机床滤波器失灵会出现什么状况

㈠ 数控机床电源的常见故障及抗干扰措施

数控机床电源的常见故障及抗干扰措施

由于我国工业用电电网电压波动较大，由此造成数控系统电源部分故障频率较高。那具体的故障都有哪些呢?有什么抗干扰措施没有?我为此特意整理了相关知识分享给大家!

电源是电路板的能源供应部分，电源不正常，电路板的工作必然异常。

一、开关电源常见的故障

1、熔丝熔断

如果烧断时保险管发黑有斑点，说明线路有严重短路，它是由于高压滤波电容击穿，整流管击穿等明显故障原因引起。如果保险管不黑，属慢慢熔断，可进行静态测量。一般是半桥中的一个开关管击穿或不良。

2、熔丝不断，输出无电压

这种情况先检查有无300V直流电压。如果没有，故障发生在逆变之前;如果有300V高压而无输出，这时可用示波器检查开关管集电极有无20kHz波形。如果开关管被击穿或没有振起。高频变压器开路均可造成逆变停止。另外，逆变电器正常但被后级的过流或过压电路动作而保护，使输出无电压。如果12V档主输出电源输出空载，就会引起过保护而使输出无电压。

3、电源输出电压不准

一般情况下，数控系统各档稳压直流电压的允许电压范围为额定值的±5%之内，如果超此范围，可调整电压调节电位器。将主输出电压档调至标准值。如果不能调至标准值，可能是电位器坏了或稳压管坏了。如果只有某一档电压偏离较大，则很可能是该档整流二极管损坏，要尽可能调换同型号的二极管。有时开关电源的负载能力差，也会使输出电压降低过大，这可能因参数变化使电路工作点偏离线性区域，如放大环节增益降低，检测电路处于非线性状态等。

4、开关电源发出重复地特殊响声

这通常是工作频率过低所造成，可用示波器检测脉冲宽度调制器，正常工作时将近20kHz左右。如定时回路电容器容量变大，也会引起振荡频率过低，使电源产生特殊的重复的响声。使开关电源不能正常工作。更换合适的电容即可恢复其正常工作。

二、数控机床抗干扰途径

1、采用抗干扰的优质电源

经验表明由电源引入的干扰是系统干扰的主要来源，抗干扰性能好的优质电源是提高系统可靠性的关键。

2、阻断噪声干扰传递路径

数控系统使用现场的电磁环境一般较为恶劣，特别是附近大型电气设备起动及停止时会在公用交流电网和控制回路上产生高频瞬变噪声。这些噪声会通过数控系统的输入电源窜入系统内部，因此必须采取滤波、隔离、屏蔽和保护等措施将噪声阻断在系统外部。

1)使用电源滤波器抑制输入电源噪声

电源滤波器是抑制电源干扰的有力措施，目前市场上有各种型号规格的滤波器可供选择。从抗干扰的角度出发，应验证其插入衰减量是否达到要求。另外，滤波器对噪声的实际抑制效果还取决于使用方法，应注意以下三点：

a、滤波器要尽量靠近电源输入插座安装，进线和出线使用双绞线并靠近地电位布线，二者一定要分开走线，不能平行走线，更不能捆扎在一起。

b、滤波器的接地电阻应越小越好，最好直接安装在系统机壳上离系统接地端子最近的位置，这样能更好的抑制高频共模噪声。

c、数控系统内部的伺服电动机驱动器、外围接口电路和计算机电路的电源可分别用3个滤波器供电，这样不仅能抑制外部电源干扰，还能抑制各部分之间的相互干扰。

2)采用变比为1∶1的隔离变压器进行隔离

隔离变压器是在它的初级绕组和次级绕组之间加了一层屏蔽层，并将它和铁芯一起接地，防止干扰信号通过初次级之间的电路进人直流供电系统。它能有效地抑制由电网侵入的瞬态强脉冲干扰，使得直流或低频干扰信号不容易通过传导的方式形成感应噪声。

3)将电源装在金属屏蔽盒内，并与系统内其它部分尽量隔开安装，可减少噪声在系统内部的辐射干扰。

4)建立掉电保护功能

工业电网的供电不稳定或者系统电源的偶然故障，突然掉电的事故是难免的。这就要求系统在发生掉电时保护好现场的数据，待电压恢复正常时，便可从掉电处继续执行程序。系统的掉电保护方案可用带掉电保护的RAM(如FLASH)或可读写EEPROM等来保存系统掉电时的现场数据及标志字。

3、抑制电源工作产生的噪音

1)抑制直流稳压电源噪声

一部分数控系统的电源(+5V)是由三端集成稳压器构成的。电路中有TTL器件时，其开关动作时间为5～10ns，在瞬变电流和公共阻抗的作用下，直流电源线上产生开关噪声。使电路的噪声容限降低，导致逻辑电路和微处理器误动作。减小开关噪声的有效方法是在每个集成电路的电源端与接地端之间接入一个0.01～0.1μF的限噪 钽 电容或高频无感滤波电容，在设计电路板时应将此电容安装在该集成电路的.电源输入侧并尽量缩短电容的配线。

2)抑制开关电源的噪声

目前，开关电源在数控系统中得到广泛使用。但是开关电源的噪声大、噪声频谱宽及高频辐射干扰严重。这些固有的缺点不能从根本上予以消除，只能使用隔离、滤波和屏蔽等措施来阻断噪声的传输。具体方法如下：

a.减小开关级晶体管与电源屏蔽壳之间的耦合电容，以减少噪声的产生;

b.用电感线圈将开关电源机壳与数控系统外壳相连，以减小共模噪声;

c.在交流电源输入端接入线路滤波器，不但能抑制共模噪声和串模噪声的产生，并且对外部电源噪声也同样有效。

d.开关电源有多个负载时，应采取将各负载电路在电源处就分开的布线方法，而不采用在离开开关电源一段距离后再接负载的方法。按后者布线时，分布电容使各负载的线路不平衡，导致形成较大的串模噪声。另外，电源外壳与负载电路一点接地并且接地阻抗要尽可能小。开关电源到各个负载电路采用双绞线相连;

e.开关电源需要同时给大功率负载与小信号负载供电，尽管它们的电压一致，也要分别用两组独立的开关电源来供电，这两组电源的地线要有公共连接点，这样不会形成公共阻抗，防止两路负载之间相互影响。

