數(shù)控加工與編程技術(shù)

1、數(shù)控加工與編程技術(shù),第七章 數(shù)控機(jī)床的購置、使用與維護(hù),第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的購置 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的使用與管理 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng),本章要求,掌握數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)適用場合及購置原則； 了解數(shù)控機(jī)床的使用與管理； 了解數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)。,第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的購置,2001年我國數(shù)控金屬切削機(jī)床消費(fèi)量已上升至28,535臺，金屬切削機(jī)床消費(fèi)額數(shù)控化率已達(dá)44.5%，中國已經(jīng)成為世界數(shù)控機(jī)床消費(fèi)大國之一。 隨著數(shù)控機(jī)床的大量應(yīng)用和迅速普及，如何科學(xué)合理地配置、選購、管理和使用數(shù)控機(jī)床并充分發(fā)揮其效益等問題便日益突出。 本節(jié)就數(shù)控機(jī)床購置與使用過程中的一些問題進(jìn)行分析和介紹。,一、數(shù)控機(jī)床的經(jīng)

2、濟(jì)適用場合,任何機(jī)床都不是萬能的，都有其優(yōu)勢和不足，都有其經(jīng)濟(jì)適用場合及應(yīng)用范圍的局限性。 影響機(jī)床配置和使用的主要因素： 被加工零件的復(fù)雜程度 加工精度 生產(chǎn)批量 生產(chǎn)效率 自動化要求 生產(chǎn)成本 ,數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)適用場合為形狀復(fù)雜的中小批量零件的生產(chǎn)。 當(dāng)零件形狀復(fù)雜時，手工操作的普通機(jī)床往往難于勝任，如果采用復(fù)雜的工裝，其成本又太高； 當(dāng)零件的生產(chǎn)批量較小時，采用專用機(jī)床成本較高，而且難以適應(yīng)加工對象的經(jīng)常變化。 從經(jīng)濟(jì)性角度講，在加工形狀復(fù)雜的中小批量零件時，應(yīng)優(yōu)先選用數(shù)控機(jī)床； 在加工形狀簡單、批量很小的零件時，應(yīng)優(yōu)先選用普通機(jī)床； 在加工形狀較簡單、批量很大的零件時，應(yīng)優(yōu)先選用專用機(jī)

3、床。,圖7-1 各種機(jī)床的經(jīng)濟(jì)適用范圍,圖7-2 各種機(jī)床的加工批量與成本的關(guān)系,隨著社會的進(jìn)步，生活水平的提高，人們的需求越來越呈現(xiàn)多樣化、個性化的趨勢。 生產(chǎn)模式由原來的大批大量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變成多品種小批量生產(chǎn)。 在多品種小批量生產(chǎn)模式下，為了追求利潤最大化，傳統(tǒng)的剛性自動生產(chǎn)線(Transfer Line)逐步趨于淘汰，而柔性自動化的數(shù)控機(jī)床及以數(shù)控機(jī)床為主構(gòu)成的柔性制造系統(tǒng)（FMS）的應(yīng)用則越來越廣。,當(dāng)零件品種很多、批量較小時，采用數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)低成本、高效率的柔性自動化生產(chǎn)。 如果零件形狀很復(fù)雜、精度要求較高，采用其它機(jī)床難以實(shí)現(xiàn)加工要求時，即使是單件生產(chǎn)，也常常優(yōu)先選用數(shù)控機(jī)床。,圖

4、7-3 各種機(jī)械制造系統(tǒng)的生產(chǎn)效率與柔性,二、數(shù)控機(jī)床的選購原則,1工藝適應(yīng)性原則 工藝適應(yīng)性原則主要是指所選購的數(shù)控機(jī)床功能和性能必須適應(yīng)被加工零件的形狀、尺寸、精度和生產(chǎn)節(jié)拍等要求。 被加工零件的形狀決定加工工藝和加工設(shè)備類型。 被加工零件的尺寸決定所選用數(shù)控機(jī)床的規(guī)格：規(guī)格大，功能范圍寬，但成本高；規(guī)格小，功能范圍窄，但成本低。 被加工零件的精度要求決定所選用數(shù)控機(jī)床的精度。 被加工零件的生產(chǎn)節(jié)拍決定所選用數(shù)控機(jī)床的數(shù)量。,2可靠性原則 可靠性是影響數(shù)控機(jī)床發(fā)揮效益的一個非常重要的因素，也是數(shù)控機(jī)床用戶特別關(guān)心的焦點(diǎn)問題。 “數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用調(diào)查” 結(jié)果表明，無論對哪一檔次的數(shù)控系統(tǒng)，可靠性

