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数控加工与编程技术数控加工与编程技术 第七章第七章 数控机床的购置数控机床的购置 、使用与维护、使用与维护 第一节第一节 数控机床的购置数控机床的购置 第二节第二节 数控机床的使用与管理数控机床的使用与管理 第三节第三节 数控机床的维护与保养数控机床的维护与保养 本章要求 l l 掌握数控机床的经济适用场合及购掌握数控机床的经济适用场合及购 置原则；置原则； l l 了解数控机床的使用与管理；了解数控机床的使用与管理； l l 了解数控机床的维护与保养。了解数控机床的维护与保养。 第一节 数控机床的购置 l l 20012001年我国数控金属切削机床消费量已上年我国数控金属切削机床消费量已上 升至升至28,53528,535台，金属切削机床消费额数控化率台，金属切削机床消费额数控化率 已达已达44.5%44.5%，中国已经成为世界数控机床消费，中国已经成为世界数控机床消费 大国之一。大国之一。 l l 随着数控机床的大量随着数控机床的大量应应应应用和迅速普及，如用和迅速普及，如 何科学合理地配置、何科学合理地配置、选购选购选购选购 、管理和使用数控、管理和使用数控 机床并充分机床并充分发挥发挥发挥发挥 其效益等其效益等问题问题问题问题 便日益突出。便日益突出。 l l 本本节节节节就数控机床就数控机床购购购购置与使用置与使用过过过过程中的一些程中的一些 问题进问题进问题进问题进 行分析和介行分析和介绍绍绍绍。 一、数控机床的经济适用场合 l l 任何机床都不是万能的，都有其优势和不任何机床都不是万能的，都有其优势和不 足，都有其经济适用场合及应用范围的局限足，都有其经济适用场合及应用范围的局限 性。性。 l l 影响机床配置和使用的主要因素：影响机床配置和使用的主要因素： 被加工零件的复杂程度被加工零件的复杂程度 加工精度加工精度 生产批量生产批量 生产效率生产效率 自动化要求自动化要求 生产成本生产成本 l l 数控机床的经济适用场数控机床的经济适用场 合为形状复杂的中小批量零合为形状复杂的中小批量零 件的生产。件的生产。 l l 当零件形状复杂时，手当零件形状复杂时，手 工操作的普通机床往往难于工操作的普通机床往往难于 胜任，如果采用复杂的工装胜任，如果采用复杂的工装 ，其成本又太高；，其成本又太高； l l 当零件的生产批量较小当零件的生产批量较小 时，采用专用机床成本较高时，采用专用机床成本较高 ，而且难以适应加工对象的，而且难以适应加工对象的 经常变化。经常变化。 l l 从经济性角度讲，在加从经济性角度讲，在加 工形状复杂的中小批量零件工形状复杂的中小批量零件 时，应优先选用数控机床；时，应优先选用数控机床； l l 在加工形状简单、批量在加工形状简单、批量 很小的零件时，应优先选用很小的零件时，应优先选用 普通机床；普通机床； l l 在加工形状较简单、批在加工形状较简单、批 量很大的零件时，应优先选量很大的零件时，应优先选 用专用机床。用专用机床。 专用机床 普通机床 数控机床 零 件 批 量 零件形状复杂程度 B A 生 产 成 本 零件批量 普通机床 数控机床 专用机床 C 50100 数控机床经济批量 0 图图7-1 7-1 各种机床的经济适用范围各种机床的经济适用范围 图图7-2 7-2 各种机床的加工批量与成本的关系各种机床的加工批量与成本的关系 l l 随着社会的进步，生活水平的提高，人随着社会的进步，生活水平的提高，人 们的需求越来越呈现多样化、个性化的趋们的需求越来越呈现多样化、个性化的趋 势。势。 l l 生产模式由原来的大批大量生产转变成生产模式由原来的大批大量生产转变成 多品种小批量生产。多品种小批量生产。 l l 在多品种小批量生产模式下，为了追求在多品种小批量生产模式下，为了追求 利润最大化，传统的刚性自动生产线利润最大化，传统的刚性自动生产线 ( (Transfer Line)Transfer Line)逐步趋于淘汰，而柔性自动逐步趋于淘汰，而柔性自动 化的数控机床及以数控机床为主构成的柔化的数控机床及以数控机床为主构成的柔 性制造系统（性制造系统（FMSFMS）的应用则越来越广。的应用则越来越广。 l l 当零件品种很多、批量较小时，采用数控机床可当零件品种很多、批量较小时，采用数控机床可 以实现低成本、高效率的柔性自动化生产。以实现低成本、高效率的柔性自动化生产。 l l 如果零件形状很复杂、精度要求较高，采用其它如果零件形状很复杂、精度要求较高，采用其它 机床难以实现加工要求时，即使是单件生产，也常常机床难以实现加工要求时，即使是单件生产，也常常 优先选用数控机床。优先选用数控机床。 数控机床普 通机床 FMS 专用机床 自动生产线 生产率提高 柔性增强 10000 1000 100 10 12101001000 零件品种 零 件 批 量 专 业 化 生 产 成 组 化 生 产 柔 性 化 生 产 0 图图7-3 7-3 各种机械制造系统的生产效率与柔性各种机械制造系统的生产效率与柔性 二、数控机床的选购原则 1 1工艺适应性原则工艺适应性原则 l l 工艺适应性原则主要是指所选购的数控机床功工艺适应性原则主要是指所选购的数控机床功 能和性能必须适应被加工零件的形状、尺寸、精度能和性能必须适应被加工零件的形状、尺寸、精度 和生产节拍等要求。