4、合理接地与布线

系统中直流电源的工作地应与系统中继电器、电磁阀及其驱动电源所构成的功率地分开，两者不可混接。另外、接地电缆应足够粗，并且电阻要小。布电源线时，应使强电和弱电分开，输入线与输出线分开。要根据电流的大小，尽量加粗导线的宽度，使电源线、地线的走向与数据传输的方向一致。采取以上方法对数控系统电源部分进行改进设计，有效地消除了干扰的影响，增加了整个数控系统的可靠性。

㈡ CNC机床现示频漠糊不清并出现电压波动大请重开机是什么原因啊

根据您的描述，这个很像是电源谐波过大导致的，如果是偶尔会出现这类问题的话，谐波干扰导致的可能性会更大。

一、谐波

在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为l00Hz，3次谐波则是150Hz。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。

谐波

二、谐波干扰常用的方法

谐波的传播途径是传导和辐射，解决传导干扰主要是在电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离;解决辐射干扰就是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽。具体常用方法：

1、变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。

2、在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装MLAD-V变频器专用滤波器，滤波器的组成必须是LC型，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的。

3、电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰。

4、信号线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离(至少20cm以上)，切断辐射干扰。

5、变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，邻近其他电器设备的地线必须与变频器配线分开，使用短线。这样能有效抑制电流谐波对邻近设备的辐射干扰。

㈢ 电脑靠近数控箱受干挠怎么处理

随着数控机床在我国加工行业的普遍应用，数控机床维修及应用在我国机械行业逐渐兴起。但由于各种原因，使用人员对于报警的处理有时会无从下手，甚至无法说明到底是哪里出现故障，这也使维护人员经常在听到故障描述后，感到一头雾水。其实，很多故障报警都是因为电气干扰造成的影响，本文就自己的经验以FANUC系统为例子阐述一些抗干扰的措施。

一、干扰及抗干扰简介
1、在电网中对电子设备造成干扰的噪音有以下几种：
1）传导噪音
例如，由伺服放大器产生的噪音，经由电缆传导可对连在同一电源上的电子设备造成干扰，如下图所示。

2）辐射（无线电）噪音
例如，由伺服放大器产生的噪音，经由动力电缆的辐射可对周围的电子设备造成干扰。动力电缆就像发射天线一样向四周发射噪音干扰信号，如下图所示。

3）诱导（感应）噪音
当设备的电缆靠的太近时经感应或电容的偶合造成的干扰，如下面图中所示。

2、抗干扰的措施：
上述这些噪音，如果在机床制造时对电气柜和接线与布线处理不当就会因干扰使系统运行不稳定。根据实践和经验，下面介绍一些机床厂应采取的基本抗干扰措施。
1） 控制系统包括伺服放大器和主轴驱动单元应安装在密封的金属电柜内。
2） 注意布线与走线：信号线与动力线分开走线，电缆走线要靠近电柜的金属壁。
3） 信号线要屏蔽：指令信号和反馈信号线（如编码器信号）必须屏蔽。屏蔽线要分别接地。
4） 控制器、放大器和伺服电机都要分别接地。
5） 电网进线要加滤波器和浪涌吸收器。
6） 接触器、继电器或其它电器的电磁线圈的驱动器要加浪涌吸收器。7）排屑机、液压泵、导轨润滑泵等电动机的主回路接触器要加装主回路浪涌吸收器。

二、工作中抗干扰的几点做法。
1． CNC 控制器的电源
为了兼容，现在的FANUC CNC 控制器的电源一率为直流24V，一般用市场上购来的24V 稳压电源。
选择该电源时要注意：
1） 容量
容量要足够，且留有一定的余量（约+20%）。如果容量不够，系统可能不工作，或工作出错。
2） 从空载到满载的变化率
带负载时，电源电压要下降，要求变化率不能大于2%。
3） 输出电压变形
输出电压不能有断续。CNC 控制器中的元/器件是高速运行的，电压的瞬间波动会造成其工作出错。要求输入电压的瞬间断续不要超过允许值。
使用时电源时要注意：
1） 不要将I/O 点接于该电源，机床强电控制部分的I/O 点须用另外的电源。
2） 使用时要注意其通电和断电的顺序，特别是机床有重力轴的控制器，一定要保证重力轴的驱动电动机充分地能耗制动、并用机械卡紧后才能断开伺服的电源。

2． 机床的功率进线电路
如下图所示。

变压器：当使用200V 型式的伺服电动机和主轴电动机时，如上图所示，电源的进线需要使用变压器。由于变压器的隔离，在一定程度上提高了抗干扰能力。在我们国内，根据电网的情况，建议使用这种型式。
电网滤波器：即图中的噪音滤波器，下图是实际使用的一种滤波器的线路图。使用滤波器可以滤除：
1） 来自电缆的辐射噪音。
2） 由于杂散（寄生）电容引起的传导噪音。

浪涌吸收器：为了避免由于闪电或附近其它用电设备引起的浪涌电流造成干扰，应在进线处接浪涌吸收器。如图所示，浪涌吸收器有两路：电网的各线之间和各线对地之间。浪涌吸收器的接线要尽量短，导线的截面积要足够，约为2mm2。
AC 电抗器：在主接触器（MCC）后面应接交流电抗器（如上图）。
断路器：图中位置使用的断路器应具有漏电保护功能。当使用400V 的伺服电动机和主轴电动机时，可以不用变压器。但使用变压器会提高运行的可靠性。不用变压器时，一定要在电路中加电网滤波器。
3． 接地

