数控系统改造中的问题研究

数控系统 改造中的问题研究

刘怀洋

山东聊城新泺机械有限公司 山东 聊城

摘要： 随着对外交流和科学技术的迅猛发展，特别对于数控设备方面问题尤为严重，很多老旧的普通加工设备跟不上当前生产和对质量提高的要求。数控设备使用的范围越来越广，要求也越来越高。随着当今新技术发展过程不间断的改进，数控设备系统内部电器系统的构造变为模块化组成，电器系统难度系数也越来越高，设备出现问题后，简单维修起来也是比较的麻烦。为此要详细地对数控系统的结构进行研究，找出相应的方法步骤，从而提高数控机床工作时的安全性以及维修过程的准确性、可操作性。

关键词：解决数控系统发生问题 ; 加工精度；系统的改进与提升

引言

随着数控技术的不断发展，数控设备的控制系统发展进程加快、使用功能更加完善。在当今企业不断更新和发展中，很多企业使用数控系统和先进技术，主要是未来提高产能，随着5G技术的来临，智能系统在数控技术上得到较大的提升和提高。这使得很多加工企业，不断更新对加工中心数控系统的要求，随着智能加工和高精度产品的需求，数控设备要不断更新和改进。原来的旧的管理模式已经不适应当前的发展，成为制约生产力提高的主要原因，随着数控机床柔性加工多元化发展趋势和优点，我们要与时俱进。

一、数控系统改造过程中注意的问题

1.1环境（温度、粉尘、电磁和振动）对数控系统的影响

1.1.1机械加工使用的数控机床，对环境有着较高的要求和限制，正常情况需要在温度变化不大的环境，现在大部分设备使用的温度在20° 上下正负2°，这和三坐标检验的温度要求是一样的，要加工和检验在一个环境下，检查出来的结果才能不受环境因素的影响，所以只有在一定温度环境下，才能保持设备的正常、平稳运行和加工，加工的产品才不易受到影响。如果使用厂房环境的温度变化很大，就会对设备的一些电器零件造成损伤、甚至发生损坏，导致设备不能正常工作。

1.1.2 数控设备在加工使用过程中，遇到和其它有产生电磁影响的设备或者会产生较大振动和噪音的设备放在一起，会对数控系统中的电器元件造成不良的影响。振动会对设备的加工精度和运行影响很大，要有减震地基坑。例如：探伤，动平衡机、龙门刨等设备，应该安装一个防护门对数控重点设备进行保护。

1.1.3另外对加工的环境空气也要注意，空气中含有金属粉尘或者铁沫及杂质灰尘，也会对电器元器件造成很大的影响，导致线路绝缘不好，引起数控机床中的电子元件发生故障，为减少粉尘与灰尘对电气元件的影响，在电气控制箱增加防尘过滤窗口，机床导轨要有防尘护罩，尽量减少粉尘和灰尘的影响。

1.2 电器系统控制箱线路混乱对数控系统的影响

在数控设备实际使用过程中，电器元件的技术要求内部的中线不能和保护接地线相连接，现在数控设备的动力大部分是变频电机，线路乱接乱搭，电气箱内的变压器和控制器连接线捆绑成捆，在使用过程中，电气箱热度达到一定的程度，就要加强对系统的保护，进行强制排、散热。要进行强制排出热量，让空气循环，是电气元件的散热得到及时排出去，才能保证设备安全运行。

1.3进给伺服控制在电器系统的影响

接受来自CNC对每个坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流调节输出驱动信号，驱动伺服电机转动来实现机床X/Y/Z轴的移动，同时接受速度反馈信号，实施速度闭环控制。所有的电机、电磁阀、控制器及开关是机床各种动作的执行者。