和生产节拍等要求。 l l 被加工零件的形状决定加工工艺和加工设备类被加工零件的形状决定加工工艺和加工设备类 型。型。 l l 被加工零件的尺寸决定所选用数控机床的规格被加工零件的尺寸决定所选用数控机床的规格 ：规格大，功能范围宽，但成本高；规格小，功能：规格大，功能范围宽，但成本高；规格小，功能 范围窄，但成本低。范围窄，但成本低。 l l 被加工零件的精度要求决定所选用数控机床的被加工零件的精度要求决定所选用数控机床的 精度。精度。 l l 被加工零件的生产节拍决定所选用数控机床的被加工零件的生产节拍决定所选用数控机床的 数量。数量。 2 2可靠性原则可靠性原则 l l 可靠性是影响数控机床发挥效益的一个非常重要的可靠性是影响数控机床发挥效益的一个非常重要的 因素，也是数控机床用户特别关心的焦点问题。因素，也是数控机床用户特别关心的焦点问题。 l l “ “数控系统应用调查数控系统应用调查” ” 结果表明，结果表明，无论对哪一档次的无论对哪一档次的 数控系统，可靠性和稳定性始终是影响用户选购的第一数控系统，可靠性和稳定性始终是影响用户选购的第一 要素。要素。 l l 选购数控机床时必须认真考察比较拟购数控机床的选购数控机床时必须认真考察比较拟购数控机床的 可靠性和稳定性，广泛听取多数用户对其可靠性和稳定可靠性和稳定性，广泛听取多数用户对其可靠性和稳定 性的评价性的评价 因素 产品 可靠性 稳定性 品 牌价 格服 务 经济型33163021 普及型37192321 高档型31281823 表表7-1 7-1 不同档次数控系统购买因素分析不同档次数控系统购买因素分析（%） 3 3市场占有率原则市场占有率原则 市场占有率高的数控机床是旺销市场占有率高的数控机床是旺销 产品，已受到多数用户青睐和肯定，生产产品，已受到多数用户青睐和肯定，生产 批量较大，机床结构和制造工艺比较成熟批量较大，机床结构和制造工艺比较成熟 ，一般可靠性较高，企业信誉较好，质量，一般可靠性较高，企业信誉较好，质量 容易得到保证。容易得到保证。 4 4优化配置原则优化配置原则 l l 重要零部件的配置，如数控系统、主轴部件、主轴冷重要零部件的配置，如数控系统、主轴部件、主轴冷 却系统、主电动机和伺服电动机、滚珠丝杠、滚动导轨却系统、主电动机和伺服电动机、滚珠丝杠、滚动导轨 、回转刀架或刀库、电气元件、液压元件等，应在购置、回转刀架或刀库、电气元件、液压元件等，应在购置 费用预算范围内优先选择著名厂家批量生产的名牌配套费用预算范围内优先选择著名厂家批量生产的名牌配套 零部件。零部件。 l l 各配套零部件在性能上要相互匹配，避免良莠不齐，各配套零部件在性能上要相互匹配，避免良莠不齐， 因为数控机床使用中的性能往往不是取决于最好的配套因为数控机床使用中的性能往往不是取决于最好的配套 零部件，而是取决于最差的配套零部件。零部件，而是取决于最差的配套零部件。 l l 任选功能的配置，这些任选功能往往是针对一些特殊任选功能的配置，这些任选功能往往是针对一些特殊 需要提供的，而且需要额外付费。需要提供的，而且需要额外付费。必备的功能应与主机必备的功能应与主机 一起购置，这样在费用上往往可以得到优惠，而可有可一起购置，这样在费用上往往可以得到优惠，而可有可 无或者使用概率很小的功能则不要盲目配置，以免遭受无或者使用概率很小的功能则不要盲目配置，以免遭受 无谓的经济损失。无谓的经济损失。 l l 数控系统的配置应充分考虑企业现有状况，如现有数数控系统的配置应充分考虑企业现有状况，如现有数 控机床所配置的数控系统、企业技术人员和操作、维修控机床所配置的数控系统、企业技术人员和操作、维修 人员技术水平和经验等。人员技术水平和经验等。 5 5维修备件供应原则维修备件供应原则 l l 在使用数控机床过程中经常会遇到维修备件供在使用数控机床过程中经常会遇到维修备件供 应难的问题，或者供应渠道不畅，供应周期长；应难的问题，或者供应渠道不畅，供应周期长； 或者原来的备件已淘汰，厂家专门生产此种备件或者原来的备件已淘汰，厂家专门生产此种备件 价格昂贵，或者根本不再生产。价格昂贵，或者根本不再生产。 l l 在选购数控机床，尤其是选购进口数控机床时在选购数控机床，尤其是选购进口数控机床时 ，应优先选择在国内设有备品备件仓库，可随时，应优先选择在国内设有备品备件仓库，可随时 选购维修备件的供货商，或者要求供货商配备足选购维修备件的供货商，或者要求供货商配备足 够数量关键易损件的维修备件，或者要求供货商够数量关键易损件的维修备件，或者要求供货商 保证设备淘汰后能以合理的价格提供功能替代备保证设备淘汰后能以合理的价格提供功能替代备 件或原设计采用的备件，以免造成较大损失。件或原设计采用的备件，以免造成较大损失。 6 6质量保证原则质量保证原则 l l 选购数控机床，尤其是选购高档昂贵数控机床选购数控机床，尤其是选购高档昂贵数控机床 时，不但要考核数控机床本身的质量，还要尽可时，不但要考核数控机床本身的质量，还要尽可 能实地考察数控机床生产企业质量保证体系的完能实地考察数控机床生产企业质量保证体系的完 善性和可信性。