數(shù)控機床的應用與維

1、 第九章第九章 數(shù)控機床的應用與維數(shù)控機床的應用與維修修n近年來，我國的數(shù)控機床發(fā)展很快，數(shù)控機床的產(chǎn)量越來越大。數(shù)控機床的發(fā)展一方面要努力提高其質量和數(shù)量，另一方面要充分認識到數(shù)控機床應用和維護的重要性，認識到正確的使用和良好的維護、維修措施、是機床長期可靠地運行地重要保障。必須努力提高數(shù)控機床使用維修人員的素質。n數(shù)控機床是一種高精度，高效率的自動化設備，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。它包括機床、數(shù)控裝置、伺服驅動及檢測裝置等部分，每部分都有各自的特性，因此，涉及的知識面廣，技術難度大，對使用和維修人員提出了更高的要求。數(shù)控機床的應用和維修包括數(shù)控機床的選用、安裝和調試、使用、日常維護及故障

2、分析，判斷和處理等方面內容。本章對這方面的基本知識和一搬性原則進行論述。 第一節(jié)第一節(jié) 數(shù)控機床的選用數(shù)控機床的選用 一一、 選用的方法選用的方法n選用步驟n數(shù)控機床的選用可分為如下幾步：n選用前的準備工作 選用前的準備工作只要是明確和確定選型要求，包括包括確定加工對象的類型、加工范圍、內容和要求、生產(chǎn)批量及坯料情況等；挑選出典型零件，進行數(shù)控加工的工藝分析；明確機床精度和功能方面的要求及購買數(shù)控機床的投資費用。n初選 在明確和確定了選用要求之后，應用廣泛地收集國內外有關數(shù)控機床的信息資料，在其中選出多種滿足要求的產(chǎn)品。n精選和終選 初選產(chǎn)品之后，應向該產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家索取更詳細的資料，進一步了

3、解該產(chǎn)品的情況，并廣泛征求各個方面專家的意見，必要時可作加工試驗，促進選擇。也可將初擬的機床類型、規(guī)格和性能與生產(chǎn)廠家共同商討，以求更加合理。同時應考慮產(chǎn)品供貨情況，通過多方面比較分析后，選擇理想的機型和廠家。n對于技術力量較弱或初次選用數(shù)控機床的用戶，在有困難的情況，可帶圖樣請生產(chǎn)廠協(xié)助選型，也可委托有關專業(yè)部門（如研究所）或生產(chǎn)廠提供成套工藝服務（包括加工工藝、夾具和刀具的設計制造、編制加工程序以及試切等）。這樣做，雖然初次投資費用會增加，機床到廠后即可投入使用，很快發(fā)揮效益。n選用中應注意的事項n注意培訓和配備操作員，維修員和編程員 數(shù)控機床是技術比較密集的機床，要求從事該項工作的人員有

4、較強的事業(yè)心和責任心，具較好的業(yè)務能力，能刻苦鉆研。操作員應選擇相近工種，具有一定的專業(yè)知識的人加以培訓。維修人員應選擇具有自動控制、計算機或機電一體化專業(yè)知識的人員擔任。而編程人員因與工藝和數(shù)學有關，則宜選擇熟悉工藝并且具有一定數(shù)學和軟件知識基礎的人員加以培訓后擔任。n引進國外數(shù)控機床時還要注意以下問題 1.合理確定機床和數(shù)控系統(tǒng)的選擇功能。該功能一般有幾十項之多供用戶選定后，才能提供，各個功能分別急件。 2.盡可能引進相同廠家的設備，以利于維修，編程和刀具的通用。 3.簽定合同前，用戶要充分進行洽談，對產(chǎn)品的技術性能、驗收條件、價格和售后服務等作深入了解并及時與進出口部門溝通。 二、選用的

5、一般原則二、選用的一般原則n實用性 選用數(shù)控機床時總是有一定的出發(fā)點，目的是解決生產(chǎn)中的某一個問題或幾個問題。因此選是為了用，這是最首要的。實用性就是要使選中的數(shù)控機床最終能最佳程度地實現(xiàn)預定的目標。例如選數(shù)控機床是為了加工復雜的零件？是為了提高工作效率？是為了提高精度？還是為了 集中工序，縮短周期？或是實現(xiàn)柔性加工要求？有了明確的目標，有針對性地選用機床，才能合理的投入，獲得最佳效果。n經(jīng)濟性 經(jīng)濟性是指所選用的數(shù)控機床在滿足加工要求的條件下，所支付的代價是經(jīng)濟的或是合理的。經(jīng)濟性往往是和實用性相聯(lián)系的，機床選得實用，那么經(jīng)濟上也會合理。在這方面要注意的是不要以高代價換來功能過多而又不實用的

6、較復雜的數(shù)控機床，即注意性能/價格比。否則，不僅是造成了不必要的浪費，而且也會給實用、維修保養(yǎng)及修理等方面帶來困難，況且數(shù)控系統(tǒng)的更新期越來越縮短，兩年不 用，就有新的系統(tǒng)和新的機床出現(xiàn)，而且到那時候所需花費的代價會比現(xiàn)在更低。因此在選用數(shù)控機床時一定要量“力”而行。 n可操作性 用戶所選用的數(shù)控機床要與本企業(yè)的操作和維修水平相適應。選用了一臺較復雜、功能齊全、較為先進的數(shù)控機床，如果沒有適當?shù)娜巳ゲ僮?、沒有熟悉的技工去維護修理，那么再好的機床也不可能用好，也發(fā)揮不了應有的作用。因此，在選用數(shù)控機床時要注意工件的工藝分析、工序的制訂、數(shù)控編程、工裝準備、機床安 裝與調試，以及在加工過程中進行的

