『壹』 液压与气动技术的发展趋势
液压与气动技术的发展趋势
摘 要:液压技术在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航空和机床行业中,得到了普遍的应用。随着原子能、空间技术、电子技术等方面的发展,液压技术向更广阔的领域渗透,发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。
现今,采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。由于工业自动化以及FMS发展,要求气动技术以提高系统可靠性、降低总成本与电子工业相适应为目标,进行系统控制技术和机电液气综合技术的研究和开发。
显然,气动元件的微型化、节能化、无油化是当前的发展特点,与电子技术相结合产生的自适应元件,如各类比例阀和电气伺服阀,使气动系统从开关控制进入到反馈控制。计算机的广泛普及与应用为气动技术的发展提供了更加广阔的前景。
社会需求永远是推动技术发展的动力,降低能耗,提高效率,适应环保需求,机电一体化,高可靠性等是液压气动技术继续努力的永恒目标,也是液压气动产品参与市场竞争是否取胜的关键。
从1795年世界上第一台水压机诞生起,已有几百年的历史,但液压与气压传动在工业上被广泛采用和有较大幅度的发展是20世纪中期以后的事情。
现今,采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。
『贰』 数控机床常见故障分类及处理方法是什么
由于数控机床自动化程度高,结构复杂,所以故障率也较普通机床设备高,维修难度也较大,同时对数控机床维修人员的素质要求也越来越高,要求机床出现故障后,能尽快排除。数控机床维修技术不仅能够保障数控设备正常运行,而且对数控技术的发展和完善也有一定的推动作用,因此,研究和诊断数控机床故障,以及常规处理是具有非常意义的。
一、前言
为了使数控机床应有的功效发挥出来,数控机床的正常运行占主导地位,在数控设备出现问题时,及时去排除故障就显得特别重要。但是相对于接触机床不多的维修人员来说,机床出现故障,往往不知从何下手,而延误维修时间。这时如果我们借助数控系统本身具备的自诊断功能的话,对我们的维修会产生很大帮助。同时,作为维修人员当数控机床发生故障后,我们需要向操作者了解故障发生的具体症状,产生的道程序及时间,操作方法正确与否,才能及时发现问题,以免隐患过大,造成不必要的损失。还有就是要检查按钮、熔断器,接线端子等元件,在接线时螺钉、航空插头和插座、电路板上的插头是否拧紧,每个拨把开关,操作方式是否正确等。还要根据机械故障较易察觉的特点,当发生机床过载或者过热报警时,应首先检查滑板的镶条是否装过紧,滑板和床身导轨之间摩擦力是否增大,从而使电机运转难度大,还有滚珠丝杠和托架之间是否同心,如丝杠中滚珠磨损造成丝杠过紧,也可使电机过载、过热,从而导致电气故障。因此我们在数控机床的正常维修当中,认真做好上面几项工作,共同配合,就可以少走弯路,较快排除故障,减少数控机床的停机时间,增强数控机床的使用率,使生产实践得以顺利进行,完成学生实习的进度。
二、常见故障的分类
数控机床由于自身原因不能正常工作,就是产生了故障。产生的原因也比较复杂,但很大一部分故障是由于操作人员操作机床不当引起的。
机床故障可分为以下几种类型。
(一)系统故障和随机故障
按故障的出现的必然性和偶然性,分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床和系统在某一特定条件下必定会出现的故障,随机性故障是指偶然出现的故障。因此,随机性故障的分析和排除比系统性故障困难的多。通常随机性故障往往会因为机械结构局部松动、错位、控制系统中元器件出现工作特性飘移,电器元件工作可靠性下降等原因造成,需经反复试验和综合判断才能排除。
(二)诊断显示故障和无诊断显示故障
按故障出现时有无自诊断显示,可以分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两种。如今的数控系统有比较丰富的自诊断功能,出现故障时会停机、报警而且会自动显示相应报警的参数号,这样可以让维护人员很快找到故障原因。而无诊断显示故障,一般是机床停在某一位置不能动,手动操作也没法,维护人员只能根据出现故障前后现象来分析判断,排除故障难度就比较大。