善性和可信性。 l l 只有企业具备较高的工艺装备水平、完善的质只有企业具备较高的工艺装备水平、完善的质 量保证体系和良好的社会声誉，才能可靠地保证量保证体系和良好的社会声誉，才能可靠地保证 所提供数控机床的质量。所提供数控机床的质量。 7 7维修服务网络原则维修服务网络原则 l l 售后服务是用户在选购数控机床时必须考虑的售后服务是用户在选购数控机床时必须考虑的 一个重要因素。一个重要因素。 l l 在选购数控机床时，一定要认真考核供货商及在选购数控机床时，一定要认真考核供货商及 其配套产品生产企业的售前咨询和售后服务网络其配套产品生产企业的售前咨询和售后服务网络 是否健全，服务队伍的素质能否胜任工作，服务是否健全，服务队伍的素质能否胜任工作，服务 是否及时，能否履行对售后服务的承诺。是否及时，能否履行对售后服务的承诺。 l l 对于在中国没有维修服务网点，或者虽然有维对于在中国没有维修服务网点，或者虽然有维 修网点，但形同虚设的供货商，原则上不应订购修网点，但形同虚设的供货商，原则上不应订购 其所提供的数控机床，以免使用过程中因设备维其所提供的数控机床，以免使用过程中因设备维 修问题造成较大的经济损失。修问题造成较大的经济损失。 8 8避免风险原则避免风险原则 l l 包括避免技术风险和资信风险。包括避免技术风险和资信风险。 l l 为避免技术风险，应采取交钥匙工程的方法与为避免技术风险，应采取交钥匙工程的方法与 供货商签订合同，要求供货商负责设备的安装、供货商签订合同，要求供货商负责设备的安装、 调试、人员培训、产品试生产等全部过程，直到调试、人员培训、产品试生产等全部过程，直到 用户满意为止。用户满意为止。 l l 为避免资信风险，应对供货商进行实地考察，为避免资信风险，应对供货商进行实地考察， 还要通过银行或其它可信渠道考察其资信情况以还要通过银行或其它可信渠道考察其资信情况以 及流动资金、负债率等情况，以防止出现供货商及流动资金、负债率等情况，以防止出现供货商 因流动资金不足而拖期交货，或因负债率过高而因流动资金不足而拖期交货，或因负债率过高而 破产等情况，使用户蒙受损失。破产等情况，使用户蒙受损失。 9 9环保安全原则环保安全原则 l l 所选购的数控机床不应含有对人体有害且含量所选购的数控机床不应含有对人体有害且含量 超标的物质，不应出现漏水、漏油、漏气等现象超标的物质，不应出现漏水、漏油、漏气等现象 ，以免造成环境污染。，以免造成环境污染。 l l 所选购的数控机床应采取完善的安全防护措施所选购的数控机床应采取完善的安全防护措施 ，电气系统应符合相关安全标准，以保证使用过，电气系统应符合相关安全标准，以保证使用过 程中的人身安全。程中的人身安全。 1010科学验收原则科学验收原则 l l 在与供货商签订数控机床购置合同时，应参考在与供货商签订数控机床购置合同时，应参考 数控机床的有关标准，详细制订验收方式、方法数控机床的有关标准，详细制订验收方式、方法 等条款。等条款。 l l 在数控机床购置到位并安装完成后，应严格按在数控机床购置到位并安装完成后，应严格按 照购置合同中各项技术指标和配置要求以及验收照购置合同中各项技术指标和配置要求以及验收 方式、方法等进行验收，以防供货商任意变动机方式、方法等进行验收，以防供货商任意变动机 床配置，以次充好，用不合格品来蒙混过关。床配置，以次充好，用不合格品来蒙混过关。 1111性能价格比原则性能价格比原则 l l 数控设备的价格主要取决于技术水平的先进性数控设备的价格主要取决于技术水平的先进性 ，质量和精度的好坏，功能的强弱、配置的高低，质量和精度的好坏，功能的强弱、配置的高低 以及质量保证费用等。以及质量保证费用等。 l l 对数控机床的价格必须进行综合考虑，不要一对数控机床的价格必须进行综合考虑，不要一 味追求低价格，但也要防止价格上的欺骗，出了味追求低价格，但也要防止价格上的欺骗，出了 高价而没有买到好的产品，或者是买的设备水平高价而没有买到好的产品，或者是买的设备水平 、质量都不错，但却不值那么多钱。、质量都不错，但却不值那么多钱。 l l 选购数控机床时要货比三家，比技术水平、比选购数控机床时要货比三家，比技术水平、比 质量、比功能、比性能、比配置、比运行费用，质量、比功能、比性能、比配置、比运行费用， 最后再比价格，这样才能保证买到性能价格比合最后再比价格，这样才能保证买到性能价格比合 理的数控设备。理的数控设备。 1212招标采购原则招标采购原则 l l 国家规定，国有企事业单位添置数控机床均需国家规定，国有企事业单位添置数控机床均需 通过招标方式进行采购。通过招标方式进行采购。 l l 为了购买到最满意、性能价格比最优的数控机为了购买到最满意、性能价格比最优的数控机 床，近年来越来越多的私有、民营和外资企业也床，近年来越来越多的私有、民营和外资企业也 都采取招标方式进行采购。都采取招标方式进行采购。 l l 招标采购是一种非常好的货比三家的选购办法招标采购是一种非常好的货比三家的选购办法 ，但在招标采购之前应做好充分的准备，包括市，但在招标采购之前应做好充分的准备，包括市 场调研（供应商考察与邀请、用户信息收集与分场调研（供应商考察与邀请、用户信息收集与分 析等）、标书准备、评标专家聘请等，其中评标析等）、标书准备、评标专家聘请等，其中评标 专家聘请可委托招标公司负责，市场调研应考虑专家聘请可委托招标公司负责，市场调研应考虑 上述一些原则。