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小型精密数控车床详解机床进给伺服系统常见故障及排除方法有哪些？
不少企业商家为了提高数控机床的性能，都会对机床用进给伺服系统提出了很高的要求。由于各种数控机床所完成的加工任务不同，所以对进给伺服系统的要求也不尽相同。对此，厂家——台湾福硕数控车床南京分公司哈泰机械的井工就为大家整理了伺服系统常见故障和排除方法，希望对大家有所帮助。
当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关设定的硬限位时，就会发生超程报警，一般会在CRT上显示报警内容，根据数控系统说明书，即可排除故障，解除报警。&
当进给运动的负载过大，频繁正、反向运动以及传动链润滑状态不良时，均会引起过载报警。一般会在CRT上显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。同时，在强电柜中的进给驱动单元上、指示灯或数码管会提示驱动单元过载、过电流等信息。&
在进给时出现窜动现象：①测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干扰等；②速度控制信号不稳定或受到干扰；③接线端子接触不良，如螺钉松动等。当窜动发生在由正方向运动与反向运动的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。&
发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是：伺服电动机和滚珠丝杠联接用的联轴器，由于联接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠转动与伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。&
【cnc数控机床出现振动】&
机床以高速运行时，可能产生振动，这时就会出现过流报警。机床振动问题一般属于速度问题，所以就应去查找速度环；而机床速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的，即凡是与速度有关的问题，应该去查找速度调节器，因此振动问题应查找速度调节器。主要从给定信号、反馈信号及速度调节器本身这三方面去查找故障。&
【伺服电动机不转】&
数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC 24V继电器线圈电压。伺服电动机不转，常用诊断方法有：&
①检查数控系统是否有速度控制信号输出；&
②检查使能信号是否接通。通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC梯形图(或流程图)，以确定进给轴的起动条件，如润滑、冷却等是否满足；&
③对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放；&
④进给驱动单元故障；&
⑤数控机床伺服电动机故障。
伺服系统是数控装置和数控机床主机的联系环节，它用于接收数控装置插补器发出的进给脉冲或进给位移量信息，经过一定的信号转换和电压、功率放大，由伺服电机带动传动机构，最后转化为机床工作台相对于刀具的直线位移或回转位移。&
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SEO优化技术支持：南京南下网络科技一、名词解释：[每小题2.5分，共10分]：1．；电火花加工中当脉冲电压结束时，放电通道中的带电粒；2．晶体的解理现象指晶体受到定向的机械力作用时，；在气液混合器中将一定压力的气体与电解液混合成含无；4．超声波加工；利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性；二、判断题[用√表示正确，×表示错误，每小题1分；2．在金刚石晶面的激光衍射图像中，叶瓣所指的
一、名词解释：[每小题2.5分，共10分]： 1．极间介质消电离
电火花加工中当脉冲电压结束时，放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，恢复本次放电通道处间隙介质的绝缘强度，以免总是在同一处重复放电。
2．晶体的解理现象
指晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象。 3．混气电解加工
在气液混合器中将一定压力的气体与电解液混合成含无数小气泡的混合液再进入加工间隙进行加工的方法，可改善电解液性能，提高复制精度。
4．超声波加工
利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形方法。
