數(shù)控機(jī)床的安裝與調(diào)試

1、數(shù)控機(jī)床調(diào)試與維修數(shù)控機(jī)床調(diào)試與維修主編：張洪強(qiáng)主編：張洪強(qiáng)項(xiàng)目八：數(shù)控機(jī)床的安裝與調(diào)試項(xiàng)目八：數(shù)控機(jī)床的安裝與調(diào)試【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】（一）專業(yè)能力目標(biāo)1、能進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的滾珠絲杠安裝；2、能進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的編碼器安裝；3、能進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的性能調(diào)試；（二）社會能力目標(biāo)1. 具有良好的職業(yè)道德和敬業(yè)精神；2. 具有較強(qiáng)的責(zé)任感；3具有團(tuán)結(jié)協(xié)作精神；4具有良好的心理素質(zhì)和身體素質(zhì)；（三）方法能力目標(biāo)1. 具有通過電教片、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代途徑學(xué)習(xí)和圖書查詢等自學(xué)能力；2. 具有綜合運(yùn)用知識與技術(shù)從事程度較復(fù)雜的技術(shù)工作的能力?！鞠嚓P(guān)知識相關(guān)知識】任務(wù)一：滾珠絲杠的安裝與調(diào)試滾珠絲杠是數(shù)控機(jī)床的主要組成部分

2、，它將進(jìn)給電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為刀架（工作臺）的直線運(yùn)動，采用滾珠絲杠螺母副傳動，可以有效地提高進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和靈敏度，防止爬行。通過滾珠絲杠螺母帶動刀架移動，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動裝置的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，將直接影響工件的加工精度，因此，進(jìn)給傳動系統(tǒng)必須滿足下列要求。(1)提高傳動精度和剛度，消除傳動間隙。(2)減小摩擦阻力。(3)減小運(yùn)動部件慣量。(4)對系統(tǒng)添加適度阻尼，減輕振動影響。一、滾珠絲杠的型號選擇要求滾珠絲杠的基本額定載荷6.31KN，通過參考文獻(xiàn)查得，滾珠絲杠的型號為FD4006-3-P4 950/880，即內(nèi)循環(huán)浮動式雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，公稱直徑d0=40mm，公稱導(dǎo)

3、程Ph0=6mm，負(fù)荷鋼球圈數(shù)為3圈，精度等級為4級，額定動載荷為15.1KN。詳細(xì)參數(shù)見表8-1所示。表8-1 FD4006-3-P4型滾珠絲杠詳細(xì)參數(shù)二、滾珠絲杠的軸承選擇與安裝二、滾珠絲杠的軸承選擇與安裝滾珠絲杠采用一端固定一端鉸支的支承形式，前端用兩個角接觸球軸承和一個推力球軸承，尾端用一個調(diào)心球軸承。前端的角接觸球軸承內(nèi)徑為25mm，型號為7205AC；推力球軸承內(nèi)徑為25mm，型號為51105。尾端的調(diào)心球軸承內(nèi)徑為25mm，型號為1205K+H205。在安裝時，兩個角接觸球軸承對稱安裝，采用外圈窄邊相背的安裝(反裝)方式，O1、O2分別為兩個軸承的實(shí)際支持力作用點(diǎn)，見圖8-1所示

4、。圖8-1 角接觸軸承軸向載荷分布三、三、X軸、軸、Z軸裝配圖軸裝配圖經(jīng)過安裝及調(diào)試，最終裝配如圖8-2、8-3所示：1步進(jìn)電機(jī) 2聯(lián)軸器 3鎖緊螺母 4軸承 5滾珠絲杠 6螺母屜圖8-2 Z向進(jìn)給裝配圖1步進(jìn)電機(jī)2聯(lián)軸器3鎖緊螺母4軸承5滾珠絲杠6螺母屜7托板8床身9床鞍10T形板圖8-3 X向進(jìn)給裝配圖四、滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整四、滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠副的軸向間隙，源于兩項(xiàng)因素的總和：一是負(fù)載時滾珠與滾道型面接觸的彈性變形所引起的螺母相對絲杠的位移量；二是絲杠與螺母的幾何間隙。絲杠與螺母的軸向間隙是傳動中的反向運(yùn)動死區(qū)，它使絲杠在反向轉(zhuǎn)動時螺母產(chǎn)生運(yùn)動滯后，直接影響進(jìn)給運(yùn)動的

