数控机床的平均无故障时间
数控机床技术发展现状及趋势
数控机床技术发展现状及趋势赵学明（广东工业大学，广东广州５10006)摘要：现在世界上很多发达的工业化国家在生产中广泛应用数控机床。
随着电子技术和控制技术的飞速发展,当今的数控系统功能已经非常强大，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。
随着科学技术的发展,世界先进技术的兴起和不断成熟，对数控技术提出了更高的要求。
当今数控机床正在不断采用最新成果,朝着高速化、超精度化、多功能化、智能化、系统化、网络化、高可靠性与环保等方向发展。
关键字：数控机床、技术、现状、发展趋势引言从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。
数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件,有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。
数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。
数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。
进入２1世纪，我国经济与国际全面接轨,进入了一个蓬勃发展的新时期。
机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力,加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。
随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步,数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。
１数控机床的简单介绍车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。
能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。
中级数控车工附加试题(答案)
跳动 C、同轴度 D、平行度 29、常用地址符（ A ）对应的功能是指令主轴转速。A、S B、R C、T D、Y 30、预加工第一象限的斜线起始点在坐标原点用逐点比较法直线 插补，若偏差函数大于 0，说明加工点在（ B ）。 A、坐标原点 B、斜线上方 C、斜线下方 D、斜线上 31、在铝、铜等有色金属光坯上划线一般涂（ A ）。A、石灰水 B、锌钡白 C、品紫 D、无水涂料 32、在等误差法直线段逼近的节点计算中任意相邻两节点间的逼 近误差为（ A ）误差。A、等 B、圆弧 C、点 D、三角形 33、符号“IT”表示（ A ）的公差。A、尺寸精度 B、形状精度 C、位置精度 D、表面粗糙度 34、英制输入的指令是（ C ）。A、G91 B、G21 C、G20 D、G93 35、数控系统自诊断主要有开机自检、离线诊断和（ C ）三种。 A、报警信息 B、参数诊断 C、在线诊断 D、功能程序诊断 36、FANUC 系统中，程序段 N25（ C ）X50.0 Z-30.0 I2.5 F2.0； 表示圆锥螺纹加工循环。A、G90 B、G95 C、G92 D、G33 37、机床通电后首先检查（ B ）是否正常。A、机床导轨 B、各 开关按钮键 C、工作台面 D、护罩
D、砂轮颗粒的尺寸 9、某数控车 X 轴不能进行 JOG 操作，但 Z 轴正常，分析正确的 是（ C ）。 A、机床锁住 B、JOG 方式倍率为零 C、X 轴伺服信号断开 D、急停按钮按下 10、对于锻造成形的工件最适合采用的固定循环指令（ B ）。 A、 G71 B、G73 C、G72 D、G74 11、G98/G99 为（ A ）。A、同组 B、不同组 C、01 组指令 D、 编程公制尺寸 12、同心轴对较长的孔定位可限制工件的（）。 A、两移动、两 转动 B、三移动、一转动 C、两移动、一转动 D、一移动、两转 动 13、微型计算机存储快的是（ D ）。 A、高速缓存 B、外存 C、 寄存 D、内存器 14、锉刀锉至（ C ）行程时，锉刀刀身停止前进，两翼锉至规 定尺寸。A、1/4 B、1/2 C、3/4 D、4/5 15、螺纹千分尺测量的是工件的（ B ）。A、螺纹大径 B、螺纹 中径 C、螺纹小径 D、螺距 16、G41、G42 指令后必须跟（ A ）指令方能执行。A、G00、G01 B、G02、G03 C、G01、G03 D、G01、G02
数控机床可靠性试验研究
Internal Combustion Engine &Parts1概述数控机床的重要性能指标主要为精度、可靠性及其寿命。
可靠性是指系统、机械设备或零部件在规定的工作条件下和规定的时间内保持与完成规定功能的能力。
国产机床在出厂时的精度并不比进口机床相差多少，最大的问题就是精度下降很快，而进口机床使用多年精度却依然保持良好。
因此，研究影响机床精度保持性的因素及其影响规律，提出相应的保持和维护机床精度的措施，并提高机床的可靠性，缩小与国外的差距，成为提升国产数控机床水平的首要任务。