二、判断题[用√表示正确，×表示错误，每小题1分共10分]： 1．电火花加工是非接触性加工（工具和工件不接触），所以加工后的工件表面无残余应力。（×）
2．在金刚石晶面的激光衍射图像中，叶瓣所指的方向是该晶面的好磨方向。（√）
3．超精密切削加工时切削速度经常根据机床及加工系统的动特性来选择。（√）
4．电化学反应时，金属的电极电位越正，越易失去电子变成正离子溶解到溶液中去。（×） 5．电解加工是利用金属在电解液中阳极溶解作用去除材料的，电镀是利用阴极沉积作用进行镀覆加工的。（√）
6．激光加工与离子束加工相同，都要求有抽真空装置。（×） 7．对于黑色金属、硬脆材料等的精密与超精密加工，目前主要应用金刚石刀具进行切削加工。（×）
8．超声波加工时变幅杆之所以能扩大振幅，是由于通过它每一截面的振动能量是不变的（忽略传播损耗），截面小的地方能量密度大，振幅也就大。（√） 9．在电火花加工中，电源一般选用直流脉冲电源或交流电源。（×）
10．等脉冲电源是指每个脉冲在介质击穿后所释放的单个脉冲能量相等。对于矩形波等脉冲电
源，每个脉冲放电持续时间相同。（√）
三、填空题[每小题2分，共20分]：
1．实现超精密切削加工对刀具性能的要求是：（极高的硬度和耐磨性）、（刃口极其锋利）、刀刃无缺陷、与工件材料的抗粘接性好，摩擦系数低。
2．精密和超精密加工机床主轴轴承的常用形式有（液体静压轴承）和（空气静压轴承）。 3．金刚石晶体的激光定向原理是利用金刚石在不同结晶方向上（因晶体结构不同而对激光反射形成不同的衍射图像）进行的。
4．电火花加工蚀除金属材料的微观物理过程可分为（介质电离击穿）、（介质热分解、电极材料熔化、气化）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离）四个阶段。 5．超精密加工机床的关键部件主要有：（精密主轴部件）、（导轨部件）和（进给驱动系统）等。
6．电火花加工粗加工时工件常接（负）极，精加工时工件常接（正）极；线切割加工时工件接（正）极；电解加工时工件接（正）极；电解磨削时工件接（正）极；电镀时工件接（负）极。
7.电子束加工是在（真空）条件下，利用（聚焦后能量密度极高、速度极高的电子束）对工件进行加工的方法。
8．精密和超精密磨料加工分为（固结磨料）加工和（游离磨料）加工两大类。 9．电火花型腔加工时使用最广泛的工具电极材料是：（纯铜）和（石墨）。
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10．影响电火花加工精度的主要因素有：（放电间隙的大小）及其一致性、（工具电极的损耗）及其稳定性和（二次放电现象）。
四、选择题[单选，每小题1分，共10分]：
1. 超精密加工机床中微量进给装置最常用的形式是（ c ） a、机械传动式；
b、热变形式；
c、电致伸缩式；
d、磁致伸缩式
2. 金刚石晶体在高磨削率方向上，磨削率最低即最不容易磨的晶面是：（ d ） a、100晶面；
b、110晶面；
c、101晶面；
d、111晶面
3. 用电火花加工冲模时，若凸凹模配合间隙小于电火花加工间隙时，应选用的工艺方法是：
a、直接配合法；
b、化学浸蚀电极法；
c、电极镀铜法；
d、冲头镀铜法
4. 超精密加工机床中采用的T形总体布局为：主轴作Z向运动，进给系统作X向运动，因而主轴的驱动方式是：（ d ）
a、电动机通过带传动驱动；
b、电动机通过柔性联轴器驱动； c、采用内装式同轴电动机驱动；
d、b和c两种方式都有。
5. 一般来说，精密电火花加工时电极是：（ a ）
a、高相对损耗；
b、低相对损耗；
c、零损耗；
d、负相对损耗 6. 下列工件材料选项中，不适于电火花加工的是（ c ） a、硬质合金；
b、钛合金；
c、光学玻璃；
d、淬火钢 7. 电解加工型孔过程中，（ b ） a、 要求工具电极作自动伺服进给；
b、要求工具电极作均匀等速进给； c、要求工具电极作均加速进给；
d、要求工具电极整体作超声振动。 8. 下列选项中不正确的选项是：（ a ）
a、电解加工中，加工速度与加工间隙成正比；
b、电解加工中，加工速度与电流效率成正比；
c、电解加工中，加工速度与工件材料的电化学当量成正比； d、电解加工中，加工速度与电解液的电导率成正比
9. 在材质硬且脆的非金属材料上加工型孔时，宜采用的加工方法是 （ c ）
a、电火花加工；
b、电解加工； c、超声波加工；
d、电子束加工 10. 下列论述选项中正确的是（ d ）
a、电火花线切割加工中，只存在电火花放电一种放电状态；
b、电火花线切割加工中，由于工具电极丝高速运动，故工具电极丝不损耗；
c、电火花线切割加工中，电源可选用直流脉冲电源或交流电源；
d、电火花线切割加工中，工作液一般采用水基工作液。
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精密与特种加工技术考试复习题
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精密特种加工(考前重点整理)
