數(shù)控機床故障診斷與維護復(fù)習(xí)題

1、1、數(shù)控機床由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、檢測反饋裝置和機床本體四大部分組成，再加上程序的輸入/輸出設(shè)備、可編程控制器、電源等輔助部分。2、數(shù)控機床除了具有高精度、高效率和高技術(shù)的要求外，還應(yīng)該具有高可靠性。衡量的指標(biāo)有：MTBF平均無故障時間；MTTR排除故障的修理時間；平均有效度A：A=MTBF/（MTBF+MTTR）3、故障處理對策，除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場。4、自修復(fù)系統(tǒng)的診斷軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床在運行中某一模塊有故障時，系統(tǒng)在CRT上顯示的同時，自動尋找備用模塊并接上。自修復(fù)系統(tǒng)實用但成本比較高，而且只適合總線結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。5、實用診斷

2、技術(shù)（問、看、聽、聞、觸）在機械故障的診斷中具有實用簡便、快速有效的特點，但診斷效果的好壞在很大程度上要憑借維修技術(shù)人員的經(jīng)驗，而且有一定的局限性，對一些疑難故障難以奏效。6、故障振動信號有平穩(wěn)性故障信號，即機械結(jié)構(gòu)在正弦周期性力信號、復(fù)雜周期性力信號和準(zhǔn)周期性力信號（軸彎曲、偏心、滾子失圓等漸變性故障）作用下產(chǎn)生的響應(yīng)信號和沖擊性故障信號，即機械結(jié)構(gòu)在周期性沖擊力作用下的脈沖響應(yīng)，與沖擊信號本身有很大的不同。7、自動換刀性能是通過手動和M06指令自動運行，檢驗換刀的可靠性、靈活性和平穩(wěn)性并測定換刀時間是否符合要求。8、幾何精度檢驗（靜態(tài)精度檢驗）是綜合反映機床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀

3、誤差。有各坐標(biāo)軸的相互垂直度、臺面的平行度、主軸的軸向和徑向跳動等檢驗項目。9、數(shù)控系統(tǒng)軟件類故障發(fā)生的原因可能有：誤操作、供電電池電壓不足、干擾信號、軟件死循環(huán)、操作不規(guī)范和用戶程序出錯等等。10、在加工中心等機床上，由于自動換刀、精密鏜孔加工等需要，往往需要主軸系統(tǒng)具有定向準(zhǔn)?？刂乒δ?，此時，在機床上需安裝磁接近開關(guān)或脈沖編碼器等檢測元件。11、如圖1數(shù)控機床主軸的支承方式，前后支承采用雙列和單列圓錐滾子軸承，這種支承方式的優(yōu)點是徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其是可承受較強的動載荷，安裝，調(diào)整性能好，但限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，所以用于中等精度、低速、重載的數(shù)控機床的主軸。圖1圖2為

4、前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60°角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支承采用成對向心推力球軸承。此配置可提高主軸的綜合剛度，可滿足強力切削的要求，普遍用于各類數(shù)控機床主軸。圖2圖3為前支承采用高精度雙列向心推力球軸承。向心推力軸承有良好的高速性，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000r/min，但它的承載能力小，只適于高速，輕載，高精密的數(shù)控機床主軸。圖312、數(shù)控機床位置檢測裝置如果采用絕對編碼器，機床開機后就無需進(jìn)行返回參考點操作。13、數(shù)控系統(tǒng)中常用的抗干擾措施有物理隔離、屏蔽、接地、濾波技術(shù)等。14、滾珠絲杠預(yù)緊的目的是減小或消除反向間隙。15、數(shù)控機床PLC的形式有兩種：內(nèi)裝型PLC和獨

5、立型PLC 。16、數(shù)控系統(tǒng)將數(shù)控加工程序信息進(jìn)行編譯、運算和邏輯處理后，按兩類控制量分別輸出：一類是連續(xù)控制量，送往伺服系統(tǒng)；另一類是離散的開關(guān)控制量，送往機床強電控制系統(tǒng)，從而協(xié)調(diào)數(shù)控機床各部分的運動，完成所有運動的控制，實現(xiàn)數(shù)控機床的加工過程。17、為防止干擾信號及高壓串入，數(shù)控機床的輸入輸出接口要進(jìn)行必要的電隔離，為此常用的器件及電路是繼電器和光電隔離電路。18、FANUC 0i系列控制單元主要包括主板與 I/O板兩部分。19、數(shù)控機床按運動方式分為點位控制數(shù)控系統(tǒng)、 直線控制數(shù)控系統(tǒng)、輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)等三類。20、FANUC系統(tǒng)根據(jù)用途與基本軟件不同可分為：車床控制用系統(tǒng)