(三)破坏性故障和非破坏性故障
以故障有无破坏性,分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障就像伺服失控造成撞车,短路烧断熔丝等,维护难度较大,有一定危险,修后这些现象是不能重复出现的。而非破坏性故障可经过多次反复试验至排除,就不会对机床造成危害。
(四)机床运动特性质量故障
此类故障发生后,机床会照常运行,不会有报警显示,但加工出的工件不合格。对于这些故障,必须在检测仪器配合下,对机械、控制系统、伺服系统等采取一些综合措施。
(五)硬件故障和软件故障
按发生故障的部位分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换某些元器件就可以排除,但是软件故障是编程错误导致的,因此需要修改程序内容或修订机床参数来排除。
(六)数控机床常见的操作故障
1、防护门未关,机床不能运转。2、机床未回参考点。3、主轴转速S超过最高转速限定值。4、程序内没有设置F或S值。5、进给修调F%或主轴修调S%开关设为空挡。6、回参考点时离零点太近或参考点速度太快,引起超程。7、程序中G00位置超过限定值。8、刀具补偿测量设定错误。9、刀具换刀位置不正确。10、G40撤销不当,引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代码。12、刀具半径补偿方向错误。13、切入、切出方式不当。14、切削用量太大。15、刀具钝化。16、工件材质不均匀,引起振动。17、机床被锁定(工作台不动)。18、工件未夹紧。19、对刀位置不正确,工件坐标系设置错误。20、使用了不合理的G功能指令。21、机床处于报警状态。22、断电后或报过警的机床,没有重新回参考点或复位。
三、故障常规处理方法
加工中心出现故障,除少量自诊断功能可以显示故障外(如存储器报警,动力电源电压过高报警等),大部分故障是由综合因素引起,往往不能确定其具体原因。
数控机床出现故障后,不能盲目处理,首先要检查故障记录,向操作人员了解故障出现的全过程。在确认通电对机床和系统无危险的情况下再进行观察,特别要确定以下故障信息:
1、故障发生时,报警号和报警提示是什么?哪盏指示灯或发光管发光?提示的警报内容是什么?2、如无报警,系统处于何种工作状态?系统的工作方式诊断结果是什么?3、故障发生在哪个程序段?执行何种指令?故障发生前执行了何种操作?4、故障发生在何种速度下?轴处于什么位置?与指令值的误差量有多大?5、以前是否发生过类似故障?现场是否有异常情况?故障是否重复发生?我们可以采用归纳法和演绎法,对上面的5个部分故障信息进行有效的归纳与演绎。归纳法是从故障原因出发,摸索其功能,调查原因对结果的影响,也就是说根据可能产生该种故障的原因分析,看最后是否与故障现象的符合程度来确定故障点。演绎法是指从现象出发,对故障现象原因进行分割分析法。即从故障现象开始,根据故障机理,列出该故障产生的种种原因,然后,对这些原因逐点进行分析,排除不正确的,最后确定故障点。
同时,在故障诊断过程中通常要按先外后内、先机后电、先静后动、现公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则进行。
在分析好以上5个部分的故障之后,一般可以按以下步骤进行常规处理:
(一)充分调查故障现场
机床发生故障后,维护人员应仔细观察寄存器和缓冲工作寄存器尚存内容,了解已执行程序内容,向操作者了解现场情况和现象。当有诊断显示报警时,打开电器柜观察印制电路板上有无相应报警红灯显示。做完这些调查后,就可以按动数控机床上的复位键,观察系统复位后报警是否消除,消除的话属于软件故障,否则即为硬件故障。对于非破坏性故障,可让机床再重新运行,仔细观察故障是否再现。
(二)将可能造成故障的原因全部列出
加工中心上造成故障的原因多种多样,有机械的、电气的、控制系统的等等。此时,要将可能发生的故障原因全部列出来,以便排查。
(三)逐步选择确定故障产生的原因
根据故障现象,参考机床有关维修使用手册罗列出的因素,经过选择及综合判断,找出导致故障的确定因素。
(四)故障的排除
找到造成故障的确切原因后,就可以“对症下药”修理、调整和更换有关原件。
四、常见机械故障的排除
