数控编程第三十七讲.ppt

1 数控技术 主讲教师 仇晓黎 东南大学远程教育 第三十七讲 2 第七章数控机床的使用和维修 第一节数控机床的选用 第二节数控机床的安装和调试 第三节数控机床的验收 第四节数控机床的维修 3 第七章第二节数控机床的安装和调试数控机床的安装与调试工作是指数控机床运到用户后 将它安装到工作现场 直至能正常工作的这一阶段所做的工作 一 机床初就位和连接二 数控系统的连接和调整三 通电试车四 机床精度和功能的调试五 试运行 4 一 机床初就位和连接用户在机床到达之前应按机床制造厂提供的机床基础图做好机床基础 在安装地脚螺栓的部位做好预留孔 数控机床运到用户后 按开箱手续把机床部件运至安装场地 大部件在地基上就位 然后把机床各部件组装成整机 部件组装完成后进行电缆 油管和气管的连接 注意事项 机床拆箱后找到随机的文件资料和装箱单 机床各部件组装前 做好外表清洁工作 连接时要注意清洁工作和可靠的接触及密封 并检查有无松动和损坏 5 二 数控系统的连接和调整1 数控系统的开箱检查检查包括系统本体和与之配套的进给速度控制单元和伺服电动机 主轴控制单元和主轴电动机 2 外部电缆的连接外部电缆连接是指数控装置与外部MDI CRT单元 强电柜 机床操作面板 进给伺服电动机动力线与反馈线 主轴电动机动力线与反馈信号线的连接及与手摇脉冲发生器等的连接 最后还应进行地线连接 要求地电阻小于4 7 6 3 数控系统电源线的连接应在切断数控柜电源开关的情况下连接数控柜电源变压器原边的输入电缆 检查电源变压器和伺服变压器的绕组抽头连接是否正确 4 设定的确认数控系统内的印刷线路板上有许多用跨接线短路的设定点 需对其适当设定以适应各种型号机床要求 一般用户购入的整台数控机床 这项设定已由机床制造厂完成 用户只需确认一下即可 对于用户单体购入的数控装置 则必须根据需要执行设定 7 5 输入电源电压 频率及相序的确认 检查确认变压器容量是否满足控制单元和伺服系统电能消耗 检查电源电压波动范围是否在数控系统允许范围 对于采用晶闸管控制元件的速度控制单元和主轴控制单元的供电电源 一定要检查相序 如图 图a相序表测量顺时针旋转 相序接法正确 图b双线示波器显示相差120 相序正确 8 6 确认直流电源单元的电压输出端是否对地短路各种数控系统内部都有直流稳压电源单元 为系统提供所需的 5V 15V 24V等直流电源 可用万用表测量是否有对地短路 7 接通数控柜电源 检查各输出电压接通电源之前 可先将电动机动力线断开 接通电源之后 首先检查数控柜中各个风扇是否旋转 由此确认电源是否已接通 检查各印刷线路板上的电压是否正常 各种直流电压是否在允许的波动范围之内 一般对 5V要求较高 要求波动范围在 5 9 8 确认数控系统各种参数的设定设定系统参数的目的 是当数控装置与机床相连接时 能使机床具有最佳的工作性能 显示参数的方法 多数可通过按压MDI CRT单元上的 PARAM 键 9 确认数控系统与机床侧的接口在光屏CRT画面上可以显示数控系统与机床接口以及数控系统内部的状态 在带有可编程控制器时 可以反映出NC PLC MT 机床 之间的各种信号状态 10 三 通电试车按机床说明书要求给机床润滑油箱 润滑点灌注规定的油液和油脂 清洗液压油箱及过滤器 灌入规定标号的液压油 接通外界输入的气源 机床通电操作可以是一次各部件全面供电 或各部件分别供电 然后再作总供电试验 然后调整机床的床身水平 粗调机床的主要几何精度 再调整重新组装的主要运动部件与主机的相对位置 11 检查机床各轴的运转情况时 应用手动连续进给移动各轴 通过CRT或DPL 数字显示器 的显示值检查机床移动部件移动反向是否正确 随后要用手动进给 以低速移动各轴 并碰到超程开关 检查超程限位是否有效 最后应进行一次返回基准点动作 检查有无基准点功能及每次返回基准点的位置是否完全一致 12 四 机床精度和功能的调试在已经固化的地基上用地脚螺栓和垫铁精调机床主床身的水平 所调用检测工件有精密水平仪 标准方尺 平尺 平行光管等 在调整时 主要以调整垫铁为主 必要时可稍微改变导轨上的镶条和预紧滚轮等 一般只要机床质量稳定 可将机床调整到出厂精度 让机床自动运动到刀具交换位置 用G28Y0Z0或G30Y0Z0等程序 用手动方式调整装刀机械手和卸刀机械手相对主轴的位置 13 