2可靠性初步探索可靠性包括广义可靠性和狭义可靠性两种。
广义可靠性是指产品在整个寿命周期内完成规定功能的能力，它包括狭义可靠性和维修性。
狭义可靠性是指产品在规定时间内发生失效的难易程度；对不可修复的产品（包括不值得修复的产品）只要求在使用过程中不易失效，即要求耐久性；对可修复的产品不仅要求在使用过程中不易发生故障，即无故障性，而且还要求发生故障后容易修复，即维修性。
机床的可靠性是需要从可靠性设计、制造、加工、装配、试验、评估以及管理等方面来保证，本文仅从可靠性试验和评估两方面对机床的可靠性进行研究。
3可靠性试验与评估可靠性试验是对产品进行可靠性调查、分析和评价的一种手段。
试验结果为故障分析、研究采取的纠正措施、判断产品是否达到指标要求提供依据。
具体目的有：①发现产品的设计、元器件、零部件、原材料和工艺等方面的各种缺陷；②为改善产品的完好性、提高任务成功性、减少维修人力费用和保障费用提供信息；③确认是否符合可靠性定量要求。
为实现上述目的，根据情况可进行实验室试验或现场试验。
此次以某型数控龙门机床加工零件过程中出现的故障频率为可靠性考核做了可靠性试验方法探究。
可靠性试验流程如图1所示。
平均故障间隔时间MTBF 点估计的计算方法见公式（1）：（1）m ：MTBF 的点估计值；n ：样机数；T j ：评定周期内第j 台机床的累积工作时间，小时；r j ：评定周期内第j 台机床的累积故障数；k ：可靠性修正系数；可靠性修正系数k 见公式（2）：（2）k A ———加速系数（与强化载荷有关）；k T ———工况系数（与转速、功率有关）；k S ———寿命系数（与精度损失、变形等有关）。
数控试卷选择题填空题判断题
1. 数控机床的基本组成：控制介质、数控装置、伺服驱动、测量反馈装置、辅助控制装置以及机床本体等部份。
2. 数控机床按加工路线分类，可分为点位控制、直线控制、轮廓控制。
3. 数控机床一般要求主轴电动机在低速段恒转矩输出，在中高速段时恒功率输出。
4. 滚珠丝杠副的循环方式有外循环和内循环两种。
双螺母结构的滚珠丝杠螺母副常用的预紧方法有垫片预紧、齿差预紧和螺纹预紧等三种。
5. CNC装置的软件又称系统软件由管理软件和控制软件两部份组成。
6. CK6140数控车床型号的含义C 类代号，车床类机床、K 数控、6 落地及卧式车床组、1卧式车床系、40 床身上工件最大回转直径的1/10 （mm）。
7. 美国FADAL公司VMC-15型号含义：V是Vertical的缩写、M是Machining 的缩写C是Centers的缩写、15主要参数之一（工作台宽度的圆整数1/10，mm ）。
8. 数控机床按伺服系统的类型分开环控制系统数控机床、闭环控制系统数控机床和半闭环控制系统数控机床三种类型。
9. CIMS称为计算机集成制造系统；FMC称为柔性加工单元。
10. 常用的插补分类脉冲增量插补、数据采样插补。
11. 数控机床主传动的变速方式主要有变速齿轮、带传动和调速电动机直接驱动三种形式。
12. 数控铣床在进行轮廓铣削程序编制时可使用G41或G42指令建立刀具半径补偿，使用G40指令撤消刀具半径补偿。
13. 在使用C刀具半径补偿算法的数控系统中建立刀补后进行加工时，如果存在有若干段以上不存在指定刀具半径补偿平面内坐标轴的移动指令段，则可能产生刀具半径补偿计算出错14. 数控机床的验收主要包括几何精度检查，定位精度检查、切削精度检查、机床性能和数系统性能检查四个方面的内容。
15. 普通立式加工中心单项加工精度有镗孔精度、镗孔孔距和孔径分散度精度、直线精度、斜线精度、圆弧铣削精度、面铣刀铣平面精度。
16. 数控机床负载试验包括承载工作最大量试验、最大切削力矩试验、最大切削抗力试验、最大切削功率试验。
数控技术历史发展趋势及新技术论文3000字
数控技术历史发展趋势及新技术论文数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。
它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。
数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
发展历史1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。
由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。
1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。
1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。
1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。
60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。
20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。
现在，数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
数控机床的发展历史和趋势
未来的数控机床
智能化、 3.智能化、网络化： 智能化 网络化：