6、（T型）、銑床/加工中心控制用系統(tǒng)（M型）、磨床控制用系統(tǒng)（G型）、沖床控制用系統(tǒng)（P型）等不同型號。21、接口檢查是系統(tǒng)與機床、系統(tǒng)與PLC、機床與PLC的輸入/輸出信號，接口診斷功能可將所有開關(guān)量信號的狀態(tài)顯示在CRT上，“1”表示通，“0”表示斷。22、參數(shù)檢查是數(shù)控機床經(jīng)一系列的試驗和調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機床正常運行的保證。包括有增益、加速度、輪廓監(jiān)控及各種補償值等。當(dāng)機床長期閑置不用或受到外部干擾會使數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生數(shù)據(jù)混亂，機床將不能正常工作，可調(diào)出機床參數(shù)進(jìn)行檢查、修改或傳送。23、數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路板組成，電路板上、接插件等處有虛焊或接口槽接觸不良都會引起故障?？捎媒^緣物輕

7、輕敲打疑點處，若出現(xiàn)反應(yīng)，則敲擊處很可能就是故障部位。24、設(shè)備運行較長時間或環(huán)境溫度較高時，機床就會出現(xiàn)故障，可用電吹風(fēng)、紅外燈照射可疑的元件或組件，可用升溫法確定故障點。25、當(dāng)數(shù)控機床加工造成廢品而無法確定是編程、操作不當(dāng)還是數(shù)控系統(tǒng)故障時，或是閑置時間較長的數(shù)控機床重新投入使用時，常用功能程序測試法確定故障。26、為了檢測方便，在模板或單元上設(shè)有檢測端子，用萬用表、示波器等儀器對這些端子的電平或波形進(jìn)行測試，將測試值與正常值進(jìn)行比較，可以分析和判斷故障的原因和故障的部位。27、電火花、中、高頻電加熱設(shè)備的電源都會產(chǎn)生強烈的電磁波，通過空間傳播被附近的數(shù)控系統(tǒng)所接受，如果能量足夠就會干擾

8、數(shù)控機床的正常工作，因此數(shù)控機床要遠(yuǎn)離這些設(shè)備。28、數(shù)控信號在傳遞過程中受到外界的干擾，串模干擾是干擾電壓疊加在有用信號上，由絕緣不良、漏電阻及供電線路等引入。共模干擾是干擾電壓對二根或以上信號線的干擾大小相等、相位相同，當(dāng)裝置的共模抑制比較高，影響不大，當(dāng)不平衡時，一部分轉(zhuǎn)為串模。29、抗干擾措施信號傳輸干擾1)減少供電線路的干擾數(shù)控機床遠(yuǎn)離具有中、高頻電源的設(shè)備，數(shù)控機床不要和大功率且頻繁起、停的設(shè)備在同一供電干線上，在電源電壓波動較大的地區(qū)，加穩(wěn)壓電源，動力線和信號線分開走線，信號線采用屏蔽線或雙絞線，控制線和電源線相交時，要采用直角相交。2)減少機床控制中的干擾圖4 壓敏電阻保護 a

9、)交流接觸器線圈 b)驅(qū)動電路 圖6 續(xù)流二極管保護電路圖5 交流負(fù)載的阻容保護圖4為壓敏電阻保護（浪涌吸收器），可對線路中的瞬變、尖蜂等噪聲進(jìn)行保護。圖5為阻容保護，對交流接觸器和電機頻繁起停時，因電磁感應(yīng)會在機床電路中產(chǎn)生浪涌或尖蜂，可抑制、吸收干擾噪聲。圖6續(xù)流二極管保護，當(dāng)直流電感元件在斷電時，在線圈中將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動勢，并聯(lián)的二極管可減少對控制電路的干擾3)屏蔽技術(shù)（電磁、靜電屏蔽）信號線采用屏蔽線（銅質(zhì)網(wǎng)狀）、穿在鐵質(zhì)蛇皮管或鐵管中，關(guān)鍵元件或組件采用金屬容器屏蔽4)保證“接地”良好“接地”是數(shù)控機床安裝中一項關(guān)鍵的抗干擾技術(shù)措施，電網(wǎng)的許多干擾都是通過“接地”對機床起作用的。

10、信號地是用來提供電信號的基準(zhǔn)電壓（0V）。框架地是以安全性及防止外來噪聲和內(nèi)部噪聲為目的的地線系統(tǒng)，是將裝置的面板、單元的外殼、操作板及各裝置間接口的屏蔽線。系統(tǒng)地是將框架地和大地相連接圖7、圖8所示。接地要可靠（接地電阻應(yīng)小于10歐姆）。接地線要粗（應(yīng)大于電源線的截面積）。圖7 數(shù)控機床的地線系統(tǒng)a)一點接地 b)二點接地圖8 數(shù)控機床接地系統(tǒng)示意圖30、進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常會出現(xiàn)哪些類型的故障？1)運動失控(飛車)：系統(tǒng)未給伺服單元指令，而電機自行行走。是由于正反饋或無速度反饋信號引起的，所以應(yīng)檢查伺服輸出，速度反饋等回路。2)超程(位置“過沖”現(xiàn)象）：當(dāng)進(jìn)給運動超過由軟件設(shè)定的軟限位或由限位

