毕业论文浅析车床生产设备的管理和维护.doc
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1、江西工业工程职业技术学院毕业论文题目 浅析车床生产设备的管理和维护 姓 名 指导老师 专 业 机电一体化技术班 级 机电09x学 号 2009xxxx江西工业工程职业技术学院数控车床生产设备的管理与维护【摘要】随着科学技术和社会生产的不断发展,对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。采用机械加工工艺过程的自动化不仅能够提高产品的质量、提高生产效率、降低生产成本,还能够大大改善人工的劳动条件。然而在企业中,机械设备正朝着大型化、自动化、高精度化方向发展,生产系统规模变得越来越大,设备的结构也变得越来越复杂,当代维修人员遇到的大多是机电一体化的复杂设备,因此数控机床能否达到加工精度高、产品质
2、量稳定、提高生产效率的目标,这不仅取决于机床本身的精度和性能,很大程度上与操作者在生产中能否正确地对数控机床进行有效的管理和维护保养密切相关。【关键词】数控机床;管理;维护保养目 录第一章 概 述11.1 数控简介11.2 数字控制的基本概念11.3 数控机床的组成2第二章 机床故障诊断与管理的基本要求32.1 对机床故障的基本了解32.2.1 故障的基本概念32.2.2 故障的分类32.2.3 数控系统的可靠性42.2.4 数控机床管理的特点42.2.5 数控系统的诊断方法42.2故障排除方法52.2.1 故障处理的大致方向52.2.2 故障处理的具体方法6第三章 机械设备的基本管理63.1
3、 对设备管理的认识631.1 设备管理定义73.2 机械设备管理的大致方面73.2.1 机械设备管理的注意事项73.3 机械设备管理发展的大致方向83.4 机械设备发展的意义8第四章 数控设备的基本维护94.1 维护的概念94.2 设备维护的基本内容94.3设备维护的基本步骤104.3.1 经常使用的数控车床维护104.3.2 数控车床长期不用时的维护104.3.3 电源的维护与保养114.4 预防性维护11总 结12致 谢13参考文献14第一章 概 述1.1 数控简介科学技术和社会生产的发展,对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。采用机械加工工艺过程的自动化不仅能提高产品的质量、提高
4、生产效率、降低生产成本,还能大大改善工人的劳动条件。在机械制造工业中,单件与小批生产的零件约占机械加工总量的80%以上,尤其是在造船、航天、航空、机床、中型机械等行业以及国防部门,其产品的生产特点是加工批量小、改型频繁、零件的形状复杂而且精度要求高,采用专用化程度很高的自动化机床加工这类零件就显得很不合适,因为生产过程中需要经常改装与调整设备,对于专用生产线来说,这种改装与调整甚至是不可能实现的。今年来,由于市场竞争日益激烈,为了在竞争中求得生存与发展,就必须频繁地改型,并缩短生产周期,满足市场上不断变化的需要。因此,即使是大批量生产,也改变了产品长期一成不变的做法,频繁地进行新产品开发。已经
5、使用的各类仿形加工机床部分地解决了小批量、复杂零件的加工,但在更换零件时,必须制造靠模和调整机床,不但要耗费大量的手工劳动,延长了生产准备周期,而且由于靠模误差的影响,加工零件的精度很难达到较高的要求。为了解决上述这些问题,满足多品种、小批量的自动化生产,迫切需要一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的柔性自动化机床。数字控制(或数控)机床就是在这样的背景下产生与发展起来的,它极其有效地为单件、小批量生产的精密复杂零件的生产提供了自动化加工手段。1.2 数字控制的基本概念数字控制技术简称数控(numerical control,缩写为NC),是以数字或数字代码的形式来实现控制的一门技术,也就
6、是把加工产品的整个生产过程的全部内容(如几何尺寸、加工顺序、运动规律、辅助功能等),进行代码话的数字处理,并把它记录控制介质中(如穿孔带、磁带、磁盘、存储器等),加工时将它输入到专用的计算机装置或计算机中,经过运算与处理发出各种控制信号,控制数控设备自动进行加工。当被加工的产品变更时,只要改用另一种描写该产品的控制介质即可,而不需要对加工设备作复杂的调整工作,从而可使生产过程能在人不干预或少干预的情况下自动进行,实现生产过程的自动化。因此,数控技术是一种灵活的、高效性的控制技术。数字控制是相对模拟量而言的,数字控制系统中的控制信息是数字量,而模拟控制系统中的信息是模拟量。数字控制与模拟量控制相
7、比有许多优点:可用不同的字长表示不同精度的信息,可对数字化信息进行逻辑运算、数学运算等复杂的信息处理工作,特别是可用软件来改变信息处理方式或过程,而不是改变电路或机械结构,从而使机械设备具有很大的“柔性”。数字控制的对象是多种多样的,但数控机床是最早应用数控技术的控制对象,也是最典型的数控化设备。数控系统与被控机床本体的结合体称为数控机床。机床数控是具有高附加值的技术密集性产品,实现了高度的机电一体化。它集机械制造、计算机、微电子、现代控制及精密测量等多种技术为一体,使传统的机械加工工艺发生了质的变化。这个变化的本质就在于用数控系统实现了加工过程的自动化操作。1.3 数控机床的组成数控机床通常
8、由以下几部分组成,结构框图如图1.1所示。图1.1 数控机床的基本结构1 程序编制对数控机床进行控制,首先必须在人与机床之间建立某种联系,这种联系的中间媒介物称为控制编制载体(或称程序载体)。在控制介质上存储着加工零件所需要的全部几何信息和工艺信息。这些信息是对加工工件进行工艺分析的基础上确定的,它包括工件在机床坐标系内的相对位置、刀具与工件相对运动的坐标参数、工件加工的工艺路线和顺序、主运动和进给运动的工艺参数以及各种辅助操作。然后用标准的由字母、数字和符号构成的代码按规定的格式编制工件的加工程序单,再按程序单制作穿孔带、磁带等多种控制介质,常用手工直接输入方式将程序输入到数字控制系统中。编