(一)进给传动链故障
由于导轨普遍采用滚动摩擦副,因此运动质量下降是导致进给传动故障的重要因素,如机械部件没有达到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙过大等,出现这些都是可调整各运动副预紧力、调整松动环节、提高运动精度及调整补偿环节。
(二)机床回零故障
机床在返回基准点时发生超程报警,无减速运动。此类故障一般是减速信号没有输入到CNC系统,一般可检查限位挡块及信号线。
(三)自动换刀装置故障
此类故障较为常见,故障表现为:刀锯库运动故障、定位误差大、换刀动作不到位、换到动作卡位、整机停止工作等,此类故障的排除一般可通过检查气缸压力、调整各限位开关位置、检查反馈信号线、调整与换刀动作相关的机床参数来排除。
(四)机床不能运动或加工精度差
这是一些综合故障,出现此类故障时,可通过重新调整和改变间隙补偿、检查轴进给时有无爬行等方法来排除。
五、数控机床的安全操作
数控机床的操作,一定要做到规范操作,以避免发生人身、设备、刀具等的安全事故。为此,数控机床在操作的过程中一定要严格按照数控机床的规范操作来完成,防止机床故障,从而保证机床正常运行。
主要体现在以下四个方面:
1、操作前的安全工作。
2、机床操作过程中的安全操作。
3、与编程相关的安全操作。
4、关机时的注意事项。
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『肆』 数控机床为什么要用气
因为数控机床一般都有气缸等气动元件,如开合防护门的气缸、刀具更换的换刀气缸、夹紧气缸等,所以需要配置压缩空气及其装置的。
『伍』 数控机床常见故障有哪些
1、主轴部件故障
由于使用调速电机,数控机床主轴箱结构比较简单,容易出现故障的部位是主轴内部的刀具自动夹紧机构、自动调速装置等。为保证在工作中或停电时刀夹不会白行松脱,刀具自动夹紧机构采用弹簧夹紧,并配行程开关发出夹紧或放松信号。若刀具夹紧后不能松开,则考虑调整松刀液压缸压力和行程开关装置或调整碟形弹簧上的螺母,减小弹簧压合量。此外,主轴发热和主轴箱噪声问题,也不容忽视,此时主要考虑清洗主轴箱,调整润滑油量,保证主轴箱清洁度和更换主轴轴承,修理或更换主轴箱齿轮等。
2、进给传动链故障
在数控机床进给传动系统中,普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。所以进给传动链有故障,主要反映是运动质量下降。如:机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、爬行、轴承噪声变大(撞车后)等薯拿。对于此类故障可以通过以下措施预防:
(1)提高传动精度
调节各运动副预紧力,调整松动环节,消除传动间隙,缩短传动链和在传动链中设置减速齿轮,也可提高传动精度。
(2)高传动刚度
调节丝杠螺母副、支承部件的预紧力及合理选择丝杠本身尺寸,是提高传动刚度的有效措施。刚度不足还会导致工作台或拖板产生爬行和振动以及造成反向死区,影响传动准确性。
(3)提高运动精度
在满足部件强度和刚度的前提下,尽可能减小运动部件的质量,减小旋转零件的直径和质量,以减小运动部件的惯性,提高运动精度。
(4)导轨
滚动导轨对赃物比较敏感,必须要有良好的防护装置,而且滚动导轨的预紧力选择要恰当,过大会使牵引力显著增加。静压导轨应有一套过滤效果良好的供油系统。
3、自动换刀装置故障
自动换刀装置故障主要表现在:刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定、机械手运动误差较大等。故障严重时会造成换刀动作卡住,机床被迫停止工作。
(1)刀库运动故障
若连接电机轴与蜗杆轴的联轴器松动或机械联接过紧等机械原因,会造成刀库不能转动,此时必须紧固联轴器上的螺钉。若刀库转动不到位,则属于电机转动故障或传动误差造成。若现刀套不能夹紧刀具,则需调整刀套上的调节螺钉,压紧弹簧,顶紧卡紧销。当出现刀套上/下不到位时,应检查拨又位置或限位开关的安装与调整情况。
(2)换刀机械手故障
若刀具夹不紧、掉刀,则调整卡紧爪弹簧,使其压力增大,或更换机械手卡紧销。若刀具夹紧后松不开,应调整松锁弹簧后的螺母,使最大载荷不超过额定值。若刀具交换时掉刀,则属于换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移造成,应重新操作主轴箱,使其回到换刀位置,重新设定换刀点。