《特种加工》期末复习题
1．特种加工的能量转换原理。
特种加工是将电能、热能、光能、声能和磁能等物
理能量和化学能量或者其组合乃至与机械能组合直接施加到被加工的部位上，从而实现去除的加工方法。
它与传统切削加工的不同特点主要有：1）不是主要依靠机械能；2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；3）在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用（工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件）。
特种加工的优势：1）特种加工技术可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或复合材料，2）特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度的零件；3）还可以用于进行超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级（原子级）的加工。
3.天然金刚石刀具是精密与超精密加工的基本刀具。(超微量去除技术是实现超精密加工的关键)
4.超精密加工的实现条件：1）超精密加工的机理与工艺方法2）超精密加工工艺装备3）超精密加工工具4）超精密加工中的工件材料5）精密测量及误差补偿技术6）超精密加工工作环境、条件等。（必须综合考虑以上因素才能取得满意效果。）
6.主轴的驱动方式：1）柔性联轴器驱动；2）内装式同轴电动机驱动。3)带传动
7.常用的导轨部件：超精密机床常采用平面导轨结构的液体静压导轨和空气静压导轨，滚动导轨也有着广泛的应用。 8.常见的微进给装置有：1）压电和电致伸缩微进给装置；2）摩擦驱动装置；3）机械结构弹性变形微量进给装置。 9.金刚石晶体定向的三种方法：1）人工目测定向2）激光定向3）X射线定向。
10.金刚石刀具主要是对铝、铜及其合金等材料进行超精密车削，而对于黑色金属、硬脆性材料的精密与超精密加工，这主要是应用精密和超精密磨料加工。
11.精密磨削机理：精密磨削主要是靠砂轮具有微刃性和等高性的磨粒实现的，精密磨削机理如下：1）微刃的微切削作用；2）微刃的等高切削作用3）微刃的滑挤、摩擦、抛光作用。
12.研磨加工机理：精密研磨属于游离磨粒切削加工，是在刚性研具（如铸铁、锡、铝等软金属或硬木、塑料等）上注入磨料，在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，出去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。
包括：1）硬脆性材料的研磨；2）金属材料的研磨。 13.抛光加工机理：抛光是指用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料（塑料、沥青、石蜡、锡等）抛光盘，或高速旋转的低弹性材料（棉布、毛毡、人造革等）抛光盘，加抛光剂，具有一定研磨性质地获得光滑表面的加工方法。抛光一般不能提高工件形状精度和尺寸精度。抛光使用的磨粒是1um以下的微细磨粒。 2、精密切削加工分类。
1）精密、超精密车削；2）精密、超精密铣削； 3）精密、
超精密镗削； 4）微孔加工
5.超精密机床的主轴部件：
主轴部件是保证超精密机床加工精度的核心。超精
密加工对主轴的要求是极高的回转精度，转动平稳，无振动。而满足该要求的关键在于所用的精密轴承。高精度的滚动轴承主轴制造困难，因此现在多使用液体静压轴承和空气静压轴承。
1）液体静压轴承主轴
优点：具有回转精度高、刚度较高、转动平稳、无振动的特点（被广泛用于超精密机床）
缺点：1.油温随转速的升高而升高，造成热变形，影响主轴精度 2.静压油回油时将空气带入油源，形成微小气泡悬浮在油中，不易排出，因而降低了液体静压轴承的刚度和运动性。
2）空气静压轴承主轴
优点：具有很高的回转精度，在高速转动时温升甚
小，基本达到恒温状态，因此造成的热变形误差很小； 缺点：与液体静压轴承相比，空气轴承刚度低，承受载荷较小。
4、液体静压导轨、气浮导轨、空气静压导轨特点。
液体静压导轨——温升低，刚性好，承载能力强，直线运动精度高，无爬行
气浮导轨和空气静压导轨——直线运动精度高，无爬行，摩擦系数几乎为零，不发热
5、空气静压特点、液体静压轴承特点及改进措施。
空气静压轴承主轴：具有很高的回转精度。由于空
气粘度小，主轴高速转动空气温升小，热变形小。空气轴承刚度低，承受较小载荷。——超精密机床中广泛应用。
液体静压轴承主轴
优点：回转精度高（0.1μm）、刚度高、转动平稳、无振动
——广泛用于超精密机床。
缺点：1）油温随着转速的升高而升高。温度升高造成热变
形，影响主轴精度。 2）静压油回油时将空气带入油源，形成微小气泡悬浮油中，不易排出，降低了液体静压轴承刚度和动特性。
