機(jī)電設(shè)備及數(shù)控技術(shù)作業(yè)指導(dǎo)書

機(jī)電設(shè)備及數(shù)控技術(shù)作業(yè)指導(dǎo)書TOC\o"1-2"\h\u22699第1章機(jī)電設(shè)備概述 315651.1機(jī)電設(shè)備的發(fā)展歷程 3315271.2機(jī)電設(shè)備的分類與組成 3212101.3機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)原則 423160第2章數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ) 4158512.1數(shù)控技術(shù)的概念與發(fā)展 4290232.2數(shù)控系統(tǒng)的組成與功能 560262.3數(shù)控編程基礎(chǔ) 55541第3章金屬切削機(jī)床 6294253.1機(jī)床的分類與功能 661173.2常見金屬切削機(jī)床及其應(yīng)用 6264793.3機(jī)床的選用與維護(hù) 77887第4章機(jī)床數(shù)控裝置 790004.1數(shù)控裝置的組成與原理 73494.1.1輸入裝置 794584.1.2處理單元（CPU） 7163324.1.3存儲(chǔ)器 7240344.1.4輸出裝置 7310734.1.5通信接口 8165254.2數(shù)控裝置的接口技術(shù) 8279644.2.1硬件接口 8130674.2.2軟件接口 8181104.3數(shù)控裝置的調(diào)試與維修 8169454.3.1調(diào)試 8149444.3.2維修 8101584.3.3常見故障處理方法 824033第5章伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 84855.1伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類與原理 8161765.1.1電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 9214345.1.2液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 960285.1.3氣動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 9214255.2伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能指標(biāo) 993835.2.1穩(wěn)態(tài)功能 933355.2.2動(dòng)態(tài)功能 9163345.2.3穩(wěn)定性 9109385.2.4跟隨誤差 9192985.3伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試與優(yōu)化 10173005.3.1調(diào)試方法 1044015.3.2優(yōu)化措施 1030638第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu) 10164896.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)概述 10294596.2數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng) 10287256.2.1主軸系統(tǒng)的功能與要求 10180186.2.2主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 10297736.2.3主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 11198796.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng) 11314856.3.1進(jìn)給系統(tǒng)的功能與要求 11242506.3.2進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式 11267396.3.3進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 111004第7章數(shù)控編程與加工 11167137.1數(shù)控編程的基本概念 11278507.1.1數(shù)控編程的組成 12180957.1.2數(shù)控編程的分類 12200247.1.3數(shù)控編程相關(guān)術(shù)語 12145007.2數(shù)控編程的工藝處理 12297547.2.1分析工件結(jié)構(gòu)及加工要求 1259087.2.2確定加工工藝路線 1369447.2.3選擇刀具和切削參數(shù) 13166077.2.4編寫數(shù)控程序 1348477.2.5程序校驗(yàn)及仿真 1320597.3數(shù)控編程實(shí)例分析 1318547.3.1實(shí)例描述 13196457.3.2工藝分析 13222477.3.3編寫數(shù)控程序 13319077.3.4程序校驗(yàn)及仿真 14562第8章數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修 147528.1數(shù)控機(jī)床故障診斷方法 14111098.1.1直觀診斷法 14218008.1.2參數(shù)檢查法 14176398.1.3邏輯分析法 14274608.1.4替換法 1485278.1.5信號追蹤法 1597198.2數(shù)控機(jī)床故障維修策略 15320248.2.1預(yù)防性維修 15317718.2.2預(yù)測性維修 