如上图 所示，CNC 机床的接地系统可分为：信号地，机壳地和系统地。
1）信号地（SG）：这是提供给控制信号的基准电平（0V）。
2）机壳地（FG）：是为了运行可靠、抵抗干扰而提供的将内部和外部噪音隔离的屏蔽层。各单元的机壳，外罩，安装板和接口电缆的屏蔽均应接在一起。
3）系统地（SG）：是保护地。将各装置的机壳地与大地相连，以保护人员和设备当有漏电或短路时免遭电击，还可使干扰噪音流入大地。

上图即为fanuc系统伺服放大器接地示意图。
接地时要注意：
1）一个单元上的信号地（0V）与机壳地（FG）只在一点连接。
2）信号系统的机壳地与功率部分的机壳地应该分开，以避免功率部分的噪音对信号的干扰。
3）如上图，电源模块的CAX1 的接地点要接到机壳地。
4）接地线要足够粗，至少要与供电电源线一样粗。
5）接地电阻（系统地）要小于100Ω。

4． 接线、走线与屏蔽
电缆可分为强电（功率）信号线和弱电信号线。强电信号线包括：放大器的输入线，电动机的功率线，机床电柜中的接触器线圈、继电器线圈或其它功率信号线。这些信号为24V
或以上，直流或交流。弱电信号包括：NC 与放大器之间的控制信号线和响应信号线，反馈线，各种传感器的信号线等，这些信号为5V
或以下。走线时若两种线靠的太近，如上所述，强电信号就会对弱电信号造成干扰，因此要求：
1） 必须分开走线：要求分开绑扎，隔开一定距离。
2） 弱电信号线必须屏蔽，屏蔽层必须接地。电柜中应有接地板，各单元的屏蔽线经接地板接地，如下图。另外，如图中所示，强电（功率）的接地板应与弱电的接地板分开，并离开一定距离。不要与其它系统（例如PLC 控制器，物料设备，外部检测设备等）共用一块接地板。

3） 同一放大器的信号线应接于同一块接地板上，如下图。

4） 电缆线要尽量短，以避免功率损耗并减少干扰。
5） 走线要靠近电柜的金属壁。走线不能与运动件摩擦，不要磨损。
6） 线一定要接紧，否则会因接触电阻大造成：电压下降，信号功率变弱，打火产生干扰。
7） 屏蔽线的金属外皮必须用电缆卡子卡紧并接在接地板上。
5． 浪涌吸收器
电路中使用电感性元器件（如接触器、继电器等的线圈）时，必须使用消除噪音的器件如浪涌吸收器（电阻、电容电路）或二极管（反接）以消除电路工作时对外界造成干扰。下图是使用电阻、电容的接线，这种电路用于交流电路，二极管用于直流电路。

6． 电气柜的设计
1）

电柜必须使用金属材料，电柜必须密封。因为密封的金属电柜可以隔离电磁辐射，防护柜内的装置免受干扰。当然也可以隔离其内部的设备工作时产生的电磁波，避免对外界设备造成干扰。接地的电柜还可使漏电流导入大地，静电场接地，从而保证柜体为零电位，保护了人身和设备的安全，免遭电击。
电柜的制造最重要的是保持其良好的传导性（导电、导磁）和电磁场屏蔽性能，因此要求：
2） 接缝要焊接，没有缝隙。
3） 切口或开孔越小越好。盖和门要贴紧柜体，用传导性的密封垫。
4） 与外界导体连接时要表面刮净涂漆。

在实际工作维修，电气设计施工的时候主意以上的几点。这里只是以发那科系统为例，各机床厂商的要求略有差别，所以工作中还要严格按照系统生产厂商的屏蔽接地要求进行接地。另外还要主意就是客户现场服务时要注意现场的接地状况，根据实际情况判断机床故障。注意观察同车间里是否有电加工设备等要重干扰源和车间接地方法是否正确等。遇到莫名其妙的报警时也可以先排除干扰的原因在进行维修。希望我的见解对广大数控机床维修同仁有所帮助。

