机键盘也很类似。通过类比，让学生觉得那些复杂的概念、原理不再遥不可及，而是在生活中随处可见，从而让学生从心底产生一种想学习的冲动。例如，数控车床加工与普通车床加工相类比，工件几何精度要求、刀具、切削用量、加工路线、测量等有许多共同之处；加工的适应性、特点、速度、节奏、工序集中程度等有许多不同处。类比能够使一些复杂的问题简单化，使数控技术技能教学达到事半功倍的效果。

2.应用探究式教学方法，加深每个任务知识的记忆和技能的熟练程度

在营造企业数控加工原型的问题情境中进行探究，教师首先要帮助学生拟订合理的计划，选择恰当的时机，提出一定的问题和给出必要的资料，由学生自己动手去仿真练习或者在互联网上查阅，来寻求问题的答案。这时，教师起到一个导演的角色，指导、规范学生的探索过程。这个过程可以由单个学生完成，也可以由学生小组（3个人一个小组，每个小组一台数控车床）来完成。要加强培养学生寻求合作的团队精神。经过探究过程，学生要把自己的仿真操作过程或者查阅的资料进行总结梳理，得出自己的结论和解释。不同的学生或者团队可以就同一问题提出不同的解释或看法。不要怕出错，不要怕反复，要让他们能够将自己的结论、想法清楚地表达出来，大家共同探讨。例如，在学到数控车床坐标系时，教师让学生探究前置刀架和后置刀架可能出现的各种坐标系，最终让学生引导到笛卡尔右手坐标系的坐标轴关系上来。标准规定：主轴轴心线为Z轴，刀具远离工件的方向为Z轴的正方向，然后据笛卡尔右手坐标系的坐标轴关系确定X轴；探究机床坐标系和工件坐标系的关系；查询笛卡尔坐标的来历等。让学生有趣地在互联网上查找机床坐标系和工件坐标系的知识，观察坐标系现象，并运用前面所学过的相关知识解释数控机床坐标系必须统一标准的理由。

3.利用情境教学法，取得优秀教学效果

情境教学法的核心就是激发学生的情感。数控车床编程与加工情境教学，是在对数控车床编程与加工内容、企业加工实例进一步提炼和加工后才影响于学生的。诸如技能竞赛上优秀加工案例的作用、生动形象的语言描绘、课内游戏、师生角色互换、工艺分析、程序分析、加工视频等等，都是寓教学内容于具体形象的情境之中，也就自然存在着潜移默化的暗示作用。情境教学法就是要在教学过程中引起学生积极的、健康的情感体验，充分利用右脑的直观体验，提高学生学习的积极性，使数控车床加工操作成为学生主动进行的、快乐的事情。情感对认知活动的增力效能，给我们解决目前技校学生中普遍存在的学习动力不足等问题以新的启示。情境教学法要求创设的情境就是要使学生感到轻松愉快、耳目一新。专业技术课教学的实践使人深深感到：欢快活泼的课堂气氛是取得优秀教学效果的重要条件，学生情感高涨和欢欣鼓舞之时也是知识技能内化和深化之时。这样，学生就会走出理论知识难懂、操作怕出事故的困境。

四、教学手段的改革

教学手段是在教学过程中所运用的方法、软件和硬件资源，是中职师生获取新知识、新技术、新工艺的有效途径。现代化教学手段为数控车床编程与加工课程教学增加了便捷性、趣味性。

1.充分发挥典型加工实例在教学中的作用

根据国家、省、市技能大赛，获取数控车床编程与加工经典实例，反复研讨分析，让师生共同练习，提高技术技能水平。聘请社会上、优秀企业中的能工巧匠做兼职教师，给学生进行加工实例的操作讲解，提高学生数控加工练习的趣味性和真实性，丰富感性知识，减少学习中的困难，开拓师生的眼界，发展学生的观察和思维能力。为就业后职业能力的提升做好铺垫。

2.提高学生的计算机操作技术，加强对互联网、校园网上的数控技术技能资源的利用

师生共同制作数控车床编程与加工的PPT、视频等课件。通过智能手机、iPad、计算机等网络终端，通过微信、微博、易信、QQ、电子邮件等媒介，师生相互传递，更好地理解和掌握教学内容，丰富学生的知识技能范围。

五、评价体系的改革

根据教学的内容和标准，利用一定的评价方法对教学过程及预期的教学效果给予评判。而现有的评价大都是一学期一次期末考评，这种评价方法太单一，距我们推行的素质教育相去甚远。因此，传统的评价体系必须改革，这就要求我们要建立一个较为科学的评价体系，通过评价让学生认识到自己的收获和不足。评价也不要过于复杂多样，要以鼓励和赏识为主，让每一位学生都能获得自信和动力。