1558448.2.3事后維修 15206248.2.4改進(jìn)性維修 15210108.3常見故障診斷與維修實(shí)例 1571938.3.1實(shí)例1：數(shù)控車床主軸速度異常 155938.3.2實(shí)例2：數(shù)控銑床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)異常 15130378.3.3實(shí)例3：數(shù)控磨床加工尺寸不穩(wěn)定 1599158.3.4實(shí)例4：數(shù)控電火花線切割機(jī)床短路故障 1627680第9章機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試 16257189.1機(jī)電設(shè)備安裝的基本要求 16248519.1.1安裝前準(zhǔn)備 16155719.1.2設(shè)備基礎(chǔ) 16280319.1.3設(shè)備就位 1696379.1.4設(shè)備安裝精度 1673989.1.5電氣接線 1675469.2機(jī)電設(shè)備安裝工藝 16226309.2.1設(shè)備安裝步驟 16252429.2.2設(shè)備安裝注意事項(xiàng) 17659.3機(jī)電設(shè)備的調(diào)試與驗(yàn)收 17273789.3.1調(diào)試準(zhǔn)備 17139829.3.2調(diào)試步驟 17277299.3.3驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn) 1733989.3.4驗(yàn)收程序 1732679第10章機(jī)電設(shè)備的安全與維護(hù) 17575010.1機(jī)電設(shè)備安全防護(hù)措施 173254810.1.1機(jī)電設(shè)備安全概述 17638710.1.2機(jī)電設(shè)備安全防護(hù)原則 173236410.1.3機(jī)電設(shè)備安全防護(hù)措施 182713710.2機(jī)電設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度 183000510.2.1維護(hù)保養(yǎng)概述 181739810.2.2維護(hù)保養(yǎng)原則 181434410.2.3維護(hù)保養(yǎng)制度 182623810.3機(jī)電設(shè)備故障預(yù)防與排除方法 183073110.3.1故障預(yù)防 183014710.3.2故障排除方法 18第1章機(jī)電設(shè)備概述1.1機(jī)電設(shè)備的發(fā)展歷程機(jī)電設(shè)備的發(fā)展可追溯至工業(yè)革命時(shí)期，其發(fā)展歷程與人類工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步緊密相關(guān)。從最初的簡單機(jī)械設(shè)備，如蒸汽機(jī)、紡織機(jī)等，逐步發(fā)展到現(xiàn)代的自動(dòng)化、智能化設(shè)備。在這一發(fā)展過程中，機(jī)電設(shè)備經(jīng)歷了多次技術(shù)革新，如電機(jī)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的應(yīng)用，使其功能、功能、控制精度等方面得到了極大的提升。1.2機(jī)電設(shè)備的分類與組成機(jī)電設(shè)備根據(jù)其功能、應(yīng)用領(lǐng)域和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為以下幾類：（1）通用機(jī)電設(shè)備：如電動(dòng)機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。（2）專用機(jī)電設(shè)備：如數(shù)控機(jī)床、印刷機(jī)械、食品加工機(jī)械等，針對特定行業(yè)或生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)。（3）成套設(shè)備：如生產(chǎn)線、自動(dòng)化裝配線、物流輸送線等，由多個(gè)機(jī)電設(shè)備組成，實(shí)現(xiàn)特定生產(chǎn)流程的自動(dòng)化。機(jī)電設(shè)備的組成主要包括：（1）機(jī)械部分：包括機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的基本功能。（2）電氣部分：包括電源、控制系統(tǒng)、傳感器等，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的電氣控制和監(jiān)測。（3）軟件部分：包括程序、算法、數(shù)據(jù)庫等，用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能化控制和優(yōu)化。1.3機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)原則機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：（1）可靠性原則：保證設(shè)備在各種工況下穩(wěn)定運(yùn)行，降低故障率。（2）安全性原則：保障操作人員和設(shè)備的安全，避免潛在的安全隱患。（3）經(jīng)濟(jì)性原則：在滿足設(shè)備功能要求的前提下，降低設(shè)備成本，提高投資回報(bào)率。（4）環(huán)保性原則：降低設(shè)備在運(yùn)行過程中對環(huán)境的污染，符合國家環(huán)保政策。（5）易用性原則：簡化操作界面，提高設(shè)備的操作便捷性，降低操作人員的培訓(xùn)成本。