㈣ CNC控制系统都有哪些特征作用

CNC系统是一个专用的实时多任务计算机系统，在它的控制软件中融合了当今计算机软件技术中的许多先进技术，下面分别加以介绍。
1、曲线曲面的非均匀有理B样条（NURBS）插补该项技术采用沿曲线插补的方式，而不是采用一系列短直线来拟合曲线。这一技术的应用已经相当普遍。许多模具行业目前使用的CAM软件都提供了一个选项，即生成NURBS插补格式的零件程序。同时，功能强大的CNC还提供了五轴插补功能以及与此相关的特性。这些性能提高了表面精加工的质量，改善了电机运行的平稳度，提高了切削速度，并使零件加工程序更小。
2、更小的指令单位大多数的CNC系统向机床主轴传递运动和定位指令的单位不小于1微米。在充分利用CPU处理能力提高这一优势后，一些CNC系统的最小指令单位甚至可达到1纳米（0.000001mm）。在指令单位缩小1000倍后，可获得更高的加工精度，可使电机运行得更平稳。电机运行的平稳使得一些机床能够在床身振动不加大的前提下，以更高的加速度运行。
3、钟形曲线加速/减速也称作为S曲线加速/减速，或爬行控制。与使用直线加速方式相比，这种方式可使机床获得更好的加速效果。与其它加速方式相比，也包括直线方式和指数方式，采用钟形曲线方式可获得更小的定位误差。
4、待加工轨迹监控这一技术已被广泛使用，该技术具有众多性能差异，使其在低档控制系统中的工作方式与高档控制系统中的工作方式得以区别开来。总的来讲，CNC就是通过加工轨迹监控来实现对程序的预处理，以此来确保能获得更优异的加速/减速控制。根据不同的CNC的性能，待加工轨迹监控所需的程序块数量从两个到上百个不等，这主要取决于零件程序的最短加工时间和加速/减速的时间常数。一般而言，要想满足加工要求，至少需要十五个待加工轨迹监控程序块。
5、数字伺服控制数字伺服系统的发展如此迅速，以至于大多数机床制造商都选择该系统作为机床的伺服控制系统。使用该系统后，CNC能够更及时地控制伺服系统，而且CNC对机床的控制也变得更精确。
数字伺服系统的作用如下：
1）将提高电流环路的采样速度，再加上电流环控制的改善，从而降低电机温升。这样，不仅可以延长电机的寿命，还可以减少传递到滚珠丝杠的热量，从而提高丝杠的精度。除此之外，采样速度的加快还可以提高速度回路的增益，这些都有助于提高机床的整体性能。
2）由于许多新的CNC使用高速序列与伺服回路相连，因此通过通讯链路，CNC可获得更多的电机和驱动装置的工作信息。这可提高机床的维护性能。
3）连续的位置反馈允许在高速进给的情况下进行高精度的加工。CNC运算速度的加快使得位置反馈的速率成为制约机床运行速度的瓶颈。在传统的反馈方式中，随着CNC和电子设备的外部编码器的采样速度的变化，反馈速度受到信号类型的制约。采用串行反馈，这一问题将得到很好的解决。即使机床以很高的速度运行，也可达到精密的反馈精度。
6、直线电机近几年来，直线电机的工作性能和欢迎度有了显着的提高，所以很多加工中心采用了这一装置。至今，Fanuc公司至少已经安装了1000台直线电机。GEFanuc的一些先进技术使得机床上的直线电机的最大输出力为15,500N，最大加速度为30g。另一些先进技术的应用使机床的尺寸得以减小，重量得以减轻，冷却效率大为提高。所有这些技术上的进步使直线电机在与旋转电机相比时，优势更强：更高的加/减速率；更准确的定位控制，更高的刚度；更高的可靠性；内部的动态制动。
CNC控制器的特点：
1、多坐标、多系统控制
比如FANUC最新的高档控制器11S30i—MODELA系统，最大控制系统数为10个系统（通道），最多轴数和最大主轴配置数为40轴，其中进给轴32轴，主轴为8轴，最大同时控制轴数为24轴／系统。最大PMC系统为3个系统。最大I／O点数为4096点／4096点，PMC基本命令速度为25ns。最大可预读程序段：1000段。这是当前世界配置最高的数控系统。由于具有多轴多系统配置，因此特别适合大型自动机床，复合机床，多头机床等的需要。
2、高精、高速加工功能
这是CNC系统最重要的功能，由于有了这个功能，使制造技术（MT）大大地向前发展了。数控机床采用计算机控制，可以保证加工的零件具有很高的精度重复性。但为了得到一定的功能，输入控制器的信号要经过一系列处理，不可避免地要失真、延时。因此在高速加工时，要保持高的加工精度就要采取一定的措施减少失真、延时。高精、高速的加工，除了机械设计和制造要保证能实现目标外，对CNC系统的要求主要是处理速度快、控制精度高。采用前馈控制，以补偿由于伺服滞后所产生的误差，提高加工精度。适当控制进给率和采用恰当的加减速曲线可以减少加减速滞后所产生的误差。“前瞻”控制在程序执行前对运动数据进行计算、处理和多段缓冲，从而控制刀具按高速运动，而且误差很小。对于机床平滑运行的高精度轮廓控制，采用对指令形式的实时识别，可以最佳地控制速度、加速度和加加速度，因而使加工总是保持在最佳状态。为了防止扰动，开发数字滤波器的技术，以消除机械的谐振，提高伺服系统的位置增益。高精进给和主轴的伺服系统对高速、高精和高效十分重要。目前主要从以下几方面提高其性能。减少电机和驱动器以及控制单元的大小，提高编码器的分辨率；直线移动轴可以来用直线伺服电机驱动；减少机械传动链，提高刚度，提高精度。当主轴电机采用同步电机时，它非常适用于齿轮机床的系统，齿轮机床有时需要很低的主轴速度，但精度很高。比如，FANUC伺服电机的设计体积小，采用高增益控制，伺服电机是无齿槽效应的电机，带有1.6xlo’脉冲／转分辨率的编码器。
伺服控制采用交流数字伺服控制，具有很高电流检测精度，采用相应的硬件，可以产生所谓“纳米控制”，也就是在系统检测分辨率为1岭m时，插补分辨率可以达到1nm；它使在CNC内部的计算误差最小化，每次内部计算以纳米或更小的单位，大大提高了加工的质量。对于控制直线电机，设计数字滤波器以避免直接驱动机械带来的多点谐振特性，联合这些功能，机床刀具的运动就可以准确地按照着指令执行。对于加工具有自由曲面的模具，会在程序段之间出现条纹，为了解决这个问题，FANUC开发了“纳米平滑”功能，圆整CNC指令的公差，以“纳米”为单位评估原始曲线，并对其进行NURBS插补。这些性能满足了机床“高速高精”以及“低速高精”的要求。
3、轴加工和复杂加工功能
由于5轴加工工艺合理，相对于3维曲面加工，它可以充分利用刀具的最佳几何形状进行切削，在复杂形状的高速高精加工中可以提高效率，提高光洁度。因此得到越来越广泛的应用。5轴加工的机械其配置主要有刀具旋转方式、工作台旋转方式和这两种的混合方式。因此5轴加工功能要能满足各种配置的要求。根据5轴加工的特点，把它们，比如TCP（刀具中心控制），刀具半径补偿等功能，应用到不同机械配置的5轴加工机床。
4、数控复台功能