7、故障排除與及時調整的可能性，這樣才能保證機床長時期正常運轉。愈是高檔的、復雜的數(shù)控機床，在操作時可能非常簡單，而加工前的準備和使用中的調試與維修卻比較復雜，因此，在選用數(shù)控機床時，要注意力所能及。n穩(wěn)定可靠性 這雖是指機床本身的質量，但卻與選用有關。穩(wěn)定可靠性高，既有數(shù)控系統(tǒng)的問題，又有機械部分的問題，尤其是數(shù)控系統(tǒng)（包括伺服系統(tǒng)）部分。數(shù)控機床如果不能穩(wěn)定可靠地工作，那就完全失去了意義。要保證數(shù)控機床工作時穩(wěn)定可靠，在選用時一定要選擇名牌產(chǎn)品（包括主機、系統(tǒng)和配套件），因為這些產(chǎn)品在技術上成熟、有一定的生產(chǎn)批量且已有相當用戶。 三、選用要素三、選用要素 數(shù)控機床的種類和品種很多，可從下述幾方

8、面來合理選用。n數(shù)控機床的類型、規(guī)格及精度應與產(chǎn)品相適應 選擇數(shù)控機床首先要根據(jù)產(chǎn)品的零件類型、尺寸、批量、加工復雜程度等因素進行綜合分析，確定與其相適應的數(shù)控機床類型、規(guī)格。在選擇數(shù)控機床時一方面要考慮到數(shù)控機床的先進性和適應能力，使其在產(chǎn)品改進時仍能適應產(chǎn)品的要求。另一方面要盡量避免選擇數(shù)控機床規(guī)格太高、精度太高的浪費顯現(xiàn)。數(shù)控機床的規(guī)格偏大，則價格昂貴，用大機床加工小零件是不經(jīng)濟的，而且戰(zhàn)地面積大，能耗高，輔助工作時間增加。選用時應分別從類型、規(guī)格、精度幾方面進行分析比較。 （1）從類型方面考慮 選擇何種類型的機床，要根據(jù)工件的結構而定。每類機床都有其適應的加工對象。數(shù)控立銑特別適應與加

9、工板類零件以及其它厚度不大且外形復雜的零件如凸輪、模具、型腔、電梯齒條、樣板等。立式銑床加工時便于觀察和測量，加工小箱體與箱體蓋類零件的軸承孔也很方便。臥銑和立銑相比，前者加工時出屑方便，切削熱易于散發(fā)，因此易得到較理想的表面粗糙度，如對電視機機殼、洗衣機塑料膽模具等一類零件的加工，則選用數(shù)控臥銑較適宜。 （2）從規(guī)格方面考慮 數(shù)控機床價格較高，希望它能起到關鍵加工設備的作用。數(shù)控機床的規(guī)格主要指各數(shù)控坐標軸的行程范圍和電動機功率。選擇數(shù)控機床的規(guī)格時，要綜合考慮加工件的尺寸大小，一般要比所選定的典型加工對象的規(guī)格大一些，因為加工件的輪廓尺寸應在機床的加工范圍之內，并要考慮到安裝夾具所需的空間

10、。 （3）從精度方面考慮 選擇加工設備，精度是一項指標。數(shù)控機床除屬于機床本身的各項幾何精度外，還有位置精度，其中主要的檢驗項目有：定位精度，重復定位精度和反向偏差。由于精度標準和評定方法不同，制造廠提供的精度數(shù)字可能有差別，選購時應注意了解制造廠所用的是何種精度標準和測量方法，以便確保滿足必要的加工精度。一般來說，凡是采用直接位置測量（閉環(huán)系統(tǒng)）的數(shù)控機床比間接位置測量（半閉環(huán)）的精度高。此外，加工過程中機床精度的穩(wěn)定性也是需要重視的，應選擇那些在設計上對熱變形采取了一定措施的機床，在實際加工時才可以確保獲得較穩(wěn)定的加工精度。n合理選定數(shù)控機床中的選擇功能 數(shù)控機床的功能與價格有密切的聯(lián)系，

11、因此在實際選用時有一個功能與價格的權衡問題。數(shù)控功能主要包括坐標軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)、人機對話編程及圖形顯示功能、故障自診斷功能等。這些功能直接影響設備的加工控制性能、操作使用性能和故障維修性能。一般數(shù)控廠家都將數(shù)控功能分為基本功能和供用戶選擇的選擇功能兩類?；竟δ苁窍到y(tǒng)必須提供的功能；而選擇功能只有當用戶特定選擇了之后，才能提供。這部分是為特殊的加工而設定的，功能越多，性能越好，但價格也就越貴。選擇功能應從實際使用的要求來確定。例如立式車床上，一般不進行螺紋加工，因此購買立 式數(shù)控車床可以不要求具備螺紋切削功能。如果不加分析的都要，許多功能用不上，而會大幅增加產(chǎn)品成本。因此選購時不能盲目追求先進

12、，要統(tǒng)籌兼顧，考慮經(jīng)濟性和投資效益。n數(shù)控機床應配套，控制系統(tǒng)應統(tǒng)一 如果同時購置多臺數(shù)控機床應注意數(shù)控機床類型和規(guī)格要配套。應根據(jù)產(chǎn)品的類型合理地選擇數(shù)控機床的類型、規(guī)格，使之配套。例如某產(chǎn)品零件的加工是以車削加工為主，則可以考慮多購數(shù)控車床，適當?shù)嘏渲脭?shù)控銑床等其它類型數(shù)控機床。同時應盡量選購同一廠家的產(chǎn)品，至少應購同一廠家的控制系統(tǒng)，這樣將給以后維修帶來極大的便利。如果某些工廠訂購機床，不僅要求控制系統(tǒng)采用同一廠家的產(chǎn)品，而且希望機床 的其它配套件也采用同一廠家的產(chǎn)品。這對機床維修和配件供應都是很有利的。n配置必要的附件和刀具 為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的作用，增加其加工能力，必須配備必要的附