5、和穩(wěn)定性始終是影響用戶選購的第一要素。 選購數(shù)控機(jī)床時必須認(rèn)真考察比較擬購數(shù)控機(jī)床的可靠性和穩(wěn)定性，廣泛聽取多數(shù)用戶對其可靠性和穩(wěn)定性的評價,3市場占有率原則 市場占有率高的數(shù)控機(jī)床是旺銷產(chǎn)品，已受到多數(shù)用戶青睞和肯定，生產(chǎn)批量較大，機(jī)床結(jié)構(gòu)和制造工藝比較成熟，一般可靠性較高，企業(yè)信譽(yù)較好，質(zhì)量容易得到保證。,4優(yōu)化配置原則 重要零部件的配置，如數(shù)控系統(tǒng)、主軸部件、主軸冷卻系統(tǒng)、主電動機(jī)和伺服電動機(jī)、滾珠絲杠、滾動導(dǎo)軌、回轉(zhuǎn)刀架或刀庫、電氣元件、液壓元件等，應(yīng)在購置費(fèi)用預(yù)算范圍內(nèi)優(yōu)先選擇著名廠家批量生產(chǎn)的名牌配套零部件。 各配套零部件在性能上要相互匹配，避免良莠不齊，因為數(shù)控機(jī)床使用中的性能往

6、往不是取決于最好的配套零部件，而是取決于最差的配套零部件。 任選功能的配置，這些任選功能往往是針對一些特殊需要提供的，而且需要額外付費(fèi)。必備的功能應(yīng)與主機(jī)一起購置，這樣在費(fèi)用上往往可以得到優(yōu)惠，而可有可無或者使用概率很小的功能則不要盲目配置，以免遭受無謂的經(jīng)濟(jì)損失。 數(shù)控系統(tǒng)的配置應(yīng)充分考慮企業(yè)現(xiàn)有狀況，如現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床所配置的數(shù)控系統(tǒng)、企業(yè)技術(shù)人員和操作、維修人員技術(shù)水平和經(jīng)驗等。,5維修備件供應(yīng)原則 在使用數(shù)控機(jī)床過程中經(jīng)常會遇到維修備件供應(yīng)難的問題，或者供應(yīng)渠道不暢，供應(yīng)周期長；或者原來的備件已淘汰，廠家專門生產(chǎn)此種備件價格昂貴，或者根本不再生產(chǎn)。 在選購數(shù)控機(jī)床，尤其是選購進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時

7、，應(yīng)優(yōu)先選擇在國內(nèi)設(shè)有備品備件倉庫，可隨時選購維修備件的供貨商，或者要求供貨商配備足夠數(shù)量關(guān)鍵易損件的維修備件，或者要求供貨商保證設(shè)備淘汰后能以合理的價格提供功能替代備件或原設(shè)計采用的備件，以免造成較大損失。,6質(zhì)量保證原則 選購數(shù)控機(jī)床，尤其是選購高檔昂貴數(shù)控機(jī)床時，不但要考核數(shù)控機(jī)床本身的質(zhì)量，還要盡可能實(shí)地考察數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量保證體系的完善性和可信性。 只有企業(yè)具備較高的工藝裝備水平、完善的質(zhì)量保證體系和良好的社會聲譽(yù)，才能可靠地保證所提供數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量。,7維修服務(wù)網(wǎng)絡(luò)原則 售后服務(wù)是用戶在選購數(shù)控機(jī)床時必須考慮的一個重要因素。 在選購數(shù)控機(jī)床時，一定要認(rèn)真考核供貨商及其配套產(chǎn)品生

8、產(chǎn)企業(yè)的售前咨詢和售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是否健全，服務(wù)隊伍的素質(zhì)能否勝任工作，服務(wù)是否及時，能否履行對售后服務(wù)的承諾。 對于在中國沒有維修服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，或者雖然有維修網(wǎng)點(diǎn)，但形同虛設(shè)的供貨商，原則上不應(yīng)訂購其所提供的數(shù)控機(jī)床，以免使用過程中因設(shè)備維修問題造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。,8避免風(fēng)險原則 包括避免技術(shù)風(fēng)險和資信風(fēng)險。 為避免技術(shù)風(fēng)險，應(yīng)采取交鑰匙工程的方法與供貨商簽訂合同，要求供貨商負(fù)責(zé)設(shè)備的安裝、調(diào)試、人員培訓(xùn)、產(chǎn)品試生產(chǎn)等全部過程，直到用戶滿意為止。 為避免資信風(fēng)險，應(yīng)對供貨商進(jìn)行實(shí)地考察，還要通過銀行或其它可信渠道考察其資信情況以及流動資金、負(fù)債率等情況，以防止出現(xiàn)供貨商因流動資金不足而拖期交貨，或