11、開關(guān)決定的硬限位時，就會發(fā)生超程報警，一般會在CRT上顯示報警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控說明書，即可排除故障，解除報警。位置誤差：當(dāng)伺服軸運動超過位置允差范圍時，數(shù)控系統(tǒng)就會產(chǎn)生位置誤差過大的報警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差。3)運動軸單脈沖進(jìn)給達(dá)不到要求或低速爬行機床使用已久，機械磨損，機床參數(shù)與之不匹配，伺服速度環(huán)或位置增益太低。機床維修，重新設(shè)置機床參數(shù)，臨時處理只要機床不振，可將伺服增益參數(shù)適當(dāng)提高。機械傳動系統(tǒng)的間隙、死區(qū)或精度不足；導(dǎo)軌潤滑不良；負(fù)載過重。4)過載：當(dāng)進(jìn)給運動的負(fù)載過大、頻繁正反向運動以及進(jìn)給傳動鏈潤滑狀態(tài)不良時，均會引起過載報警。一般會在CRT上顯示伺服電動機過載、過熱

12、或過流等報警信息。同時，在強電柜中的進(jìn)給驅(qū)動單元上，用指示燈或數(shù)碼管提示驅(qū)動單元過載、過電流等信息。5)竄動：測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等；速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾；接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當(dāng)竄動發(fā)生在由正向運動向反向運動的瞬間，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。6)爬行：發(fā)生在啟動加速段或低速進(jìn)給時，一般是由進(jìn)給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動機和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器，由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動和伺服電動機的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進(jìn)給運動忽快忽慢，產(chǎn)生爬行

13、現(xiàn)象。7)振動：間隙過大；導(dǎo)軌的阻尼過??；電動機負(fù)載過大；伺服電動機或速度位置檢測部件不良；外部干擾、接地、屏蔽不良等；驅(qū)動器的設(shè)定和調(diào)整不當(dāng)。例1：一臺配套某系統(tǒng)的加工中心，進(jìn)給加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸有振動現(xiàn)象。分析與處理過程：加工過程中坐標(biāo)軸出現(xiàn)振動、爬行現(xiàn)象與多種原因有關(guān)，故障可能是機械傳動系統(tǒng)的原因，亦可能是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)整與設(shè)定不當(dāng)?shù)?。維修時通過互換法，確認(rèn)故障原因出在直流伺服電動機上。卸下X軸電動機，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)6個電刷中有2個的彈簧已經(jīng)燒斷，造成了電樞電流不平衡，使電動機輸出轉(zhuǎn)矩不平衡。另外，發(fā)現(xiàn)電動機的軸承亦有損壞，故而引起Y軸的振動與過電流。更換電動機軸承與電刷后，機床恢復(fù)正常

14、。例2：配套某系統(tǒng)的加工中心，在長期使用后，手動操作Z軸時有振動和異常響聲，并出現(xiàn)“移動過程中Z軸誤差過大”報警。 利用手動轉(zhuǎn)動機床Z軸，發(fā)現(xiàn)絲杠轉(zhuǎn)動困難，絲杠的軸承發(fā)熱。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)Z軸導(dǎo)軌無潤滑，造成Z軸摩擦阻力過大；重新修理Z軸潤滑系統(tǒng)后，機床恢復(fù)正常。 8)機床定位精度或加工精度差：可分為定位超調(diào)、單脈沖進(jìn)給精度差、定位點精度不好、圓弧插補加工的圓度差等情況加/減速時間設(shè)定過??；電動機與機床的連接部分剛性差或連接不牢固；機械傳動系統(tǒng)存在爬行或松動；伺服系統(tǒng)的增益不足；位置檢測器件（編碼器、光柵）不良；速度控制單元控制板不良；機床反向間隙大、定位精度差。9)伺服電動機不轉(zhuǎn)：數(shù)控系統(tǒng)至

15、進(jìn)給驅(qū)動單元除了速度控制信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24V繼電器線圈電壓。10)漂移：當(dāng)指令值為零時，坐標(biāo)軸仍移動，從而造成位置誤差。通過漂移補償和驅(qū)動單元上的零速調(diào)速來消除。11)回參考點故障找不到參考點：回參考點減速開關(guān)產(chǎn)生的信號失效；脈沖編碼器零標(biāo)志位或光柵尺零標(biāo)志位有故障或零位脈沖信號失效。 找不準(zhǔn)參考點：參考點開關(guān)檔塊位置設(shè)置不當(dāng)。12)電機失速或暴走（機床失控）：即電機的速度不按指令走，所以，從指令到速度反饋回路，都有可能出故障；可通過互換單元來初步判定是否為控制單元還是電機故障，一般是單元的可能性大；另外可查看是否為上電就報警還是速度高了報警。如果上電就報警，則有可能是

