摘要：数控机床加工中的故障问题一直都是人们关注的重点内容，要想降低故障问题的影响，提升数控机床的运行效果，对现有的数控机床控制及故障诊断系统进行优化设计是尤为必要的，只有提升系统的专业水平，才能强化数控机床运行的管控效果。本文就对数控机床控制及故障诊断系统设计与实现进行分析阐述。
关键词：数控机床；控制及故障诊断系统；管控效果；
随着工业化发展水平的提高，数控机床在工业生产中的利用率也在不断增大，数控机床控制及故障诊断也受到了越来越高的关注。通过电子控制系统与机械设备的完美结合，提升了数控机床的加工效率，加强了数控机床生产的精密性，为我国数控机床发展奠定了基础。
1数控机床的发展及特征
1.1特征
数控机床控制系统已有较长的发展历史，其从最初的微处理控制研究和应用，已经发展到现今的第五代数控系统，这为我国工业化发展带来了助力。现阶段，数控机床控制系统已经逐渐向网络化、智能化的方向前行，表现的具体特征为：
(1）网络化发展
新一代的数控系统采用了开放式的结构模式，通过PC机软硬件资源的利用，在原有数控系统性能上进行了系统适应性、柔性、拓展型及通用性的延伸，推动数控系统不断向着智能化、网络化的方向发展。另外，通过先进技术的应用，提高了数控系统控制的精确度，加快数控系统元转速，实现了数控系统的自动化管控。
(2)智能化发展
计算机技术及人工智能技术的有效应用，使数控系统的自适应控制力、模糊控制效果及神经网络控制效果得到显著提升，在原有系统功能的基础上，实现了自动变成、前馈控制、模糊控制、学习控制及运用参数动态控制等工作，为数控系统的运行提供了更多辅助设备。同时在人机界面的设定上，坚持为人服务的理念，增强了界面设定的科学性、便利性，降低了操作难度。另外，智能化的发展不仅完善了数控系统中自动故障诊断系统及监控系统，也提升了伺服系统的智能化水平，实现了系统运行中各项参数的及时调整和优化。
1.2数控机床的发展现状
数控机床因其生产能力强、生产速度快等优势在制造工业中发挥着较大作用，且一经问世就得到了广泛关注，获得较高的市场占比份额。不过数控机床在加工过程中，也不是任何问题都没有的，其中频繁出现的故障问题，严重影响了数控机床的生产效率及进度，为企业带来了较大的经济损失。在对数控机床发展现状进行分析中，可将其存在的故障问题概括为以下几点：
一是数控机床驱动部件的故障问题。数控机床驱动部件的故障问题指的是伺服电动机故障问题，其中以异步型交流伺服电动机故障最为突出。而导致这种现象的原因则是由于电动机内部的轴承、转子及定子发生故障，如轴承出现脱落或磨损较为严重；转子和定子之间存在不均衡气隙等，进而导致数控机床运行中出现振动超速的情况，影响整体受力，继而威胁数控系统的安全运行。且由于轴承、转子和定子故障部位的不同，其产生的影响也会发生一定改变。
二是数控机床支承部件的故障问题。数控机床的支承部件主要指的是轴承部件，其主要是由内外圈、保护架、滚动体这三部分组成的，一旦其出现故障问题，将会直接降低数控机床的安全运转效率。数控机床支承部件中，滚动轴承是最为重要的组成部分，也是最易出现故障问题的部分。滚动轴承运行主要是通过自身的弹簧性和非弹簧型功能的共同作用加以实现的，但由于非弹簧型功能的影响，各部件在振动运行中会存在一定的磨损，如不及时处理，磨损严重后会对整个设备的运行安全构成威胁。
三是数控机床传动设备的故障问题。数控机床传动设备故障集中在机床导轨、工作台、流板及滑座上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其中以机床导轨故障产生的影响最为严重，直接威胁数控机床的使用寿命及加工制作的精密性。机床导轨最常出现的故障问题有，导轨变形导致的摩擦阻力增加、润滑液不足导致的机床运行受阻，构件运转阻力增加，受力面积不均衡等。