带APC交换工作台的机床要把工作台运动到交换位置 调整托盘站与交换台面的相对位置 达到工作台自动交换时动作平稳 可靠 正确 仔细检查数控系统和PLC装置中参数设定值是否复合随机资料中规定数据 然后试验各主要操作功能 安全措施 常用指令执行情况等 在机床调整过程中 一般要修改和机械有关的NC参数 还会修改和机床部件相关位置有关参数 检查辅助功能及附件的正常工作 如机床照明灯 冷却防护罩 各种护板 切屑液箱中的切削液 喷管 排屑器 机床主轴箱的恒温油箱等 14 五 试运行数控机床安装调试完毕后 要求整机在带一定负载条件下经过一段较长时间的自动运行较全面地检查机床功能及工作可靠性 一般采用每天运行8h 连续运行2 3天 或24h连续运行1 2天 此过程称为安装后的试运行 试运行中的程序称为考核程序 程序中包括 主要数控系统的功能使用 自动更换取用刀库中三分之二的刀具 主轴的最高 最低及常用转速 快速和常用的进给速度 15 工作台面的自动交换 主要M指令的使用等 试运行时机床刀库上应插满刀柄 取用刀柄重量应接近规定重量 交换工作台面上也应加上负载 在试运行时间内 除操作失误引起的故障以外 不允许机床有故障出现 否则表明机床的安装调试存在问题 16 作业 P314思考题2 7 8P348思考题1 2 3 5 6 17 第七章第三节数控机床的验收 一 验收的基本概念二 机床外观检查三 机床性能及NC功能试验四 机床几何精度检查五 机床定位精度检查六 机床切削精度检查 18 一 验收的基本概念数控机床的验收大致分为两大类 一类是对于新型数控机床样机的验收 由国家指定的机床检测中心进行 另一类是一般数控机床用户验收其购置的数控设备 新型数控机床样机的验收 需要进行全方位的试验检测 需要使用各种高精度仪器 包括对刚度和热变形等一系列机床试验 一般数控机床用户 验收工作主要根据机床出厂检验合格证上规定的验收条件及实际能提供的检测手段来部分或全部测定机床合格证上的各项技术指标 19 一般数控机床用户在数控机床验收工作中要做的一些主要工作包括 机床外观检查 机床性能和数控功能试验 机床几何精度检查 机床定位精度检查 机床切削精度检查 20 二 机床外观检查机床外观要求一般可按照通用机床有关标准 但要求更高 对各级防护罩 油漆质量 机床照明 切屑处理 电线和气 油管走线固定防护等都有要求 对数控柜外观的检查验收包括 1 外部检查肉眼检查数控柜中的MDI CRT单元 位置显示单元 纸带阅读机 直流稳压单元 各印刷线路板 包括伺服单元 等是否有破损 污染 连接电缆捆绑处是否有破损 屏蔽线的屏蔽层是否有剥落现象 21 2 数控柜内部件紧固情况检查 螺钉紧固检查 检查输入变压器 伺服用电源变压器 输入单元 电源单元和纸带阅读机及盖罩的螺钉是否拧紧 连接器紧固检查 数控柜内所有连接器 扁平电缆插座等的紧固螺钉 印刷线路板的紧固检查 检查固定印刷线路板的紧固螺钉是否拧紧 还应检查印刷线路板上各个EPROM和RAM片等是否插入到位 3 伺服电动机的外部检查特别是带有脉冲编码器的伺服电动机的外壳检查 尤其是后盖处 22 三 机床性能及NC功能试验数控机床性能试验一般有十几项 以下为试验立式加工中心的内容 1 主轴系统性能 用手动方式选择高 中 低三个主轴转速 连续进行5次正转和反转的起动和停止动作 试验主轴动作灵活性和可靠性 用数据输入方式 主轴从最低一级转速开始运转 逐级提到最高转速 观察机床振动和高速温升 主轴准停装置连续操作5次 试验灵活和可靠性 对于带主轴编码器的系统 检查主轴能否在任意选择的角度上定位 23 2 进给系统性能 分别对各坐标进行手动操作 试验正 反方向的低 中 高速进给和快速移动的起动 停止 点动等动作的平稳和可靠性 用数据输入方式或MDI方式测定G00和G01下各种进给速度 允差 5 24 3 自动换刀系统 检查自动换刀的可靠性和灵活性 包括手动操作及自动运行时刀库满负载条件下运动平稳性 机械手抓取最大允许重量刀柄的可靠性 刀库内刀号选择的准确性等 测定自动交换刀具的时间 检查换刀过程中出现意外停机 如停电 应急或机械卡死后 能使换刀过程恢复继续执行或复位后重新执行的能力 25 4 机床噪声机床空运转时的总噪声不得超过标准规定 80db 主要噪声源在主轴电动机的冷却风扇和液压系统油泵 5 电气装置在运转试验后分别作一次绝缘检查 