13、件和刀具，如刀具預調儀、紙帶穿孔機、紙帶閱讀機、自動編程器、測量頭、中心找正器和刀具系統(tǒng)等。這些福建和刀具一般在數(shù)控機床說明書中都有介紹，在選購是應該考慮本單位加工產(chǎn)品的特點，以滿足加工要求。數(shù)控機床的附件較多，不同類型的數(shù)控機床，其附件各不相同。 選擇數(shù)控機床的附件要堅持高可靠性的原則，避免因某個附件缺少或出現(xiàn)問題而影響整機的運行。選擇數(shù)控機床的刀具時要了解主軸系統(tǒng)的規(guī)格、機械手夾持部位尺寸以及刀柄尾部拉桿尺寸等情況。n優(yōu)先選擇國內生產(chǎn)的數(shù)控機床 購買國內生產(chǎn)的數(shù)控機床，一方面是對國內機床制造業(yè)的支持；另一方面在技術培訓、售后服務、附件配套和備件補充等方面能方便一些，而且價格便宜。 第二節(jié)第

14、二節(jié) 數(shù)控機床的安裝與調試數(shù)控機床的安裝與調試n數(shù)控機床的安裝與調試是使機床恢復和達到出廠時的各項性能指標的重要環(huán)節(jié)。數(shù)控機床的安裝與調試的優(yōu)劣直接影響到機床的性能。 一一、數(shù)控機床的安裝數(shù)控機床的安裝n數(shù)控機床的安裝一般包括基礎施工、機床柴箱、吊裝就位、連接組裝以及試車調試等工作。數(shù)控機床安裝時應嚴格按產(chǎn)品說明書的要求進行。小型機床的安裝可以整體進行，所以比較簡單。大、中型機床由于運輸時分解為幾個部分，安裝時需要重新組裝和調整，因而工作復雜得多。現(xiàn)將機床的安裝過程分別予以介紹。 1基礎施工及機床就位n 機床安裝之前就應先按機床廠提供的機床基礎圖打好機床地基。機床的位置和地基對于機床精度的保持

15、和安全穩(wěn)定地運行具有重要意義。機床的位置應遠離振源，避免陽光照射，放置在干燥的地方。若機床 附近有振源，在地基四周必須設置防振溝。安裝地腳螺栓的位置做出預留孔。機床拆箱后先取出隨機技術文件和裝箱單，按裝箱單清點各包裝箱內的零部件、附件等資料是否齊全，然后仔細閱讀機床說明書，并按說明書的要求進行安裝，在地基上放多塊用于調整機床水平的墊鐵，再把機床的基礎件（或小型整機）吊裝就位在地基上。同時把地腳螺栓按要求安放在預留孔內。 2機床連接組裝n 機床連接組裝是指將各分散的機床部件重新組裝成整機的過程。如主床身與加長床身的連接，立柱、數(shù)控柜和電氣柜安裝在床身上，刀庫機械手安裝在立柱上等等。機床連接組裝前

16、，先清除連接面和導軌運動面上的防銹涂料，清洗各部件的外表面，再把清洗后的部件連接組裝成整機。部件連接定位要使用隨機所帶的定位銷、定位塊，使各部件恢復到拆卸前的位置狀態(tài)，以利于進一步的精度調整。n 部件安裝之后，按機床說明書中的電氣接線圖和液壓氣動布管圖及連接標記，把電纜、油管、氣管對號連接好，并檢查連接部位有無損壞和松動。特別要注意接觸密封的可靠。數(shù)控柜和電氣柜要檢查其內部接插件有無因運輸造成的損壞，檢查各接線端子、連接器和 印制電路板是否插入到位、連接到位及接觸良好。仔細檢查完成這些工作后，才能順利試車。 3試車調整n 機床試車調整包括機床通電試運轉的粗調機床的主要幾何精度。機床安裝就位后可

17、通電試車運轉，目的是考核機床安裝是否穩(wěn)固，各傳動、操縱、控制、潤滑、液壓、氣動等系統(tǒng)是否正常靈敏可靠。n 通電試車前，應按機床說明書要求給機床加注規(guī)定的潤滑油液和油脂，清洗液壓油箱和過濾器，加注規(guī)定標號的液壓油，接通氣動系統(tǒng)的輸入氣源。n通電試車通常是在各部件分別通電試驗后再進行全面通電試驗的。先應檢查機床通電后有無報警故障，然后用手動方式陸續(xù)起動各部件。檢查安全裝置是否起作用，各部件能否正常工作，能否達到工作指標。例如，起動液壓系統(tǒng)時要檢查液壓泵電動機轉動方向是否正確，液壓泵工作后管路中能否形成油壓，各液壓元件是否正常工作，有無異常噪聲，有無油路滲漏以及液壓系統(tǒng)冷卻裝置是否正常工作；數(shù)控系統(tǒng)

18、通電后有無異常報警；系統(tǒng)急停、清除復位按扭能否起作用；檢查機床各轉動和移動是否正常等等。 n機床經(jīng)通電初步運轉后，調整床身水平，粗調機床主要幾何精度，調整一些重新組裝的主要運動部件與主機之間的相對位置，如機械手刀庫與主機換刀位置的校正，自動交換托盤與機床工作臺交換位置的找正等。粗略調整完成后，即可用快干水泥灌注主機和附件的地腳螺栓，灌平預留孔。等水泥干固后，就可以進行下一步工作。 二數(shù)控機床的調試二數(shù)控機床的調試 1機床精度調整n 機床精度調整主要包括精調機床床身的水平和機床幾何精度。機床地基固化后，利用地腳螺栓和調整墊鐵精調機床床身的水平，對普通機床，水平儀讀數(shù)不超過0.04/1000mm，