（6）可維護(hù)性原則：方便設(shè)備的日常維護(hù)和故障排除，降低維護(hù)成本。（7）模塊化設(shè)計(jì)原則：采用模塊化設(shè)計(jì)，提高設(shè)備的靈活性和擴(kuò)展性，便于升級改造。第2章數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)2.1數(shù)控技術(shù)的概念與發(fā)展數(shù)控技術(shù)，即數(shù)值控制技術(shù)，是一種采用數(shù)字化信息控制機(jī)床或其他機(jī)械設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)加工的技術(shù)。它起源于20世紀(jì)40年代的美國，主要用于航空航天領(lǐng)域的復(fù)雜零件加工?？萍嫉牟粩喟l(fā)展，數(shù)控技術(shù)在我國也逐漸得到廣泛應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）數(shù)控編程：通過編制程序，將加工零件的形狀、尺寸、位置等信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字控制指令。（2）數(shù)控裝置：接收數(shù)控程序，對機(jī)床進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)加工。（3）機(jī)床本體：根據(jù)數(shù)控裝置的指令，完成零件的加工。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：（1）數(shù)控技術(shù)的誕生：20世紀(jì)40年代，采用電子管數(shù)控裝置。（2）數(shù)控技術(shù)的成熟：20世紀(jì)60年代，采用晶體管數(shù)控裝置。（3）數(shù)控技術(shù)的普及：20世紀(jì)80年代，采用集成電路數(shù)控裝置。（4）數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)代化：21世紀(jì)初，采用計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）技術(shù)。2.2數(shù)控系統(tǒng)的組成與功能數(shù)控系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：（1）數(shù)控裝置：是數(shù)控系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)接收編程器輸入的數(shù)控程序，進(jìn)行譯碼、插補(bǔ)計(jì)算、速度控制等處理，并向機(jī)床發(fā)出控制指令。（2）伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：根據(jù)數(shù)控裝置的指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)精確的位置和速度控制。（3）位置檢測反饋系統(tǒng)：實(shí)時(shí)檢測機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位置，反饋給數(shù)控裝置，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。（4）機(jī)床本體：根據(jù)數(shù)控裝置的指令，完成零件的加工。數(shù)控系統(tǒng)的功能主要包括：（1）自動(dòng)加工：根據(jù)數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)加工。（2）誤差補(bǔ)償：對機(jī)床自身及加工過程中的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，提高加工精度。（3）速度控制：實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的速度控制，保證加工質(zhì)量。（4）診斷與保護(hù)：對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。2.3數(shù)控編程基礎(chǔ)數(shù)控編程是數(shù)控技術(shù)的重要組成部分，主要包括以下幾個(gè)步驟：（1）分析零件圖紙：了解零件的形狀、尺寸、位置等要求，確定加工工藝。（2）選擇刀具：根據(jù)零件材料和加工要求，選擇合適的刀具。（3）確定加工順序：合理安排加工順序，保證加工質(zhì)量。（4）編寫數(shù)控程序：將加工過程轉(zhuǎn)化為數(shù)控指令，編寫數(shù)控程序。（5）程序驗(yàn)證：在實(shí)際加工前，對數(shù)控程序進(jìn)行模擬驗(yàn)證，保證無誤。數(shù)控編程需要注意以下幾點(diǎn)：（1）保證數(shù)控程序的正確性：數(shù)控程序應(yīng)滿足零件加工要求，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。（2）簡化程序結(jié)構(gòu)：盡量使程序結(jié)構(gòu)清晰、簡潔，便于閱讀和修改。（3）優(yōu)化加工參數(shù)：合理設(shè)置加工速度、進(jìn)給量等參數(shù)，提高加工效率。（4）考慮機(jī)床功能：根據(jù)機(jī)床功能，選擇合適的編程策略。第3章金屬切削機(jī)床3.1機(jī)床的分類與功能金屬切削機(jī)床作為機(jī)械加工領(lǐng)域的重要組成部分，其分類與功能直接關(guān)系到工件加工的質(zhì)量和效率。