追求加工效率的智能化，如自适应控制； 追求加工效率的智能化，如自适应控制；提高驱动性 能及使用连接方便的智能化，如电机参数的自适应运 能及使用连接方便的智能化， 算等；简化编程、简化操作的智能化， 算等；简化编程、简化操作的智能化，如智能化的自 动编程、智能诊断等。 动编程、智能诊断等。 数控装备的网络化实现了新的制造模式如敏捷制造、 数控装备的网络化实现了新的制造模式如敏捷制造、 虚拟企业等。 虚拟企业等。
数控机床的发展先后 经历了电子管（ 经历了电子管（1952 ）、晶体管 晶体管（ 年）、晶体管（1959 ）、小规摸集成电 年）、小规摸集成电 路（1965年）、大规 年）、大规 模集成电路及小型计 算机（ 算机（1970年）和微 年 处理机或微型机算机 （1974年）等五代数 年 控系统。 控系统。
高精度、高可靠性 高精度、高可靠性: 普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高 普通级数控机床的加工精度已由±10μm提高 5μm； 到±5μm； 精密级加工中心的加工精度则从± 5μm， 精密级加工中心的加工精度则从±3～5μm， 提高到± 1.5μm。 提高到±1～1.5μm。 数控装置的平均无故障时间值已达6000小时 数控装置的平均无故障时间值已达6000小时 平均无故障时间值已达6000 以上，驱动装置达30000小时以上。 30000小时以上 以上，驱动装置达30000小时以上。
2.复合化、多轴化： 2.复合化、多轴化： 复合化 一次装夹，整体加工。 一次装夹，整体加工。 在加工自由曲面时， 在加工自由曲面时，5轴联动控制对球头 铣刀的数控编程比较简单， 铣刀的数控编程比较简单，并且能使球头铣 刀在铣削3 刀在铣削3维曲面的过程中始终保持合理的切 从而提高加工效率。 速，从而提高加工效率。
数控机床故障诊断复习题有答案
1、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、（直线控制）和（轮廓控制）等几种。
2、数控机床的核心是（数控装置）其作用是处理输入信号并输出（指令）。
3、机床自运行考验的时间，国家标准GB9061-88中规定，数控车床为（16）小时，加工中心为（32）小时。
都要求（连续）运转。
4、数控机床内部干扰源主要来自（电控系统的设计），（结构布局）及生产工艺缺陷。
5、数控机床的进给伺服系统由（伺服电路）（伺服驱动）（机械传动机构）及执行部件组成。
6、干扰是指有用信号与噪声信号两者之比小到一定程度时，（噪声信号）影响到数控系统正常工作这一物理现象。
7、滚珠丝杆螺母副间隙调整方式：（垫片式）（螺纹式）（齿差式）。
8、步进电机的驱动电路一般有（环形分配器）和（功率放大器）两部分。
9、机械磨损曲线包含（磨合阶段）、（稳定磨损阶段）、（急剧磨损阶段）三个阶段组成。
10、数控机床的自动换刀装置中，实现（刀库）和机床（主轴）之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
11、滚珠丝杠螺母副，按滚珠返回的方式不同可以分为（内循环式）和（外循环式）两种。
12、数控机床常用的刀架运动装置有：（四方转塔刀架）（机械手链式刀架）（转塔式刀架）。
13、数控机床故障分为（突发性故障）和（渐发性故障）两大类。
14、数控机床电路包括（主电路）、（控制电路）和信号电路。
15、导轨按其摩擦性质可以分为(滑动导轨)、(滚动导轨)和(静压导轨)三大类。
16、选择合理规范的(拆卸)和(装配)方法，能避免被拆卸件的损坏，并有效地保持机床原有精度。
17、数控功能的检验，除了用手动操作或自动运行来检验数控功能的有无以外，更重要的是检验其（稳定性）和（可靠性）。
18、提高开环进给伺服系统精度的补偿措施有（传动间隙）补偿和（螺距误差）补偿。
19、提高进给运动低速平稳性的措施有：降低（执行部件质量）减少（动静摩擦之差）提高（传动刚度）20、滚动导轨的预紧有两种方法，即采用（过盈配合）采用（调整元件）21、数控机床的可靠性指标有（平均无故障时间）、（平均故障排除时间）和（有效度）。
数控维修复习题
选择题1、滚珠丝杆与电机采用刚性连接时，连接两端的定位孔在装配时要调整的形位公差是（C ）。
A 、跳动 B 、圆度 C 同轴度 D 、位置度2、四位电动刀架换刀时不到位或过冲较大，主要是（A 、霍尔元件偏离磁钢B 、刀架电机的输入电压过高轴器损坏 D 、霍尔元件损坏3、要改变液压卡盘卡爪的夹紧与松开的方向，可（ D ）。
A 、改变液压站油泵电机的转向 B 、把卡盘的正爪改装为反爪 C 、把机床电源任两相位对调 D 、调换进入回转油缸的两条油管的安装位置4、在液压系统中由于油泵、 油缸的效率损失过大， 油箱散热条件较差， 会造成系统 （ D ） 故障产生。
A 、噪声 B 、爬行 C 、泄露 D 、油温过高5、某加工中心运行一个月后，发生 Z 轴方向加工尺寸不稳定，尺寸超差无规律，CRT 及伺 服放大器无任何报警，请问下列哪个原因造成 （ B ）A 、主轴跳动误差大B 、Z 轴联轴器联接螺钉松动C 、加工原点设置错误D 、 编程时Z 轴赋值错误6、四位电动刀架锁不紧时，应先采用（ B ）的办法处理。