19、對于高精度機床，水平儀讀數(shù)不超過0.02mm/1000mm。然后移動床身上各移動部件（如立柱、床鞍和工作臺等），在各坐標全行程內觀察記錄機床水平的變化情況，并調整相應的機床幾何精 度，使之達到允差范圍。小型機床床身為一體，剛性好，調整比較容易。大、中型機床床身大多是多點墊鐵支承，為了不使床身產(chǎn)生額外的扭曲變形，要求在床身自由狀態(tài)下調整水平，各支承墊鐵全部起作用后，再壓緊地腳螺栓。這樣可保持床身精調后長期工作的穩(wěn)定性，提高幾何精度的保持性。一般機床出廠前都經(jīng)過精度檢驗，只要質量穩(wěn)定，用戶按上述要求調整后，機床就能達到出廠前的精度。 2機床功能調試n 機床功能調試是指機床試車調整后，檢查和調試機床

20、各項功能的過程。調試前，首先應檢查機床的數(shù)控系統(tǒng)及可編程控制器的設定參數(shù)是否與隨機表中的數(shù)據(jù)一致。然后試驗各主要操作功能、安全措施、運行行程及常用指令執(zhí)行情況等，如手動操作方式、點動方式、編輯方式（EDIT）、數(shù)據(jù)輸入方式（MDI）、自動運行方式（MEMOTY）、行程的極限保護（軟件和硬件保護）以及主軸掛檔指令和各級轉速指令等是否正確無誤。最后檢查機床輔助功能及附件的工作是否正常，如機床照明燈、冷卻防護罩和各種護板是否齊全；切削液箱加滿切削液后，試驗噴管能否噴切削液，在使用冷卻防護罩時是否外漏；排屑器能否正常工作；主軸箱恒溫箱是否起作用及選擇刀具管理功能和接觸式測頭能否正常工作等。 對于帶刀庫

21、的數(shù)控加工中心，還應調整機械手的位置。調整時，讓機床自動運行到刀具交換位置，以手動操作方式調整裝刀機械和卸刀機械手對主軸的相對位置，調整后緊因故中調整螺釘和刀庫地腳螺釘，然后裝上幾把接近允許質量的刀柄，進行多次從刀庫到主軸位置的自動交換，以動作正確、不撞擊和不掉刀為合格。 3機床試運行n 數(shù)控機床安裝調試完畢后，要求整機在帶一定負載條件下經(jīng)過一段時間的自動運行，較全面地檢查機床功能及工件可靠性。運行時間一般采用每天運行8h，連續(xù)運行23天，或者24h連續(xù)運 行12天。這個過程稱為安裝后的試運行。試運行中采用的程序叫考機程序，可以直接采用機床廠調試時間用的考機程序，也可自編考機程序?？紮C程序中應

22、包括：數(shù)控系統(tǒng)主要功能的使用（如各坐標方向的運動、直線插補和圓弧插補等），自動更換取用刀庫中2/3的刀具，主軸的最高、最 及常用的轉速，快速和常用的進給速度，工作臺面的自動交換，主要M指令的使用及宏程序、測量程序等。試運行時，機床刀庫上應插滿刀柄，刀柄質量應接近規(guī)定質量；交換工作臺面上應加上負載。在試運行中，除操作失誤引起的故障外，不允許機床有故障出現(xiàn)，否則表示機床的安裝調試存在問題。 對于一些小型數(shù)控機床，如小型經(jīng)濟數(shù)控機床，直接整體安裝，只要調試好床身水平，檢查幾何精度合格后，經(jīng)通電試車后就可投入運行。 第三節(jié) 數(shù)控機床的驗收 一一、機床外觀的檢查機床外觀的檢查n機床外觀的檢查一般可按通用

23、機床的有關標準進行，但數(shù)控機床是高技術設備，其外觀質量的要求更高。外觀檢查內容有：機床有無破損；外部部件是否堅固；機床各部分聯(lián)結是否可靠；數(shù)控柜中的MDICRT單元、位置顯示單元、各印制電路板及伺服系統(tǒng)各部件是否有破損，伺服電動機（尤其是帶脈沖編碼器的伺服電機）外殼有無磕碰痕跡。n數(shù)控機床的幾何精度綜合反映機床的關鍵零部件組裝后的幾何形狀誤差。數(shù)控機床的幾何精度檢查和普通機床的幾何精度檢查基本類似，使用的檢查工具和方法也很相似只是檢查要求更高。每項幾何精度的具體檢測辦法和精度標準按有關檢測條件和檢測標準的規(guī)定進行。二、機床幾何精度的檢查二、機床幾何精度的檢查n同時要注意檢測工具的精度等級必須比

24、所測的幾何精度要高一級?，F(xiàn)以一臺普通立式加工中心為例，列出其幾何精度檢測的內容： ）工作臺面的平面度。 ）各坐標方向移動的相互垂直度。 ）坐標方向移動時工作臺面的平行度。 ）坐標方向移動時工作服臺面的平行度。 ）坐標方向移動時工作臺形槽側面的平行度。 ）主軸的軸向竄動。 ）主軸孔的徑向圓跳動。 ）主軸沿坐標方向移動時主軸軸心線的平行度。 ）主軸回轉軸心線對工作臺面的垂直度。 ）主軸箱在坐標方向移動的直線度。n對于主軸相互聯(lián)系的幾何精度項目，必須綜合調整，使之都符合允許的誤差。如立式加工中心的軸和軸方向移動的垂直誤差較大，則可以調整立柱底部床身的支承墊鐵，使立柱適當前傾或后仰，以減少這項誤差。但