9、程工作可以由人工进行,也可以由计算机辅助编程系统完成。2 输入装置 输入装置的作用是将程序载体上的数控代码信息转换成相应的电脉冲信号传送至数控装置的内存储器。输入装置最早使用光电阅读机对穿孔带进行阅读,以后大量使用磁带机和软盘驱动器。还有通过数控装置控制面板上的输入键,按工件的程序清单用手工方式直接输入内存贮器(即MDI方式),也可以用通讯方式由计算机直接传送给数控装置。3. 数控装置 数控装置是数控机床的关键环节,首先接受输入装置送来的电脉冲信号,通过数控装置的逻辑电路或计算机数控的系统软件进行译码和寄存,这些指令和数据将作为控制与运算的原始依据。数控装置的控制器接受相应的指令将有关数据进行
10、运算和处理,输出各种信号和指令,控制机床各部分按程序的要求实现某一操作。4. 伺服驱动伺服系统是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标值(或给定值)的任意变化的自动控制系统。在自动控制系统中,使输出量能够以一定的准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为随动系统,亦称伺服系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求,对功率进行放大、变换与调控等处理,使驱动装置输出的力距、速度和位置控制得非常灵活方便。 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由位置检测部分、误差放大部分、执行部分及被控对象组成。伺服系统必须具备可控性好,稳定性高和速应性强等基本性能。说明一下,可控性好是指讯号消失以后,能立
11、即自行停转;稳定性高是指转速随转距的增加而均匀下降;速应性强是指反应快、灵敏、响态品质好。5. 辅助控制装置辅助控制装置的主要功能是接受数控装置所控制的内置式可编程控制器(PLC)输出的主轴变速、换向、启动或停止、刀具的选择和更换、分度工作台的转位和锁紧、工件的加紧或松开、切削液的开或关等辅助操作的信息经功率放大直接驱动相应的执行元件。6. 机床本体机床本体是数控机床的主体,由基础件(如床身、底座)和运动件(如工作台、床鞍、主轴箱等)组成。 特点1) 采用了高性能主轴部件及传动系统,机械传动结构简单。2) 机械结构具有较高刚度和耐磨性,热变形小。3) 更多地采用了高效传动部件,如滚珠丝杠、静压
12、导轨、滚动导轨、另外,不少数控机床还采用了刀库和自动转换刀装置以提高机床工作效率。第二章 机床故障诊断与管理的基本要求2.1 对机床故障的基本了解对于现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障越来越低,而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障,现在通过下面一些方面来进行讨论:2.2.1 故障的基本概念故障数控机床全部或部分丧失原有的功能。故障诊断在数控机床运行中,根据设备的故障现象,在掌握数控系统各部分工作原理的前提下,对现行的状态进行分析,并辅以必要检测手段,查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。2.2.2 故障的分类1
13、)从故障的起因分类关联性故障和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成(分固有性和随机性)。 非关联性故障和系统本身结构与制造无关的故障。 2)从故障发生的状态分类突然故障发生前无故障征兆,使用不当。渐变故障发生前有故障征兆,逐渐严重。3)按故障发生的性质分类软件故障程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。硬件故障电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。干扰故障由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。4)按故障的严重程度分类危险性故障数控系统发生故障时,机床安全保护系统在需要动作时,因故障失去保护动作,造成人身或设备事故。安全性
14、故障机床安全保护系统在不需要动作时发生动作,引起机床不能起动。2.2.3 数控系统的可靠性 对于数控机床的故障发生频率可以通过下图体现出来: 江西工业工程职业技术学院毕业论文2.2.4 数控机床管理的特点1)数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备;2)一些重要设备处于关键的岗位和工序,因故障停机时,影响产量和质量;3)数控机床在电气控制系统和机械结构比普通机床复杂,故障检测和诊断有一定的难度。2.2.5 数控系统的诊断方法1.数控系统自诊断 (1)开机自诊断 数控系统在通电开机后,都要运行开机自诊断程序,对连接的各种控制装置进行检测,发现问题立即报警,例如检测备用电池,若电压低于要求,系
15、统就会产生报警, 提示维修人员立即更换电池,如果不能更换电池,在更换电池前不能停电。 (2)运行自诊断数控机床在运行时,数控系统时刻监视机床的运行。数控装置对伺服系统、PLC系统进行运行监视,如果发现问题及时报警,并且很多故障都会在屏幕上显示报警信息。在机床运行时,PLC装置通过机床厂家编制的用户程序,实时监视数控机床的运行,如果发现故障或者发出的指令不执行,及时将相应的信号传递给数控装置,数控装置将会在屏幕上显示报警信息。2.在线诊断和离线诊断 (1)在线诊断 在线诊断是指通过数控系统的控制程序,在系统处于正常运行状态下,实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输人输出以及与数