A 、延长刀架电机正转时间 B 、延长刀架电机反转时间 C 、用人工锁紧 D 、更换刀架电机7、数控机床工作台或托板的移动方向与位移指令要求方向不一致，最简便的处理方法是（A ）。
A 、修改系统相关参数 B 、改变电机的接线相位 C 、更换螺旋方向相反的滚珠丝杆D 、编程时改变坐标方向8、在立式数控铣床上用盘铣刀对称切削加工平面，检测所加工平面的中部有微凹，是由于（D ）造成。
A 、工作台面不平 B 未调好机床安装水平 C 、工件装夹定位不好 D 、主轴轴线与工作台面的垂直度误差9、 由于空气侵入液压系统，再加上摩擦阻力变化，会引起系统发生（噪声 B 、油温过高 C 、爬行 D 、泄漏10、 调整滚珠丝杆传动间隙是为了保证反向（A ）和轴向刚度。
机械精度 C 、加工精度 D 、重复定位精度 11、刀架某一位刀号转不停，其余刀位可以正常工作，其原因是（ 12、主轴启动后立即停止，其原因是（B ）。
数控机床故障诊断与维修第2版习题答案
数控机床故障诊断与维修第2版习题答案《数控机床故障诊断与维修》第2版练习与思考题及答案第1章练习与思考题1(见书30页)1-1 数控机床故障诊断与维修的意义是什么？答：在许多⾏业中，数控机床均处在关键⼯作岗位的关键⼯序上，若出现故障后不能及时修复，将直接影响企业的⽣产率和产品质量，会对⽣产单位带来巨⼤的损失。
所以熟悉和掌握数控机床的故障诊断与维修技术、及时排除故障是⾮常重要的。
1-2什么是平均⽆故障⼯作时间？什么是平均有效度？答：平均⽆故障时间是指数控机床在使⽤中两次故障间隔的平均时间，即总故障次数总的⼯作时间=MTBF 答：平均有效度是对数控设备正常⼯作概率进⾏综合评价的指标，它是指⼀台可维修数控机床在某⼀段时间内维持其性能的概率，即MTTRMTBF MTBF A +=1-3数控系统故障如何分类？答：1．从故障的起因分类2．从故障的时间分类3．从故障的发⽣状态分类4．按故障的影响程度分类5．按故障的严重程度分类6．按故障的性质分类1-4数控机床常⽤的故障诊断与维修的⽅法有哪些？故障诊断的⼀般步骤是什么？答：1．常规⽅法（1）直观法（2）⾃诊断功能法（3）功能程序测试法（4）交换法（5）转移法（6）参数检查法（6）参数检查法（7）测量⽐较法（8）敲击法（9）局部升温（10）原理分析法2．先进⽅法（1）远程诊断（2）⾃修复系统（3）专家诊断系统答：1．故障的调查与分析2．电⽓维修与故障的排除3．维修排故后的总结提⾼⼯作1-5数控机床故障诊断常⽤的⼯具有哪些？各有什么⽤途？答：1．万⽤表测量电压、电流、电阻及⾳频电平等多种电参量。
2．逻辑夹逻辑夹是⼀种测试数字电路的⼯具。
3．逻辑笔测试输出信号相对固定于⾼电位或低电位的逻辑门电路。
4．逻辑脉冲发⽣器在测试电路时，如果被测试电路的信号不变，或是有脉冲信号产⽣时，可以使⽤逻辑脉冲发⽣器将受控制的脉冲信号送⾄电路中。
5．电流跟踪器电流跟踪器是⼀种便携式检修辅助⼯具，这种辅助测试⼯具可以帮助检修者准确地找出系统电路板中的短路点。
数控机床可靠性技术的发展（四篇）
数控机床可靠性技术的发展在我国的中高档数控机床市场，由于国产数控机床的可靠性较低，也就成为了占有率较低的主要原因，而且可靠性已经成为国内数控机床的一个重要技术瓶颈。
1.数控机床可靠性概念及指标1.1数控机床可靠性所谓的数控机床可靠性，就是指数控机床产品及其系统能够在限定时间内完成一定的动作指令的能力。
1.2数控机床可靠性指标对于数控机床可靠性主要有以下两个指标：第一，平均无故障时间（MeanTimeBetweenFailure，简称MTBF），就是指数控机床产品连续发生两次故障之间的平均时间。
这种平均故障时间常用做数控机床可靠性评价的一个定量指标。
该数值越大，说明系统的可靠性越高。
第二，平均故障修复时间（MeanTimeToRepair，简称MTTR)，一般是指系统修复一次故障所需要的时间，其所需的流程是确认失效配件获得维修重新投入使用。
当该数值越小时，该系统的可靠性越高。
2.数控机床可靠性技术存在的问题2.1数控机床可靠性研究的学者和机构较少由于数控机床可靠性技术的研究需要很多部门、学科的交叉工作，并且耗时、耗资，再加上研究成果获得较慢。
与一些关键共性技术的研究相比，国内很少有专门对数控机床可靠性进行较大力度的研究，那么能够对数控机床可靠性进行研究的科研机构非常稀缺，一直没能形成一套完整的技术体系。
2.2数控机床可靠性数据积累薄弱对于数控机床的可靠性数据而言，不但要有数控机床的故障数据，也需要一些维修、载荷数据等。
虽然我国已经积累了一定的数控机床故障、维修以及载荷数据等，然而很多数据也仅是针对某一型号的数控机床而已，并不能涵盖较大的用户群体和多样的数控机床类型。
那么就会使得数控机床进行可靠性设计时，不能得到较多的经验值，故使得我国的数控机床的可靠性设计严重先天不足。
2.3数控机床故障机理研究不足目前大多数都是以故障独立为假设的条件下进行研究，然后对数控机床的故障数据进行可靠性建模，继而评估故障所带来的危害性。
数控机床故障诊断与维修
第1章同步练习参考答案1．评价机床可靠性能指标有哪些，各是什么含义？答：MTBF—平均无故障工作时间，指设备在一个比较长的使用过程中，两次故障间隔的平均时间。
MTTR—平均无故障连续工作时间，指从开始排除故障直到数控设备能正常使用所需要的时间，反映了数控设备的可维修性。