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)床可分為以下幾類：（1）按運(yùn)動(dòng)方式分類：車床、鉆床、銑床、磨床等；（2）按加工性質(zhì)分類：粗加工機(jī)床、精加工機(jī)床、加工中心等；（3）按控制方式分類：普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等。各類機(jī)床的功能特點(diǎn)如下：（1）車床：主要用于加工回轉(zhuǎn)體零件，能完成內(nèi)外圓、端面、螺紋等加工；（2）鉆床：用于鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等加工；（3）銑床：廣泛用于平面、溝槽、齒輪等加工；（4）磨床：用于高精度加工，如內(nèi)外圓、平面、螺紋等；（5）加工中心：集車、銑、鉆、攻等加工于一體，適用于復(fù)雜零件的精密加工。3.2常見金屬切削機(jī)床及其應(yīng)用以下列舉了幾種常見金屬切削機(jī)床及其應(yīng)用：（1）普通車床：適用于各種軸類、盤類、套類等回轉(zhuǎn)體零件的加工；（2）鉆床：廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、汽車、航空、模具等行業(yè)；（3）銑床：用于機(jī)械制造、模具、航空、汽車等行業(yè)；（4）磨床：適用于高精度、高硬度零件的加工，如軸承、齒輪等；（5）數(shù)控車床：適用于復(fù)雜軸類、盤類零件的加工；（6）加工中心：廣泛應(yīng)用于航空、航天、模具、機(jī)械制造等行業(yè)。3.3機(jī)床的選用與維護(hù)選用機(jī)床時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件的材料、形狀、尺寸、加工精度等要求，結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)水平，綜合考慮以下因素：（1）機(jī)床類型：根據(jù)加工工件的類型和加工要求，選擇合適的機(jī)床類型；（2）機(jī)床功能：保證機(jī)床具備足夠的剛性、精度、穩(wěn)定性等功能要求；（3）機(jī)床品牌及售后服務(wù)：選擇知名品牌，保證售后服務(wù)及配件供應(yīng)；（4）經(jīng)濟(jì)性：綜合考慮投資成本、運(yùn)行成本、維修費(fèi)用等因素。機(jī)床的維護(hù)措施如下：（1）定期檢查機(jī)床各部件的磨損、松動(dòng)、漏油等情況，及時(shí)維修、更換；（2）嚴(yán)格遵守機(jī)床操作規(guī)程，保證機(jī)床在良好的狀態(tài)下運(yùn)行；（3）定期對機(jī)床進(jìn)行清潔、潤滑、防銹處理，提高機(jī)床的使用壽命；（4）加強(qiáng)機(jī)床的日常維護(hù)與保養(yǎng)，減少故障率，提高生產(chǎn)效率。第4章機(jī)床數(shù)控裝置4.1數(shù)控裝置的組成與原理機(jī)床數(shù)控裝置是機(jī)床實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的核心部分，主要由輸入裝置、處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸出裝置及通信接口等組成。其工作原理是通過輸入裝置接收外部編程的指令，CPU對這些指令進(jìn)行解析和處理，再根據(jù)處理結(jié)果控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工件加工的精確控制。4.1.1輸入裝置輸入裝置主要包括鍵盤、編碼器、觸摸屏等，用于接收操作者的指令和編程數(shù)據(jù)。4.1.2處理單元（CPU）CPU是數(shù)控裝置的核心，負(fù)責(zé)解析輸入的指令，進(jìn)行運(yùn)算處理，并輸出控制信號。4.1.3存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器用于存放系統(tǒng)軟件、用戶程序、加工參數(shù)等數(shù)據(jù)，以保證數(shù)控裝置的正常運(yùn)行。4.1.4輸出裝置輸出裝置主要包括伺服驅(qū)動(dòng)器和機(jī)床控制接口，負(fù)責(zé)將CPU處理后的信號轉(zhuǎn)換為機(jī)床運(yùn)動(dòng)。4.1.5通信接口通信接口實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝置與其他設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、PLC等）的數(shù)據(jù)交換，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線的信息整合。4.2數(shù)控裝置的接口技術(shù)數(shù)控裝置的接口技術(shù)主要包括硬件接口和軟件接口兩部分，其作用是保證數(shù)控裝置與機(jī)床、外部設(shè)備之間的正確連接和數(shù)據(jù)傳輸。4.2.1硬件接口硬件接口包括伺服驅(qū)動(dòng)器接口、機(jī)床控制接口、通信接口等，采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，保證連接的可靠性和互換性。4.2.2軟件接口軟件接口包括編程接口、數(shù)據(jù)傳輸接口等，為用戶和外部設(shè)備提供方便、快捷的數(shù)據(jù)交換途徑。4.3數(shù)控裝置的調(diào)試與維修數(shù)控裝置的調(diào)試與維修是保證機(jī)床正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括以下內(nèi)容：4.3.1調(diào)試調(diào)試主要包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。硬件調(diào)試主要檢查數(shù)控裝置各部件的連接、電源、地線等是否正確；軟件調(diào)試則包括系統(tǒng)軟件、用戶程序的安裝和調(diào)試。