9、因負(fù)債率過高而破產(chǎn)等情況，使用戶蒙受損失。,9環(huán)保安全原則 所選購的數(shù)控機(jī)床不應(yīng)含有對人體有害且含量超標(biāo)的物質(zhì)，不應(yīng)出現(xiàn)漏水、漏油、漏氣等現(xiàn)象，以免造成環(huán)境污染。 所選購的數(shù)控機(jī)床應(yīng)采取完善的安全防護(hù)措施，電氣系統(tǒng)應(yīng)符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，以保證使用過程中的人身安全。,10科學(xué)驗收原則 在與供貨商簽訂數(shù)控機(jī)床購置合同時，應(yīng)參考數(shù)控機(jī)床的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)制訂驗收方式、方法等條款。 在數(shù)控機(jī)床購置到位并安裝完成后，應(yīng)嚴(yán)格按照購置合同中各項技術(shù)指標(biāo)和配置要求以及驗收方式、方法等進(jìn)行驗收，以防供貨商任意變動機(jī)床配置，以次充好，用不合格品來蒙混過關(guān)。,11性能價格比原則 數(shù)控設(shè)備的價格主要取決于技術(shù)水平的先進(jìn)性

10、，質(zhì)量和精度的好壞，功能的強(qiáng)弱、配置的高低以及質(zhì)量保證費(fèi)用等。 對數(shù)控機(jī)床的價格必須進(jìn)行綜合考慮，不要一味追求低價格，但也要防止價格上的欺騙，出了高價而沒有買到好的產(chǎn)品，或者是買的設(shè)備水平、質(zhì)量都不錯，但卻不值那么多錢。 選購數(shù)控機(jī)床時要貨比三家，比技術(shù)水平、比質(zhì)量、比功能、比性能、比配置、比運(yùn)行費(fèi)用，最后再比價格，這樣才能保證買到性能價格比合理的數(shù)控設(shè)備。,12招標(biāo)采購原則 國家規(guī)定，國有企事業(yè)單位添置數(shù)控機(jī)床均需通過招標(biāo)方式進(jìn)行采購。 為了購買到最滿意、性能價格比最優(yōu)的數(shù)控機(jī)床，近年來越來越多的私有、民營和外資企業(yè)也都采取招標(biāo)方式進(jìn)行采購。 招標(biāo)采購是一種非常好的貨比三家的選購辦法，但在招

11、標(biāo)采購之前應(yīng)做好充分的準(zhǔn)備，包括市場調(diào)研（供應(yīng)商考察與邀請、用戶信息收集與分析等）、標(biāo)書準(zhǔn)備、評標(biāo)專家聘請等，其中評標(biāo)專家聘請可委托招標(biāo)公司負(fù)責(zé)，市場調(diào)研應(yīng)考慮上述一些原則。 下面簡要介紹標(biāo)書準(zhǔn)備工作中的一些注意事項。,技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)務(wù)必盡可能詳盡，一方面可以將企業(yè)的主要技術(shù)要求表達(dá)完整、準(zhǔn)確、清楚，另一方面可為技術(shù)驗收提供詳細(xì)依據(jù)。 技術(shù)指標(biāo)務(wù)必切合實(shí)際，既不要盲目追求先進(jìn)性和全能性，以免抬高價格，造成浪費(fèi)；也不要指標(biāo)過低，以免購置的數(shù)控機(jī)床滿足不了生產(chǎn)要求。 在提出精度指標(biāo)時應(yīng)注明所采用的標(biāo)準(zhǔn)，為評標(biāo)和驗收提供依據(jù)。目前國際上經(jīng)常采用的四種標(biāo)準(zhǔn)：ISO、ASME、VDI、JIS。JIS標(biāo)準(zhǔn)

12、采用一次測量評定方法，其余標(biāo)準(zhǔn)均采用多次、多點(diǎn)測量的數(shù)理統(tǒng)計評定方法。例如，德國某公司提供的某加工中心樣本標(biāo)明，其定位精度按JIS、VDI標(biāo)準(zhǔn)測定，分別為士4 m、14 m；重復(fù)定位精度分別為土2 m、10 m。,在標(biāo)書中應(yīng)明確提出所要求的詳細(xì)配置，要求投標(biāo)方按要求的配置報價競標(biāo)，以便于評標(biāo)比較。配置要求分兩種情況： 指定機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)配置中主要零部件（如主軸部件、進(jìn)給伺服電動機(jī)及滾珠絲杠、滾動導(dǎo)軌、刀庫、數(shù)控裝置、監(jiān)視器等）的配套生產(chǎn)廠家及規(guī)格型號； 明確提出所需的選配功能及附件（如對刀儀、排屑器、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，以及拋物線插補(bǔ)、NURB曲線插補(bǔ)、三維圖形模擬等），這兩種配置要求都應(yīng)在招標(biāo)之前基本