A—平均有效度，指正常工作时间与总时间之比，是衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标。
2．简述数控机床日常维护的内容。
答：分机床维护与系统维护。
机床维护遵循检查规范，日常作好开机前后机床外观与运行状况的检查，并作好运行状态记录；并按规范作机床的日检、月检查和半年检查。
系统的维护主要是作运行电网的检查，通风散热状况，湿气与潮气的检查与开机排除，灰尘杂质的清理等。
3．从事数控维修的人员要满足哪些要求？答：要熟悉数控机床的功能和操作；要有一定的维修经验外，还要具有较宽的知识面，要了解计算机技术、电子技术、自动控制、传感与检测技术、电机控制、机床、加工工艺、液压、气动等方面的知识；能看懂相关技术资料，对机床的结构、电气布局、电缆连接、PLC程序等要做到心中有数；勤作记录，会使用必备检测器具。
第2章同步练习参考答案1．数控机床安装调试包括哪几方面工作？答：数控机床的基础处理和落位，数控机床部件组装。
2．数控机床开机调试应注意哪些步骤？答：通电前检查电源相序，操作面板上按扭及开关，限位开关，电磁阀，接线质量，CNC 电器箱，机床电器等。
通电后作功能试验，主轴变速试验，手动主轴变速试验，手动或增量方式试验返回参考点试验，导轨润滑、滚珠丝杠润滑试验超程保护试验，认真核对参数，CNC电器箱通电检查，液压系统检查，强电各部分电压测量等。
3．简述数控机床的硬件构成及各组成部分在数控机床上的功用？答：数控机床—般由数控装置(CNC)、数控装置的辅助部件、输入输出设备、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、机床本体及测量装置组成。
机电一体化毕业论文-数控机床故障分析与维修维护技术
江西工业工程职业技术学院毕业论文题目数控机床故障分析与维修维护技术学生姓名系部机电工程系学号 2009xxxx专业名称机电一体化班级机电09x指导教师 xxx江西工业工程职业技术学院数控机床故障分析与维修维护技术【摘要】全文共分三章节，主要介绍了数控机床基本知识，数控机床故障与维修的基本知识，数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法，包括直观检查法，仪器检查法，信号和报警指示分析法，参数调整法，接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故机械零件的修理方法，机床电气设备维修与故障故障排除，数控机床故障诊断与维修内容。
并将传统设备维修技术与现代维修新技术，新工艺相结合，最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程，可以熟悉数控机床的各个部分和机械设备中机、液、电装置故障诊断与维修的基本思路方法和技术，以及必要的基本理论加加实践，提高工作效率。
关键词：数控机床，维护，故障处理、诊断前言数控机床是一种高效的自动化机床，它综合了计算机技术、自动化技术、何服驱动技术、气动与液压传动技术、精密测量与检测技术、精密机械设计与制造技术等各个领域的新技术成果，是一门新兴的工业控制技术。
数控机床以其高精度、高效率、高柔性所带来的巨大效益引起了世界各国科技界和工业界的广泛重视。
但是，随着社会的进步和科技的发展，数控机床正朝着大型化、自动化、高精度化方向发展，生产系统的规模变得越来越大，设备的结构也变得越来越复杂。
数控机床是集高、精、尖技术于一体，集机、电、光、液于一身的高技术产物。
具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。
但由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力。
数控机床的技术指标
数控机床的技术指标数控机床的技术指标包括规格指标、精度指标、性能指标和牢靠性指标。
1.规格指标：规格指标是指数控机床的基本力量指标，主要有以下几方面：行程范围：坐标轴可控的运动区间，它反映该机床允许的加工空间，通常状况工件的轮廓尺寸应在加工空间的范围之内，个别状况，工件轮廓也可大于机床的加工范围，但其加工范围必需在加工空间范围之内。
工作台面尺寸：它反映该机床安装工件大小的最大范围，通常应选择比最大加工工件稍大一点的面积，这是由于要预留夹具所需的空间。
承载力量：它反映该机床能加工零件的最大重量。
主轴功率和进给轴扭矩：它反映该机床的加工力量，同时也可间接反映机床刚度和强度。
掌握轴数和联动轴数：数控机床掌握轴数通常是指机床数控装置能够掌握的进给轴数目。
现在，有的数控机床生产厂家也认为掌握轴数包括全部的运动轴，即进给轴、主轴、刀库轴等。
数控机床掌握轴数和数控装置的运算处理力量、运算速度及内存容量等有关。
联动轴数是指数控机床掌握多个进给轴，使它们按零件轮廓规定的规律运动的进给轴数目。
它反映数控机床实现曲面加工的力量。
2.精度指标：几何精度：它是综合反映机床的关键零部件和总装后的几何外形误差的指标。
这些指标可分为两类：第一类是对机床的基础件和运动大件（如床身、立柱、工作台、主轴箱等）的直线度、平面度、垂直度的要求，如工作台的平面度、各坐标轴运动方向的直线度和相互垂直度、相关坐标轴到归与工作台面、T形槽侧面的平行度等其次类是对机床执行切削运动的主要部件—主轴的运动要求，如主轴的轴向窜动、主轴孔的径向跳动、主轴箱移动导轨与主轴轴线的平行度、主轴轴线与工作台面的垂直度（立式）或平行度（卧式）等。