上述一些原则。 l l 下面简要介绍标书准备工作中的一些注意事项下面简要介绍标书准备工作中的一些注意事项 。 l l 技术参数和指标务必尽可能详尽，一方面可以将技术参数和指标务必尽可能详尽，一方面可以将 企业的主要技术要求表达完整、准确、清楚，另一方企业的主要技术要求表达完整、准确、清楚，另一方 面可为技术验收提供详细依据。面可为技术验收提供详细依据。 l l 技术指标务必切合实际，既不要盲目追求先进性技术指标务必切合实际，既不要盲目追求先进性 和全能性，以免抬高价格，造成浪费；也不要指标过和全能性，以免抬高价格，造成浪费；也不要指标过 低，以免购置的数控机床满足不了生产要求。低，以免购置的数控机床满足不了生产要求。 l l 在提出精度指标时应注明所采用的标准，为评标在提出精度指标时应注明所采用的标准，为评标 和验收提供依据。目前国际上经常采用的四种标准：和验收提供依据。目前国际上经常采用的四种标准： ISOISO、ASMEASME、VDIVDI、JISJIS。JISJIS标标标标准采用一次准采用一次测测测测量量评评评评定定 方法方法，其余其余标标标标准均采用多次、多点准均采用多次、多点测测测测量的数理量的数理统计统计统计统计 评评评评定方法定方法。例如，德国某公司提供的某加工中心样。例如，德国某公司提供的某加工中心样 本标明，其定位精度按本标明，其定位精度按JISJIS、VDIVDI标准测定，分别为士标准测定，分别为士 4 4 mm、14 14 mm；重复定位精度分别为土重复定位精度分别为土2 2 mm、10 10 mm。 l l 在标书中应明确提出所要求的详细配置，要求投在标书中应明确提出所要求的详细配置，要求投 标方按要求的配置报价竞标，以便于评标比较。配标方按要求的配置报价竞标，以便于评标比较。配 置要求分两种情况：置要求分两种情况： 指定机床标准配置中主要零部件（如主指定机床标准配置中主要零部件（如主 轴部件、进给伺服电动机及滚珠丝杠、滚动导轨、刀轴部件、进给伺服电动机及滚珠丝杠、滚动导轨、刀 库、数控装置、监视器等）的配套生产厂家及规格型库、数控装置、监视器等）的配套生产厂家及规格型 号；号； 明确提出所需的选配功能及附件（如对明确提出所需的选配功能及附件（如对 刀仪、排屑器、数控回转工作台，以及抛物线插补、刀仪、排屑器、数控回转工作台，以及抛物线插补、 NURBNURB曲线插补、三维图形模拟等），这两种配置要求曲线插补、三维图形模拟等），这两种配置要求 都应在招标之前基本确定并列入标书中。都应在招标之前基本确定并列入标书中。 l l 在标书中应明确提出验收方式方法、保修期和售在标书中应明确提出验收方式方法、保修期和售 后服务要求等。一般应要求进行综合加工试验验收后服务要求等。一般应要求进行综合加工试验验收 ，即规定试切削某一较复杂零件，规定相应的切削，即规定试切削某一较复杂零件，规定相应的切削 试验条件，切削加工中检验机床的运行状况，切削试验条件，切削加工中检验机床的运行状况，切削 加工后检验零件精度、表面粗糙度是否达到预期要加工后检验零件精度、表面粗糙度是否达到预期要 求。求。 第七章第七章 数控机床的购置数控机床的购置 、使用与维护、使用与维护 第一节第一节 数控机床的购置数控机床的购置 第二节第二节 数控机床的使用与管理数控机床的使用与管理 第三节第三节 数控机床的维护与保养数控机床的维护与保养 第二节 数控机床的使用与管理 l l 数控机床是技术密集度及自动化程度很高的数控机床是技术密集度及自动化程度很高的 典型机电一体化加工设备。典型机电一体化加工设备。 l l 具有零件加工精度高，加工质量稳定，柔性具有零件加工精度高，加工质量稳定，柔性 自动化程度高，可减轻工人的体力劳动强度，自动化程度高，可减轻工人的体力劳动强度， 大大提高生产效率等显著特点，尤其是数控机大大提高生产效率等显著特点，尤其是数控机 床可完成普通机床难以完成或根本不能完成的床可完成普通机床难以完成或根本不能完成的 复杂曲面零件的加工，因而数控机床在机械制复杂曲面零件的加工，因而数控机床在机械制 造业中的作用愈来愈突出，目前我国大多数企造业中的作用愈来愈突出，目前我国大多数企 业都已拥有数控机床。业都已拥有数控机床。 l l 能否充分发挥数控机床的优越性，关键取决能否充分发挥数控机床的优越性，关键取决 于使用者能否在生产中科学地管理和使用数控于使用者能否在生产中科学地管理和使用数控 机床。机床。 一、数控机床的使用 1 1合理选择加工工艺合理选择加工工艺 l l 中小批量、形状较复杂、精度要求较高的零件应优中小批量、形状较复杂、精度要求较高的零件应优 先采用数控机床进行加工；先采用数控机床进行加工； l l 粘性较大的难加工材料零件可选用高速数控机床进粘性较大的难加工材料零件可选用高速数控机床进 行加工；行加工； l l 需车削、铣削复合加工的零件，应选用车削中心进需车削、铣削复合加工的零件，应选用车削中心进 行加工；行加工； l l 需钻、镗、铣、攻丝等复合加工的零件，应选用镗需钻、镗、铣、攻丝等复合加工的零件，应选用镗 铣加工中心进行加工。