16、主回路損壞。如果是高速報警而低速正常則可能是控制板或電機有問題，這也可通過交換伺服單元來判斷；D/A轉(zhuǎn)換電路故障或伺服速度接口電路故障（主板、速度控制單元故障）；位置檢測速度檢測信號不良；電動機或位置編碼器故障。13)工作臺運動時振動（運動不平穩(wěn)）：傳動環(huán)節(jié)間隙過大；導(dǎo)軌的阻尼過??；電動機負(fù)載過大；伺服電動機或速度位置檢測部件不良；外部干擾接地屏蔽不良；驅(qū)動器的設(shè)定和調(diào)整不當(dāng)。14)工作臺或拖板移動時有抖動與噪聲較大：運動軸蝸輪蝸桿嚙合間隙增大；絲桿軸承間隙增大；運動軸傳動齒形皮帶松；電機軸承磨損或損壞；機床使用已久，運動軸前后軸承座中的軸承潤滑不良磨損或損壞；滾珠絲桿受損或回珠器回珠不暢；滾

17、珠絲桿螺母松動；軸密封不良，切削液侵入軸承生銹；伺服驅(qū)動單元增益過大，造成電機抖動；反饋回路不正常，也可能產(chǎn)生抖動現(xiàn)象；干擾。31、根據(jù)檢測信號的處理不同，交流伺服驅(qū)動裝置常見的有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？1)轉(zhuǎn)速反饋信號與位置反饋信號處理分離2)位置處理和速度處理均在數(shù)控系統(tǒng)中完成 3)檢測元件提供雙重反饋信號在上述三種控制方式中，共同的特點是位置控制均在數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行，且速度控制信號均為模擬信號。4)數(shù)字式伺服系統(tǒng)32、FANUC交流模擬伺服驅(qū)動器如果未提供伺服使能信號，可能的原因有哪些？1)機床I/O接口條件不滿足2)電壓未加到使能端33、數(shù)控機床對主軸驅(qū)動裝置有哪些要求？1)調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無級

18、調(diào)速2)恒功率范圍寬3)具有四象限驅(qū)動能力4)具有位置控制能力5)具有較高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低6)良好的抗振性和熱穩(wěn)定性34、主軸準(zhǔn)停用于刀具交換、精鏜進(jìn)、退刀及齒輪換檔等場合，有三種實現(xiàn)方式：1)機械準(zhǔn)?？刂疲河蓭型槽的定位盤和定位用的液壓缸配合動作。2)磁性傳感器的電器準(zhǔn)?？刂疲喊l(fā)磁體安裝在主軸后端，磁傳感器安裝在主軸箱上，其安裝位置決定了主軸的準(zhǔn)停點，發(fā)磁體和磁傳感器之間的間隙為（1.5±0.5）mm。圖9示。1、磁性傳感器 2、發(fā)磁體 3、主軸 4、支架 5、主軸箱圖9 磁性傳感器主軸準(zhǔn)停裝置3)編碼器的準(zhǔn)停控制：通過主軸電動機內(nèi)置安裝或在機床主軸上直接安裝一個光

19、電編碼器來實現(xiàn)準(zhǔn)停控制，準(zhǔn)停角度可任意設(shè)定。35、如圖10所示為某加工中心主軸部件，試述刀具在主軸上自動裝卸并進(jìn)行自動夾緊的工作原理。1、刀柄 2、刀柄拉釘 3、主軸 4、拉桿 5、碟形彈簧 6、活塞 7、液壓缸8、10、行程開關(guān) 9、壓縮空氣管接頭 11、彈簧 12、鋼球 13、端面鍵圖10 加工中心主軸組件機床執(zhí)行換刀指令后，機械手從主軸拔刀時，主軸需要松開刀具。液壓缸7上腔通過壓力油使活塞6推動拉桿4向下移動，使蝶形彈簧5壓縮，鋼球12進(jìn)入主軸錐孔上端的槽內(nèi)，刀柄尾部的拉釘2（拉緊刀具用）被松開，機械手拔刀。之后，壓縮空氣進(jìn)入活塞和拉桿的中孔，吹凈主軸錐孔，為裝入新刀具做好準(zhǔn)備。當(dāng)機械手

20、將下一把刀具插入主軸后，液壓缸上腔無油壓，在蝶形彈簧和彈簧11的恢復(fù)力下，使拉桿、鋼球和活塞退回到圖示位置，即碟形彈簧通過拉桿和鋼球拉緊刀柄尾部的拉釘，使刀具被夾緊。36、如圖11所示的FANUC伺服進(jìn)給系統(tǒng)的特征圖11 FANUC伺服進(jìn)給系統(tǒng)伺服電動機上的編碼器既作為轉(zhuǎn)速檢測，又作位置檢測，位置處理和速度處理均在數(shù)控系統(tǒng)中完成。此為FANUC數(shù)控系統(tǒng)與用于車床進(jìn)給控制的系統(tǒng)2軸交流驅(qū)動單元的伺服系統(tǒng)，伺服電動機上脈沖編碼器將檢測信號直接反饋于數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)位置處理和速度處理，輸出速度控制信號，速度反饋信號及使能信號至驅(qū)動單元JV1B和JV2B端口中。37、如圖12為數(shù)字式伺服系統(tǒng)，試述其工作原