25、是這也會改變主軸回轉軸心線對工作臺面的垂直度誤差，因此必須同時檢測和調整，否則就會由于這一項幾何精度的調整造成另一項幾何精度不合格。n機床幾何精度檢測必須在地基及地腳螺栓的混凝土完全固化以后進行。考慮到地基的穩(wěn)定時間過程，一般要求在機床使用數(shù)月到半年以后再精調一次水平。n檢測機床幾何精度常用的檢測工具有：精密水平儀、0角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或測微儀以及高精度主軸心棒等。各項幾何精度的檢測方法按各機床的檢測條件規(guī)定。各種數(shù)控機床的檢測項目也略有區(qū)別，如臥式機床比立式機床多幾項與平 面轉臺有關的幾何精度。n在檢測中要注意消除檢測工具和檢測方法的誤差，同時應在通電后各移動坐標往復運動

26、幾次，主軸在中等轉速回轉幾分鐘后，機床稍有預熱的狀態(tài)下進行檢測。 n根據(jù)金屬切削機床試驗規(guī)范總則的規(guī)定，試驗項目包括可靠性、靜剛度、空運轉振動、熱變形、抗振性切削、噪聲、激振、定位精度、主軸回轉精度、直線運動不均勻性及加工精度等。在進行機床驗收時，各驗收內容需按照機床出廠標準進行。三、機床性能及數(shù)控功能的試驗三、機床性能及數(shù)控功能的試驗 1.機床定位精度的檢查n數(shù)控機床的定位精度是表明機床各運動部件在數(shù)控裝置控制下所能達到的運動精度。因此，更具實測的定位精度數(shù)值，可以判斷出該機床以后在自動加工中所能達到的最好的加工精度。n定位精度的主要檢測內容如下： ）直線運動定位精度。 ）直線運動重復定位精

27、度。 ）直線運動的原點返回精度。 ）直線運動失動量。 ）回轉軸運動的定位精度。 ）回轉軸運動重復定位精度。 ）回轉軸原點返回精度。 ）回轉軸運動失動量。 2 .機床加工精度的檢查n機床加工精度的檢查是在切削加工條件下對機床幾何精度和定位精度的綜合考核。一般分為單項加工精度檢查或加工一個綜合性試件精度檢查兩種。加工中心的主要單項加工精度有：鏜孔精度，端面銑刀切削平面的精度，鏜孔的孔距精度和孔徑分散度，直線銑削精度，斜線銑削精度以及圓弧銑削精度等。n鏜孔精度主要反映機床主軸的運動精度及低速進給時的平穩(wěn)性。端面銑刀銑削平面的精度主要反映和軸運動的平面度及主軸中心線對運動平面的垂直度。孔距精度主要反映

28、定位精度和失動量的影響。直線銑削精度主要反映機床向、向導軌的運動幾何精度。斜線銑削精度主要反映、兩軸的直線插補精度。 3.其它性能的實驗n數(shù)控機床性能實驗除上述定位精度、加工精度外，一般還有十幾項內容?，F(xiàn)以一臺立式加工中心為例說明一些主要項目。 （1）主軸系統(tǒng)性能用手動方式試驗主軸動作的靈活性。用數(shù)據(jù)輸入方式，使主軸從低速到高速旋轉，實現(xiàn)各級轉速。同時觀察機床的振動和主軸的升溫。試驗主軸準停裝置的可靠性。 （）進給系統(tǒng)性能分別對各坐標進行手動操作，試驗正反方向不同進給速度和快速移動的開、停、點動的平穩(wěn)性和可靠性。用數(shù)據(jù)輸入方式測定點定位和直線插補下的各種進給速度。 （）自動換刀系統(tǒng)性能檢查自動

29、換刀系統(tǒng)性能的可靠性、靈活性，測定自動交換刀具的時間。 （）數(shù)控裝置及數(shù)控功能檢查數(shù)控柜的各種指示燈，檢查紙帶閱讀機、操作面板，電控柜冷卻風扇及數(shù)控柜的密封性，各種動作和功能是否正常可靠。按機床說明書，用手動或編程的方法，檢查數(shù)控系統(tǒng)主要的使用功能，如定位、直線插補、圓弧插補、暫停、自動加減速、坐標選擇、刀具補償、固定循環(huán)、行程停止、程序結束、單段程序、程序暫停、進給保持、緊急停止、螺距誤差補償以及間隙補償?shù)裙δ艿臏蚀_及可靠性。 （）安全裝置檢查對操作者的安全性和機床保護功能的可靠性，如安全防護罩，機床各運動坐標行程極限保護自動停止功能，各種電流電壓過載保護和主軸電動機過熱、過負荷時的緊急停止

30、功能等。 （）機床噪聲機床運轉時的總噪聲不得超過標準規(guī)定（80dB）。數(shù)控機床大量采用電氣調速，主軸箱的齒輪往往不是噪聲源，而主軸電動機的冷卻風扇和液壓系統(tǒng)液壓泵的噪聲等，可能成為噪聲源。 （）電氣裝置在運轉前后分別作一次絕緣檢查，檢查地線質量，確認絕緣的可靠性。 （）潤滑裝置檢查定時定量潤滑裝置的可靠性，檢查潤滑油路有無滲漏以及各潤滑點的油量分配功能的可靠性。 （）氣、液裝置檢查壓縮空氣和液壓油路的密封、調壓功能，油箱正常工作的情況。 （）附屬裝置檢查機床各附屬的工作可靠性。 （）連續(xù)無載荷運轉用事先編制的功能比較齊全的程序使機床連續(xù)運行816h，檢查機床各項運動、動作的平穩(wěn)性和可靠性，在運