铣加工中心进行加工。 l l 在数控机床上进行加工，则多数倾向于将多个工序在数控机床上进行加工，则多数倾向于将多个工序 集中在一台机床上和一次装夹下完成，在保证加工质量集中在一台机床上和一次装夹下完成，在保证加工质量 的同时提高加工效率。的同时提高加工效率。 2 2合理使用切削用量合理使用切削用量 l l 切削用量包括切削速度、进给速度（或进给量切削用量包括切削速度、进给速度（或进给量 ）、切削宽度、背吃刀量（切削深度）等。）、切削宽度、背吃刀量（切削深度）等。 l l 在数控机床上切削用量对加工质量、加工效率在数控机床上切削用量对加工质量、加工效率 的影响与在普通机床上的影响是相同的。的影响与在普通机床上的影响是相同的。 l l 数控机床可进行高速、强力切削，可使用比较数控机床可进行高速、强力切削，可使用比较 大的切削用量。大的切削用量。 l l 一般情况下，应参考数控机床说明书、切削用一般情况下，应参考数控机床说明书、切削用 量手册、刀具手册，根据实际加工情况和实践经量手册、刀具手册，根据实际加工情况和实践经 验来合理选择切削用量。验来合理选择切削用量。 l l 加工铸铁等脆性材料：选择较低的切削速度。加工铸铁等脆性材料：选择较低的切削速度。 l l 加工粘度较大的有色金属材料：选择较高的切加工粘度较大的有色金属材料：选择较高的切 削速度。削速度。 l l 主轴转速：根据最佳的切削速度选择。主轴转速：根据最佳的切削速度选择。 l l 进给速度：根据工件的加工精度及表面进给速度：根据工件的加工精度及表面 粗糙度要求选择。粗糙度要求选择。 l l 背吃刀量：依据机床、工件及刀具系统背吃刀量：依据机床、工件及刀具系统 的刚度选择。的刚度选择。 l l 为了保证加工精度和表面粗糙度，可在为了保证加工精度和表面粗糙度，可在 粗加工后留一定余量，最后再精加工一刀粗加工后留一定余量，最后再精加工一刀 。 l l 在数控机床上，如果工艺允许，可在一在数控机床上，如果工艺允许，可在一 次装夹下同时完成粗、精加工。次装夹下同时完成粗、精加工。 3 3充分的技术准备充分的技术准备 l l 为了提高数控机床的使用效率，应尽量提高其切为了提高数控机床的使用效率，应尽量提高其切 削加工时间，降低机床调整等其他辅助时间。削加工时间，降低机床调整等其他辅助时间。 l l 进行数控加工前应做好充分的技术准备，包括刀进行数控加工前应做好充分的技术准备，包括刀 具、夹具、辅具等，以免在加工过程中因缺少必要的具、夹具、辅具等，以免在加工过程中因缺少必要的 刀、辅具等而使机床停工。刀、辅具等而使机床停工。 l l 数控机床刀柄和刀片的购置与储备。数控机床刀柄和刀片的购置与储备。 l l 夹具（专用、通用、组合）的设计制造与储备。夹具（专用、通用、组合）的设计制造与储备。 l l 采用成组技术原理设计夹具，将多个相同或相近采用成组技术原理设计夹具，将多个相同或相近 零件装夹在夹具上，用零件装夹在夹具上，用2 2套以上夹具带着零件一起在机套以上夹具带着零件一起在机 床上装卸，零件在夹具上的装卸则安排在机床外，这床上装卸，零件在夹具上的装卸则安排在机床外，这 样可使零件在夹具上的装卸时间与机床加工时间重合样可使零件在夹具上的装卸时间与机床加工时间重合 ，且一次装夹可完成多个零件的加工。，且一次装夹可完成多个零件的加工。 图图7-4 7-4 加工中心上的成组技术夹具加工中心上的成组技术夹具 4 4数控加工程序编制数控加工程序编制 l l 数控加工程序的编制往往需要较长时间，尤其是当零数控加工程序的编制往往需要较长时间，尤其是当零 件形状比较复杂时，因此程序编制是影响数控机床使用件形状比较复杂时，因此程序编制是影响数控机床使用 率的一个重要因素，也是数控机床使用过程中的一个非率的一个重要因素，也是数控机床使用过程中的一个非 常重要的环节。常重要的环节。 l l 形状简单的零件，采用手工编程往往比计算机辅助编形状简单的零件，采用手工编程往往比计算机辅助编 程更快。程更快。 l l 形状复杂的零件，尤其是涉及较大量刀具轨迹计算的形状复杂的零件，尤其是涉及较大量刀具轨迹计算的 零件，应采用计算机辅助编程。零件，应采用计算机辅助编程。 l l 采用机外编程的方法将编程准备时间与机床加工时间采用机外编程的方法将编程准备时间与机床加工时间 重合，提高机床的利用率。重合，提高机床的利用率。 l l 为一台或几台数控机床配备一台专门用于编程和传送为一台或几台数控机床配备一台专门用于编程和传送 程序的计算机。程序的计算机。 l l 要求编程人员不仅熟练掌握数控编程技术，更要具备要求编程人员不仅熟练掌握数控编程技术，更要具备 扎实的制造工艺基础和丰富的工艺设计经验。扎实的制造工艺基础和丰富的工艺设计经验。 5 5充分利用数控机床一年的保修期充分利用数控机床一年的保修期 l l 对于新购置的数控机床，一旦验收签字以后应对于新购置的数控机床，一旦验收签字以后应 立即投入运行，尽量提高机床的开动率，使故障立即投入运行，尽量提高机床的开动率，使故障 的隐患尽可能在保修期内得以暴露和排除。的隐患尽可能在保修期内得以暴露和排除。 