为了提高生产率，数控复合加工机床的开发和制造已变成数控机床的一种发展趋势。复合加工机床是指在同一机械上可以进行多种工艺的加工，如在一台机床上可以进行车加工、铣加工、锤加工等，比如，一个圆柱体要进行圆柱表面的车削、锤子L、还要求在圆柱面上铣沟槽，这些加工都要求在同一台数控机床上完成。这样就能大大提高生产率。因此，对于数控复合机床，百先需要增加可以用于进行复合加工功能的控制系统，比如铣床需要增加螺锥线功能、螺旋线功能、3维圆弧功能、刀具中心点控制等，另外，刀具补偿功能也需要既有车加工又有铣加工的功能。除此以外，这种机床还经常需要高速加工。为了通过PC或数控系统本身对多台机床进行集中监控和管理，系统需要通过网络进行通信。以便传递程序，监控加工状态。除此以外，网络功能还可以传送维修数据，对系统进行远程控制、操作和诊断；传送CAD／CAM数据。CNC具有现场通信网络功能，就可以在CNC与伺服装置之间，CNC与I／o控制之间传递控制、监控和诊断数据。目前主要采用以太网以及现场总线。随着技术的发展，应用无线技术也已经出现。无线技术可以使信息到达几乎是任何地方。
6、高可靠性和安全性功能
CNC系统与数控机床一起，工作在底层车间，经受恶劣的环境，如：温度，湿度，振动，油雾，粉尘的影响，同时又要求连续工作；因此对可靠性要求特别高，除了可靠性设计、制造工艺等措施外，现代数控系统的可靠性主要采取以下措施：①采用光纤，减少电缆连接，比如FANUC的数控系统通过光纤连接CNC和伺服放大器，以串行高速的方式从CNC到多个伺服放大器传递大量的数据。②采用纠错码（ECC：EnorCorrectingCODe）传送数据，随着软件高速处理大量数据，也要求对微处理器、存储器和LSI的处理速度大大提高。由于这些安装在CNC的印刷板上的高速电子元器件进行高速读、写和传递数据时，由IC驱动的信号波形变为滞后，在这样的状况下，不采用模拟电路处理的方法时，导致不能正确地传递数字信号。另外，在最新电子元件低压供电时，降低了电路低抗噪音的运行范围。为此，CNC电路将采取更先进的纠错码传递数据。ECC是一种领前的高可靠性技术，通过把ECC加到数据上以传送各种不同型式的数据，使系统更可靠。②采用双检安全（DualCheckSa缸y）措施。“双检安全”与欧洲安全标准（EN954—1）一致。它的原理是在CNC内嵌人多个处理器冗余地监控伺服电机和主轴电机以及与安全相关的I／0信号并使用急停与相关的I／0电路使系统安全地运行和停止。
CNC控制器的开放：
当出现NC机床以后，制造厂家就希望能打开NC系统这个黑盒子，部分或全部地代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能放进NC系统，同时也希望它具有图形交互、诊断等功能。这就需要商用的数控系统具有友好的人机界面和提供给用户的开发平台。要求NC控制器透明以使机床制造商和最终用户可以自由地执行自己的思想。于是产生了开放结构的数控系统。
IEEE“开放系统技术委员会”定义“开放结构”为：“开放系统所执行的应用可以运行在多家制造者不同的平台；并可以与其他系统的应用具有互操作性，且呈现与用户交互协同（1EEElo03.0）。”也可以用下列的性能指标评估控制器的开放性。比如应用模块为AM：①移植性：在保持应用模块（AM）的功能下，不需任何变化就可以应用到不同的平台。②扩展性：不同的AM能运行在一个平台而不出现冲突。③互操作性：AM在一起工作时表现为相互协同，可以根据定义相互交换数据。④缩放性：按照用户的需要，AM的功能、性能和硬件的规模可以伸缩。
开放结构的控制器（oAC）使控制器销售商、机床制造商和最终用户可以从柔性和敏捷生产中获得较大利益。其主要目标是在标准化环境下采用开放的接口使操作方便，成本降低和柔性增加。这样的系统能力被广泛接受。软件可以重复使用，用户可以按照给定的配置设计他们的控制器。
控制系统的开放体系结构由于考虑到对实时和可靠性要求很严格，因此是高度复杂的系统。其特点是基于PC，相互链接的关键结构为系统组件和接口，系统组件由软件模块和硬件模块所组成。在开放系统中，各个组件和接口还可以在制造过程中实现增加智能的优点。对于控制的复杂性，这些系统的硬件和软件是基本的工具。控制的接口可以分成两组：内部和外部的接口。①外部接口：这些接口连接系统和监控单元以及子单元、用户。它们可以分为编程接口和通信接口。NC与PI‘C编程接口采用国家或国际标准，如RS一274、DIN66025、或IEC6l131—3。通讯接口也强烈地受标准的影响。现场总线系统，如SERCOS，P凹肋us或DeviceNet用作驱动和I／O的接口。I，AN（局网LocalAreaNetwork）网络主要基于以太网和TCP／IP与监控系统连系的接口。②内部接口：用于组件间的互相作用和数据交换，以形成控制系统的核心。在这方面，一个重要的性能是支持实时机构。为了得到可重构和白适应的控制，控制系统的内部结构基于平台的概念。由于软件组件中无法知道专用硬件的详情，因而主要的目标是建立一个可定义的但是在软件组件间进行柔性的通讯方法。应用编程接口（APl）保证了这些需要。控制系统的全部功能被分为几个包，模块化的软件组件通过被定义的API互相作用。
根据1999年美国机器人工业论坛的资料，当年美国机器人全部装机的系统是机器人本身价值的3—5倍，也就是如果有lo亿美元机器人的市场，等于增加20到40亿美元的附加值，如果其中25％归因于软件集成的原因引起的，再认为如果通过标准化的开发和应用，采用开放体系结构的控制器使其中降低50％；那么在采用开放控制器后，每年潜在的价值就可以节省2亿5千万到5亿美元。
目前，开放的数控系统结构主要有3种形式：①基于PC的CNC系统，这种系统以PC机为平台，开发数控系统的各种功能，通过伺服卡传送数据，控制坐标轴电机的运动。这类系统有时也称为SoftNC，这样的系统容易做到全方位开放。②PC嵌入式：这种系统的基本结构为：CNC十PC主板，即把一块CNC板插入传统的PC机器中，CNC主要运行以坐标轴运动为主的实时控制，或且CNC作为数控功能运行，而PC板作为用户的人机接口平台。③PC十CNC：目前主流NC系统生产厂家认为NC系统最主要的性能是可靠性，像PC机存在的死机现象是不允许的。而系统功能首先追求的仍然是高精高速的加工。加上这些厂家长期已经生产大量的NC系统；体系结构的变化会对他们原系统的维修服务和可靠性产生不良的影响。因此不把开放结构作为主要的产品，仍然大量生产原结构的NC系统。为了增加开放性，主流NC系统生产厂家往往在不变化原系统基本结构的基础上增加一块PC板，提供键盘使用户能把PC和CNC在一起，大大提高了人机界面的功能，比较典型的如FANUC的150i／160i／180i／210j系统。有些厂家也把这种装置称为融合系统（fusionsystem）。由于它工作可靠，界面开放，越来越受到机床制造商的欢迎。