31、行中不允許出故障，對整個機床進行綜合檢查考核。達不到要求時，應重新開始運行考核，不允許累積運行時間。 第四章 數(shù)控機床的使用和維修數(shù)控機床的使用和維修n數(shù)控機床是機電、液一體化的技術密集設備，要使機床長期可靠地運行，很大程度上取決于它們的使用與維修。正確的使用可避免突發(fā)故障，延長無故障時間。精心維修可使其處于良好的技術狀態(tài)，延緩劣化的過程。因此，數(shù)控機床不僅要嚴格地執(zhí)行操作規(guī)程，而且必須重視數(shù)控機床的維修工作，提高數(shù)控機床操作人員的素質。1.正確操作和使用數(shù)控機床n當初次使用數(shù)控機床時，多數(shù)是由于操作技術不熟練或使用不當而引起數(shù)控系統(tǒng)故障造成數(shù)控機床的停機。因此，正確使用和操作數(shù)控機床，可有效

32、地減少故障，提高機床的效率。 一數(shù)控機床的使用n正確操作和使用數(shù)控機床的要求是：操作人員在操作、使用數(shù)控機床之前，應該詳細閱讀有關操作說明書，了解所用數(shù)控機床的性能。熟練掌握數(shù)控機床和機床面板上的各個開關的作用，并嚴格按照數(shù)控機床的使用說明書要求進行操作。數(shù)控機床在初次使用時，應按下述要求對數(shù)控系統(tǒng)進行檢查。 1數(shù)控系統(tǒng)通電前的檢查 為了能使數(shù)控系統(tǒng)正常工作，當數(shù)控機床第一次安裝調試或在搬遷后第一次運行之前，建議按下述順序對數(shù)控系統(tǒng)進行檢查。 1檢查CNC裝置內的各個印制線路板是否緊固，各個插頭有無松動。 2認真檢查CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機提供的連接手冊的規(guī)定，正確而可靠地

33、連接。 3交流輸入電源的連接是否符合CNC裝置規(guī)定的要求。這包括電源電壓、頻率及容量的要求。 4確認CNC裝置內的各種硬件定是否符合CNC裝置的要求。這些硬件設定，多是由短路棒和可調電位器構成，這在70年代或多或80 年代生產(chǎn)的數(shù)控裝置中是常見的，一般來說，機床生產(chǎn)廠在整臺數(shù)控機床出廠前，都已完成短路棒的設定和電位器的調整，但為了安全起見，用戶還是需要確認一次。尤其是在搬遷之后的第一次通電，則更是需要根據(jù)機床生產(chǎn)廠提供的資料一一給予確認。n只有經(jīng)過上述檢查，CNC裝置才能投入通電運行。 （2）數(shù)控機床通電后的檢查人員 當數(shù)控系統(tǒng)通電后，需要進一步檢查以下幾點： 1）首先要檢查數(shù)控裝置中各個風扇

34、是否正常運轉。 2）檢查各個印刷線路板或模塊上的直流電源是否正常，是否在允許的波動范圍之內。 3）進一步檢查CNC裝置的各種參數(shù)是否與隨機所帶的說明書中要求的相同。 4）當數(shù)控裝置與機床連機通電時，應在接通電源的同時，作緊急停止的準備，以備出現(xiàn)緊急情況時隨時切斷電源。 5）用手動或低速運轉各坐標軸，觀察機床移動方向的顯示是否正確。然后讓各軸撞到各個方向的超程開關，用以檢查超程限位是否有效，數(shù)控裝置是否在超程時發(fā)出報警。 6）進行幾次返回機床基準點的動作，用來檢查數(shù)控機床是否有返回基準點功能以及每次返回基準點的位置是否完全一致 。 7） CNC裝置的功能測試。按照數(shù)控機床所用的數(shù)控裝置使用說明書

35、，用手動或編程序的方法來檢查數(shù)控系統(tǒng)所具備的主要功能。 2.重視數(shù)控機床使用初期的運轉率n由于數(shù)控機床的投資較大，只有早日投入使用才能獲得更高的經(jīng)濟效益。按國際慣例規(guī)定從到貨之日起18個月內或安裝調試完畢日起的12個月內為保修期。經(jīng)驗表明，數(shù)控機床經(jīng)過一段時間（約一年時間）的使用，性能才能穩(wěn)定。使用初期故障相對來說往往較高，這期間也叫故障多發(fā)期，在這之后進入穩(wěn)定工作期。據(jù)統(tǒng)計，數(shù)控機床由于外部因素引起的故障約占90%以上，其中由于操作、保養(yǎng)和調整不當而引起的故障高達60%左右，這是造成使用初期故障率特別高的原因之一。 二、數(shù)控機床的維修 （一）、數(shù)控機床維修的基本知識 1、有關可靠性的概念n數(shù)

36、控機床的可靠性、穩(wěn)定性是人們十分關心的問題，下面介紹有關可靠性的基本參數(shù)、基本術語、可靠性的尺度等 (1)平均無故障工作時間MTBF（Mean Time Between Failures） 平均無故障工作時間定義為可修復產(chǎn)品的相鄰兩次故障間的系統(tǒng)能正確工作時間的平均值。它是衡量系統(tǒng)可靠性的主要指標。 （2）平均修復時間MTTR（ Mean Time To Repair） 平均修復時間定義可修復設備在規(guī)定的條件下和規(guī)定時間之內能夠完成修復的概率。它反映系統(tǒng)的可修復性，其實質是指排除故障的平均時間。 （3）有效度（或可利用率）A 如果把MTBF看作系統(tǒng)的不能工作時間，那么有效度（可利用率）就是能工