l l 一般来说，数控系统要经过一般来说，数控系统要经过9 91414个月的运行个月的运行 才能进入有效运行期（稳定工作期），数控机床才能进入有效运行期（稳定工作期），数控机床 大约经过大约经过6 61212个月左右的试用期，才可投入正常个月左右的试用期，才可投入正常 使用。使用。 l l 在保修期和试用期内，应尽量让机床开足使用在保修期和试用期内，应尽量让机床开足使用 ，使机床有一个足够的，使机床有一个足够的“ “老化老化“ “过程。过程。 二、数控机床的管理 1 1完善人员配置，加强人员培训完善人员配置，加强人员培训 l l 需要配备一支结构合理、素质高的人才队伍，该人才队伍应由需要配备一支结构合理、素质高的人才队伍，该人才队伍应由 管理、维修保养、编程、操作等类人才组成。管理、维修保养、编程、操作等类人才组成。 l l 数控机床的管理人员不但要具备生产管理知识，还应了解数控数控机床的管理人员不但要具备生产管理知识，还应了解数控 机床的各方面特点，这样才能保证既合理地向数控机床下达生产任机床的各方面特点，这样才能保证既合理地向数控机床下达生产任 务，又科学地给数控机床安排生产准备、维修保养时间。务，又科学地给数控机床安排生产准备、维修保养时间。合理制定合理制定 工时和定额。工时和定额。 l l 数控机床的维修保养人员应具备机电一体化的知识结构和丰富数控机床的维修保养人员应具备机电一体化的知识结构和丰富 的实践经验，在故障发生之前能够通过科学的保养来防止或延迟故的实践经验，在故障发生之前能够通过科学的保养来防止或延迟故 障的发生，在故障发生之后能够采用科学的诊断与维修技术迅速查障的发生，在故障发生之后能够采用科学的诊断与维修技术迅速查 找出故障部位及原因，并迅速加以排除。找出故障部位及原因，并迅速加以排除。 l l 数控机床编程人员不但要具备较强的数控编程能力，更要具备数控机床编程人员不但要具备较强的数控编程能力，更要具备 机械加工工艺设计方面的经验，这样才能编制出既满足工件加工要机械加工工艺设计方面的经验，这样才能编制出既满足工件加工要 求、符合数控机床特点，又能提高数控加工效率的高质量程序。求、符合数控机床特点，又能提高数控加工效率的高质量程序。 l l 数控机床的操作人员必须经过专业技能培训，具备相应的职业数控机床的操作人员必须经过专业技能培训，具备相应的职业 技能证书或上岗证书，爱岗敬业，虚心好学。技能证书或上岗证书，爱岗敬业，虚心好学。 2 2建立健全规章制度建立健全规章制度 l l 数控机床技术复杂，价格昂贵，自动化程度高，数控机床技术复杂，价格昂贵，自动化程度高， 不规范的管理和违章操作不仅会造成重大的经济损失不规范的管理和违章操作不仅会造成重大的经济损失 ，还可能导致严重的人身伤亡事故。，还可能导致严重的人身伤亡事故。 l l 必须针对数控机床的特点，建立健全各项规章制必须针对数控机床的特点，建立健全各项规章制 度，并要求有关人员严格遵守，实现数控机床管理的度，并要求有关人员严格遵守，实现数控机床管理的 规范化和系统化。如：规范化和系统化。如： 数控机床管理制度数控机床管理制度 数控机床安全操作规程数控机床安全操作规程 数控机床操作使用规程数控机床操作使用规程 数控机床维修制度数控机床维修制度 数控机床技术管理办法数控机床技术管理办法 数控机床维修保养规程数控机床维修保养规程 数控机床电气和机械维修技术人员的职责数控机床电气和机械维修技术人员的职责 范围范围 3 3建立完善的数控设备基础数据档案建立完善的数控设备基础数据档案 和使用、维修档案和使用、维修档案 l l 注意保管好数控机床的随机资料，并为其建立注意保管好数控机床的随机资料，并为其建立 基础数据档案或数据库，详细描述该数控机床的基础数据档案或数据库，详细描述该数控机床的 主要功能和技术性能指标、技术特点和加工能力主要功能和技术性能指标、技术特点和加工能力 以及适用对象等，为此后的管理、使用、设备调以及适用对象等，为此后的管理、使用、设备调 整与维修提供原始依据。整与维修提供原始依据。 l l 建立数控机床使用、维修与保养记录及交接班建立数控机床使用、维修与保养记录及交接班 记录，详细记录数控机床的运行情况及故障情况记录，详细记录数控机床的运行情况及故障情况 ，特别是对机床发生故障的时间、部位、原因、，特别是对机床发生故障的时间、部位、原因、 解决方法和解决过程予以详细的记录和存档，以解决方法和解决过程予以详细的记录和存档，以 便在今后的操作、维修工作中参考、借鉴。便在今后的操作、维修工作中参考、借鉴。 4 4为数控机床创造一个良好的使用环境为数控机床创造一个良好的使用环境 l l 一般来说，数控机床对使用环境没有什么苛刻要求一般来说，数控机床对使用环境没有什么苛刻要求 ，可安装在与普通机床一样的生产车间里使用。，可安装在与普通机床一样的生产车间里使用。 l l 但由于数控机床中含有大量电子元器件，因此在数但由于数控机床中含有大量电子元器件，因此在数 控机床车间里应尽量避免阳光直射、空气潮湿和粉尘、控机床车间里应尽量避免阳光直射、空气潮湿和粉尘、 地基振动等，以免电路板和电子元器件因阳光直射而过地基振动等，以免电路板和电子元器件因阳光直射而过 早老化，因空气潮湿和粉尘而遭受腐蚀、接触不良或短早老化，因空气潮湿和粉尘而遭受腐蚀、接触不良或短 路，因振动而脱焊或接头松动，从而导致机床不能正常路，因振动而脱焊或接头松动，从而导致机床不能正常 运行。