1.一体化实训过程评价

在实训过程中，布置一些项目或任务，对学生完成项目或任务的过程记录评价，并让学生自己总结。

2.典型任务考评

轴类、套类、螺纹类零件编程与加工等每一项任务，对学生加工工件的尺寸、形位精度和表面粗糙度等质量要求进行考评。

3.技能鉴定考评

按照数控车床初级工、中级工分两个时间节点，用国家技能鉴定题库中的理论和实操试题对学生进行全面考核鉴定，对少数优秀的学生再进行高级工的技能鉴定。

第9篇：数控车床的原理范文

摘要：电子技术的发展以及国内数控装置的发展使得数控装置的价格走低,特别是经济型数控车系统的价格已经是到达了它的最低点。经济型数控车床在中国的机械加工行业中得到了迅速普及,使得我国机械加工水平无论在加工质量方面还是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是随着机床使用时间的延长,数控机床会出现这样或那样的故障,本文就以经济型数控机床的常见故障为例,谈了一些解决的办法。

关键词：数控车床霍尔开关继电器伺服驱动

一、换刀装置故障

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。

故障一:一台四刀位数控车床,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。

故障二:一台六刀位数控车床,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:1.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图,利用万用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。结果发现:刀架检测线路端子排上的24V供电电压为0V,其它线路均正常。以该线为线索沿线查找,发现从电气柜引出的24V线头脱落,接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。

解决办法:利用同规格导线替代断线后,故障排除。

故障三:一台配有FANUC-0imate系统大连机床厂的六刀位车床,选刀正常但是当所选刀位到位之后不能正常锁紧。系统报警:换刀超时。

故障分析查找:刀架选刀正常,正转正常,就是不能反向锁紧。说明蜗轮蜗杆传动正常,初步定为电气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上,发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关来控制发出的,是不是该开关即周围线路存在问题呢?为了确认这个故障原因,打开刀架的顶盖和侧盖,利用万用表参照电路图检查线路,发现线路未有开路和短路,通过用手按动刀架反向锁紧位置开关,观察梯形图显示有信号输入,至此排除电气线路问题。推断可能是挡块运动不到位,位置微动开关未动作。于是重新换刀一次来观察一下,结果发现:果然挡块未运动到位。于是把挡块螺栓拧紧,试换刀一次正常。再换一次刀,原故障又出现了,同时发现蜗杆端的轴套打滑并且爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块不能到位?于是把该轴套进行了轴向定位处理,将刀架顶盖装好。结果刀架锁紧正常了。

解决办法:对轴套进行轴向定位故障解决。

二、稳压电源故障

机床在运行时机床照明灯突然不亮,机床操作面板灯也不亮,系统电源正常,同时系统急停报警,和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。

故障分析检查:经询问当时操作人员,没有违规操作,排除人为原因,也可以排除机械原因,应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示,这些失电区域都和24V有关,并且该机床拥有两个稳压电源,一个是I/O接口电源,另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关,于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮,说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道,稳压电源有电流短路和过载保护的功能,当电源短路或过载时自动关断电源输出,以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来,结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源,负载不大,也不会出现过载现象,应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显:由于该线与机床发生对地短路,造成该稳压电源处于自我保护状态,使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止,导致发生以上故障。至于变频器报警可能24V信号不能到位发出报警。

解决办法:用绝缘胶布把接头处重新包好,重新上电开机所有故障解决,报警解除照明灯也亮了。

三、系统程序锁故障

一台数控车,配有FANUC-0i-mate系统,无法输入对刀值等参数,不能编辑程序,并伴有报警。

故障分析检查:对此现象首先想到了程序保护开关,通过对比正常的系统发现:与系统锁住时现象一样。所以怀疑系统锁开关坏了,但经过短接,仍不能解决问题。通过观察故障系统的梯形图发现X56输入点无信号输入,说明这条输入线路断路。沿着这条线号利用万用表检查,发现在操作面板后面选轴开关接头处线头脱落,导致线路无法输入信号,使PLC逻辑关系不正确,才出现以上故障。

解决办法:用烙铁焊锡把脱落的线头重新焊接好,报警解除,参数输入正常,故障消失。

四、结束语

以上维修案例,可作为类似故障的排除参考。一般地,对于任何故障,首先是根据现象,根据原理来判断故障点,分析每一个可能性,如一个开关,一个线接头,一个螺钉都会是都会是故障原因,参照之前的操作、维修历史进行分析,能有利于缩小查找范围,有利于提高维修的效率。

参考文献:

[1]FANUC-0i-mate使用说明书.

[2]大连机床集团数控车床电器说明书.

[3]广州数控GSK980T使用说明书.