37、作時間與總時間之比，即有效度A為 A =有用時間/有用時間+平均修復時間 =平均無故障時間/平均無故障時間+故障平均修復時間 =MTBF/MTBF+MTTR (4)失效率曲線（或浴盆曲線） 失效率曲線是一條瞬時故障率變化曲線。它描述了數(shù)控設備瞬時故障隨時間變化的關系。n從失效的類型來分，該曲線可分為早期、穩(wěn)定期、耗散期。早期失效與設計、制造和裝配及元器件的質量有關，一般采取措施可消除。穩(wěn)定期的故障較少，并主要因為操作或維修不當造成的偶發(fā)故障。耗散期又稱為磨損期，故障較多，是由于年久失修和磨損而產(chǎn)生的故障，說明系統(tǒng)的壽命將盡。數(shù)控設備在早期和耗散期，其可靠性較低。n數(shù)控設備的可靠性指標主要包括兩

38、方面，一是平均無故障工作時間MTBF值；一是有效度A值，A與MTBF和MTTR有關。目前，根據(jù)機械加工的特點及具體要求，對于一般用途的數(shù)控系統(tǒng)，其可靠性的指標至少應達到的要求為： 平均無故障工作時間 MTBF=300 h 有效度 A=0.95 對于特殊要求或用于FMS和CIMS的CNC系統(tǒng)，其可靠性的要求高得多。n此外，有些國家常采用單位時間內發(fā)生故障次數(shù)的平均故障率，作為可靠性的主要指標。2.維修的概念 維修的概念包含兩個方面：一是日常維護（預防性維護），這可以有效地延長MTBF的時間；二是故障維修，在出現(xiàn)故障后盡快修復，盡量縮短MTTR的時間，提高機床的有效度指標。3.對維修工作的基本要求

39、 數(shù)控機床屬于技術密集和知識密集的設備，要求維修人員具有電子技術、計算機技術、電機技術、自動化技術、檢測技術、機械理論和機械加工工藝、液壓傳動等技術知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力，能盡快查明故障原因，及時排除故障，提高數(shù)控機床的開動率。4.故障維修前期的準備工作n主要有技術準備、工具準備和備件準備三個方面。 （1）技術準備 維修人員應熟讀有關數(shù)控機床的操作說明書和維修說明書，掌握CNC系統(tǒng)的框圖、結構布置、常見故障及處理方法、需要經(jīng)常維修部分在印刷線路板上可供維修的檢測點及其正常狀態(tài)時的電平或波形。應妥善保存好CNC系統(tǒng)現(xiàn)場調試完成之后的系統(tǒng)參數(shù)文件和PLC（可編程控制器）的參數(shù)文件

40、，隨機提供的PLC用戶程序、報警文本、用戶宏參數(shù)和刀具文件參數(shù)以及典型的零件程序、CNC系統(tǒng)功能測試紙帶。還應備有系統(tǒng)所用的各種元器件手冊，以備隨時查閱 。 （2）工具準備 需準備一些常規(guī)的儀器設備、維修工具，如電壓表（測量誤差在2%范圍內）、萬用表、各種規(guī)格的旋具、清洗紙帶閱讀機用的清潔液和潤滑油等。如有條件，可準備一臺帶存儲功能的雙線示波器和邏輯分析儀。 （3）備件準備 一般來說，應準備一定數(shù)量的保險、晶體管模塊以及直流電動機用的電刷。 （4）建立維護記錄檔案 數(shù)控機床的維護記錄檔案應包括故障發(fā)生的時間、現(xiàn)象、原因及維護措施等。5.故障的概念和分類n數(shù)控機床的故障是指數(shù)控機床喪失了規(guī)定的功

41、能，包括機械系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)等各方面的故障。一般所說的數(shù)控系統(tǒng)故障是統(tǒng)指數(shù)控裝置、進給伺服系統(tǒng)及主軸伺服系統(tǒng)這三部分的故障。n數(shù)控機床的故障按表現(xiàn)形式、故障性質、起因等有多種分類 。 （1）按起因的相關性分為關聯(lián)性和非關聯(lián)性故障 所謂非關聯(lián)性故障，即與系統(tǒng)本身無關，如由于運輸、安裝等外因造成的。而關聯(lián)性又可分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障。系統(tǒng)性故障是指機床或數(shù)控系統(tǒng)部分在一定的條件下必然出現(xiàn)的故障，是一種可重演的故障。隨機性故障是指偶然出現(xiàn)的故障。這類故障在同樣條件下只偶然出現(xiàn)一兩次。 （2）按有無診斷顯示分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障 有診斷顯示的故障一般都與控制部分有關，較易排除故障。無診斷

42、顯示的故障，維修人員只能根據(jù)出現(xiàn)故障前后的情況來分析判斷，所以排除故障的難度較大。 （3）按性質分為破壞性和非破壞性故障 對于由于伺服系統(tǒng)失控造成飛車、短路燒保險等破壞性故障，只能根據(jù)操作者提供的情況進行維修，所以難度較大且有一定風險。對于非破壞性故障，可以經(jīng)過反復試驗，重演故障，因此排除較易。n除以上分類外，還有多種分法，如從時間上可分為早期故障、偶然故障和耗損故障。從使用角度可分為使用故障和本質故障。從嚴重性而言，可分為災難性、致命性、嚴重和輕度四類故障。按過程可分為突發(fā)故障和漸變故障等等。6.故障的處理n在數(shù)控機床出現(xiàn)故障時，操作人員應采取急停措施，停止系統(tǒng)運行，保護好現(xiàn)場。如果操作人員