运行。 l l 应注意对数控机床周围环境的保护，例如在下雨天应注意对数控机床周围环境的保护，例如在下雨天 ，不要将雨伞带到生产现场，应更换工作鞋等。，不要将雨伞带到生产现场，应更换工作鞋等。 l l 如果有条件的话，可为数控机床配置带有空调的恒如果有条件的话，可为数控机床配置带有空调的恒 温车间，这样不仅可保证数控机床加工质量的稳定性，温车间，这样不仅可保证数控机床加工质量的稳定性， 还可显著降低故障率，提高可靠性。还可显著降低故障率，提高可靠性。 l l 应尽量保持周围环境的整洁，并使数控机床的色彩应尽量保持周围环境的整洁，并使数控机床的色彩 与周围环境的色彩和谐，使机床操作者始终有一个良好与周围环境的色彩和谐，使机床操作者始终有一个良好 的工作心情，以减少对数控机床的野蛮操作。的工作心情，以减少对数控机床的野蛮操作。 5 5尽可能提高数控机床的开动率尽可能提高数控机床的开动率 l l 几种错误认识：几种错误认识： 认为数控机床价格昂贵，为保证数控机床完好率认为数控机床价格昂贵，为保证数控机床完好率 ，避免经常出现故障，应慎重使用，因此很少给数控机床安排，避免经常出现故障，应慎重使用，因此很少给数控机床安排 加工任务；加工任务； 因为数控机床使用不当而经常出现故障，维修又因为数控机床使用不当而经常出现故障，维修又 不及时，有时会影响生产任务的按时完成，因而认为数控机床不及时，有时会影响生产任务的按时完成，因而认为数控机床 不好用，从而将其长期闲置不用；不好用，从而将其长期闲置不用； 认为数控机床是娇贵的设备，在加工中不敢使用认为数控机床是娇贵的设备，在加工中不敢使用 较大但却较佳的切削用量，经常以较大但却较佳的切削用量，经常以“大马大马”来拉来拉“小车小车”，不，不 能使数控机床发挥其应有的效益。能使数控机床发挥其应有的效益。 l l 购进后，如果它的开动率不高，不但会使用户投入购进后，如果它的开动率不高，不但会使用户投入 的资金不能起到再生产的作用，还很可能因超过保修的资金不能起到再生产的作用，还很可能因超过保修 期，需为设备故障支付额外的维修费用。期，需为设备故障支付额外的维修费用。 l l 数控机床如果长期不用，可能由于受潮等原因加快数控机床如果长期不用，可能由于受潮等原因加快 数控装置中电子元器件的变质或损坏。数控装置中电子元器件的变质或损坏。 第七章第七章 数控机床的购置数控机床的购置 、使用与维护、使用与维护 第一节第一节 数控机床的购置数控机床的购置 第二节第二节 数控机床的使用与管理数控机床的使用与管理 第三节第三节 数控机床的维护与保养数控机床的维护与保养 第三节 数控机床的维护与保养 1 1数控机床可靠性的基本概念数控机床可靠性的基本概念 l l 数控机床可靠性是指其在规定条件下，规定时间数控机床可靠性是指其在规定条件下，规定时间 内，完成规定功能的能力。内，完成规定功能的能力。 l l 数控机床的故障是指其在规定条件下，规定时间数控机床的故障是指其在规定条件下，规定时间 内，丧失了规定功能。内，丧失了规定功能。 l l 规定条件是指由数控机床生产商在随数控机床提规定条件是指由数控机床生产商在随数控机床提 供的相关技术文件中明确规定的环境温度和湿度、电供的相关技术文件中明确规定的环境温度和湿度、电 源电压和频率、地基要求、操作规程等使用条件和使源电压和频率、地基要求、操作规程等使用条件和使 用方法等。用方法等。 一、数控机床的可靠性一、数控机床的可靠性 l l 可靠性与故障是两个相反的概念。可靠性与故障是两个相反的概念。 l l 提高可靠性和降低故障率是人类一直在不懈追提高可靠性和降低故障率是人类一直在不懈追 求的目标。求的目标。 l l 可靠性研究结果表明，任何产品的可靠性都遵可靠性研究结果表明，任何产品的可靠性都遵 循图循图7-57-5所示的曲线（浴盆曲线）变化规律。所示的曲线（浴盆曲线）变化规律。 l l 在数控机床使用过程中，管理、维修与保养等在数控机床使用过程中，管理、维修与保养等 都对其可靠性产生重要影响。都对其可靠性产生重要影响。 故故 障障 率率 时间时间 老化区老化区 （2 2年）年） 有效寿命区有效寿命区 （6868年）年） 失效区失效区 （914914个月）个月） 图图7-5 7-5 故障率曲线故障率曲线 2 2数控机床可靠性指标数控机床可靠性指标 （1 1）平均无故障工作时间（）平均无故障工作时间（Mean Time Mean Time Between FailureBetween Failure，MTBFMTBF）：）： （2 2）平均修复时间（平均修复时间（Mean Time To RepairMean Time To Repair， MTTRMTTR）：）： （3 3）有效度有效度A A： 显然，平均无故障工作时间越长越好，平均修复时间越显然，平均无故障工作时间越长越好，平均修复时间越 短越好，有效度短越好，有效度A A越接近越接近1 1越好。越好。 