5、傳動精度。對軸向間隙進(jìn)行調(diào)整的基本原理是使絲杠上的兩個螺母間產(chǎn)生軸向相對位移，以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。五、軸向間隙調(diào)整的方法五、軸向間隙調(diào)整的方法1.螺紋調(diào)隙式兩個螺母以平鍵與外套相連，平鍵可限制螺母在外套內(nèi)轉(zhuǎn)動，用兩個鎖緊螺母6能使螺母相對絲杠做軸向移動，如圖8-4所示。這種結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，但調(diào)整位移量不易精確控制，故預(yù)緊力不能準(zhǔn)確控制。 圖8-4螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu) 2.墊片調(diào)隙式其結(jié)構(gòu)是通過改變墊片的厚度，使兩個螺母間產(chǎn)生軸向位移，從而兩螺母分別與絲杠螺紋軌道的左、右側(cè)接觸，達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的作用，如圖8-5所示。這種結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，但調(diào)整費(fèi)時，且不能在工作中隨意調(diào)整。

6、圖8-5墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu) 3.齒差調(diào)隙式在兩個螺母的凸緣上分別有齒數(shù)為Z1、Z2的齒輪，且Z1、Z2相差一個齒。在調(diào)整軸向間隙時使齒輪脫開內(nèi)齒圈，令兩個螺母同向轉(zhuǎn)過相同的齒數(shù)，然后再合上內(nèi)齒圈，如圖8-6所示，從而實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和施加預(yù)緊力。如兩齒同向各轉(zhuǎn)過一個齒時，其位移量S=（1/Z1-1/Z2）P，其中P為滾珠絲杠的導(dǎo)程。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但調(diào)整準(zhǔn)確可靠，精度高。圖8-6齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)任務(wù)小節(jié)任務(wù)小節(jié)滾珠絲杠是將進(jìn)給電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為刀架（工作臺）的直線運(yùn)動，可以有效提高進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和靈敏度，防止爬行。它的傳動的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，將直接影響工件的加工精度，因此，有一定的條件要求。

7、滾珠絲杠的型號應(yīng)能夠熟練掌握，根據(jù)型號能夠清楚滾珠絲杠的特性。滾珠絲杠采用一端固定一端鉸支的支承形式，前端用兩個角接觸球軸承和一個推力球軸承，尾端用一個調(diào)心球軸承。在安裝時，兩個角接觸球軸承對稱安裝，采用外圈窄邊相背的安裝(反裝)方式。對軸向間隙進(jìn)行調(diào)整的基本原理是使絲杠上的兩個螺母間產(chǎn)生軸向相對位移，以達(dá)到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。課后自測課后自測1、簡述滾珠絲杠軸向間隙調(diào)整的基本原理。2、請指出型號為FD4006-3-P4 950/880的滾珠絲杠進(jìn)行間隙調(diào)整采用的方法？該型號絲杠的公稱直徑是多少？3、滾珠絲杠軸向間隙調(diào)整的方法有哪些？任務(wù)二：編碼器的安裝任務(wù)二：編碼器的安裝為了保證CK

8、6136數(shù)控車床能切削螺紋，要求主軸轉(zhuǎn)速和坐標(biāo)軸進(jìn)給速度有一定的比例關(guān)系。在主軸旁安裝主軸編碼器來反饋主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速，主軸編碼器與主軸之間采用1:1的齒輪連接，把檢測到的實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。通過數(shù)控系統(tǒng)控制，進(jìn)給軸電機(jī)得到的脈沖數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)數(shù)形成相對應(yīng)的關(guān)系，完成不同形狀、螺距的加工。依據(jù)數(shù)控機(jī)床控制形式，查閱GSK928TE車床數(shù)控系統(tǒng)說明書以及主軸編碼器的相關(guān)資料，選擇無錫市斯貝德科技有限公司生產(chǎn)的主軸編碼器，型號為：SF5815-007C-1024-BZ-15L。主要參數(shù)如表8-2所示： 表8-2 SF5815編碼器技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)輸出波型方波輸出相

