数控机床的选用与维护

1、第8章 数控机床的选用与维护,模块二 数控机床结构及主要部件,8.1 数控机床的选用 8.1.1.根据典型工件选用数控机床 1 轴类零件数控车床 2 孔系加工数控钻镗床 3 模具立卧主轴转换数控铣床 数控线切割机床 数控电火花机床 4 箱体，泵体，阀体，壳体卧式加工中心 5 箱体，盖板，壳体，凸轮立式加工中心,模块二 数控机床结构及主要部件,8.1.2 数控机床规格的选择 1. X,Y,Z坐标轴的行程范围决定机床允许的加工范围。 根据工件的外形尺寸选择机床的加工范围。 2. 机床主轴电机功率反映机床的切削效率和切削时机床的刚性。 根据工件毛坯加工余量，所需切削力和加工精度选择机床的功率和刚度。

2、,模块二 数控机床结构及主要部件,8.1.3 数控机床精度的选择 加工中心精度主要项目精度项目 普通型 精密型单轴定位精度 0.01/300或全长 0.005/全长重复定位精度 0.006 0.003铣园加工精度 0.0030.05 0.002 根据典型零件关键部位加工精度要求选择具有相应加工精度的数控机床。普通型加工中心可批量加工8级精度工件，精密型加工中心可批量加工67级精度工件。,模块二 数控机床结构及主要部件,8.1.4 数控系统的选择 1.根据数控机床类型选择相应的数控系统。 数控系统有适用于车，铣，镗，磨，冲压等不同类别，应根据不同的数控机床类型选择合适的数控系统。 2.根据数控机

3、床的设计指标选择数控系统 不同的数控系统其性能指标差别很大，应根据数控机床的设计指标选择与其相适应的数控系统。 3.根据数控机床的性能选择数控系统功能 数控系统有基本功能，还有可以选择的可选功能。根据数控机床的性能选择的数控系统除了有基本功能，还应选择必要的可选功能。 4.在能满足功能的条件下，优先选用国产数控系统。,模块二 数控机床结构及主要部件,8.1.5 自动换刀装置的选择及刀柄的配置。 1.自动换刀装置（ATC）的选择 ATC的投资占整机投资的30%50% ，与ATC有关的加工中心故障率达50%以上。故在满足使用要求的前提下，应尽量选用结构简单，性能可靠地ATC。 ATC刀库的容量不宜

4、过大，一般立式加工中心选用20把左右刀，卧式加工中心选用40把左右刀。 ATC工作质量:换刀时间和故障率。,模块二 数控机床结构及主要部件,2.刀柄的配置 我国国家标准规定的加工中心使用的专用工具系统为TSC工具系统。 根据数控机床主轴的规格，换刀机械手夹持尺寸和主轴拉紧刀柄的拉钉尺寸选择刀柄规格。常用的ISO刀柄规格有40号，45号，50号。,模块二 数控机床结构及主要部件,3. 数控车床刀具系统,模块二 数控机床结构及主要部件,4. 数控铣床刀具系统,模块二 数控机床结构及主要部件,5. 加工中心刀具系统,模块二 数控机床结构及主要部件,8.1.6 数控机床可选功能及附件的选择 选择基本原

5、则：全面配置，长远综合考虑。 基本功能和必要的附件应尽量配置齐全，保证机床运到工厂后可以立即投入生产。8.1.7 购置数控机床时应注意的其他问题 1. 要订购一定数量的备件 2. 要求机床供应厂方提供尽可能多的技术资料和充分的操作维修培训。 3. 应将复杂零件的加工作为加工试件验收项目对机床进行验收。 4. 配置必要的附件和刀具。 5. 优先选择国产的数控机床。,模块二 数控机床结构及主要部件,8.2 数控机床的安装8.2.1 数控机床初就位8.2.2 数控机床部件的连接8.2.3 数控系统的连接与调整 1. 数控系统的开箱检查 2. 外部电缆的连接 3. 数控系统电源线的连接 4. 数控系统

6、设定确认 1）控制部分印刷线路设定的确认 2）速度控制单元印刷线路设定的确认 3）主轴控制单元印刷线路设定的确认,模块二 数控机床结构及主要部件,5. 输入电源电压，频率及相序的确认 1）检查变压器容量是否满足控制单元和伺服系统的电能消耗 2）检查电源电压波动范围是否在数控系统允许的范围之内。 3）检查电源相序是否正确。 6. 直流电源电压输出端对地短路的确认 7. 数控系统接通电源后输出电压的确认 8. 数控系统各种参数设定的确认 9. 数控系统与机床接口的确认,模块二 数控机床结构及主要部件,8.3 数控机床的调试 8.3.1 通电试车 通电后检查安全装置是否起作用，有无异常噪声，液压系统