16、控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检验,并显示有关状态信息和故障信息。系统除了在屏幕上显示报警号和报警内容外,还实时显示NC内部标志寄存器及PLC操作单元的状态,为故障诊断提供极大方便。 (2)离线诊断当数控系统出现故障或者要判断是否真有故障时,往往要停止加工,并停机进行检查,这就是离线诊断。离线诊断的目的是修复系统和故障定位,力求把故障定位在尽可能小的范围,如缩小到某一区域或者某一模块等。3.远程诊断 实现远程诊断的数控系统,必须具备计算机网络功能。因此,远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家,数控机床出现故障后,通过机床
17、厂家的专业人员远程诊断,快速确诊故障,这是数控机床诊断技术的新发展。2.2故障排除方法 2.2.1 故障处理的大致方向(1)先外部后内部 现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障率越来越低,而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。维修人员应先由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、拆卸,否则会扩大故障,使机床丧失精度、降低性能。 (2)先机械后电气 一般来说,机械故障较易发觉,而数控系统及电气故障的诊断难度较大。在故障检修之前,首先注意排除机械性的故障。 (3)先静态后动态先在机床断电的静止状态,通过了解、观察、测试、分析,确认通电后不会造成故障扩大、发生事故后,方可给机床通电。
18、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。 (4)先简单后复杂当出现多种故障互相交织,一时无从下手时,应先解决容易的问题,后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后,难度大的问题也可能变得容易。2.2.2 故障处理的具体方法数控车床的故障往往是复杂的、繁琐的并且有很多细小的部分是不容忽视的,要完整的发现并排除故障在遵循上述四点的大前提下有以下六种方法:1)初始化复位法:一般情况下,由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依来清除故障,若系统工作存贮区由于掉电,拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除
19、,清除前应注意作好数据拷贝记录,若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。 2)参数更改,程序更正法:系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统的块搜索功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。 3)调节,最佳化调整法:调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节,修正系统故障。如某厂维修中,其系统显示器画面混乱,经调节后正常。如在某厂,其主轴在启动和制动时发生皮带打滑,原因是其主轴负载转矩大,而驱动装置的斜升时间设定过小,经调节后正常。 最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配
20、的综合调节方法,其办法很简单,用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器,分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间,来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性,而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下,根据经验,即调节使电机起振,然后向反向慢慢调节,直到消除震荡即可。 4)备件替换法:用好的备件替换诊断出坏的线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后将坏板修理或返修,这是目前最常用的排故办法。 5)改善电源质量法:目前一般采用稳压电源,来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法,通过这些预防性措施来减少电源板的故障。
21、6)维修信息跟踪法:一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据,可正确彻底地排除故障。第三章 机械设备的基本管理3.1 对设备管理的认识设备管理是对设备寿命周期全过程的管理,包括选择设备、正确使用设备、维护修理设备以及更新改造设备全过程的管理工作。设备运动过程从物资、资本两个基本面来看,可分为两种基本运动形态,即设备的物资运动形态和资本运动形态。设备的物资运动形态,是从设备的物质形态的基本面来看,指设备从研究、设计、制造或从选购进厂验收投入生产领域开始,经使用、维护、修理、更新、改造
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