13、確定并列入標(biāo)書中。 在標(biāo)書中應(yīng)明確提出驗收方式方法、保修期和售后服務(wù)要求等。一般應(yīng)要求進(jìn)行綜合加工試驗驗收，即規(guī)定試切削某一較復(fù)雜零件，規(guī)定相應(yīng)的切削試驗條件，切削加工中檢驗機(jī)床的運(yùn)行狀況，切削加工后檢驗零件精度、表面粗糙度是否達(dá)到預(yù)期要求。,第七章 數(shù)控機(jī)床的購置、使用與維護(hù),第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的購置 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的使用與管理 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng),第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的使用與管理,數(shù)控機(jī)床是技術(shù)密集度及自動化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備。 具有零件加工精度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，柔性自動化程度高，可減輕工人的體力勞動強(qiáng)度，大大提高生產(chǎn)效率等顯著特點(diǎn)，尤其是數(shù)控機(jī)床可完成普通機(jī)床難以完成

14、或根本不能完成的復(fù)雜曲面零件的加工，因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的作用愈來愈突出，目前我國大多數(shù)企業(yè)都已擁有數(shù)控機(jī)床。 能否充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性，關(guān)鍵取決于使用者能否在生產(chǎn)中科學(xué)地管理和使用數(shù)控機(jī)床。,一、數(shù)控機(jī)床的使用,1合理選擇加工工藝 中小批量、形狀較復(fù)雜、精度要求較高的零件應(yīng)優(yōu)先采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工； 粘性較大的難加工材料零件可選用高速數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工； 需車削、銑削復(fù)合加工的零件，應(yīng)選用車削中心進(jìn)行加工； 需鉆、鏜、銑、攻絲等復(fù)合加工的零件，應(yīng)選用鏜銑加工中心進(jìn)行加工。 在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工，則多數(shù)傾向于將多個工序集中在一臺機(jī)床上和一次裝夾下完成，在保證加工質(zhì)量的同時提高加工效率。

15、,2合理使用切削用量 切削用量包括切削速度、進(jìn)給速度（或進(jìn)給量）、切削寬度、背吃刀量（切削深度）等。 在數(shù)控機(jī)床上切削用量對加工質(zhì)量、加工效率的影響與在普通機(jī)床上的影響是相同的。 數(shù)控機(jī)床可進(jìn)行高速、強(qiáng)力切削，可使用比較大的切削用量。 一般情況下，應(yīng)參考數(shù)控機(jī)床說明書、切削用量手冊、刀具手冊，根據(jù)實(shí)際加工情況和實(shí)踐經(jīng)驗來合理選擇切削用量。 加工鑄鐵等脆性材料：選擇較低的切削速度。 加工粘度較大的有色金屬材料：選擇較高的切削速度。,主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)最佳的切削速度選擇。 進(jìn)給速度：根據(jù)工件的加工精度及表面粗糙度要求選擇。 背吃刀量：依據(jù)機(jī)床、工件及刀具系統(tǒng)的剛度選擇。 為了保證加工精度和表面粗糙度，

16、可在粗加工后留一定余量，最后再精加工一刀。 在數(shù)控機(jī)床上，如果工藝允許，可在一次裝夾下同時完成粗、精加工。,3充分的技術(shù)準(zhǔn)備 為了提高數(shù)控機(jī)床的使用效率，應(yīng)盡量提高其切削加工時間，降低機(jī)床調(diào)整等其他輔助時間。 進(jìn)行數(shù)控加工前應(yīng)做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備，包括刀具、夾具、輔具等，以免在加工過程中因缺少必要的刀、輔具等而使機(jī)床停工。 數(shù)控機(jī)床刀柄和刀片的購置與儲備。 夾具（專用、通用、組合）的設(shè)計制造與儲備。 采用成組技術(shù)原理設(shè)計夾具，將多個相同或相近零件裝夾在夾具上，用2套以上夾具帶著零件一起在機(jī)床上裝卸，零件在夾具上的裝卸則安排在機(jī)床外，這樣可使零件在夾具上的裝卸時間與機(jī)床加工時間重合，且一次裝夾可完

17、成多個零件的加工。,圖7-4 加工中心上的成組技術(shù)夾具,4數(shù)控加工程序編制 數(shù)控加工程序的編制往往需要較長時間，尤其是當(dāng)零件形狀比較復(fù)雜時，因此程序編制是影響數(shù)控機(jī)床使用率的一個重要因素，也是數(shù)控機(jī)床使用過程中的一個非常重要的環(huán)節(jié)。 形狀簡單的零件，采用手工編程往往比計算機(jī)輔助編程更快。 形狀復(fù)雜的零件，尤其是涉及較大量刀具軌跡計算的零件，應(yīng)采用計算機(jī)輔助編程。 采用機(jī)外編程的方法將編程準(zhǔn)備時間與機(jī)床加工時間重合，提高機(jī)床的利用率。 為一臺或幾臺數(shù)控機(jī)床配備一臺專門用于編程和傳送程序的計算機(jī)。 要求編程人員不僅熟練掌握數(shù)控編程技術(shù)，更要具備扎實(shí)的制造工藝基礎(chǔ)和豐富的工藝設(shè)計經(jīng)驗。,5充分利用數(shù)