4、各轴运动位置行程开关压嫌漏合故障
在数控机床上,为保证自动化丁作的可靠性,采用了大量检测运动位置的行程开关。机床经过长期运行,运动部件的运动特性发生变化,行程开关压合装置的可靠性及行程开关本身品质特性的改变,对整机性能产生较大影响。一般要适时检查和更换行程开关,可消除因此类开关不良对机床的影响。
5、配套辅助装置故障
液压系统。液压泵应采用变量泵,以减少液压系统的发热。油箱内安装的过滤器,应定期用汽油或超声波振动清洗。常见故障主要是泵体磨损、裂纹和机械损伤,此时一般必须大修或更换零件。
气压系统。用于刀具或工件夹紧、安全防芹手烂护门开关以及主轴锥孔吹屑的气压系统中,分水滤气器应定时放水,定期清洗,以保证气动元件中运动零件的灵敏性。阀心动作失灵、空气泄漏、气动元件损伤及动作失灵等故障均由润滑不良造成,故油雾器应定期清洗。此外,还应经常检查气动系统的密封性。
润滑系统。包括对机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杠、主轴箱等的润滑。润滑泵内的过滤器需定期清洗、更换,一般每年应更换一次。
冷却系统。它对刀具和工件起冷却和冲屑作用。冷却液喷嘴应定期清洗。
排屑装置。排屑装置是具有独立功能的附件,主要保证自动切削加工顺利进行和减少数控机床的发热。因此排屑装置应能及时自动排屑,其安装位置一般应尽可能靠近刀具切削区域。
『陆』 龙门铣床的安全操作规程
进行任何的生产加工工作,安全都是最为重要的一方面。所以,龙门铣床实际的操作使用过程中,相关安全防护装置正确规范的装置佩戴工作是必须进行的。同时,由于龙门铣床设备体积较大,加工过程较为复杂,所以在其工作的过程中,一定要注意周围环境,保持安全距离。特别是在进行工件上下移动的工作时,一定要注意让机械设备停止运行后再处理。
『柒』 龙门铣加工中心.自动换刀是怎么个过程,
1.轻型龙门加工中心机床概述
轻型定梁龙门机床为工作台移动、横梁固定式龙门机床,可带刀库,也可不带刀库。机床由床身、立柱和固定横梁构成高刚度封闭框架。工作台在床身导轨上做纵向运动,该向为X坐标;溜板在横梁导轨上做横向运动,该向为Y坐标;滑枕镗铣头在溜板导轨上做垂向运动,该向为Z坐标。机床采用SIEMENS840DE控制系统,机床的X、Y、Z三轴都是CNC控制轴,主轴采用西门子公司交流主轴电动机驱动,X、Y、Z三向进给采用西门子公司伺服电动机驱动。可以实现三维直线插补、二维圆弧插补和任意三轴联动。
2.自动换刀控制要求
2.1刀库控制
刀库可以为盘式刀库,刀库容量为20位,主轴与刀库换刀采用无机械手,就近找刀,原位直接换刀的方式;也可以用链式刀库,刀库容量为40把刀,采用机械手,任意找刀,任意换刀方式。刀库盘由电动机通过齿轮降速驱动,有正、反转和停止控制。为使刀库盘快速停止,在电动机输出轴上加有一失电摩擦制动器。当停止信号发出时,即令该制动器的电磁铁失电,从而使刀库停止转动。刀库盘转动的分度和定位由马氏机构、零位开关和计数开关实现。刀库每转到一个刀位,计数开关即动作一次。当刀库转到零位时,零位开关也动作。当刀库转到指定刀位时,计数开关或零位开关动作,这时立即使电动机停转,制动器失电制动,从而刀库盘停止并依靠马氏机构精确定位在换刀位置。刀库停止后,计数开关或零位开关断开,这时应提示报警。
2.2气动控制
刀库防护门开关和主轴锥孔吹气由气动控制,气源气体经处理后供给汽缸。刀库防护门开关由一气缸来驱动,控制由二位四通双电控换向阀来完成。该换向阀的特点是:换向阀的两个位置,分别由两个电磁铁控制,而且换向阀时只需要给电磁铁一个短暂的电信号(电信号待续时间为2s)即可完成换向。只有给另一个电磁铁一个短暂电信号后,换向阀才会换到另一个位置。主轴锥孔吹气用来清洁主轴锥孔,吹气接通用一个二位三通电控截止阀来实现。当松刀开始时,给该电磁铁通电,开始锥孔吹气,直至松刀状态结束时,电磁铁失电,吹气停止。
2.3主轴拉刀控制
主轴内部装有刀具自动拉紧机构,该机构由碟簧拉紧、液压松开刀具。刀具的拉紧和松开由一个两位四通电磁阀控制。拉刀机构分为有刀、无刀、松刀,由三个无触头感应开关监测这三个状态。