21、理。圖12 MDS-SVJ2伺服進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)字式伺服系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)將位置控制指令經(jīng)數(shù)字量的形式輸出至數(shù)字伺服系統(tǒng)，數(shù)字伺服驅(qū)動單元本身具有位置反饋和位置控制功能，能獨立完成位置控制，數(shù)字系統(tǒng)與數(shù)字伺服驅(qū)動單元采用串行通行的方式，可極大地減少連接電纜，便于機床安裝和維護，提高了系統(tǒng)的可靠性。數(shù)字式伺服系統(tǒng)中，CNC系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)之間傳遞的信息有：位置指令和實際位置；速度指令和實際速度；轉(zhuǎn)矩指令和實際轉(zhuǎn)矩；伺服驅(qū)動及伺服電動機參數(shù)；伺服狀態(tài)和報警；控制方式命令。圖12 為三菱MELDAS50數(shù)控系統(tǒng)和MDS-SVJ2伺服驅(qū)動單元構(gòu)成的數(shù)字式伺服系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)伺服輸出口（SERVO）與驅(qū)動單元上的C

22、N1A端口實行串行通信，經(jīng)CN1B端口再輸出至第2軸驅(qū)動單元上的CN1A端口，伺服電動機上的編碼將檢測信號直接反饋至驅(qū)動單元上的CN2端口中，在驅(qū)動單元中完成位置控制和速度控制。38、交流異步電動機變頻調(diào)速原理圖13 交流變頻器的工作原理變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。變頻器主要采用交直交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組

23、成的。1)交-直電路部分整流電路：由VD1-VD6六個整流二極管組成不可控全波整流橋。對于380V的額定電源，一般二極管反向耐壓值應(yīng)選1200V，二極管的正向電流為電機額定電流的1.414-2倍。三相交流電源(頻率50/60Hz)通過變頻器的電源接線端(R、S、T)輸入到變頻器內(nèi)，利用整流電路把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)過電解電容濾波，獲得直流電壓。當(dāng)電容兩端電壓達(dá)到基準(zhǔn)值時，輔助電源動作，輸出各種直流控制電壓，控制電路正常時，接觸器獲電，常開點閉合，短接掉電容充電限流電阻，從而完成交-直電路工作。2)變頻器元件作用電容C1：是吸收電容，整流電路輸出是脈動的直流電壓，必須加以濾波，變壓器把某種數(shù)

24、值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，也可以改變交流電流的數(shù)值及變換阻抗或改變相位。壓敏電阻：有三個作用，一過電壓保護，二耐雷擊要求，三安規(guī)測試需要。熱敏電阻：過熱保護霍爾：安裝在UVW的其中二相，用于檢測輸出電流值。選用時額定電流約為電機額定電流的2倍左右。充電電阻：作用是防止開機上電瞬間電容對地短路，燒壞儲能電容，開機前電容二端的電壓為 0V；所以在上電（開機）的瞬間電容對地為短路狀態(tài)。如果不加充電電阻在整流橋與電解電容之間，則相當(dāng)于380V電源直接對地短路，瞬間整流橋通過無窮大的電流導(dǎo)致整流橋燒掉。一般而言變頻器的功率越大，充電電阻越小。充電電阻的選擇范圍一般為：10-300。儲

25、能電容：又叫電解電容，在充電電路中主要作用為儲能和濾波。PN端的電壓工作范圍一般在 430VDC700VDC 之間，而一般的高壓電容都在400VDC左右，為了滿足耐壓需要就必須是二個400VDC的電容串起來作800VDC。容量選擇60uF/A均壓電阻：防止由于儲能電容電壓的不均燒壞儲能電容；因為二個電解電容不可能做成完全一致，這樣每個電容上所承受的電壓就可能不同，承受電壓高的發(fā)熱嚴(yán)重（電容里面有等效串聯(lián)電阻）或超過耐壓值而損壞 。C2電容：吸收電容，主要作用為吸收IGBT的過流與過壓能量。3)直-交部分VT1-VT6逆變管（IGBT絕緣柵雙極型功率管）：構(gòu)成逆變電路的主要器件，也是變頻器的核心

26、元件。把直流電逆變頻率，幅值都可調(diào)的交流電。具體工作是把交-直電路的直流電壓經(jīng)過短路保護熔斷器(保險管)加到逆變模塊VT，再經(jīng)過SPWM驅(qū)動電路控制逆變塊輸出頻率可調(diào)的三相交流電。VT1-VT6是續(xù)流二極：作用是把在電動機在制動過程中將再生電流返回直流電提供通道并為逆變管VT1-VT6在交替導(dǎo)通和截止的換相過程中，提供通道。4)控制部分：電源板、驅(qū)動板、控制板（CPU板）電源板：開關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動電路、檢測電路及風(fēng)扇等提供低壓電源， 開關(guān)電源提供的低壓電源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。驅(qū)動板：主