18、控機(jī)床一年的保修期 對于新購置的數(shù)控機(jī)床，一旦驗收簽字以后應(yīng)立即投入運(yùn)行，盡量提高機(jī)床的開動率，使故障的隱患盡可能在保修期內(nèi)得以暴露和排除。 一般來說，數(shù)控系統(tǒng)要經(jīng)過914個月的運(yùn)行才能進(jìn)入有效運(yùn)行期（穩(wěn)定工作期），數(shù)控機(jī)床大約經(jīng)過612個月左右的試用期，才可投入正常使用。 在保修期和試用期內(nèi)，應(yīng)盡量讓機(jī)床開足使用，使機(jī)床有一個足夠的老化過程。,二、數(shù)控機(jī)床的管理,1完善人員配置，加強(qiáng)人員培訓(xùn) 需要配備一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)高的人才隊伍，該人才隊伍應(yīng)由管理、維修保養(yǎng)、編程、操作等類人才組成。 數(shù)控機(jī)床的管理人員不但要具備生產(chǎn)管理知識，還應(yīng)了解數(shù)控機(jī)床的各方面特點(diǎn)，這樣才能保證既合理地向數(shù)控機(jī)床下達(dá)

19、生產(chǎn)任務(wù)，又科學(xué)地給數(shù)控機(jī)床安排生產(chǎn)準(zhǔn)備、維修保養(yǎng)時間。合理制定工時和定額。 數(shù)控機(jī)床的維修保養(yǎng)人員應(yīng)具備機(jī)電一體化的知識結(jié)構(gòu)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，在故障發(fā)生之前能夠通過科學(xué)的保養(yǎng)來防止或延遲故障的發(fā)生，在故障發(fā)生之后能夠采用科學(xué)的診斷與維修技術(shù)迅速查找出故障部位及原因，并迅速加以排除。 數(shù)控機(jī)床編程人員不但要具備較強(qiáng)的數(shù)控編程能力，更要具備機(jī)械加工工藝設(shè)計方面的經(jīng)驗，這樣才能編制出既滿足工件加工要求、符合數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)，又能提高數(shù)控加工效率的高質(zhì)量程序。 數(shù)控機(jī)床的操作人員必須經(jīng)過專業(yè)技能培訓(xùn)，具備相應(yīng)的職業(yè)技能證書或上崗證書，愛崗敬業(yè)，虛心好學(xué)。,2建立健全規(guī)章制度 數(shù)控機(jī)床技術(shù)復(fù)雜，價格昂貴，

20、自動化程度高，不規(guī)范的管理和違章操作不僅會造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，還可能導(dǎo)致嚴(yán)重的人身傷亡事故。 必須針對數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，建立健全各項規(guī)章制度，并要求有關(guān)人員嚴(yán)格遵守，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床管理的規(guī)范化和系統(tǒng)化。如： 數(shù)控機(jī)床管理制度 數(shù)控機(jī)床安全操作規(guī)程 數(shù)控機(jī)床操作使用規(guī)程 數(shù)控機(jī)床維修制度 數(shù)控機(jī)床技術(shù)管理辦法 數(shù)控機(jī)床維修保養(yǎng)規(guī)程 數(shù)控機(jī)床電氣和機(jī)械維修技術(shù)人員的職責(zé)范圍,3建立完善的數(shù)控設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)檔案和使用、維修檔案 注意保管好數(shù)控機(jī)床的隨機(jī)資料，并為其建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)檔案或數(shù)據(jù)庫，詳細(xì)描述該數(shù)控機(jī)床的主要功能和技術(shù)性能指標(biāo)、技術(shù)特點(diǎn)和加工能力以及適用對象等，為此后的管理、使用、設(shè)備調(diào)整與維修提供原