2数控机床故障诊断系统的设计
数控机床的故障问题不仅会影响到数控机床加工生产的质量，还会对企业带来较大损失。因此，针对于数控机床中存在的问题，应该设计出相应的数控机床故障诊断系统，尽可能在最短时间内解决问题。
2.1数控机床自我诊断功能的设计
数控机床在现今我国制造业发展中有着重要意义。且随着工业制造水平的提高，数控机床的应用率及作用范围也在不断扩大。为此，在对数控机床研发过程中，应加大对先进技术及检测仪器的应用，注重数控机床的精确性。根据现今需求，在数控机床研发中，需合理利用的仪器设备有精密水平仪、精密方箱、测微仪这三种，并通过人工智能检测技术的应用，对故障源实行准确测量和管控，从而提高电气系统的诊断和解决效率，实现多台机床故障诊断及控制。
再者，通过信号分析法的应用，准确判断机床运行中振动及温度变化情况，然后及时采取合理控制措施，降低故障问题的影响。在使用信号分析法时，主要采用的方式有两种，一种是时域分析法，另外一种是频域分析法。前者主要是在分析的过程中利用数学模型，针对数控机床在实际操作中信号的波形在时间变化中的规律，应用典型数据抽样的方式进行相关的分析和计算。该方法本质上是通过数字函数计算法，来对信号与峰值存在的偏差予以确定。通过对两种方法的比较可以看出，频域分析法是在非正弦周转电路及动态数据分析的基础上，对信号实行深入分析和处理的一种方式，其在自动判断故障源及故障原因上有着显著效果。
2.2数控机床控制诊断系统的设计
在数控机床控制诊断系统的设计中，首要工作应是完善数控机床解决系统的设计工作，降低故障问题对后续运行的影响。而在数控机床解决系统设计和完善中，需要注意的问题有：
一是建立科学合理的硬件控制系统。硬件控制系统的设定一方面可为电路搭建提供保障，另一方面可促进系统中相关硬件设施的连接，为系统的高效运行提供保障。不过在系统构建过程中，为了确保收集到的数控机床操作数据能够以图像的形式快速、准确的传送到数据库中，加强数据的真实性和准确性，需要选择一些精度较高，分辨率高的数据采集卡，并且配置高质量的数据电线电缆，只有只有这样才能提高传输信号的质量。
二是完善数控机床控制的网络话结构。在现今信息时代下，计算机及互联网的应用频率逐渐增加，不仅为各行各业工作的开展提供了助力和保障，也实现了网络化社会结构体系的构建，加强产业间的信息沟通及交流。这种结构的形成在数控机床控制中也具有重要的作用，需要在诊断数控机床问题的过程中，实现与网络技术、通信技术的联结，保证在前端诊断出相应问题后，在后台控制中能够尽快解决问题。而这就要求将计算机和互联网技术与设备与数控机床有效连接起来，提升数控机床控制系统问题分析的效率，并通过合理的计算，制定优化解决方案，更好的解决数控机床中存在的问题，以此提高数控机床的运行效率，为企业创造更大的经济效益。
3结束语
综上所述，如今，数控机床虽然在我国工业生产中起着非常重要的作用，但在运转中存在的故障问题也相对较多，为了降低故障问题的影响，增大数控机床的运行安全系数，就有必要加强对数控机床的控制，完善其故障诊断系统的设计，且加大先进技术的应用，合理规划自动诊断系统和控制系统，以期推动数控机床性能的高度发挥，改善生产制造的精密度，最终增大企业的经济利润，推动我国经济的日益增长。
参考文献：
[1]周少梅.数控机床控制及故障诊断系统的设计与实现[J].自动化与仪器仪表,2018(10)
[2]胡羽.数控机床控制及故障诊断系统设计与实现[J].民营科技,2017(10)
论文作者:赵立栋
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签：数控机床论文; 故障论文; 系统论文; 故障诊断论文; 数控系统论文; 控制系统论文; 部件论文; 《基层建设》2019年第23期论文;