4.3.2維修數(shù)控裝置的維修主要包括日常維護(hù)、故障診斷和故障處理。日常維護(hù)應(yīng)定期進(jìn)行，以保證數(shù)控裝置的穩(wěn)定運(yùn)行；故障診斷和故障處理則需要根據(jù)故障現(xiàn)象，分析原因，采取相應(yīng)的維修措施。4.3.3常見故障處理方法介紹一些常見的數(shù)控裝置故障及其處理方法，如硬件故障、軟件故障、通信故障等，為維修人員提供參考。第5章伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)5.1伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類與原理伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，其主要作用是精確控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)高精度、高速度的加工。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)按照驅(qū)動(dòng)方式可以分為以下幾類：5.1.1電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型的不同，可分為直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。（1）直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：采用直流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，具有響應(yīng)速度快、控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)困難。（2）交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：采用交流電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，是目前數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用最廣泛的一種伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。5.1.2液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)液壓伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以液壓泵、液壓缸等液壓元件為驅(qū)動(dòng)元件，通過改變液壓泵的排量或壓力，實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的精確控制。該系統(tǒng)具有承載能力強(qiáng)、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但系統(tǒng)復(fù)雜，易受油液污染影響。5.1.3氣動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以氣壓元件為驅(qū)動(dòng)元件，通過調(diào)節(jié)氣壓大小，實(shí)現(xiàn)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的控制。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、清潔、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但控制精度相對較低，適用于精度要求不高的場合。5.2伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功能指標(biāo)評價(jià)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功能的主要指標(biāo)有以下幾項(xiàng)：5.2.1穩(wěn)態(tài)功能穩(wěn)態(tài)功能主要包括穩(wěn)態(tài)誤差、穩(wěn)態(tài)速度波動(dòng)等，反映了伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的控制功能。5.2.2動(dòng)態(tài)功能動(dòng)態(tài)功能主要包括上升時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量等，反映了伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在突加負(fù)載或指令變化時(shí)的快速響應(yīng)能力。5.2.3穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在受到外部干擾時(shí)，能夠保持長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的能力。5.2.4跟隨誤差跟隨誤差是指伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在跟隨指令信號時(shí)，輸出信號與指令信號之間的偏差。5.3伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)試與優(yōu)化5.3.1調(diào)試方法（1）手動(dòng)調(diào)試：通過操作面板手動(dòng)調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)，觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，不斷優(yōu)化參數(shù)設(shè)置。