21、始依據(jù)。 建立數(shù)控機(jī)床使用、維修與保養(yǎng)記錄及交接班記錄，詳細(xì)記錄數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行情況及故障情況，特別是對機(jī)床發(fā)生故障的時間、部位、原因、解決方法和解決過程予以詳細(xì)的記錄和存檔，以便在今后的操作、維修工作中參考、借鑒。,4為數(shù)控機(jī)床創(chuàng)造一個良好的使用環(huán)境 一般來說，數(shù)控機(jī)床對使用環(huán)境沒有什么苛刻要求，可安裝在與普通機(jī)床一樣的生產(chǎn)車間里使用。 但由于數(shù)控機(jī)床中含有大量電子元器件，因此在數(shù)控機(jī)床車間里應(yīng)盡量避免陽光直射、空氣潮濕和粉塵、地基振動等，以免電路板和電子元器件因陽光直射而過早老化，因空氣潮濕和粉塵而遭受腐蝕、接觸不良或短路，因振動而脫焊或接頭松動，從而導(dǎo)致機(jī)床不能正常運(yùn)行。 應(yīng)注意對數(shù)控機(jī)床

22、周圍環(huán)境的保護(hù)，例如在下雨天，不要將雨傘帶到生產(chǎn)現(xiàn)場，應(yīng)更換工作鞋等。 如果有條件的話，可為數(shù)控機(jī)床配置帶有空調(diào)的恒溫車間，這樣不僅可保證數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量的穩(wěn)定性，還可顯著降低故障率，提高可靠性。 應(yīng)盡量保持周圍環(huán)境的整潔，并使數(shù)控機(jī)床的色彩與周圍環(huán)境的色彩和諧，使機(jī)床操作者始終有一個良好的工作心情，以減少對數(shù)控機(jī)床的野蠻操作。,5盡可能提高數(shù)控機(jī)床的開動率 幾種錯誤認(rèn)識： 認(rèn)為數(shù)控機(jī)床價格昂貴，為保證數(shù)控機(jī)床完好率，避免經(jīng)常出現(xiàn)故障，應(yīng)慎重使用，因此很少給數(shù)控機(jī)床安排加工任務(wù)； 因為數(shù)控機(jī)床使用不當(dāng)而經(jīng)常出現(xiàn)故障，維修又不及時，有時會影響生產(chǎn)任務(wù)的按時完成，因而認(rèn)為數(shù)控機(jī)床不好用，從而將其長

23、期閑置不用； 認(rèn)為數(shù)控機(jī)床是嬌貴的設(shè)備，在加工中不敢使用較大但卻較佳的切削用量，經(jīng)常以“大馬”來拉“小車”，不能使數(shù)控機(jī)床發(fā)揮其應(yīng)有的效益。 購進(jìn)后，如果它的開動率不高，不但會使用戶投入的資金不能起到再生產(chǎn)的作用，還很可能因超過保修期，需為設(shè)備故障支付額外的維修費(fèi)用。 數(shù)控機(jī)床如果長期不用，可能由于受潮等原因加快數(shù)控裝置中電子元器件的變質(zhì)或損壞。,第七章 數(shù)控機(jī)床的購置、使用與維護(hù),第一節(jié) 數(shù)控機(jī)床的購置 第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床的使用與管理 第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng),第三節(jié) 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng),1數(shù)控機(jī)床可靠性的基本概念 數(shù)控機(jī)床可靠性是指其在規(guī)定條件下，規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。 數(shù)控

24、機(jī)床的故障是指其在規(guī)定條件下，規(guī)定時間內(nèi)，喪失了規(guī)定功能。 規(guī)定條件是指由數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)商在隨數(shù)控機(jī)床提供的相關(guān)技術(shù)文件中明確規(guī)定的環(huán)境溫度和濕度、電源電壓和頻率、地基要求、操作規(guī)程等使用條件和使用方法等。,一、數(shù)控機(jī)床的可靠性,可靠性與故障是兩個相反的概念。 提高可靠性和降低故障率是人類一直在不懈追求的目標(biāo)。 可靠性研究結(jié)果表明，任何產(chǎn)品的可靠性都遵循圖7-5所示的曲線（浴盆曲線）變化規(guī)律。 在數(shù)控機(jī)床使用過程中，管理、維修與保養(yǎng)等都對其可靠性產(chǎn)生重要影響。,2數(shù)控機(jī)床可靠性指標(biāo) （1）平均無故障工作時間（Mean Time Between Failure，MTBF）： （2）平均修復(fù)時間（M

25、ean Time To Repair，MTTR）： （3）有效度A：,顯然，平均無故障工作時間越長越好，平均修復(fù)時間越短越好，有效度A越接近1越好。,3影響數(shù)控機(jī)床可靠性的主要因素 影響數(shù)控機(jī)床可靠性的主要因素可分為來自內(nèi)部的和來自外部的兩大類： 內(nèi)部因素主要取決于制造廠商的設(shè)計和制造質(zhì)量，其對可靠性的影響主要反映在數(shù)控機(jī)床出廠時的可靠性指標(biāo)上，前面介紹的“充分利用數(shù)控機(jī)床的一年保修期”是降低內(nèi)部因素對可靠性影響的有效方法。 外部因素主要是指數(shù)控機(jī)床使用過程中環(huán)境條件的變化以及管理、維護(hù)等方面的影響因素，這類因素的影響主要取決于用戶。,數(shù)控機(jī)床使用過程中的一些影響因素和提高可靠性的措施： （1