㈤ 数控机床故障诊断的常用方法和手段是什么

数控机床，是一种技术含量很高的机、电、仪一体化的复杂的自动化机床，机床在运行过程中，零部件不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，因此，熟悉机械故障的特征，掌握数控机床机械故障诊断的常用方法和手段，对确定故障的原因和排除有着重大的作用。
一、数控机床故障诊断原则与基本要求
所谓数控机床系统发生故障(或称失效)是指数控机床系统丧失了规定的功能。故障可按表现形式、性质、起因等分为多种类型。但不论哪种故障类型，在进行诊断时，都可遵循一些原则和诊断技巧。
1.1、排障原则。
主要包括以下几个方面：1）充分调查故障现象，首先对操作者的调查，详细询问出现故障的全过程，有些什么现象产生，采取过什么措施等。然后要对现场做细致的勘测；2）查找故障的起因时，思路要开阔，无论是集成电器，还是和机械、液压，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来。然后进行综合判断和优化选择，确定最有可能产生故障的原因；3）先机械后电气，先静态后动态原则。在故障检修之前，首先应注意排除机械性的故障。再在运行状态下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对通电后会发生破坏性故障的，必须先排除危险后，方可通电。
1.2、故障诊断要求。
除了丰富的专业知识外，进行数控故障诊断作业的人员需要具有一定的动手能力和实践操作经验，要求工作人员结合实际经验，善于分析思考，通过对故障机床的实际操作分析故障原因，做到以不变应万变，达到举一反三的效果。完备的维修工具及诊断仪表必不可少，常用工具如螺丝刀、钳子、扳手、电烙铁等，常用检测仪表如万用表、示波器、信号发生器等。除此以外，工作人员还需要准备好必要的技术资料，如数控机床电器原理图纸、结构布局图纸、数控系统参数说明书、维修说明书、安装、操作、使用说明书等。
二、故障处理的思路
不同数控系统设计思想千差万异，但无论那种系统，它们的基本原理和构成都是十分相似的。因此在机床出现故障时，要求维修人员必须有清晰的故障处理的思路：调查故障现场，确认故障现象、故障性质，应充分掌握故障信息，做到“多动脑，慎动手”避免故障的扩大化。根据所掌握故障信息明确故障的复杂程度，并列出故障部位的全部疑点。准备必要的技术资料，比如机床说明书，电气控制原理图等，以此为基础分析故障原因，制定排除故障的方案，要求思路开阔，不应将故障局限于机床的某一部分。在确定故障排除方案后，利用示万用表、示波器等测量工具，用试验的方法验证并检测故障，逐级定位故障部位，确认出故障属于电气故障还是机械故障，是系统性的还是随机性的，是自身故障还是外部故障等等。故障的排除。通常找到故障原因后问题会马上迎刃而解。
三、故障处理方法
数控机床的数控系统是数控机床的核心所在，它的可靠运行，直接关系到整个设备运行的正常与否。下面总结提炼出一些判断与排除数控机床故障的方法。
3.1、充分利用数控系统硬件、软件报警功能。
在现代数控系统中均设置有众多的硬件报警指示装置，设置硬件报警指示装置有利于提高数控系统的可维护性。数控机床的CNC系统都具有自诊断功能。在数控系统工作期间，能够适时使用自诊断程序对系统进行快速诊断。一旦检测到故障，就会立即将故障以报警的方式显示在CRT上或点亮面板上报警指示灯。而且这种自诊断功能还能够将故障分类报警。
3.2、数控机床简单故障报警处理的方法。
通常，数控机床具有较强的自警功能，能够随时监控系统硬件和软件的工作状态，数控机床的大部分故障能够出现报警提示，可以根据故障提示，确定机床的故障，及时处理、排除故障，提高机床完好率和使用效率。
3.3、直接观察法。
直接观察法就是利用人的感觉器官注意发生故障时(或故障发生后)的各种外部现象并判断故障的可能部位的方法。这是处理数控系统故障首要的切入点，往往也是最直接、最行之有效的方法，对于一般情况下“简单”故障通过这种直接观察，就能解决问题。
3.4、利用状态显示诊断功能判断故障的方法。
现代数控系统不但能够将故障诊断信息显示出来，而且还能够以诊断地址和诊断数据的形式，提供诊断的各种状态。
3.5、发生故障及时核对数控系统参数判断故障的方法。
数控机床的数控系统的参数变化，会直接影响到数控机床的性能，使数控机床发生故障，甚至整机不能正常工作。因此，在对故障的分析诊断过程中，尽管采取了一些措施，仍然不能解决问题、排除故障，或者对故障出处不够明朗的话，应该改变思路，从人们所说的“软”故障着手。检查核对数控系统的参数，是否是因为数控系统参数变化所导致的故障，往往是一丝异常，便是症结所在。
四、故障举例
4.1、数控机床排屑器故障分析及其改进。
经现场工作人拆下电机并对其进行试运行，结果显示运转正常，因此可排除电机故障原因，同时可观察到电动机传动轴上的键并未在键槽上，因此可初步诊断故障的直接原因为电机轴与排屑螺旋杆脱离，进一步分析，由于传动键受到负载瞬时不断变化的力，若此时把传动键进行分割，这时就可以把分割的每一部分看成一个横梁，因此可对其进行振动分析。
经过受力情况的分析，传动键具备了微动磨损产生的条件因此传动键磨损属于微动磨损，而且搜寻发现键已脱落到螺旋杆管孔内，可以得出键完好只有些微小磨损，因此可排除键压溃以及键磨损原因，最后可断定此次故障的直接原因为键脱落，造成螺旋排屑杆与电机轴脱离失去传动力。将键装上并将电机重新装配后，故障排除工作正常。
4.2、数控机床的振动爬行处理。
数控系统的振荡现象已成为数控全闭环系统的共同性问题。系统振荡时会造成机床产生爬行与振动故障，机床的振荡故障通常发生在机械部分和进给伺服系统。产生振荡的原因有很多，陈了机械方面存在不可消除的传动间隙、弹性变形、摩擦阻力等诸多因素外，伺服系统的有关参数的影响也是重要的一方面。有时数控系统会因扩械上某些振荡原因产生反馈信号中含有高频谐波，这使输出转矩里不桓定，从而产生振动。对于这种高频振荡情况，可在速度环上加入一阶低通滤波环节，即为转矩滤波器。
速度指令与速度反馈信号经速度控制器转化为转矩信号，转矩信号通过一阶滤波环节将高频成分截止，从而得到有效的转矩控制信号。通过调节参数可将机械产生的100Hz以上的频率截止，从而达到消除高频振荡的效果。
五、故障排除的确认及善后工作
故障排除以后，维修工作还不能算完成，尚需从技术与管理两方面分析故障产生的深层次原因，采取适当措施避免故障再次发生。必要时可根据现场条件使用成熟技术对设备进行改造与改进。故障排除的确认，故障处理完毕。整理好线路，把机床的所有动作均试运转一遍，正常可交付使用，同时让操作工继续做好运行观察。一段时间后，询问一下操作工机床的运行状况，并再次对故障点进行全面检查。最后做维修记录，详细记录维修的整个过程，包括维修时间、更换件型号规格及故障原因分析等。从排除故障过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，最终充实自己。