（2）自動(dòng)調(diào)試：利用專用調(diào)試軟件，根據(jù)機(jī)床類型和加工要求，自動(dòng)優(yōu)化伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)。5.3.2優(yōu)化措施（1）調(diào)整PID參數(shù)：通過調(diào)整比例（P）、積分（I）、微分（D）參數(shù)，改善伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)功能和穩(wěn)態(tài)功能。（2）優(yōu)化速度環(huán)和位置環(huán)參數(shù)：根據(jù)機(jī)床加工要求，合理設(shè)置速度環(huán)和位置環(huán)參數(shù)，提高系統(tǒng)跟隨精度和穩(wěn)定性。（3）濾波器設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)合適的濾波器，濾除指令信號和反饋信號中的高頻噪聲，提高系統(tǒng)控制精度。（4）自適應(yīng)控制：根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)調(diào)整控制參數(shù)，使系統(tǒng)具有更好的功能。第6章數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)6.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)概述數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響到機(jī)床的功能、精度及可靠性。本章主要介紹數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括主軸系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、床身及支承部件等，各部分相互配合，共同完成高精度、高效率的加工任務(wù)。6.2數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)6.2.1主軸系統(tǒng)的功能與要求主軸系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部件，主要負(fù)責(zé)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。主軸系統(tǒng)的功能主要包括：承受并傳遞切削力、保證工件加工精度、實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)等。因此，主軸系統(tǒng)應(yīng)具備高轉(zhuǎn)速、高精度、高剛性及良好的熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)。6.2.2主軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式數(shù)控機(jī)床主軸系統(tǒng)主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：機(jī)械式主軸系統(tǒng)和電主軸系統(tǒng)。（1）機(jī)械式主軸系統(tǒng)：主要包括主軸、軸承、傳動(dòng)帶等部件。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、維修方便；缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)速受限、振動(dòng)較大。（2）電主軸系統(tǒng)：采用電機(jī)與主軸一體化設(shè)計(jì)，具有高速、高精度、低振動(dòng)、低噪音等特點(diǎn)。目前電主軸系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用越來越廣泛。6.2.3主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：（1）合理選擇軸承類型和配置方式，提高主軸系統(tǒng)的剛度和精度。（2）優(yōu)化主軸結(jié)構(gòu)，減輕主軸重量，降低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。（3）采用先進(jìn)的冷卻和潤滑技術(shù)，提高主軸系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。6.3數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)6.3.1進(jìn)給系統(tǒng)的功能與要求進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)責(zé)工件和刀具之間的相對運(yùn)動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)工件加工精度和表面質(zhì)量的關(guān)鍵。進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)具備高精度、高剛性、高速度及良好的響應(yīng)功能。6.3.2進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：（1）滑動(dòng)導(dǎo)軌式進(jìn)給系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單，但摩擦力大，易磨損。