26、）電網(wǎng)質(zhì)量 （2）安裝環(huán)境 （3）操作者水平 （4）維護(hù)與保養(yǎng) （5）動態(tài)保存,4數(shù)控機(jī)床可靠性現(xiàn)狀 20世紀(jì)70年代，數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障工作時間（MTBF）約為3,000小時； 20世紀(jì)90年代，數(shù)控系統(tǒng)的MTBF已經(jīng)提高到30,000小時。 目前FANUC的CNC系統(tǒng)的MTBF已能達(dá)到125個月。 數(shù)控機(jī)床整機(jī)的MTBF已由20世紀(jì)80年代初期的100200小時提高到目前的500800小時。 可見，影響數(shù)控機(jī)床可靠性的主要因素是數(shù)控機(jī)床的機(jī)械零部件，如換刀機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、主傳動機(jī)構(gòu)和伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)等均是數(shù)控機(jī)床容易發(fā)生故障的部位，應(yīng)在數(shù)控機(jī)床使用和維修過程中格外予以關(guān)注。,二、數(shù)控機(jī)床的故

27、障診斷與維修,1數(shù)控機(jī)床的故障診斷方法 預(yù)防性診斷：在機(jī)床正常運(yùn)行過程中，通過采用一定的技術(shù)、手段和方法，根據(jù)所監(jiān)測的機(jī)床狀態(tài)信號的變化情況，預(yù)測可能產(chǎn)生的故障種類、部位和原因，其目的在于預(yù)防故障的發(fā)生，為預(yù)防性維修提供依據(jù)；預(yù)防性診斷是一種積極的故障診斷方法，涉及到多種學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域的知識，其技術(shù)難度大，是當(dāng)前故障診斷技術(shù)研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向。 故障后診斷：在機(jī)床出現(xiàn)故障后，在基本不拆卸或少拆卸的情況下，通過采用一定的技術(shù)、手段和方法，迅速查找出故障部位和原因，為進(jìn)一步故障排除提供依據(jù)。故障后診斷是一種當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后的被動診斷方法，由于診斷工作需要停機(jī)進(jìn)行，因此又稱離線診斷。,數(shù)控機(jī)床故

28、障的一般診斷方法主要有如下一些（九種）：,（1）直觀法：利用人的感官，通過看、聽、問、聞、觸摸等進(jìn)行故障診斷的方法，也是一種最基本而又快速有效的故障診斷方法。要求維修人員具有豐富的實(shí)際經(jīng)驗，要有多學(xué)科領(lǐng)域知識和綜合判斷能力。 （2）自診斷功能法：利用數(shù)控系統(tǒng)所具備的自診斷功能來監(jiān)視數(shù)控機(jī)床硬件和軟件的工作狀況，并在發(fā)現(xiàn)異常時通過CRT或發(fā)光二極管顯示報警信息以及故障大致部位和大致起因的方法。,（3）功能程序測試法：將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如定位、插補(bǔ)、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動編程方法，編制成一個功能測試程序，輸入到數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)存中存儲起來，在需要進(jìn)行故障診斷時，將

29、該程序調(diào)出并加以執(zhí)行，檢查數(shù)控機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷故障發(fā)生的可能原因。 （4）備件替換法：在分析出故障大致原因的情況下，利用備用的模塊、電路板、集成電路芯片或元器件逐次替換可疑對象，從而把故障范圍縮小到電路板或芯片級的一種故障診斷方法。,（5）轉(zhuǎn)移法：將數(shù)控系統(tǒng)中具有相同功能的兩個模塊、電路板、集成電路芯片或元器件相互交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移，從而迅速確定故障部位的一種故障診斷方法。 （6）參數(shù)檢查法：根據(jù)故障現(xiàn)象和特征，參考隨機(jī)床提供的技術(shù)手冊，核對并修正相應(yīng)的錯誤參數(shù)，便可找出由于參數(shù)丟失或變化所引起的故障原因并加以排除。,（7）測量比較法：利用電路板上的檢測端

30、子檢測系統(tǒng)運(yùn)行時的信號幅度和波形，并與正確的信號幅度和波形進(jìn)行比較，從而發(fā)現(xiàn)故障的部位和原因。 （8）敲擊法：當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為時有時無時，其故障原因往往多數(shù)是因為電路板上的焊點(diǎn)虛焊或線路接觸不良，因此可采用絕緣物體輕輕敲擊電路板來發(fā)現(xiàn)這類故障。 （9）原理分析法：根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理，從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形等），然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測量、分析和比較，從而診斷出故障部位和原因。,2數(shù)控機(jī)床的常見故障,機(jī)床本體的故障率較高，但由于這部分故障看得見、摸得到，因此比較容易修復(fù)； 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性很高，但與機(jī)械本體結(jié)合起來后，其運(yùn)行環(huán)境一