采取的措施有：
（1）提高静压油压力，使油中微小气泡影响减小。
（2）静压轴承用油经温度控制，达到恒温；轴承采用恒温
水冷却，减小轴承的温升。 6、微量进给装置的结构形式。
电致伸缩式、弹性变形式、机械传动或液压传动式、 热变形式、流体膜变形式、磁致伸缩式等。 7、精密和超精密机床主轴驱动方式。
1）电动机通过带传动驱动——早期的超精密机床 2）柔性联轴器驱动：
3）采用内装式同轴电动机驱动机床主轴
8、精密机床床身和导轨材料。
——尺寸稳定，热膨胀系数小，振动衰减能力强，耐磨性
好，加工工艺性好。
1）优质耐磨铸铁
3）人造花岗岩
15、超精密加工机床（磨床）主轴部件特点。
高精度、高刚度、高稳定性、微量进给装置、计算机数控 18、精密磨削加工分类。
固结磨料（砂轮砂带磨削、油石研磨、精密珩磨、精密超精加工等）
游离磨料（如精密研磨、精密抛光） 19、磁性研磨的原理及特点。
工件放在两磁极之间，工件和磁极间放入含铁的刚玉等磁性磨料，在直流磁场的作用下，磁性磨料沿磁力线方向整齐排列，如同刷子一般对被加工表面施加压力，并保持加工间隙。
研磨压力大小可调节。研磨时工件即旋转又沿轴线方向振动，使磁性磨料与工件表面产生相对运动。 特点：
1、自锐性好，磨削能力强，效率高。
磁场作用下，磨粒位置不断变更，工件始终能获得锐利磨刃的切削。 2、温升小、工件变形小
磨粒位置不断变更，与工件作用时间短。
3、切削深度小，加工表面平整
磨粒体积小、切削刃小，切削深度小
4、工件表面交变励磁，物理力学性能好
工件表面反复受N、S交变磁场作用，改变表面应力状态分布
5、无粉尘、废液、噪音，工作环境好
切屑吸入磁性磨料，无粉尘
6、加工范围广
可加工内外圆表面、平面，以及型模的内外表面
20、研磨的原理及特点。
加工机理：
属于游离磨粒切削加工。
在刚性研具上注入磨料，在—定压力下，研具与工件相对运动，磨粒微切削作用除去微量工件材料，达到高几何精度和表面粗糙度。
① 设备简单，精度要求不高。
② 加工质量可靠。可获高精度和低Ra值。一般不能提高位置精度。
③ 可加工各种钢、淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃及某些塑料制品等。
13、电火花加工过程的四个阶段。
1）极间介质的电离、击穿，形成放电通道； 2）介质分解、电解材料熔化、气化
3）极间介质的消电离
14.电火花加工的机理：电火花加工是基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等。
加工机理如下：1）极间介质的击穿和放电通道的形
成正负极电场强度增加，在阴极上会由场滞发射效应产生向阳极高速移动，在移动过程中电子与液体中的介质碰撞产生电离，而这种电离雪崩式地增加，在局部区域内产生高密度的等离子体，从而形成了放电通道。
2）介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀，电子和阳离子分别向阳极和阴极高速移动，与电极相碰撞产生高温，在磁压效应和周围介质惯性动力压缩效应的作用，使得通道内产生强烈效应的冲击波。3）蚀除产物的抛出 因通道中的高温高压使电极表面的相变区也处于高温高压状态，通道崩溃后，相变区外部的高温高压消失，相变区内部的高温高压能量就要爆炸性释放，将相变区的材料喷爆抛入介质中。4）极间介质的消电离 两次脉冲放电之间，必须有一定间隔时间，使间隔介质消电离。即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，间隙中电蚀产物排除，介质温度降低，恢复本次放电通道处间隙介质的绝缘强度。
电火花加工设备：电火花加工机床、脉冲电源、自
动进给调节系统、工作液及其循环过滤系统
15.影响放电蚀除量的主要因素1）极性效应（单纯由于正负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应）；2）电参数（电火花加工脉冲电源的可控参数有：脉宽、脉间、峰值电流、开路电流、脉冲的前沿上升率和后沿下降率。提高电蚀量和生产率的途径在于：提高脉冲频率f，增加单个脉冲能量Ｗm,或者说增加平均放电电流ie和脉冲宽度ti，减小脉间to，设法提高系数Ka,、Ka。）3）金属材料热学常数：
16.电火花穿孔成形加工机床主要由主机（包括自动调节系统的执行机构）、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液净化及循环系统几部分组成。
18.自动进给调节系统的基本要求：
1）有较广的速度调节跟踪范围；2）有足够的灵敏度和快速性；3）有必要的稳定性；4）有足够大的空载进给速度和短路回退速度。
19.工作液及其循环过滤系统
电火花加工中工作液的作用：1）压缩放电通道，提高放电的能量密度，提高蚀除效果；2）加速极间介质的冷却和消电离过程，防止电弧放电；3）加剧放电时的流体动力过程，以利于蚀除金属的抛出；4）通过工作液的流动，加速了蚀除金属的排除，以保持放电工作稳定；5）改变工件表面层的理化性质；6）减少工具电极损耗，加强电极覆盖效应。