（2）滾珠絲杠式進(jìn)給系統(tǒng)：具有高精度、高剛性和良好的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。（3）直線電機(jī)式進(jìn)給系統(tǒng)：無機(jī)械接觸，具有高速度、高精度、高響應(yīng)功能。6.3.3進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：（1）合理選擇進(jìn)給系統(tǒng)的類型，滿足機(jī)床功能要求。（2）優(yōu)化進(jìn)給系統(tǒng)布局，提高進(jìn)給剛度和精度。（3）采用先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，提高進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)功能。（4）考慮進(jìn)給系統(tǒng)的熱變形和補(bǔ)償措施，保證加工精度。第7章數(shù)控編程與加工7.1數(shù)控編程的基本概念數(shù)控編程是數(shù)控機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化加工的關(guān)鍵技術(shù)之一，它涉及將工件加工過程所需的各項(xiàng)參數(shù)、工藝步驟和切削路徑，按照數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)定格式編寫成程序。本節(jié)將介紹數(shù)控編程的基本概念，包括數(shù)控編程的組成、分類及其相關(guān)術(shù)語。7.1.1數(shù)控編程的組成數(shù)控編程主要由以下幾部分組成：（1）編制加工工藝路線；（2）確定刀具、工件及夾具的參數(shù)；（3）編寫數(shù)控程序；（4）程序校驗(yàn)及仿真；（5）現(xiàn)場調(diào)試及優(yōu)化。7.1.2數(shù)控編程的分類數(shù)控編程可分為以下幾類：（1）手工編程；（2）圖形交互編程；（3）參數(shù)化編程；（4）自動(dòng)化編程。7.1.3數(shù)控編程相關(guān)術(shù)語以下是數(shù)控編程過程中常用的術(shù)語：（1）坐標(biāo)系：包括機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系；（2）刀具半徑補(bǔ)償：在加工過程中，對刀具半徑誤差進(jìn)行補(bǔ)償，以保證加工精度；（3）刀具長度補(bǔ)償：在加工過程中，對刀具長度誤差進(jìn)行補(bǔ)償，以保證加工深度；（4）插補(bǔ)：數(shù)控系統(tǒng)按照一定算法，在兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)之間插入一定數(shù)量的中間點(diǎn)，形成加工軌跡；（5）進(jìn)給速度：切削過程中，刀具與工件之間的相對運(yùn)動(dòng)速度。7.2數(shù)控編程的工藝處理數(shù)控編程的工藝處理主要包括以下內(nèi)容：7.2.1分析工件結(jié)構(gòu)及加工要求了解工件的結(jié)構(gòu)、材料、加工精度和表面質(zhì)量等要求，為編制工藝路線提供依據(jù)。7.2.2確定加工工藝路線根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求和機(jī)床功能，確定合理的加工工藝路線，包括加工順序、加工方法和加工參數(shù)。7.2.3選擇刀具和切削參數(shù)根據(jù)工件材料和加工要求，選擇合適的刀具，并確定合理的切削參數(shù)，如切削速度、進(jìn)給量和切削深度。7.2.4編寫數(shù)控程序根據(jù)確定的工藝路線、刀具和切削參數(shù)，編寫數(shù)控程序，包括機(jī)床指令、刀具路徑和輔助功能。7.2.5程序校驗(yàn)及仿真通過數(shù)控系統(tǒng)或?qū)I(yè)軟件進(jìn)行程序校驗(yàn)和仿真，檢查程序的正確性和加工效果。7.3數(shù)控編程實(shí)例分析以下以一個(gè)簡單的數(shù)控編程實(shí)例進(jìn)行分析。7.3.1實(shí)例描述某軸類工件，材料為45鋼，要求加工一端面、一外圓和一內(nèi)孔。7.3.2工藝分析（1）加工端面：采用面銑刀進(jìn)行端面加工；（2）加工外圓：采用外圓車刀進(jìn)行外圓加工；（3）加工內(nèi)孔：采用內(nèi)孔車刀進(jìn)行內(nèi)孔加工。7.3.3編寫數(shù)控程序以下是根據(jù)工藝分析編寫的數(shù)控程序片段：（1）端面加工G90G54G0X0Y0Z0；G43H1；G96S300M3；G0X100；G43Z10；G1Z20；G0Z0；（2）外圓加工G0X100；G96S300M3；G0Z20；G1X50；G0Z0；（3）內(nèi)孔加工G0X50；G96S300M3；G0Z20；G1Z40；G0Z0；7.3.4程序校驗(yàn)及仿真通過數(shù)控系統(tǒng)或?qū)I(yè)軟件進(jìn)行程序校驗(yàn)和仿真，保證程序正確無誤，加工效果滿足要求。第8章數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修8.1數(shù)控機(jī)床故障診斷方法8.1.1直觀診斷法直觀診斷法是指維修人員通過觀察、聽覺、觸覺等感官對故障現(xiàn)象進(jìn)行初步判斷。此方法簡便快捷，適用于一些明顯的故障。8.1.2參數(shù)檢查法參數(shù)檢查法是通過檢查數(shù)控機(jī)床的參數(shù)設(shè)置，找出與故障現(xiàn)象相關(guān)的參數(shù)，從而判斷故障原因。8.1.3邏輯分析法邏輯分析法是根據(jù)數(shù)控機(jī)床的工作原理和程序流程，分析可能出現(xiàn)的故障原因，逐步排查，直至找出故障點(diǎn)。8.1.4替換法替換法是將懷疑有故障的部件替換為正常部件，觀察故障是否消除，從而確定故障部件。