9、A、B、Z三相消耗電流150mA響應(yīng)頻率0-120kHz載空比0.5T0.1T相位差9045電源電壓DC5V、DC5-12V、DC12-24V、DC5-24V輸出電壓高電平VH85%Vcc，低電平VL0.3V最大轉(zhuǎn)速6000rpm轉(zhuǎn)動慣量110-6kg m2起動力矩210-3Nm軸最大負(fù)載徑向85N軸向50N抗沖擊980m/s2,6ms，XYZ方向各2次抗震動50m/s2,10200Hz，XYZ方向各2次工作壽命MTBF30000h（+25，2000rpm）工作溫度-30100防護(hù)防火、防塵、防油IP54為了保證主軸編碼器與主軸之間的傳動比為1:1。在主軸箱外端找出與主軸同轉(zhuǎn)速的軸，在其上安裝

10、一齒輪A，在編碼器的軸上安裝一齒輪B，這兩個齒輪的參數(shù)完全相同。編碼器安裝在法蘭上，找準(zhǔn)使兩個齒輪A/B完全嚙合的位置后，將法蘭的另一端固定在機(jī)床上。安裝結(jié)構(gòu)如圖8-7所示。圖8-7車床主軸編碼器的安裝為了保證改造后的CK6136數(shù)控車床能切削螺紋，要求主軸轉(zhuǎn)速和坐標(biāo)軸進(jìn)給速度有一定的比例關(guān)系，因此，數(shù)控系統(tǒng)必須知道主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速。在主軸旁安裝主軸編碼器來反饋主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速，主軸編碼器與主軸之間采用1:1的齒輪連接，使其傳動比為1:1，把檢測到的實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。通過數(shù)控系統(tǒng)控制，進(jìn)給軸電機(jī)得到的脈沖數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)數(shù)形成相對應(yīng)的關(guān)系，完成不同形狀、螺距的加

11、工。、任務(wù)小節(jié)任務(wù)小節(jié)本任務(wù)主要闡述了主軸轉(zhuǎn)速和坐標(biāo)軸進(jìn)給速度的比例關(guān)系，為了使數(shù)控車床能切削螺紋，在主軸旁安裝主軸編碼器來反饋主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速，編碼器把檢測到的實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速經(jīng)隔離電路以及I/O接口送給數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。數(shù)控系統(tǒng)控制進(jìn)給軸電機(jī)與主軸轉(zhuǎn)數(shù)的對應(yīng)比例，完成不同形狀、螺距的加工。課后自測課后自測1、請列舉出其它幾種用于數(shù)控機(jī)床上的編碼器名稱。2、請思考主軸編碼器與主軸之間采用1:1的連接傳動，為什么？3、在一個加工程序運(yùn)行時，運(yùn)行到第一次出現(xiàn)進(jìn)給率F的程序段時，程序不往下運(yùn)行了，有沒有可能是主軸編碼器的原因，請分析？任務(wù)三：數(shù)控機(jī)床性能調(diào)試任務(wù)三：數(shù)控機(jī)床性能調(diào)試在安裝完數(shù)控車床CK6

12、136后，保留原車床的主軸箱部分，依靠變檔進(jìn)行主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整。對機(jī)床的相應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行必要的維護(hù)和修調(diào)，在檢修過程中，導(dǎo)軌磨損嚴(yán)重，精度不能滿足要求，因此進(jìn)行磨削處理，最后將其它部件組合裝配，并且進(jìn)行調(diào)試。一、主傳動系統(tǒng)的調(diào)試主傳動系統(tǒng)的調(diào)試打開主軸箱上蓋，檢測主軸箱內(nèi)齒輪的側(cè)隙及齒厚，發(fā)現(xiàn)齒輪傳動精度不滿足要求，更換新的傳動齒輪。對齒輪與傳動軸的配合精度進(jìn)行檢測，齒輪在傳動軸上有間隙，更換了連接鍵，改善了傳動條件。對主軸的噪聲情況進(jìn)行檢測并且監(jiān)視其發(fā)熱狀態(tài)，依據(jù)此將主軸上的軸承進(jìn)行更換，裝配時按規(guī)定調(diào)試預(yù)緊力。更換了主軸箱內(nèi)的換潤滑油管。由于離合及換擋機(jī)構(gòu)工作異常更換離合器及換擋撥叉。經(jīng)過維修與調(diào)