20.电火花线切割加工的基本原理：电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，实现零部件的加工。所不同的是，电火花线切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为工具电极，工件按照预定的轨迹运动，“切割”出所需要的各种尺寸和形状。 21.电极丝速度为7-10m/s的是高速走丝，低于0.2m/s的是低速走丝。
14、提高电蚀量的主要途径。 提高脉冲频率，增加单个脉冲能量或增加平均放电电流（对短形脉冲即为峰值电流）和脉冲宽度；减小脉间；提高有关的工艺参数。
15、型腔模电火花加工主要方法。
单电极平动法
多电极更换法
分解电极加工法
简单电极数控创成法
16、电火花加工极性效应原理、应用。
在电火花加工时，相同材料(如用钢电极加工钢)两电极的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效应。工件接脉冲电源正极（工具接脉冲电源负极）的加工称为正极性加工，反之，称为负极性加工。
应用：最大限度地提高工件的蚀除量，降低工具电
极的损耗。
17、电火花加工的覆盖效应（吸附效应）。
一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面上，形
成一定厚度的覆盖层，叫做覆盖效应。（只有在油类介质中，适合负极性加工）
18、RC线路脉冲电源工作原理，工作原理图，优缺点及改进措施。
是把工频正弦交流电流转变成频率较高的单向脉冲
电流，向加工间隙提供放电能量蚀除金属。脉冲电源的性能直接关系到电火花加工的加工速度、表面质量、加工精度、工具电极损耗等工艺指标。
优点：结构简单、工作可靠、成本低，在小功率时
可获得很窄的脉宽——用于小功率的精微加工或简式电火花加工。
缺点：1、大部分电能经限流电阻转化为热能损失，电能利用率只有30％～40％；2、电容器充电时间较长，生产率低；3、电压的击穿受到间隙值、工作液绝缘性等影响，工艺参数不稳定；4、放电回路存在寄生电感的影响有反向脉冲，工具电极损耗大；5、脉冲频率、脉冲能量等参数干扰，难于使用长脉冲，无法实现电极损耗低、生产率高的加工。 19、 “铜打钢”与“钢打钢”加工表面粗糙度比较。
“铜打钢”比“钢打钢”好
20、电火花加工中加工精度、生产率、表面粗糙度、表面层状态的影响因素。
加工精度：放电间隙
工具电极的损耗 生产率：提高脉冲频率、增加单个脉冲能量，减小脉间并提高有关工艺参数。
表面粗糙度： 峰值电流一定，脉宽越大，单个脉冲的能量大，凹坑越大越深，表面粗糙度增大。 脉宽一定，峰值电流增加，单个脉冲能量增加，表面粗糙度增大。熔点高的材料表面粗糙度值要比熔点低的材料小。 工具电极表面的粗糙度值越大，加工出的工件表面粗糙度值也大。例如，石墨电极。工作液中含杂质越多，越容易发生积炭，表面粗糙度值也大。
表面层状态：熔化层、热影响层、显微裂纹 21、电火花成形加工工作液选择（粗加工、精加工）。
粗加工时，要求速度快，放电能量大，放电间隙大，故常选用机油等粘度大的工作液；在中、精加工时，放电间隙小，往往采用煤油等粘度小的工作液。
22、根据工具电极和工件相对运动方式和加工用途不同，电火花加工分类。
电火花穿孔成型加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花展成加工、电火花表面强化和刻字
前五类电火花成形和尺寸加工，改变零件形状或尺寸。后者属于表面加工，改善或改变工件表面性质。 23、冲模、型腔模电火花加工主要方法。冲模加工直接法的特点。
冲模：直接法
修配冲头法
修配电极法
直接法的优点是：
(1) 可获得均匀的配合间隙、模具质量高。 (2) 无须另外制作电极。
(3) 无须修配工作，生产率较高。 缺点是：
(1) 电极材料不能自由选择，工具和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀的金属屑吸附在放电间隙磁场中形成二次放电。(2) 电极和冲头连在一起，尺寸长，磨削困难。 24、电液自动（伺服）进给调节系统原理。
测量环节从放电间隙检测出电压信号，与给定值比较后输出控制信号，再放大、传输给电-机械转换器，使液压放大器中的喷嘴挡板成比例位移，改变喷嘴的出油量，造成液压缸上下油腔压力差变化，使主轴相应运动，调节放电间隙大小。
放电间隙短路时，活塞杆带动工具电极上升；放电间隙开路时，活塞杆下降；放电间隙最佳时，活塞处于静止状态。
26、电火花线切割机床分类、走丝速度、电极丝材料，走丝特点。
按电极丝的走丝速度分成快速走丝线切割机床与慢速走丝线切割机床。
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