27、要是將CPU生成的PWM脈沖經(jīng)驅(qū)動電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動信號激勵I(lǐng)GBT輸出電壓?？刂瓢澹–PU板）： CPU板處理各種信號以及控制程序等部分。注：再次整流（直流變交流）->更貼切的叫法是：逆變!39、FANUC系統(tǒng)i系列伺服模塊，端子接口JF1、JF2的功能是伺服電動機編碼器信號接口。40、數(shù)控系統(tǒng)、主軸驅(qū)動裝置、進(jìn)給伺服驅(qū)動器等裝置都帶有RS232接口，可以實現(xiàn)離線診斷。41、加工中心Z軸的移動屬于進(jìn)給運動42、熱繼電器在控制電路中起的作用是過載保護43、步進(jìn)電動機多相通電可以減小步距角44、閉環(huán)控制系統(tǒng)比開環(huán)控制系統(tǒng)及半閉環(huán)控制系統(tǒng)精度高45、如圖14的所示的PMC順序控制過程中，

28、接通A（按鈕開關(guān)）后，B、C接通，經(jīng)PMC程序的一個循環(huán)后B斷開。圖1446、如圖15所示為PMC順序控制過程中，接通A（按鈕開關(guān)）后C接通，但B不接通。圖1547、簡述數(shù)控機床采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆的主軸直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)主電路。數(shù)控機床主軸要求能正、反轉(zhuǎn)，且切削功率盡可能大，并希望停止和改變轉(zhuǎn)向迅速，故主軸直流電動機驅(qū)動裝置往往采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，其主電路如圖16所示，其中VT1為正轉(zhuǎn)組晶閘管，VT2為反轉(zhuǎn)組晶閘管。圖16 三相橋式反并聯(lián)邏輯無環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的主電路電動機正向轉(zhuǎn)動時，正組晶閘管VT1工作在整流狀態(tài)，提供正向直流電流；電動機反向轉(zhuǎn)動時，則反組V

29、T2工作在整流狀態(tài)，提供反向直流電流，正組晶閘管VT1工作在待逆變狀態(tài)，為反向制動作準(zhǔn)備。當(dāng)電動機需要從正向轉(zhuǎn)動狀態(tài)轉(zhuǎn)到反向轉(zhuǎn)動狀態(tài)時，速度指令由正變負(fù)，電動機電樞回路中的電感儲能維持電流方向不變，電動機仍處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，但電樞電流逐漸減少，當(dāng)電樞電流減少到零后，必須使正反組晶閘管都處于封鎖狀態(tài)，以避免控制失誤造成短路，此時電動機在慣性作用下自由轉(zhuǎn)動，經(jīng)過安全延時后，反組晶閘管進(jìn)入有源逆變狀態(tài)，電動機工作在回饋發(fā)電制動狀態(tài)，將機械能送回電網(wǎng)，轉(zhuǎn)速迅速下降，轉(zhuǎn)速到零后，反組晶閘管進(jìn)入整流狀態(tài)，電動機反向轉(zhuǎn)動，完成正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換過程，也完成了從第一象限到第三象限的工作轉(zhuǎn)換。為防止正、反向兩組晶閘管

30、同時導(dǎo)通，可采用邏輯無環(huán)流可逆控制系統(tǒng)，利用邏輯電路檢測電樞電路的電流是否到達(dá)零值，并判別旋轉(zhuǎn)方向，提供正轉(zhuǎn)組或反轉(zhuǎn)組晶閘管允許開通信號，使一組晶閘管在工作，另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖被封鎖，保證這兩個信號互鎖，從根本上切斷正反組晶閘管之間的直流環(huán)流通路。 48、在診斷系統(tǒng)故障的過程中應(yīng)掌握哪幾個原則？答：在診斷系統(tǒng)故障的過程中應(yīng)掌握以下幾個原則：先外部后內(nèi)部、先機械后電氣、先靜后動、先簡單后復(fù)雜。49、數(shù)控機床導(dǎo)軌副有那些環(huán)節(jié)影響機床的正常運行和加工質(zhì)量？導(dǎo)軌副是數(shù)控機床的重要執(zhí)行部件，主要有滾動導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等；有直線移動導(dǎo)軌和回轉(zhuǎn)運動導(dǎo)軌。影響機床正常運行和加工質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)有：間

31、隙調(diào)整裝置，滾動導(dǎo)軌副的預(yù)緊環(huán)節(jié)；潤滑系統(tǒng)（包括潤滑劑的種類、質(zhì)量要求及潤滑方式等的合理選擇）；導(dǎo)軌副的防護裝置，目的是為防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導(dǎo)軌面上而引起磨損、擦傷和銹蝕等。這三個環(huán)節(jié)中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都會影響到機床執(zhí)行機構(gòu)的正常運行。50、直線感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖17 直線感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)原理圖圖18 感應(yīng)同步器工作時感應(yīng)電動勢的變化示意圖51、如圖18為開環(huán)控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，試述其原理圖圖18 開環(huán)控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但是由于系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進(jìn)行檢測，因此無法通過反饋自動進(jìn)行誤差檢測和校正。步進(jìn)電機的