13、試，使主軸達(dá)到正常工作的性能要求。二、導(dǎo)軌副的修磨與調(diào)整普通車床經(jīng)過長時間的使用，導(dǎo)軌面上已經(jīng)出現(xiàn)凹凸不平的痕跡，這樣會增大托板 在其表面上滑動時的摩擦力，也不利于滾珠絲杠的找正，需要對導(dǎo)軌面進(jìn)行維修。由于導(dǎo)軌磨削比人工刮衍的性價比高，所以選擇導(dǎo)軌磨削。在滄州機(jī)床有限公司機(jī)加工車間，對導(dǎo)軌進(jìn)行磨削及處理后，導(dǎo)軌面的精度滿足了使用要求。將大托板與導(dǎo)軌配合，采用“高點(diǎn)法”刮衍大托板與導(dǎo)軌的配合面，以導(dǎo)軌面作為基準(zhǔn)面，通過刮衍，使大托板與導(dǎo)軌配合滿足要求。同樣，把小托板與大托板的配合面進(jìn)行刮衍，并調(diào)試鑲條的位置，使其滿足要求。調(diào)試大托板與導(dǎo)軌配合部分的壓板及預(yù)緊力，更換了壓板及螺栓，使大托板在導(dǎo)軌上

14、滑動時滿足運(yùn)動要求。三、進(jìn)給部件的安裝調(diào)試安裝X、Z向滾珠絲杠的，在安裝過程中保證絲杠與導(dǎo)軌的平行度。Z軸絲杠的安裝與找正：把絲杠螺母屜套在絲杠上，并用螺栓初步連接在滑溜板上，把絲杠前端裝入主軸箱端的軸承座孔內(nèi)(此時需要用銅錘敲擊另一端)。用百分表表針接觸絲杠上的A、B兩點(diǎn)找正絲杠與導(dǎo)軌的平行度，百分表表針在絲杠上的測點(diǎn)位置如圖8-8所示。圖8-8 絲杠測點(diǎn)位置在滑溜板上打孔并攻絲，用螺栓把大托板和滑溜板緊固在一起，拆掉螺栓夾板。把兩個角接觸球軸承7207AC和推力球軸承51107安裝在絲杠前端，把調(diào)心球軸承1205K+H205安裝在尾座端的軸承座內(nèi)安裝X軸絲杠的方法與安裝Z軸相同，不同之處是

15、：使用專制的檢驗(yàn)棒代替絲杠，找正時以左側(cè)導(dǎo)軌為基準(zhǔn)面檢測。將數(shù)控系統(tǒng)與所控制的部件進(jìn)行連接，主要有與主軸轉(zhuǎn)速檢測與制動控制連接，與坐標(biāo)軸電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動控制連接，與刀架裝置控制連接，與輸入輸出接口控制連接，與輔助裝置控制連接，總體框架如圖8-9所示。圖8-9 電控系統(tǒng)框圖四、CK6136數(shù)控車床調(diào)試數(shù)控機(jī)床調(diào)試的目的是使用數(shù)控機(jī)床達(dá)到出廠時的各項(xiàng)性能指標(biāo)，檢驗(yàn)機(jī)床安裝是否穩(wěn)固，各傳動、操縱和控制等系統(tǒng)是否正常和靈敏可靠。對于小型數(shù)控機(jī)床，一般都是整機(jī)發(fā)送，出廠前都已調(diào)好，但用戶在使用前還需要注意幾點(diǎn)：1、數(shù)控機(jī)床通電調(diào)試前要檢查各類接口插座、接線端子、電磁閥和限位開關(guān)，檢查電源電序和地線。2、機(jī)床

16、總電源接通后，查看冷卻風(fēng)扇、機(jī)床照明、油壓氣壓指示等是否正常。觀察有無漏油現(xiàn)象。為防止萬一，應(yīng)在接通電源的同時，做好按壓急停按鈕的準(zhǔn)備，以便隨時切斷電源。3、通電正常后，檢查各基本運(yùn)動功能：(1)將狀態(tài)選擇開關(guān)放置在JOG模式，將點(diǎn)動速度放在最低檔，分別進(jìn)行各坐標(biāo)正反方向的點(diǎn)動操作， 同時按下與點(diǎn)動方向相對應(yīng)的超程保護(hù)開關(guān)，驗(yàn)證其保護(hù)作用的可靠性，然后再進(jìn)行慢速的超程試驗(yàn)，驗(yàn)證超程撞塊安裝的正確性。(2)將狀態(tài)開關(guān)置于返參（回零）模式，完成返參操作。(3)將狀態(tài)開關(guān)置于JOG模式，主軸轉(zhuǎn)速倍率開關(guān)放在最低檔，進(jìn)行主軸正反轉(zhuǎn)試驗(yàn)，觀察主軸轉(zhuǎn)情況，然后再逐漸升速到最高轉(zhuǎn)速，觀察主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。檢