31、般比較惡劣，尤其是在維護(hù)、使用不當(dāng)時，常常會導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)故障，且由于數(shù)控系統(tǒng)故障看不到，摸不著，查找和維修比較困難，因此對用戶來講，經(jīng)常表現(xiàn)出來的是數(shù)控系統(tǒng)故障。 重點(diǎn)分析和介紹數(shù)控系統(tǒng)的常見故障位置及故障現(xiàn)象。,（1）位置環(huán)故障 1) 位控環(huán)報警：可能是測量回路開路，測量系統(tǒng)損壞，或位控單元內(nèi)部損壞。 2)不發(fā)指令就動作：可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障，測量元件損壞。 3)測量元件故障：一般表現(xiàn)為無反饋值，機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn)，高速時漏脈沖產(chǎn)生報警，可能的原因是光柵測量元件內(nèi)燈泡壞了，光柵或讀數(shù)頭臟了，光柵壞了。,（2）伺服驅(qū)動系統(tǒng)故障 1)系統(tǒng)損壞：一般由于網(wǎng)絡(luò)電壓波動太大，或電網(wǎng)電壓沖

32、擊造成。 2)無控制指令，但電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)：故障原因是速度環(huán)開環(huán)或變?yōu)檎答?。因為在正反饋情況下，系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移會迅速累加而使電動機(jī)高速旋轉(zhuǎn)。 3)加工表面達(dá)不到要求，圓弧插補(bǔ)過程中控制軸換向時出現(xiàn)凸臺，或電動機(jī)低速爬行或振動：一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸伺服控制環(huán)增益不相等或者電動機(jī)匹配不合適所引起，解決辦法是進(jìn)行控制環(huán)最佳化調(diào)節(jié)。 4)保險燒斷，電動機(jī)過熱甚至燒壞：可能的原因一般是機(jī)械負(fù)載過大或運(yùn)動被卡死。,（3）電源部分故障 在歐美國家，電源失效或故障較少，因而在系統(tǒng)設(shè)計時這方面因素考慮不多，但我國電源質(zhì)量較差，波動較大，有時會出現(xiàn)高頻脈沖這一類干擾，再加上一些人為的因素（如突然拉閘

33、斷電等），容易造成電源故障或損壞。 數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi)，系統(tǒng)斷電后，靠后備電池來保持，若停機(jī)時間比較長，拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失，使系統(tǒng)不能運(yùn)行。,（4）可編程序控制器邏輯接口故障 數(shù)控系統(tǒng)的刀庫管理、主軸啟停和正反轉(zhuǎn)、液壓系統(tǒng)各執(zhí)行元件的控制等邏輯控制功能，主要由內(nèi)置的PMC來實(shí)現(xiàn)。 PMC通過接口與外界種類繁多的各種信號源和執(zhí)行元件相連接，實(shí)時采集各信號源（如斷路器，伺服閥，指示燈等）的狀態(tài)信息，并根據(jù)控制要求對各執(zhí)行元件（如主軸電動機(jī)、換刀機(jī)械手、各種液壓閥等）施加實(shí)時控制， 因此PMC與接口發(fā)生故障的可能性較大，而且故障類型亦

34、千變?nèi)f化。,（5）其他常見故障 由于環(huán)境條件超出規(guī)定（如電磁干擾和振動干擾太強(qiáng)，溫度和濕度超出允許范圍等），操作者操作不當(dāng)，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，也可能造成停機(jī)或故障。 如某工廠的數(shù)控設(shè)備，開機(jī)后不久便失去數(shù)控準(zhǔn)備好信號，系統(tǒng)無法工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)體溫度很高，原因是通氣過濾網(wǎng)已堵死，引起溫度傳感器動作，更換濾網(wǎng)后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。 此外，如不按操作規(guī)程拔插線路板，或無靜電防護(hù)措施等，都可能造成停機(jī)故障甚至毀壞系統(tǒng)。,3常見故障的排除方法,（1）初始化復(fù)位法 一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源的方法來依次清除故障。 若系統(tǒng)工作存儲區(qū)由于掉電、拔插線路板或電池欠壓而造成混亂，則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。 系統(tǒng)初始化之前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)備份。 （2）參數(shù)更改，程序更正法 系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤可能造成系統(tǒng)的故障或某些功能無效。 此類故障可根據(jù)數(shù)控機(jī)床隨機(jī)提供的手冊進(jìn)行診斷，并通過輸入正確