7、和冷却系统是否正常，机床主要运动部件工作是否正常，急停按钮是否正常，手动操作，MDI和CRT显示是否正常，限位开关是否正确。 8.3.2 数控机床精度和功能的调试 利用检测工具如水平仪，标准方尺，平尺，平行光管等调整机床的水平和运动精度，调整各种运行方式（手动，点动，自动和MDI）正确运行。 8.3.3 试运行 每天工作8小时连续运行2到3天，每天24小时连续运行1到2天。ATC要取用2/3的刀具。主轴最高最低转速的运行，M功能的使用。,模块二 数控机床结构及主要部件,8.4 数控机床的检查与验收 8.4.1 数控机床外观的检查 1. 外表检查。 肉眼检查MDI/CRT单元，直流稳压单元，印刷

8、线路板和连接电缆有无损坏剥落等 2. 数控柜内部紧固情况的检查 1）螺钉紧固检查 2）连接器紧固检查 3）印刷线路板的紧固检查 3. 伺服电机的外表检查 认真检查带有脉冲编码器的伺服电机外壳有无损坏,模块二 数控机床结构及主要部件,8.4.2 数控机床几何精度的检查 1. 工作台面的平面度 2. 各坐标方向移动的相互垂直度 3. X坐标方向移动时工作台面的平面度 4. Y坐标方向移动时工作台面的平面度 5. X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平面度 6. 主轴的轴向窜动 7. 主轴孔的径向园跳动 8. 主轴箱沿Z轴移动时主轴轴线的平行度 9. 主轴回转轴心线对工作台面得垂直度 10. 主轴在

9、Z轴方向移动的直线度。,模块二 数控机床结构及主要部件,8.4.3 数控机床定位精度的检查 定位精度检查的内容： 1. 直线运动的定位精度 2. 直线运动的重复定位精度 3. 直线运动的原点复归精度 4. 直线运动的失动量（反向差） 5. 回转运动的定位精度 6. 回转运动的重复定位精度 7. 回转运动的原点复归精度 8. 回转运动的失动量,模块二 数控机床结构及主要部件,8.4.4 数控机床切削精度的检查 P312 图89所示铣削单项精度的检查： 1. 镗孔精度的检查 2. 铣削平面精度的检查 3. 镗孔的孔距精度和孔径分散度检查。 4. 直线铣削的检查 5. 斜边铣削精度的检查 6. 圆弧

10、铣削精度的检查,模块二 数控机床结构及主要部件,8.4.5 数控机床性能及数控系统功能的检查 1. 数控机床性能检查 (1) 主轴系统性能检查 (2) 进给系统性能检查 (3) ATC系统性能检查 (4) 机床噪声的测试 (5) 电气设备的检查 (6) 数控装置的检查 (7) 安全装置的检查 (8) 液压气动系统性能检查 (9) 润滑系统性能检查 (10) 附属装置的检查,模块二 数控机床结构及主要部件,2. 数控系统功能检查 (1) 数控功能检查 1) 准备功能指令 2) 辅助功能指令 3) 操作功能 4) 显示功能 5) 通信功能 (2) 数控系统连续无载荷运转检查,模块二 数控机床结构及

11、主要部件,(2) 数控系统连续无载荷运转检查 1）包括最高，最低和中间转速的5种主轴转速的正转，反转及停止运行。 2）各坐标轴最高，最低，中间进给速度和快速进给速度的运行，运行距离应接近全行程。 3）自动加工时需要的指令代码应该尽量使用到 4）实际交换ATC刀库中2/3以上的刀号 5）必须使用所有特殊功能，如测量功能，ATC交换功能和用户宏程序功能,模块二 数控机床结构及主要部件,8.5 数控机床的使用与维护 8.5.1 数控机床使用要点 1. 选择合理的加工对象 2. 确定加工工件的加工部位和具体加工内容 3. 确定工件的装夹方式 4. 编制加工工艺文件 5. 程序编制 6. 程序输入 7.