17、查刀架換刀情況。(4)檢查快速倍率和進(jìn)給倍率開關(guān)。(5)切削精度的檢測與調(diào)試。切削精度是幾何精度與定位精度在切削條件下的一項(xiàng)綜合考核。在此，選用單向加工來檢測精度，并對加工過程中的問題進(jìn)行調(diào)試。車削外圓，選用45鋼，直徑50mm，切削長度為300mm，切削后圓度誤差不得超過0.006mm，兩端直徑差不得超過0.03mm。在車槽過程中沒有激烈震動，切削過的槽底沒有振紋。車削螺紋時，在任意50mm測量長度上螺距累積誤差不得超過0.03mm。(6)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)試。GSK928TE數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計了P01P30共30個參數(shù)，每個參數(shù)都有其確定的含義并決定數(shù)控系統(tǒng)及車床的工作方式。在此，主要對參數(shù)P01P0

18、2(Z軸正負(fù)方向行程限位值)、P03P04(X軸正負(fù)方向行程限位值)、P16(主軸制動信號時間)進(jìn)行調(diào)試。五、數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收對于新購置的數(shù)控機(jī)床，要通過對其性能和精度方面的檢驗(yàn)，完成驗(yàn)收工作。1、數(shù)控機(jī)床性能的檢驗(yàn)機(jī)床性能包括數(shù)控系統(tǒng)的功能外，其它主要包括主軸部件、進(jìn)給系統(tǒng)、機(jī)床控制面板、冷卻潤滑裝置、排屑裝置等附屬裝置的性能。驗(yàn)收的方法通常是：除少數(shù)部分項(xiàng)目可以通過檢測有關(guān)數(shù)據(jù)（噪聲/dB、溫升/C）進(jìn)行外，大部分項(xiàng)目則通過“耳聞目睹”和“觸摸”方式進(jìn)行驗(yàn)收。數(shù)控系統(tǒng)檢驗(yàn)的方法可以編寫一個考機(jī)程序，讓機(jī)床在空載下連續(xù)自動運(yùn)行，數(shù)控車床考驗(yàn)時間為16小時，加工中心為32小時?？紮C(jī)程序包括以下內(nèi)

19、容：（1）主軸轉(zhuǎn)動包括最低、最高、中間轉(zhuǎn)速在內(nèi)的五種以上速度的正、反轉(zhuǎn)及停轉(zhuǎn)。（2）進(jìn)給試驗(yàn)包括各坐標(biāo)軸低、中、高速變速，中速連續(xù)正反起動，停止和增量進(jìn)給，運(yùn)行應(yīng)接近最大行程。進(jìn)給高速和快速運(yùn)行時間不應(yīng)少于循環(huán)程序所用時間的10%。（3）包括盡可能多的直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)等準(zhǔn)備功能和輔助功能，用戶宏程序。（4）刀庫裝滿刀具，其中有最大重量的刀具，任選方式換刀不少于2次。（5）用到的一些其他特殊功能，如交換工作臺、測量功能等。2、數(shù)控機(jī)床精度精度檢測數(shù)控機(jī)床精度包括幾何精度、定位精度和切削精度。數(shù)控機(jī)床各項(xiàng)性能的好壞及數(shù)控功能是否正常發(fā)揮將直接影響到機(jī)床的正常使用。（1）數(shù)控機(jī)床幾何精度的檢測 幾何精度檢驗(yàn)又稱靜態(tài)精度檢驗(yàn)，是綜合反映機(jī)床的各關(guān)鍵零部件及其組裝后的幾何形狀誤差。目前常用檢測工具有精密水平儀、平尺、90角尺、千分尺、等高量塊、 百分表、檢驗(yàn)棒等。機(jī)床幾何精度的檢測必須一次性完成，對于新安裝的機(jī)床，要在機(jī)床精調(diào)