刀具的拉紧及松开可以由指令控制,也可以由操作面板上的按钮控制。刀具的松开和拉紧状态应在面板上有所显示。主轴的转动和刀具的拉紧和松开动作为互锁关系。
3.马氏机构
刀库动作过程本加工中心的刀库由马氏机构刀库盘、零位开关、计数开关、刀库门开关阀和行程开关、主轴吹气阀等组成。马氏机构刀库自动换刀是主轴移动到刀库,利用主轴的松拉刀动作直接在刀库盘上抓刀、还刀。在接近刀库盘和离开刀库盘时都需要慢速移动,以免与刀库盘或者刀具发生碰撞造成事故,在其他位置就需要用快速移动来节约时间。刀库的运动包括三个过程即主轴抓刀,主轴还刀和主轴换刀。主轴将运动到的几个点,S1~S14表示滑枕和溜板运动的过程。主轴抓刀、主轴还刀和主轴换刀三个过程都可以用图解分析出来。
3.1主轴抓刀过程
主轴抓刀是要求现在无刀的主轴去抓刀库盘上的刀。动作是Y轴横向移动到达刀库顶端,Z轴向下移动到达刀具刀位并抓刀后,Y轴横向移动离开刀库(括弧号里内容是对Y和Z轴动作的描述):S1(Z轴到P0,快速)→S2(Y轴到P1,快速)→主轴定向,第一软限位生效,刀库门开→S8(Y轴到P2,快速)→主轴松刀→S7(Z轴到P3,快速)→S6(Z轴到P4,慢速)→主轴紧刀→S12(Y轴到P5,慢速)→S13(Y轴到P6,快速)→S14(Z轴到P1,快速)→第二软限位生效,主轴定向取消,刀库门关。
3.2主轴还刀过程
主轴还刀是把主轴上的刀还回刀库盘上原刀位。动作是Y轴横向移动到达刀具刀位并松刀后,Z向上离开刀具到刀库顶端,Y轴横向离开刀库:S1(Z轴到P0,快速)→S2(Y轴到P1,快速)→主轴定向,第一软限位生效→S3(Z轴到P6,快速)→刀库门开→S4(Y轴到P5,快速)→S5(Y轴到P4,慢速)→主轴松刀→S11(Z轴到P3,慢速)→S10(Z轴到P2,快速)→S9(Y轴到P1,快速)→第二软限位生效,主轴定向取消,主轴紧刀,刀库门关。
3.3主轴换刀过程
主轴换刀是要求把主轴上的刀还回刀库盘上原刀位,并且再抓另外一把刀库盘上的刀。动作是Y轴横向移动到达刀具刀位并松刀后,Z向上离开刀具到刀库顶端,刀库盘转动找刀,Z轴向下移动到达刀具刀位并抓刀后,Y轴横向移动离开刀库:S1(Z轴到P0,快速)→S2(Y轴到P1,快速)→主轴定向,第一软限位生效→S3(Z轴到P6,快速)→刀库门开→S4(Y轴到P5,快速)→S5(Y轴到P4,慢速)→主轴松刀→S11(Z轴到P3,慢速)→S10(Z轴到P2,快速)→刀库盘旋转,刀库找刀→S7(Z轴到P3,快速)→S6(Z轴到P4,慢速)→主轴紧刀→S12(Y轴到P5,慢速)→S13(Y轴到P6,快速)→S14(Z轴到P1,快速)→第二软限位生效,主轴定向取消,刀库门关。
二、马氏机构刀库自动控制程序说明
根据自动换刀控制要求和动作过程编制PLC进行调试,使ATC正常工作。
1.加工中心I/O点安排
1.1输入点安排I33.2:主轴紧刀到位开关(上位),I33.3:主轴紧刀到位开关(中位),I33.4:主轴松刀到位开关(下位),I36.3:主轴松刀按钮开关按下,I36.4:主轴紧刀按钮开关按下,I62.0:刀库ATC生效,I62.1:刀库ATC失效,I62.2:刀库点动,I62.3:刀库回零,I62.4:刀库盘正转,I62.5:刀库盘反转,I62.7:刀库计数,I63.0:刀库零位,I63.1:刀库门开,I63.2:刀库门关,I63.3:刀库电动机监控,I63.4:刀库锁。
1.2输出点安排Q49.0:主轴松刀阀,Q49.3:主轴松刀,Q56.0:刀库ATC生效灯,Q56.1:刀库点动,Q56.2:刀库电动机正转,Q56.3:刀库电动机反转,Q56.4:刀库制动器,Q56.5:刀库门开阀,Q56.6:刀库门闭阀,Q56.7:主轴吹气阀。
2.程序功能块安排说明
FC51:主轴松拉刀,FC66:马氏机构刀库T码处理,FC67:马氏机构刀库M码处理,FC68:马氏机构刀库综合处理。
3.PLC程序调试说明
刀库调试时需要对各个电气元器件进行单步调试,保证每一件电气元器件都能正常工作;然后根据刀库的抓刀,换刀,还刀等动作进行全部动作的手动强制执行,检验程序的执行情况;最后才能使用T和M指令在自动方式下进行程序的连续自动执行,使刀库能正常运行。
三、结束语
我们的ATC通过在企业的多个产品上实际运行测试,运行情况良好,达到了控制要求。由于ATC原理及经验大同小异,对不同类型数控系统机床也有一定的参考作用。