位置精度：它是综合反映机床各运动部件在数控系统的掌握下空载所能达到的精度。
依据各轴能达到位置精度就能推断出加工时零件所能达到的精度。
这类指标主要有：定位精度：它是指数控机床各移动轴在确定的终点所能达到的实际位置精度，其误差称为定位误差。
数控设备可靠性指标
数控机床可靠性的四项指标（1）平均无故障间隔时间平均无故障间隔时间，MTBF （Mean Time Between Failures ）是指对可修复产品，相邻故障工作时间的平均值，是衡量可靠性的重要指标，具体数值在产品标准中给出。
据统计，数控系统最低可接受的MTBF 不应该低于3000h 。
统计资料表明，国外数控系统的MTBF 为5000h~22000h 。
对可靠性的评估，主要是考核无故障性参数。
数控系统丧失规定的功能称为故障。
平均无故障工作时间能准确反映数控设备正常工作的时间。
它是指一次故障发生后，到下次故障发生前无故障间隙工作时间的平均值。
MTBF 的观测值可用如下公式计算： MTBF =1N 0∑i =1n t i =∑i =1n t /∑i =1nr i 式中，N 0为在评定周期内机床累计故障频数；n 为机床抽样台数；i t 为在评定周期内第i 台机床实际工作时间h ，r i 为在评定周期内第i 台机床出现故障的频数。
数控机床经过早期磨损期后，消除了早期故障，进入正常工作阶段，其工作基本控制在偶然失效阶段，可以认为其故障间隔时间服从指数分布。
数控机床故障间隔时间的区间估计一般取置信区间水平为1-α=90%，即真值落在估计区间的概率为90%。
其双侧置信区间按下式估计：其单侧置信区间按下式估计：θ>2T X 0.102(2r +2)=θL式中，r 为发生故障的次数；T 为定时截尾试验时间，X 0.052、X 0.952、X 0.102为参数为0.05、0.95、0.10的分布数。
评定时根据数控机床发生故障的次数及相关发生的时间，然后按照上述公式进行计算即可。
MTBF 越长表示可靠性越高，正确工作能力越强。
（2）平均修复时间平均修复时间（Mean Time To Repair）又称平均事后维修时间，是从发现故障到机床恢复规定性能所需修复时间的平均值，简称MTTR。
它包括确认失效发生所必需的时间、维修所需要的时间、获得配件的时间、维修团队的响应时间、记录所有任务的时间以及将设备重新投入使用的时间。
数控机床的故障规律
数控机床的故障规律与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用图1所示的浴盆曲线表示。
在整个使用寿命期，依据数控机床的故障频度大致分为三个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。
图1 数控机床故障规律浴盆曲线1、早期故障期早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加快速下降。
使用初期之所以故障频繁，缘由大致如下：(1) 机械部分。
机床虽然在出厂前进行过运行磨合，但时间较短，而且主要是对主轴和导轨进行磨合。
由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何外形偏差，在完全磨合前，零件的加工表面还比较粗糙，部件的装配可能存在误差，因而，在机床使用初期会产生较大的磨合磨损，使设备相对运动部件之间产生较大的间隙，导致故障的发生。
(2) 电气部分。
数控机床的掌握系统使用了大量的电子元器件，这些元器件虽然在制造厂经过了相当长时间的老化试验和其他方式的筛选，但实际运行时，由于电路的发热、交变负荷、浪涌电流及反电势的冲击，性能较差的某些元器件经不住考验，因电流冲击或电压击穿而失效，或特性曲线发生变化，从而导致整个系统不能正常工作。
(3) 液压部分。
由于出厂后运输及安装阶段时间较长，使得液压系统中某些部位长时间无油，汽缸中润滑油干枯，而油雾润滑又不行能马上起作用，造成油缸或汽缸可能产生锈蚀。
此外，新安装的空气管道若清洗不洁净，一些杂物和水分也可能进入系统，造成液压气动部分的初期故障。
2、偶发故障期数控机床在经受了初期的各种老化、磨合和调整后，开头进入相对稳定的正常运行期。
在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。
偶发故障是由于偶然因素引起的。
3、耗损故障期耗损故障期消失在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而上升。
消失这种现象的基本缘由是由于数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲惫、磨损、老化等缘由，寿命已接近衰竭，从而处于频发故障状态。
什么是MTBF？MTBF是什么意思？
什么是MTBF？MTBF是什么意思？MTBF即平均无故障时间，英文是“Mean Time Between Failure”，具体是指产品从一次故障到下一次故障的平均时间，是衡量一个产品的可靠性指标（仅用于发生故障经修理或更换零件能继续工作的设备或系统），单位为“小时”。