43、不能排除故障，應及時通知維修人員，還應對故障作詳細的記錄。記錄內容如下： （1）故障的種類 系統(tǒng)處于何種工作方式；系統(tǒng)處于何種狀態(tài)；報警號；刀具軌跡及速度是否正常等。（2）故障的頻率程度 故障發(fā)生的時間及次數(shù)；加工同類工作時，發(fā)生故障的情況；故障發(fā)生的特定狀況；出現(xiàn)故障的程序段。（3）故障的重復性 在不危害人身安全的前提下，將引起故障的程序段重復執(zhí)行多次進行觀察。（4）外界狀況 環(huán)境溫度及變化情況；周圍是否有強烈振源；輸入電壓是否有波動，電壓值是多少；是否受到切削液、潤滑油的浸漬等等。（5）有關操作情況 經(jīng)過什么操作后才發(fā)生故障；操縱方式是否有錯等。（6）機床情況 機床調整狀態(tài)；切削是否正常；

44、間隙補償量是否恰當?shù)取＃?）運轉情況 在運轉過程中是否改變或調整過運動方式；機床是否處于鎖住狀態(tài)；系統(tǒng)是否處于急停狀態(tài)；系統(tǒng)保險是否燒壞；操作面板上方式開關設定是否正確等。（8）機床和系統(tǒng)間接線情況 電纜是否完整無損；電源線和信號線是否分開走線；継電器、電磁體等是否有噪聲抑制器等。（9） CNC裝置的外觀檢查 機框門是否打開，有無切屑；機框內風扇電動機是否正常；電纜連接插頭是否完全插入、擰緊；印制線路板有無缺損等等。n總之，需要記錄的原始數(shù)據(jù)材料很多，應將現(xiàn)場原始資料記錄在預先準備的記錄表上，供維修人員維修時使用。（二）、數(shù)控機床預防性維護nCNC系統(tǒng)的時常保護nCNC系統(tǒng)進行日常維護保養(yǎng)的要

45、求，在CNC系統(tǒng)的使用、維修說明書中一般都有明確的規(guī)定。總的來說，要注意以下幾個方面： （1） 制作CNC系統(tǒng)的日常維護的規(guī)章制度 根據(jù)各種部件的特點 ，確定各自保養(yǎng)條理，如規(guī)定哪些地方需要天天清理，哪些部件需要定時加油或定期更改等等。 （2）應盡量少開數(shù)控柜和強電柜的門 因為機加工車間空氣中一般都含有油霧、漂浮的灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數(shù)控裝置內的印制線路板或電子器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，并導致元器件及印制線路板的損壞。因此，應該嚴格地規(guī)定，除非進行必要的調整和維修，否則不允許隨意開啟柜門，更不允許加工時敞開柜門。 （3）定時清理數(shù)控裝置的散熱通風系統(tǒng) 應每天檢查數(shù)控裝置上

46、各個冷卻風扇工作是否正常。視工作環(huán)境的狀況，每半年或沒季度檢查一次風道過濾通道是否有堵塞現(xiàn)象。 （4） CNC系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的 定期維護 現(xiàn)有的數(shù)控裝置絕大部分都帶有光電式紙帶閱讀機。為此，需要做到以下幾點： 一旦紙帶閱讀機使用完畢應將裝有紙帶閱讀機的小門關上，防止灰塵落入； 每天必須對光電閱讀機的表面、紙帶壓板、紙帶通道，用蘸有酒精的紗布進行擦拭； 每周定時擦拭紙帶閱讀機的主動輪滾軸、壓緊滾軸以及導向滾軸等運動部件；對導向滾軸、張緊臂滾軸等應每半年加注一次潤滑油。 （5）定期檢查和更換直流電動機電刷 檢查周期隨機床使用頻率而異，一般為每半年或一年檢查一次。 （6）經(jīng)常監(jiān)視CNC裝置用的

47、電網(wǎng)電壓 CNC裝置通常允許電網(wǎng)電壓在額定值的+10%至-15%的范圍內波動。 （7）存儲器用電池的定期更換 在一般情況下即使電池尚未失效，也應每年更換一次，以便確保系統(tǒng)能正常工作。電池的更換應在CNC裝置通電狀態(tài)下進行。 （8） CNC系統(tǒng)長期不用時的維護 若CNC系統(tǒng)長期不用閑置的情況下，一是要經(jīng)常給系統(tǒng)通電，防止潮氣，保證電子元件性能的穩(wěn)定；二是如果數(shù)控機床采用直流電動機來驅動時，應將電刷從直流電動機中取出，以免由于化學腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞。 （9）備用印刷線路板的維護 印刷線路板長期不用是很容易出故障的，應定期裝到CNC裝置上通電一段時間，以防損壞。（三）、機械

48、系統(tǒng)的日常維護 數(shù)控機床的故障維修n在查找故障時，一般要遵循下述兩條原則：（1）充分調查故障現(xiàn)場 一方面要向操作者調查，詳細詢問出現(xiàn)故障的全過程，查看故障記錄，了解發(fā)生過什么現(xiàn)象，采取過什么措施等；另一方面要對現(xiàn)場作細致的勘查。（2）認真分析產(chǎn)生故障的起因 分析時一定要思路開闊，只要有可能引起該故障的原因，要盡可能全面地列出來，進行綜合判斷和篩選，然后通過必要的試驗，達到確診和最終排除故障的目的。n在此介紹故障檢查的一般方法。1.CNC系統(tǒng)故障檢查的一般方法n我國現(xiàn)有的數(shù)控機床上所用的CNC系統(tǒng)，品種極其繁多。下面介紹常用故障檢查方法。 （1）直觀法 這是一種最基本的方法。充分利用人的看、聽、聞等感官來縮小故障檢查范圍，往往可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印制線路板。這要求維修人員具有豐富的實際經(jīng)驗，要有多學科的較寬的知識和綜合判斷的能力。 （2）自診斷功能法 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)具備了較強的自診斷功能，能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在CRT上