3 3影响数控机床可靠性的主要因素影响数控机床可靠性的主要因素 影响数控机床可靠性的主要因素可分为影响数控机床可靠性的主要因素可分为 来自内部的和来自外部的两大类：来自内部的和来自外部的两大类： l l 内部因素主要取决于制造厂商的设计和制造质内部因素主要取决于制造厂商的设计和制造质 量，其对可靠性的影响主要反映在数控机床出厂量，其对可靠性的影响主要反映在数控机床出厂 时的可靠性指标上，前面介绍的时的可靠性指标上，前面介绍的“充分利用数控充分利用数控 机床的一年保修期机床的一年保修期”是降低内部因素对可靠性影是降低内部因素对可靠性影 响的有效方法。响的有效方法。 l l 外部因素主要是指数控机床使用过程中环境条外部因素主要是指数控机床使用过程中环境条 件的变化以及管理、维护等方面的影响因素，这件的变化以及管理、维护等方面的影响因素，这 类因素的影响主要取决于用户类因素的影响主要取决于用户。 数控机床使用过程中的数控机床使用过程中的 一些影响因素和提高可靠性的措一些影响因素和提高可靠性的措 施：施： （1 1）电网质量）电网质量 （2 2）安装环境）安装环境 （3 3）操作者水平）操作者水平 （4 4）维护与保养）维护与保养 （5 5）动态保存）动态保存 4 4数控机床可靠性现状数控机床可靠性现状 l l 2020世纪世纪7070年代，数控系统的平均无故障工作时间年代，数控系统的平均无故障工作时间 （MTBFMTBF）约为约为3,0003,000小时；小时； l l 2020世纪世纪9090年代，数控系统的年代，数控系统的MTBFMTBF已经提高到已经提高到 30,00030,000小时。小时。 l l 目前目前FANUCFANUC的的CNCCNC系统的系统的MTBFMTBF已能达到已能达到125125个个 月。月。 l l 数控机床整机的数控机床整机的MTBFMTBF已由已由2020世纪世纪8080年代初期的年代初期的 100200100200小时提高到目前的小时提高到目前的500800500800小时。小时。 l l 可见，影响数控机床可靠性的主要因素是数控机可见，影响数控机床可靠性的主要因素是数控机 床的机械零部件，如换刀机构、液压系统、主传动机床的机械零部件，如换刀机构、液压系统、主传动机 构和伺服进给机构等均是数控机床容易发生故障的部构和伺服进给机构等均是数控机床容易发生故障的部 位，应在数控机床使用和维修过程中格外予以关注。位，应在数控机床使用和维修过程中格外予以关注。 二、数控机床的故障诊断与维修 1 1数控机床的故障诊断方法数控机床的故障诊断方法 l l 预防性诊断：预防性诊断：在机床正常运行过程中，通过采用一在机床正常运行过程中，通过采用一 定的技术、手段和方法，根据所监测的机床状态信号定的技术、手段和方法，根据所监测的机床状态信号 的变化情况，预测可能产生的故障种类、部位和原因的变化情况，预测可能产生的故障种类、部位和原因 ，其目的在于预防故障的发生，为预防性维修提供依，其目的在于预防故障的发生，为预防性维修提供依 据；预防性诊断是一种据；预防性诊断是一种积极的故障诊断方法积极的故障诊断方法，涉及到，涉及到 多种学科技术领域的知识，其技术难度大，是当前故多种学科技术领域的知识，其技术难度大，是当前故 障诊断技术研究的主要内容和发展方向。障诊断技术研究的主要内容和发展方向。 l l 故障后诊断：故障后诊断：在机床出现故障后，在基本不拆卸或在机床出现故障后，在基本不拆卸或 少拆卸的情况下，通过采用一定的技术、手段和方法少拆卸的情况下，通过采用一定的技术、手段和方法 ，迅速查找出故障部位和原因，为进一步故障排除提，迅速查找出故障部位和原因，为进一步故障排除提 供依据。故障后诊断是一种当系统发生故障后的供依据。故障后诊断是一种当系统发生故障后的被动被动 诊断诊断方法，由于诊断工作需要停机进行，因此又称离方法，由于诊断工作需要停机进行，因此又称离 线诊断。线诊断。 数控机床故障的一般诊断方法主要有如下一些（九种） ： （1 1）直观法：）直观法：利用人的感官，通过看、利用人的感官，通过看、 听、问、闻、触摸等进行故障诊断的方法，听、问、闻、触摸等进行故障诊断的方法， 也是一种最基本而又快速有效的故障诊断方也是一种最基本而又快速有效的故障诊断方 法。要求维修人员具有丰富的实际经验，要法。要求维修人员具有丰富的实际经验，要 有多学科领域知识和综合判断能力。有多学科领域知识和综合判断能力。 （2 2）自诊断功能法：）自诊断功能法：利用数控系统所具利用数控系统所具 备的自诊断功能来监视数控机床硬件和软件备的自诊断功能来监视数控机床硬件和软件 的工作状况，并在发现异常时通过的工作状况，并在发现异常时通过CRTCRT或发或发 光二极管显示报警信息以及故障大致部位和光二极管显示报警信息以及故障大致部位和 大致起因的方法。大致起因的方法。 （3 3）功能程序测试法：）功能程序测试法：将数控系统的常将数控系统的常 用功能和特殊功能，如定位、插补、螺纹切用功能和特殊功能，如定位、插补、螺纹切 削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或 自动编程方法，编制成一个功能测试程序，自动编程方法，编制成一个功能测试程序， 输入到数控系统内存中存储起来，在需要进输入到数控系统内存中存储起来，在需要进 行故障诊断时，将该程序调出并加以执行，行故障诊断时，将该程序调出并加以执行， 检查数控机床执行这些功能的准确性和可靠检查数控机床执行这