32、步距角誤差、齒輪與絲杠等部件的傳動誤差, 最終都將影響被加工零件的精度；特別是在負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電動機輸出轉(zhuǎn)矩時，將導(dǎo)致步進(jìn)電機的“失步”，使加工無法進(jìn)行。因此，開環(huán)控制僅適用于加工精度要求不高，負(fù)載較輕且變化不大的簡易、經(jīng)濟型數(shù)控機床上。52、如圖19為半閉環(huán)控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，試述其原理圖圖19 半閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床，電氣控制與機械傳動間有明顯的分界，因此調(diào)試維修與故障診斷較方便且機械部分的間隙摩擦死區(qū)剛度等非線性環(huán)節(jié)都在閉環(huán)以外，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。伺服電機和光電編碼器通常做成一體，電動機和絲杠間可以直接聯(lián)接或通過減速裝置聯(lián)接；位置檢測單位和實際最小移動

33、單位間的匹配，可以通過數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)（電子齒輪比）進(jìn)行設(shè)置。它具有傳動系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、性能價格比高等特點，從而在數(shù)控機床上得到廣泛應(yīng)用。53、如圖20為閉環(huán)控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，試述其原理圖圖20 全閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床的特點是：機床移動部件上直接安裝有直線位移檢測裝置，檢測裝置檢測最終位移輸出量。實際位移值被反饋到數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動中，它可以直接與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用誤差進(jìn)行控制，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。從理論上說，對于這樣的閉環(huán)系統(tǒng)，其運動精度僅取決于檢測裝置的檢測精度，它與機械傳動的誤差無關(guān)，顯然，其精度將高于半閉環(huán)系統(tǒng)。而

34、且它可以對傳動系統(tǒng)的間隙、磨損自動補償，其精度保持性要比半閉環(huán)系統(tǒng)好得多。54、如圖21所示為直線電機的結(jié)構(gòu)，闡述其工作原理圖21 直線電機的工作原理直線電機將傳統(tǒng)圓筒型電機的初級展開拉直，變初級的封閉磁場為開放磁場，而將旋轉(zhuǎn)電機的定子部分變?yōu)橹本€電機的初級，將旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)子部分變?yōu)橹本€電機的次級。直線電機的初級鐵芯可由帶槽的電工鋼片疊成，槽內(nèi)為三相繞組，次級為鋼板，上覆以一薄的鋁板，上層的鋁板作為導(dǎo)體使用，下層的鋼板作為磁路的一部分，以減少次級的漏磁。初、次級間的氣隙為電磁功率交換區(qū)域。 在直線電機的三相繞組中通入三相對稱正弦電流后，將在初、次級間產(chǎn)生氣隙磁場，其分布情況與旋轉(zhuǎn)電機相似，沿展

35、開的直線方向呈正弦分布。三相電流隨時間變化，使氣隙磁場按定向相序沿直線移動，該氣隙磁場稱為行波磁場。當(dāng)次級的感應(yīng)電流和氣隙磁場相互作用，便產(chǎn)生了電磁推力，如果初級是固定不動的，則次級就能沿著行波磁場運動的方向作直線運動。把直線電機的初級和次級分別安裝在機床的工作臺與床身上，即可實現(xiàn)機床的直線電機直接驅(qū)動，由于這種進(jìn)給傳動方式的傳動鏈縮短為零，因此被稱為機床進(jìn)給系統(tǒng)的“零傳動”。 55、圖22為臥式加工中心主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)，試述主軸的潤滑、防泄漏和密封原理1、進(jìn)油口 2、軸承 3、套筒 4、5、法蘭盤 6、主軸 7、泄漏孔 8、回油斜孔 9、泄油孔圖22 臥式加工中心主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)1、

36、主軸潤滑：為保證主軸有良好的潤滑，減少摩擦發(fā)熱，同時又能把主軸組件的熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤滑系統(tǒng)，用液壓泵供油強力潤滑，在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度。2、防泄漏：在密封件中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲透或擴散的形式越界泄漏到密封連接處的另外一側(cè)，造成泄漏的基本原因是流體從密封面上的間隙中溢出，或是由于密封部件內(nèi)外兩側(cè)介質(zhì)的壓力差或濃度差，致使流體或濃度低的一側(cè)流動。臥式加工中心主軸前支承處采用雙層小間隙密封裝置，主軸前端車出兩組鋸齒形護油槽，在法蘭盤4和5上開溝槽及泄漏孔，當(dāng)噴入軸承2內(nèi)的油液流出后被法蘭盤4內(nèi)壁擋住，并經(jīng)其下部的泄油孔9和套筒3上的回油斜孔8流回油箱，少量油液沿主

37、軸6流出時，經(jīng)主軸護油槽在離心力的作用下被甩至法蘭盤4的溝槽內(nèi)，經(jīng)回油斜孔8重新流回油箱，達(dá)到了防止?jié)櫥橘|(zhì)泄漏的目的。3、主軸密封：當(dāng)外部切削液、切屑及灰塵等沿主軸6與法蘭盤5之間的間隙進(jìn)入時，經(jīng)法蘭盤5的溝槽由泄漏孔7排出，少量的切削液、切屑及灰塵進(jìn)入主軸前鋸齒溝槽，在主軸高速旋轉(zhuǎn)的離心作用下仍被甩至法蘭盤5的溝槽內(nèi)由泄漏孔排出，達(dá)到了主軸端部密封的目的。要使間隙密封結(jié)構(gòu)能在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封防漏性能，必須保證法蘭盤4和5與主軸及軸承端面的配合間隙。56、如圖23所示為滾珠絲桿副的結(jié)構(gòu)，試述其工作原理滾珠絲杠副是指在絲杠（具有螺旋槽的螺桿）與螺母之間，連續(xù)填滿滾珠等作為中