12、 程序试运行 8. 试件切削 9. 程序修改及确定,模块二 数控机床结构及主要部件,8.5.2 数控机床维修的基本要点 1. 可靠性概念 可靠性是指在规定的条件下数控机床维持无故障工作的能力。衡量可靠性指标的方法有： （1）平均无故障时间 MTBH MTBH是一台数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间，即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比： MTBH=总工作时间/总故障次数 （2）平均修复时间 MTTR MTTR是机床从出现故障开始直至能正常使用所用的平均修复时间，应该越短越好。,模块二 数控机床结构及主要部件,（3）有效度 A 有效度A为一台可维修的机床在某一段时间内维持其性能的

13、概率。 A=MTBH/(MTBHMTTR) 显然A是一个小于1的数，应越接近1越好。 维修工作的含义： 1）对机床的日常维护（预防性维修),为了延长 MTBH 2）故障维修，为了缩短 MTTR 2. 维修前必备的基本知识,模块二 数控机床结构及主要部件,8.5.3 数控机床的维护和保养 1. 对数控机床操作人员的要求 （1）熟练掌握各种操作与编程方法 能正确熟练操作所用的数控机床，熟练掌握编程方法，能避免因操作失误和编程错误造成的机床故障 （2）深入了解机床特性，掌握机床运行规律 能对机床进行日常维护保养工作，保持机床的良好状态 （3）熟知操作规程及维护检查内容 知道操作规程和安全规程，日常维

14、护和检查的内容及达到标准，保养机润滑的部位和要求。 （4) 认真处理，并做好记录 能对任何不正常情况进行处理并及时做好记录,模块二 数控机床结构及主要部件,2. 数控机床的日常保养 （1）保持设备的清洁 （2）定期对各部位进行检查 （3）进行必要的调整和更换 （4）定期对机床润滑 （5）防尘和冷却系统的维护 （6）外接气路中水气分离装置要定期检查 P321 表8-3为数控机床定期维护表,模块二 数控机床结构及主要部件,3. 使用数控机床注意事项 （1）应尽量少打开数控柜的门 （2）定期更换直流电机的电刷 （3）尽量提高数控机床利用率 1）初期运行期，一般为9到14个月，故障较多，故障率呈负指数

15、曲线函数，为下降趋势。 2）有效寿命期，一般为10年左右，为机床正常工作期，故障率很低。 3）系统衰老期，这时故障率急剧上升，即达到系统的寿命极限。,模块二 数控机床结构及主要部件,8.5.4 数控机床故障诊断的一般方法 1. 故障诊断的一般步骤 （1）充分调查故障现场 （2）分析故障，确定故障查找的方法和手段 （3）由表及里，进行故障查找。 2. 数控机床故障的主要特点 （1）初始故障期 （2）稳定运行期 （3）磨损故障期,模块二 数控机床结构及主要部件,3. 故障诊断的一般方法 （1）CNC系统故障诊断的一般方法 1）根据CRT,LED和数码管指示进行故障诊断 CRT Cathode Ra

16、y Tube 阴极射线管 LED Light Emitting Diode 发光二极管 2）根据PLC状态和梯形图进行故障诊断 PLC Programmable Logic Controller 可编程控制器 3）用诊断程序进行故障诊断 启动诊断：通电后诊断到进入正常运行 在线诊断：运行时对系统进行监测 离线诊断：利用程序对系统进行深层次诊断,模块二 数控机床结构及主要部件,4）CNC系统故障诊断的新方法 自修复系统(Self-repair System) 专家诊断系统 (Trubleshooting Guidance Expert System) 通信诊断系统 (Diagnostic Com

17、munication System) （2）根据机床参数进行故障诊断 机床参数是数控系统与具体机床相匹配时所确定的一组数据，是机床维修时必须的数据。 （3）其他诊断方法 1）经验法 2）换板法,模块二 数控机床结构及主要部件,4. 数控机床故障诊断 （1）常见机械故障的处理 1）进给传动链故障 超程； 爬行； 杂音； 反向间隙过大；几何精度误差大 2）主轴部件故障 导轨润滑不好； Z轴进给爬行； 回转精度误差大；主轴精度不重合； Z轴空载功率过大,模块二 数控机床结构及主要部件,3）ATC故障 刀套位置不准确；机械手位置不准确； 拔刀时掉刀；刀号有误； 主轴拉刀力量不够 4）位置检查用行程开关

18、故障 运动部件运动特性的变化，行程开关的可靠性及其品质特性都会引起这类故障。 5）配套附件的故障 配套附件：冷却液装置，排屑器，导轨防护罩，冷却液防护罩，主轴冷却恒温油箱，液压油箱等。,模块二 数控机床结构及主要部件,（2）进给伺服系统故障诊断 1）软件报警形式（CRT显示报警信息） 伺服进给系统出错报警； 检测元件或检测信号故障； 过热报警 2）硬件报警形式（LED显示，保险丝熔断报警） 大电流报警；高电压报警；电压过低报警； 速度反馈断线报警；保护开关动作报警； 过载报警；速度控制单元保险丝烧断 3）无警报显示的故障 机床失控；机床振动；机床过冲； 机床移动时噪声过大； 快速移动时振动和冲击； 圆柱度超差,模块二 数控机床结构及主要部件,（3）主轴伺服系统故障诊断 1）直流主轴伺服系统