检查接地线质量 6 数字控制装置检查数控柜的各种指示灯 操作面板等动作及功能 7 安全装置检查对操作者的安全性和机床保护功能的可靠性 26 8 润滑装置检查定时定量润滑装置的可靠性 9 气 液装置检查压缩空气和液压油路的密封 调压功能 液压油箱的正常工作 10 附属装置检查机床附属装置机能的工作可靠性 11 数控机能按照该机床配备数控系统的说明书 用手动或编程序自动的检查方法 检查数控系统主要的使用功能 的准确性及可靠性 检查数控系统提供的诊断功能和报警功能 27 12 连续无载荷运转一般数控机床在出厂前已进行过80h自动连续运行 用户需要进行一次8 16h的自动连续运行 连续运行中必须事先编制一功能齐全的程序 包括 主轴转动要包括标称的最低 中间和最高转速在内五种以上正转 反转及停止等运行 各坐标运动要包括标称的最低 中间和最高进给速度及快速移动 进给在全行程 快移在一半行程 一般自动加工所用的一些功能和代码要尽量用到 自动换刀应至少交换刀库中2 3以上的刀号 且重量在中等以上的刀柄进行实际交换 必须使用特殊功能 如测量 APC交换和用户宏 28 四 机床几何精度检查数控机床的几何精度是综合反映该设备的关键机械零部件和组装后的几何形状误差 一台普通立式加工中心的几何精度检测内容为 工作台面的平面度 各坐标方向移动的相互垂直度 X坐标方向移动时工作台面的平行度 Y坐标方向移动时工作台面的平行度 X坐标方向移动时工作台面T型槽侧面的平行度 主轴的轴向窜动 主轴孔的径向跳动 29 主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度 主轴回转轴心线对工作台面的垂直度 主轴箱在Z坐标方向移动的直线度 第一类精度要求是对机床各运动大部件的要求 第二类是对执行切屑运动主要部件主轴的自身回转精度及直线运动精度的要求 国内目前检测机床几何精度的常用检测工件有 精密水平仪 直角尺 精密方箱 平尺 平行光管 千分表或测微仪 高精度主轴心棒及一些刚性较好的千分表杆等 30 在几何精度检测中一般对机床地基有严格要求 有一些几何精度项目是相互联系的 因此 对数控机床的各项几何精度检测工作应在精调后一气呵成 在检测工作中要注意尽可能消除检测工具和检测方法的误差 检测时应按国家标准的规定在机床稍有预热的状态下进行 31 五 机床定位精度检查数控机床的定位精度表明所测量的机床各运动部件在数控装置控制下运动所能达到的精度 根据试车的定位精度数值 可以判断机床自动加工中能达到的最好的工件加工精度 定位精度主要检查内容有 直线运动定位精度 包括X Y Z U V W轴 直线运动重复定位精度 直线运动轴机械原点的返回精度 直线运动失动量的测定 回转运动定位精度 转台A B C轴 32 回转运动的重复定位精度 回转轴原点的返回精度 回转轴运动失动量测定 测量直线运动的检测工件有 测微仪和成组块规 标准长度刻线尺和光学读数显微镜及双频激光干涉仪等 回转运动检测工具有 360齿精确分度的标准转台或角度多面体 高精度圆光栅及平行光管等 33 1 直线运动定位精度检测直线运动定位精度一般都在机床和工作台空载条件下进行 常用检测方法如图所示 按国家标准和国际标准化组织的规定 对数控机床的检测 应以激光测量为准 如图b 图a采用标准尺进行比较测量 较好的情况下可控制到0 004 0 005mm 1000mm 34 为了反映出多次定位中的全部误差 ISO标准规定每个定位点按五次测量数据算出平均值和散差 3 如图为一个散差带 数控机床现有的定位精度都以快速定位测量 在一些进给传动链刚度不太好的数控机床上 采用各种进给速度定位时会得到不同的定位精度曲线和不同的反向死区 间隙 35 机床运行时正 反向定位精度曲线由于综合原因 不可能完全重合 会出现几种情况 平行型曲线 正 方向曲线间的距离反映该坐标轴的反向间隙 可以用数控系统间隙补偿功能修改间隙补偿值使正 方向曲线接近 36 交叉型和喇叭型曲线 这两类曲线都是由于被测坐标轴上各段反向间隙不均匀造成的 滚珠丝杠在行程内各段间隙过盈不一致和导轨副在行程各段的负载不一致是造成此曲线的原因 反向间隙不均匀现象较多表现在全行程内一头松一头紧 结果得到喇叭型的正 反向定位曲线 37 如果此时又不恰当地使用数控系统的间隙补偿 就造成交叉型曲线 38 目前多数的数控系