具体来说，是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。
它仅适用于可维修产品。
同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF。
通常，我们在产品的手册或包装上能够看到这个MTBF值，如8000小时，2万小时，那么，MTBF的数值是怎样算出来的呢，假设一台电脑的MTBF为3万小时，是不是把这台电脑连续运行3万小时检测出来的呢？答案是否定的，如果是那样的话，我们有那么多产品要用几十年都检测不完的。
其实，关于MTBF值的计算方法，目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217、GJB/Z299B和Bellcore，分别用于军工产品和民用产品。
其中，MIL-HDBK-217是由美国国防部可靠性分析中心及Rome实验室提出并成为行业标准，专门用于军工产品MTBF值计算，GJB/Z 299B是我国军用标准；而Bellcore是由AT&T Bell 实验室提出并成为商用电子产品MTBF值计算的行业标准。
就MBTF本身而言，是关系着广大消费者的稳定性指数。
MTBF值越高，表示PC的稳定性越好。
其实，国家为了保护广大消费者的权益，规定PC产品的MTBF要达到一定的水平，中国对MTBF平均无故障工作时间的规定是4000小时。
从正规的角度讲，4000小时是一个比较合理的数值，它也是消费者可以感知到的数值。
MTBF的数值是怎样算出来的呢？假设一台电脑的MTBF为3万小时，是不是把这台电脑连续运行3万小时检测出来的呢？当然不是，否则有那么多产品要用几十年都检测不完。
MTBF值的计算方法，目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217（美国国防部可靠性分析中心及Rome实验室提出并成为行业标准，专门用于军工产品）、GJB/Z299B（中国军用标准）和Bellcore（AT&T Bell 实验室提出并成为民用产品MTBF的行业标准）。
五轴联动数控机床技术现状与发展趋势分析
五轴联动数控机床技术现状与发展趋势分析[摘要]数控机床，属于制造装备当中重要的一个工作母机，属于制造技术及其装备实现现代化发展的重要基础。
伴随我国工业领域持续发展，对数控技术科学技术提出更高要求，五轴联动数控机床技术近几年得以广泛应用及发展开来，对工业领域更好地发展有着积极作用。
故本文主要探讨五轴联动数控机床技术现状及其发展趋势，便于今后能够更好地运用五轴联动数控机床技术开展机床加工作业活动。
[关键词]数控机床；五轴联动；技术现状；发展趋势；前言：五轴联动数控机床技术，能够完成三轴类型数控机床所无法完成的一些加工制造任务，可实现更高精度化及速度化地加工作业，为更为充分地了解及把握五轴联动数控机床技术，对五轴联动数控机床技术现状及其发展趋势开展综合分析较为必要。
1、关于五轴联动式数控机床的概述五轴联动式数控机床，即高科技含量、高精密度、专门实施复杂性曲面加工的一类机床，该机床系统现阶段被广泛运用至高精医疗仪器设备、精密器械、科研、军事、航空航天等行业领域当中。
五轴联动式数控机床，该系统属于解决叶片、叶轮、大型的柴油机内部曲轴、重型的发电机及汽轮机内部转子、船用的螺旋桨等加工制造的重要手段[1]。
2、技术现状与其发展趋势2.1 在技术现状层面2.1.1 国外国外目前的五轴联动数控机床技术最具代表性的为欧美及日本等国，这些国家的五轴联动数控机床技术具备着绿色环保、高精度化及高速化优势。
国外以力矩电机为回转坐标式驱动系统装置，得以广泛化应用，致使机床内部进给机构达到高精度、高速、高效率及低损耗等运行目标。
德国的Zimmermann公司还设计了 M3ABC性的一种主轴头，该主轴头处增加弧形的一个导轨，B坐标多出一个，即内含 A、B、C三个不同回转的坐标头，该五轴联动式数控机床具备着优良刚性特点，且结构相对紧凑，因内设A、B、C这三个不同坐标，增加偏转范围，致使C轴转动过程不受限制，提高了五轴联动数控机床技术实践加工作业期间的精度。
数控机床维修调试试题
数控机床维修调试试题数控机床维修调试试题（１）1、故障率浴盆三个时期失效期、稳定期、老化期。
2、报警显示的故障和无报警显示的故障→：报警显示的故障可分为①硬件显示的故障与②软件显示的故障3、衡量数控机床可靠性的主要指标是平均无故障时间（MTBF），它是指数控机床在一个比较长的使用过程中，两次故障间隔的平均时间。
4、平均修复时间(MTTR)是指数控机床在寿命范围内，每次从出现故障开始维修，直至能正常工作所用的平均时间。
平均有效度(A)→1是考核机床可靠性和可维修性的指标.5、硬件故障是指数控装置的印刷电路板上的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。
软件故障是指数控系统加工程序错误，系统程序和参数的设定不正确或丢失，计算机的运算出错等。
干扰故障是指由于内部和外部干扰引发的故障。
6、数控机床故障维修原则：①先外部后内部；②先机械后电气；③先静后动；④先公用后专用；⑤先简单后复杂；⑥先一般后特殊。
7、试探交换法：维修人员可以利用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分。