㈥ 数控机床系统振荡故障怎么进行消除

机床的振荡故障通常发生在机械部分和进给伺服系统。产生振荡的原因有很多，陈了机械方面存在不可消除的传动间隙、弹性变形、摩擦阻力等诸多因素外，伺服系统的有关参数的影响也是重要的一方面。伺服系统有交流和直流之分，本文主要讨论直流伺服系统因参数影响引起的振荡。大部分数控机床采用的是全闭环方式。
引起伺服系统振动的原因大致有四种情况：1、位置环不良又引起输出电压不稳；2、速度环不良引起的振动；3、伺服系统可调定位器太大引起电压输出失真；4、传动机械装如丝杠间隙太大。这些控制环的输出参数失真或机械传动装置间隙太大都是引起振动的主要因素。它们都可以通过伺服控制系统进行参数优化。
数控机床系统应该如何进行消除振荡？
1、闭环伺服系统造成的振荡：有些数控伺服系统采用的是半闭环装置，而全闭环伺服系统必须是在其局部半闭环系统不发生振荡的前提下进行参数调整，所以两者大同小异，本文只讨论全闭环情况下的参数优化方法。
2、降低位置环增益：在伺服系统中有参考的标准值，例如FANUC0-C系列为3000，西门子3系统为1666，出现振荡可适当降低增益，但不能降太多，因为要保证系统的稳态误差。
3、降低负载惯量比：负载惯量比一般设置在发生振动时所示参数的70%左右，如不能消除故障，不宜继续降低该参数值。
4、加入比例微积分器（PID）：比例微积分器是一个多功能控制器，它不仅能有效地对电流电压信号进行比例增益，同时可调节输出信号滞后成超前的问题，振荡故障有时因输出电流电压发生滞后成超前情况而产生，这时可通过PID来调节输出电流电压相位。
5、采用高频抑制功能：以上讨论的是有关低频振荡时参数优化方法，而有时数控系统会因机械上某些振荡原因产生反馈信号中含有高频谐波，这使输出转矩里不恒定，从而产生振动。对于这种高频振荡情况，可在速度环上加入一阶低通滤波环节，即为转矩滤波器。
速度指令与速度反馈信号经速度控制器转化为转矩信号，转矩信号通过一阶滤波环节将高频成分截止，从而得到有效的转矩控制信号。通过调节参数可将机械产生的100Hz以上的频率截止，从而达到消除高频振荡的效果。综上所述，利用双位反馈可使系统在全闭环和半闭环两种方式下进行，从而大大提高了系统的调节范围，也增加了系统的调节参数。从时间常数上可知，该系统可在停止状态下进行全闭环误差调整，在过渡状态下可进行半闭环调整。现以FANUC0-C为例，将具体参数调整过程进行简单介绍。首先设参数P8411#（DPFB）为1，即为选择双位置反馈功能；P8499为位置反馈的zui大振幅，一般设置为0；P8478（分子）和P8479（分母）为中位转换环节的常数设置，可根据要求设置；P8480为一阶延时环节的参数设置代号，其设置范围为：10~300mS，一般设定为100mS左右；P8481为零点幅度，一般情况下为0，但因振荡可适当调高一点。双位反馈功能是一种比较灵活的误差修正方式，在系统调试过程中有很好的参数优化和保证系统稳定性的功能。
数控系统的振荡现象已成为数控全闭环系统的共同性问题。系统振荡时会造成机床产生爬行与振动故障，尤其在卧式带立柱的轴和旋转数控工作台轴其系统出现振荡的频率较高。该问题已成为影响数控设备正常使用的重要因素之一。