38、間體的絲杠副。滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾動體和滾動體循環(huán)裝置組成。圖11為滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理圖。工作時，螺母4與需作直線往復(fù)運動的零部件相連，絲杠1旋轉(zhuǎn)帶動螺母4作直線往復(fù)運動，從而帶動零部件作直線往復(fù)運動。在絲杠1、螺母4和端蓋2（滾珠循環(huán)裝置）上都制有螺旋槽，由這些槽對合起來形成滾珠循環(huán)通道，滾珠3在此通道內(nèi)循環(huán)滾動。為了防止?jié)L珠3從螺母中掉出，螺母螺旋槽的兩端應(yīng)封住。1、絲桿 2、端蓋 3、滾珠 4、螺母圖23 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理圖57、滾珠絲杠副的特點滾珠絲杠副是滑動絲杠副的發(fā)展與延伸，屬于螺旋機構(gòu)。與滑動絲杠相比，滾珠絲杠具有以下特點：1)傳動效率高：以滾動摩擦代替了滑動摩擦，整

39、個傳動副的驅(qū)動力矩減少至滑動絲杠的1/3左右，傳動效率達(dá)到90%以上，發(fā)熱率大幅降低。2)定位精度高：由于發(fā)熱率低，溫升小，可以采取預(yù)拉伸（預(yù)緊）消除軸向間隙等措施，因此滾珠絲杠副具有高的定位精度和重復(fù)定位精度。3)傳動可逆性：能夠?qū)崿F(xiàn)兩種傳動方式，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動并傳遞動力。 4)使用壽命長：由于對絲杠滾道形狀的準(zhǔn)確性、表面硬度、材料的選擇等方面加以嚴(yán)格控制，因而滾珠絲杠副的實際壽命遠(yuǎn)高于滑動絲杠副。 5)同步性能好：由于滾珠絲杠副具有運轉(zhuǎn)順滑、消除了軸向間隙以及制造的一致性等特點，因此，當(dāng)采用多套滾珠絲杠副驅(qū)動同一裝置或多個相同部件時，可獲得很好的同步性能

40、。但是與滑動絲杠副相比較，滾珠絲杠副的缺點是結(jié)構(gòu)和制造工藝比較復(fù)雜、成本較高；另外，滾珠絲杠副不具有自鎖性，尤其是垂直安裝時需增加制動裝置。58、滾珠絲杠副滾珠的循環(huán)方式滾珠循環(huán)裝置可分為兩種：內(nèi)循環(huán)及外循環(huán)方式。1)內(nèi)循環(huán)方式如圖24所示，在螺母2的側(cè)面裝有反向器4，滾珠利用反向器4越過絲杠的滾道頂部進(jìn)入相鄰的滾道，形成一個循環(huán)回路，其特點是滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。這種循環(huán)方式的滾珠循環(huán)通道短，有利于減少滾珠數(shù)量，降低摩擦損失，提高傳動效率。但反向器加工精度要求高，裝配調(diào)整不方便，不適宜重載傳動。外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)時，滾珠離開絲杠滾道，在螺母體內(nèi)或螺母體外的回珠滾道中循

41、環(huán)。 1、絲桿 2、螺母 3、滾珠 4、反向器圖24 內(nèi)循環(huán)方式2)外循環(huán)形式有三種：端蓋式。端蓋式的結(jié)構(gòu)如圖25所示。在滾珠螺母上有縱向孔作為滾珠返回的通道，而在兩端各裝有一個有短彎槽的蓋子，當(dāng)滾珠滾到蓋子處時，就被阻止而轉(zhuǎn)彎，從返回通道回到滾道的另一端。插管式。插管式利用外插管子作為循環(huán)通道，其結(jié)構(gòu)如圖26所示。斜槽式。在滾珠螺母的外表面上銑有一道供滾珠循環(huán)的斜槽，其兩端各有圓孔與螺母的內(nèi)螺旋滾道相通。1、絲桿 2、端蓋 3、螺母 4、滾珠圖25 端蓋內(nèi)循環(huán)方式1、回珠管道 2、壓板 3、絲桿 4、螺母 5、滾道圖26 插管外循環(huán)方式59、滾珠絲杠副調(diào)整間隙和預(yù)緊的方法為了保證滾珠絲杠副具有足夠的軸向剛度和傳動精度，必須消除滾珠螺母中的間隙。常用的調(diào)整間隙和預(yù)緊方法有以下幾種：1)墊片調(diào)節(jié)式。 (a)結(jié)構(gòu)圖 (b)原理圖1、墊片 2、螺母圖27 墊片調(diào)節(jié)間隙和預(yù)緊圖27為墊片調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)利用調(diào)整墊片1來改變兩螺母2之間的軸向距離，以調(diào)整間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這