8、数控机床检测验收内容：①机床外观检查；②机床性能及CNC功能试验；③机床几何精度检查；④机床定位精度检查；⑤机床切削精度检查；⑥最终验收。
9、点检就是按照有关维护文件的规定，对设备进行定点、定时地检查和维护。
10、数控机床主运动传动链的两端部件是主电动机与主轴，它的功用是把动力源（电动机）的运动及动力传递给主轴，使主轴带动卡盘夹持工件旋转实现主运动，并满足数控车床主轴变速和换向的需求。
11、额定转速至最高转速之间为调磁调速，恒功率输出；最低转速至额定转速之间为调压调速，恒扭矩输出。
12、主轴两种新型润滑方式：①油气润滑方式；②喷注润滑方式。
13、数控机床主轴的准停装置分接触式和非接触式两种。
14、润滑、冷却系统：—→数控的润滑系统主要包括对机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杆及主轴箱，其形式有电动间歇润滑泵和定量式集中润滑泵。
数控机床故障诊断与维修练习题1
数控机床故障诊断习题一、填空题1、滚珠丝杠螺母副，按滚珠返回的方式不同可以分为（内循环）和（外循环）两种。
2、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、（点位直线控制）和（轮廓控制）等几种。
3、数控机床的自动换刀装置中，实现（刀库）和机床（主轴）之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
4、数控系统一般采用集成式操作面板，分为三大区域：显示区、（NC键盘区）和（机床控制面板）。
1、数控机床的自动换刀装置中，实现刀库和机床主轴之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。
3、进给执行部件在低速进给时出现时快时慢，甚至停顿的现象，称为爬行。
1、数控机床的自诊断包括开机诊断、运行自诊断脱机自诊断三种类型。
2、数控机床的点检就是按有关维护文件的规定，对数控机床进行定点、定时的检查和维护。
3、故障的常规处理的三个步骤是调查故障、分析故障、检查排除故障。
4、闭环控制的进给伺服系统包括三个环节是：电流环、速度环、位置环。
5、数控机床主轴性能检验时，应选择高、中、低三档转速连续5次正反转的启停，检验其动作的灵活性、可靠性。
6、数控功能的检验，除了用手动操作或自动运行来检验数控功能的有无以外，更重要的是检验其稳定性和可靠性。
7、提高开环进给伺服系统精度的补偿措施有螺距误差补偿和反向间隙补偿。
8、数控机床的精度检验内容包括几何精度、定位精度和切削精度。
1、按照转矩产生的工作原理划分，步进电机可分为可变磁阻式、永磁式和混合式三种基本类型。
2、利用RS232接口进行计算机和数控机床之间数据传输时，为了避免静电干扰，需在电缆线上加装光电隔离器元件。
3、驱动装置将伺服单元的输出变为机械运动。
4、热继电器主要用作电机的长期过载保护。
5、进给驱动系统按执行元件的类别可分为步进电动机驱动系统、直流电动机驱动系统、交流电机驱动系统。
4、数控机床机械故障诊断包括对机床运行状态的识别、预测和监视三个方面内容。
2、滚珠丝杠螺母副间隙调整方式: 垫片式、螺纹式和齿差式。
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MTBF即平均无故障时间，英文是“Mean Time Between Failure”，具体是指产品从一次故障到下一次故障的平均时间，是衡量一个产品的可靠性指标（仅用于发生故障经修理或更换零件能继续工作的设备或系统），单位为“小时”。
数控机床常用它作为可靠性的定量指标。
MTBF的数值是怎样算出来的呢，假设一台电脑的MTBF为3万小时，是不是把这台电脑连续运行3万小时检测出来的呢？当然不是，否则有那么多产品要用几十年都检测不完。
MTBF值的计算方法，目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217（美国国防部可靠性分析中心及Rome实验室提出并成为行业标准，专门用于军工产品）、GJB/Z299B（中国军用标准）和Bellcore（AT&T Bell 实验室提出并成为民用产品MTBF的行业标准）。
MTBF计算中主要考虑的是产品中每个元器件的失效率。
但由于器件在不同的环境、不同的使用条件下其失效率会有很大的区别，所以在计算可靠性指标时，必须考虑这些因素。
而这些因素几乎无法通过人工进行计算，但借助于软件如MTBFcal和其庞大的参数库，就能够轻松地得出MTBF值。
每天工作三班的工厂如果要求24小时连续运转、无故障率P(t)＝99%以上，则机床的MTBF 必须大于4500小时。
MTBF5000小时对由不同数量的数控机床构成的生产线要求就更高、更复杂了，我们这里只讨论单台机床：
如果主机与数控系统的失效率之比为10：1（数控系统的可靠性要比主机高一个数量级），数控系统的MTBF就要大于5万小时，而其中的数控装置、主轴及驱动部分等主要部分的MTBF就必须大于10万小时。
其实，我们不必关注MTBF值如何计算，只要知道选择MTBF值高的产品，将给我们带来更高的竞争力。
当然了，也不是MTBF值越高越好，可靠性越高机床成本也越高，根据实际需要选择适度可靠就行了。