8.1.5信號追蹤法信號追蹤法是通過檢測故障信號，跟蹤信號流向，找出故障源。8.2數(shù)控機(jī)床故障維修策略8.2.1預(yù)防性維修預(yù)防性維修是指定期對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行保養(yǎng)、檢查和更換易損件，以減少故障發(fā)生的概率。8.2.2預(yù)測性維修預(yù)測性維修是通過監(jiān)測數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測潛在故障，提前采取措施，避免故障發(fā)生。8.2.3事后維修事后維修是指在故障發(fā)生后，立即進(jìn)行維修，恢復(fù)機(jī)床的正常運(yùn)行。8.2.4改進(jìn)性維修改進(jìn)性維修是在故障診斷與維修過程中，針對故障原因進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，提高機(jī)床的功能和可靠性。8.3常見故障診斷與維修實(shí)例8.3.1實(shí)例1：數(shù)控車床主軸速度異常故障現(xiàn)象：數(shù)控車床主軸速度不穩(wěn)定，加工尺寸超差。故障診斷：檢查主軸驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、編碼器等部件，發(fā)覺主軸驅(qū)動(dòng)器故障。故障維修：更換主軸驅(qū)動(dòng)器，故障排除。8.3.2實(shí)例2：數(shù)控銑床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)異常故障現(xiàn)象：數(shù)控銑床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。故障診斷：檢查伺服電機(jī)、導(dǎo)軌、絲杠等部件，發(fā)覺絲杠磨損。故障維修：更換絲杠，故障排除。8.3.3實(shí)例3：數(shù)控磨床加工尺寸不穩(wěn)定故障現(xiàn)象：數(shù)控磨床加工尺寸波動(dòng)較大，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。故障診斷：檢查磨頭、砂輪、磨削液等部件，發(fā)覺磨頭軸承磨損。故障維修：更換磨頭軸承，故障排除。8.3.4實(shí)例4：數(shù)控電火花線切割機(jī)床短路故障故障現(xiàn)象：數(shù)控電火花線切割機(jī)床在加工過程中頻繁短路，加工效率低。故障診斷：檢查工作液、電極絲、工件等，發(fā)覺工件表面銹蝕。故障維修：清理工件表面銹蝕，更換工作液，故障排除。第9章機(jī)電設(shè)備的安裝與調(diào)試9.1機(jī)電設(shè)備安裝的基本要求9.1.1安裝前準(zhǔn)備在開始機(jī)電設(shè)備安裝前，應(yīng)充分了解設(shè)備的技術(shù)要求、功能參數(shù)和安裝圖紙。同時(shí)保證安裝現(xiàn)場的環(huán)境、溫度、濕度等條件符合設(shè)備安裝要求。9.1.2設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，基礎(chǔ)表面應(yīng)平整、清潔，預(yù)埋件位置準(zhǔn)確，地腳螺栓孔洞符合規(guī)范。9.1.3設(shè)備就位設(shè)備就位應(yīng)按照安裝圖紙進(jìn)行，采用合適的吊裝設(shè)備和工具，保證設(shè)備安全、平穩(wěn)地就位于基礎(chǔ)上。9.1.4設(shè)備安裝精度設(shè)備安裝應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求的安裝精度，包括設(shè)備的水平度、垂直度、平行度等。9.1.5電氣接線電氣接線應(yīng)按照設(shè)備電氣原理圖和接線圖進(jìn)行，保證接線正確、可靠，符合國家電氣安裝規(guī)范。9.2機(jī)電設(shè)備安裝工藝9.2.1設(shè)備安裝步驟（1）根據(jù)安裝圖紙，進(jìn)行設(shè)備基礎(chǔ)的檢查和驗(yàn)收。（2）按照設(shè)備安裝順序，進(jìn)行設(shè)備部件的組裝和調(diào)試。（3）采用合適的吊裝設(shè)備，將設(shè)備平穩(wěn)地就位于基礎(chǔ)上。（4）調(diào)整設(shè)備位置，保證設(shè)備滿足安裝精度要求。（5）固定設(shè)備，進(jìn)行地腳螺栓的緊固。（6）完成設(shè)備之間的連接管道、線路的安裝。9.2.2設(shè)備安裝注意事項(xiàng)（1）嚴(yán)格遵守設(shè)備安裝操作規(guī)程，保證人身和設(shè)備安全。（2）注意設(shè)備安裝過程中的環(huán)境保護(hù)，避免對設(shè)備造成污染。（3）保證安裝工具、儀器、儀表的準(zhǔn)確性和可靠性。9.3機(jī)電設(shè)備的調(diào)試與驗(yàn)收9.3.1調(diào)試準(zhǔn)備（1）完成設(shè)備的安裝、接線工作，保證設(shè)備具備調(diào)試條件。（2）準(zhǔn)備調(diào)試所需的技術(shù)資料、工具、儀器、儀表等。（3）配備專業(yè)的調(diào)試人員，對調(diào)試人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。9.3.2調(diào)試步驟（1）對設(shè)備進(jìn)行單體調(diào)試，保證各部件工作正常。（2）進(jìn)行設(shè)備聯(lián)動(dòng)調(diào)試，檢驗(yàn)設(shè)備在聯(lián)動(dòng)條件下的工作功能。（3）對設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷調(diào)試，驗(yàn)證設(shè)備在滿負(fù)荷條件下的功能指標(biāo)。