1.4数控伺服系统的组成和工作过程及注意事项

1. 数控伺服系统的组成：位置控制环和速度控制环。

2. 数控伺服检测装置：感应同步器、光栅尺。

3. 控制闭环的作用：要求每个轴的高精度移动，并且各轴的组合联动按

插补要求协调运动。

4. 定期对设备操作人员的培训，对安全教育和操作进行强制培训学习，

杜绝操作失误，程序编制和加工要进行模拟，以增加刀具、程序在实

际操作中安全实用性能。

1.5 设备之间的防震与隔离

数控设备地基坑都必须按要求进行操作，不能因为地方狭小而改动，

地基坑内腔要大于设备的外形尺寸，包括支撑螺栓、调整斜铁等 ,

周边外形建议大于150-300mm。

二、数控机床改造的重点

2.1首先是数控系统的改造，根据机床现有的控制等级，工件加工要求、

企业资金状况、尽量选择主流厂家产品、例如国外 西门子、FANUC 系统，

国内选择 广数和凯恩帝系统，尽量与现有机床系统采用一样，易于保养和

维护，以实用为原则。

2.2主轴伺服系统的改造

旧的数控系统主轴一般采用直流伺服或者模拟交流伺服驱动系统，根

据需要不保留原来的电机和驱动系统，采用交流数字驱动系统或者变频

器控制，要尽量保证改造一步到位，在理论上要符合要去，不能带有怀

疑去维修改造设备。

2.3信号反馈闭环控制系统的改造

要更新旧的感应同步器,使用光栅尺加以替代，选型应注意系统接口

信号的一致性，方波信号和电压信号。

2.4机床导轨的运行改造

数控机床使用的导轨要具备高精度与操控性能，导轨的集中润滑系

统要安全可靠，泵站压力不得小于泵的标注压力。对变速箱和主轴箱要时刻检查油表，防止因缺油引起的导轨刚性研磨、导致机床报废。

2.5 丝杠和伺服电机的传动方面

丝杠与伺服电机的联结要牢固紧密，机床启动的转动扭矩会很大，使

用的联轴器要有安全系数，尽量选择大于10%-20%的产品，才能保证可

靠有效，联轴器螺栓的紧松度要使用扭矩扳手进行操作，松紧度会影响

传递功能。

三、数控机床设备改造后的检验和验收

3.1使用激光干涉仪测量数控机床定位精度原理。

光的干涉原理同光源、二束光、相位差、同方向振动。两束光进行干

涉，电脑软件通过计算干涉点算出移动距离。

3.2对于要求不高的使用排标块对X/Y/Z 三轴进行排标块定位测量，标定

块为100mm、150mm、200mm 三个尺寸，进行组合跑点验收，组合尺

寸 100mm 300mm、350mm 　进行排检，根据设备加工产品精度，调

整验收标准，标准误差精度不得大于正负0.01mm　。

四、数控维修人员的培训主要内容

4.1 尽量不要开关数控柜和强电柜门。

机加工车间内空气中的油雾、灰尘和金属粉尘，如果落在数控柜内的

电路板或者电器元件上，容易引起元器件间的绝缘电阻下降，导致元器

件和电路板损坏。

4.2 定期清扫数控柜里的散热通风系统

检查数控柜内的各个排风循环扇是否正常工作，检查风道过滤器是

否有堵塞现象，过滤网灰尘集聚多不及时清理，会引起数控柜内的温

度过高。

4.3 机床导轨的润滑

定期检查导轨集中润滑系统的工作及泵的所存油量刻度，避免因油

量低，无法供油润滑，油泵供油压力是否正常。

4.4 丝杠的传动部分

丝杠与丝母的传动是否紧密，丝杠与电机之间的联结使用的联轴器

是否有间隙，这都是导致产生移动偏差的原因，最终是反应加工精度出

现问题，定期使用激光测距仪检查移动精度。

4.5 光栅尺闭环路的检查

检查安装的光栅尺是否牢固，光栅尺之间的滑动，不得有灰尘和油

污，以保证移动探测有效，光栅尺反馈的信号强弱也影响加工精度。

三、结束语

为了提高在数控机床维修过程中解决问题的能力，采取措施提高探查问题原因的手段，需要使用先进的检验设备、配备掌握高科技、高水平的技能人才，是保证设备维修保养，是设备运行良好的根本，为设备建立保养及维修档案，只有这样在理论上得到保障，出现问题时才能被及时彻底的解决，为了设备维修技术的发展不断提高自己、发展自己、壮大自己，促进我国数控事业顺利的发展。

参考文献：

［１］孟政，于吉鲲．数控机床维修改造中的问题与对策［Ｊ］．黑龙江科学，２０１９，１０（０８）：７８－７９．

［２］蔡七林．数控机床维修改造中的问题与对策研究［Ｊ］．现代制造技术与装备，２０１９（０１）：１７３，１７５．

［３］王超，万艺林．数控机床维修改造中的问题［Ｊ］．设备管理与维修，２０１８（２２）：５９－６０