机床数控原理与系统作业姓名：李文维学号：0900520关于“数控机床故障诊断研究现状与未来发展”的报告随着现代科学技术的发展、社会对产品多样化需求的增加,以及产品更新换代的加速,对现代数控机床在加工效率、质量、柔性和成本等方面提出了更高的要求,要求数控机床能实现长时间地、连续地自动加工,具有高可靠性、可维修性和安全性。多年来,人们一方面在数控机床硬件结构的合理性和对用户的开放性以及软件系统的通用性等方面作了大量改进,推出了一代又一代新的CNC系统和机床;另一方面,采用了提高制造工艺水平、严格选择元器件,采用容错技术和可靠性设计等措施减少数控机床的故障率,提高其可靠性和可维修性;其三,注重研究故障诊断技术,以提高数控机床故障诊断的有效性和快速性。本文拟对目前数控机床采用的各种故障诊断方法进行分析,并预测今后的发展趋势。1数控机床故障的特性与分类数控机床的常见故障可以按多种形式分类。若按故障发生的部位分,有硬件故障和软件故障;按故障过程分,有突然故障和渐变故障;视其故障的破坏性程度分为有破坏性故障和非破坏性故障;从故障发生的时间分,有早期故障、偶然故障和耗损故障,从故障范围看,有局部故障和分布式故障等等。数控机床故障的各种分类表明数控机床故障形式复杂多变。总的来说,具有如下特征。①数控机床故障大部分是由控制系统故障引起的。②数控机床的故障具有不确定性。③数控机床故障具有多故障并发性。④数控机床“边缘故障”的累积。2数控机床的故障诊断方法数控机床故障的一般认断方法是:①直观法。即操作者利用感官观察故障发生时的各种光、声、味等异常现象,判断故障的可能部位或部件。②利用数控系统硬件报警自诊断功能。③利用数控系统软件报警自诊断功能。④参数检验法⑤利用状态显示的诊断功能。⑥备件置换法。⑦测量比较法。⑧敲击法。⑨局部升温法。⑩原理分析法。○11故障树分析法。○12模糊诊断法。3容错技术在数控机床设计中的应用随着科学技术的飞速发展,作为自动化系统基本加工单元的数控机床CNC装置结构越来越复杂,功能越来越完善,系统故障的排除越来越困难。为了提高CNC系统可靠性,数控系统的诊断技术和容错技术得到很大的发展。控制系统的容错设计是20世纪80年代发展起来的一种提高控制系统可靠性的技术,它应用于数控系统的历史虽不长,但却显示了强大的生命力。容错系统的主要特点,一是具有高安全性,即出现故障能及时处理,避免灾难性后果;二是高使用性,系统出现故障时转入修复状态,抢修并不妨碍计算机的工作;三是高维修性,容错系统可进行不停机修理。容错技术的关键是选择合适的冗余方式。数控系统中常见的冗余方式有以下几种:(1)硬件冗余又称作备份冗余。目前数控机床常用的数控系统都采用模块式的硬件结构。在模块化结构中考虑冗余可以根据系统的功能及各个模块在系统中的作用和地位,配备一定数量功能相同的模块和设备,这样做可以以较少的投资获得高可靠性。常用的冗余系统按其结构分为关联系统、备用系统和表决系统三种。(2)软件冗余指增加软件系统,同一问题可以由各种不同的编制程序的方法来进行比较,从而减少因软件编制错误或操作人员操作失误而造成的“软故障”。(3)时间冗余以硬件为基础,采用一些备用寄存器或固定寄存器,记录故障的状态和受到影响输入、输出动作的状态,确认为瞬时故障状态进入输入、输出复制程序,通过一定的时间冗余,让系统自动恢复正常状态。(4)信息冗余指增加信息的位数,如使用纠错码等。容错技术以消耗系统的资源换取系统的高可靠性,理论上讲,备用模块的品种越多越好,但这样不但增加了系统的设计成本,还使系统对备用件的维护工作更复杂。所以一般只配备一些极其重要或易出故障的备用板。通过均衡、精心设计,选择合适的冗余方式能够设计出既减少资源消耗,又具有高可靠性的CNC系统。4数控机床故障诊断技术的新发展4.1发展人工智能与专家系统这种方法从数据库出发,调用知识库中的相应知识、经过推理机构的推理获得所需的结论。应用于数控系统故障诊断的人工智能技术有两方面内容。即诊断专家系统和人工智能数据库。4.1.1诊断专家系统专家系统是人工智能最活跃的一个分支,以其智能化程序...