㈦ 数控机床都有哪些抗干扰措施

一、干扰产生的原因：电火花机床利用高频放电对工件腐蚀加工，高频对智能纠错控制器产生干扰。干扰一般是指那些与信号无关的，在信号输入、传输和输出过程中出现的一些不确定的有害的电气瞬变现象。这些瞬变现象会使数控系统中的数据在传输过程中发生变化，增大误差，使局部装置或整个系统出现异常情况，引起故障。干扰源的产生主要有以下几种情况：
①电源干扰：由于电网覆盖范围广，存在多种设备共享一个电网，尤其是电网内部的变化，电源开关操作、雷击浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边，使电压暂变，导致电网电压波动。此外，电源线在传输过程也会产生噪声以及快速瞬变的脉冲串，污染电网。
②辐射干扰：电磁或电场在自然界中无处不在。工作中的电火花穿孔机除了受到电场的作用外还受到了磁场的作用。电火花穿孔机在运行过程中，由于工作环境的恶劣性，不可避免的会受到电磁干扰。
③数字信号和模拟信号间的干扰：电火花穿孔机在工作过程中，由于整套设备涉及到的器件较多，既有AC380V、AC220V交流电信号，又有DV24V、DC5V的各种低压直流电信号。用来传递信号的电缆，在走线过程中，有时会由于模拟信号输出设备或由伺服驱动器或变频器产生的干扰引起误动作发生，影响设备的正常工作；用来传递I/O输入/输出信号的频率受到时钟频率和谐波干扰，加上线路走线不当，使数字信号线和模拟信号线不可避免的会受到外来干扰信号的干扰，各种信号线相互之间也会通过线间耦合等产生干扰。
二、抗干扰的措施：这些措施主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等。
①屏蔽技术：屏蔽是目前采用zui多也是zui有效的一种方式。屏蔽技术切断辐射电磁噪声的传输途径通，常用金属材料或磁性材料把所需屏蔽的区域包围起来，使屏蔽体内外的场相互隔离，切断电磁辐射信号，以保护被屏蔽体免受干扰，屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁屏蔽。在实际工程应用时，对于电场干扰时，系统中的强电设备金属外壳(伺服驱动器、变频器、驱动器、开关电源、电机等)可靠接地实现主动屏蔽；敏感设备如智能纠错装置等外壳应可靠接地，实现被动屏蔽；强电设备与敏感设备之间距离尽可能远；高电压大电流动力线与信号线应分开走线，选用带屏蔽层的电缆，对于磁场干扰，选用高导磁率的材料，如玻莫合金等，并适当增加屏蔽体的壁厚；用双绞线和屏蔽线，让信号线与接地线或载流回线扭绞在一起，以便使信号与接地或载流回线之间的距离zui近；增大线间的距离，使得干扰源与受感应的线路之间的互感尽可能地小；敏感设备应远离干扰源强电设备变压器等。
②隔离技术：隔离就是用隔离元器件将干扰源隔离，以防干扰窜入设备，保证电火花机床的正常运行。常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。
(1)光电隔离：光电隔离能有效地抑制系统噪声，消除接地回路的干扰。在智能纠错系统的输入和输出端，用光耦作接口，对信号及噪声进行隔离；在电机驱动控制电路中，用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。
(2）变压器隔离是一种用得相当广泛的电源线抗干扰元件，它zui基本的作用是实现电路与电路之间的电气隔离，从而解决地线环路电流带来的设备与设备之间的干扰，同时隔离变压器对于抗共模干扰也有一定作用。隔离变压器对瞬变脉冲串和雷击浪涌干扰能起到很好的抑制作用，对于交流信号的传输，一般使用变压器隔离干扰信号的办法。
(3)继电器隔离，继电器的线圈和触点之间没有电气上的。因此，可以利用继电器的线圈接受电气信号，而用触点发送和输出信号，从而避免强电和弱电信号之间的直接，实现了抗干扰隔离。
③滤波技术：滤波技术是抑制干扰的一种有效措施。滤波器是由集总参数R、L、C构成等效电路。具有分离信号、抑制干扰、阻抗变换与阻抗匹配和延迟信号等功能。采用滤波器可以很好的滤波设备电路中的有害成分，提高设备的可靠性。在数控机床上，为了抑制高频对智能控制装置的干扰。可采用低通滤波器滤除电路中的高频成分，改善电源质量。对于各类触点或开关，在闭合或断开瞬间因触点抖动所引起的干扰，抑制感性负载在切断电源瞬间所产生的反向势，可以采用阻容滤波来排除，这样可以将电感线圈的磁场释放出来的能力，转化为电容器电场的能量储存起来，以降低能耗。采用L-C滤波器则会降低负载阻抗，从而增加滤波效果，发挥滤波器的作用，降低干扰。
④接地处理：将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点(大地)实现低阻抗的连接，称之谓接地。接地的方式主要有：保护接地、工作接地、屏蔽接地。接地的目的有两个：一是为了减小干扰；二是为了人身安全。为了降低安全事故的发生，安全接地保护接地端子与电气设备的机壳底盘等应实现良好的搭接，做到真正的和大地相连。在数控机床的电柜中，接地排厚度不得低于3mm(铜板)，接入大地的接地电阻应小4欧姆；系统内的保护地线，应用尽量粗和短的黄绿双色线连接到接地排上，并且避免构成环路；可以减少与其他设备的相互电磁干扰。为了避免数控机床在工作过程中的共地线阻抗干扰和地环路干扰以及共模电流辐射干扰发生，工作接地极为重要。工作接地方式有浮地、单点接地、多点接地和混合接地。
⑤软件抗干扰：用软件来识别有用信号和干扰信号，并滤除干扰信号的方法，称为软件滤波。一般通过信号时间、空间和属性来判断是有用信号还是干扰信号。当电磁干扰使数控系统的程序跑飞时，看门狗能够帮助系统自动恢复正常运行。