改324工业自动化系数控设备维护实习报告 2.doc

西电公司机电学院工业自动化系数控设备应用与维护专业实训报告目录内容提要3一、数控机床使用前的知识准备4 1、 机床结构 2、工作原理 3、了解数控机床的故障类型与主要故障 4、数控机床的故障诊断与维修应遵守的原则 5、数控机床的使用条件 6、对数控维修人员的要求 7、维修中应该特别关注的器件 8、数控车床的性能指标二、具体的实训过程及内容10 1、熟悉和练习操作面板 2、数控机床的传动部件拆装 3、加工钻杆工艺三、心得体会14内容提要数控机床故障诊断和维修实训以及加工内容： 我实训的是数控机床故障诊断和维修以及加工煤炭螺旋钻杆，实训时间长达7个月，不仅是我们学习新的技术和技能，还是对过去所学知识的一次次检验。本期实训安排如下：时间：2012年11月2013年6月 实训地点：西安市高新区锦业一路82号中煤科工集团西安研究院钻具所1、 数控机床使用前的知识准备1、 机床结构 数控机床一般由输入输出设备、CNC装置（或称CNC单元）、伺服单元、驱动装置（或称执行机构）、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量反馈装置组成。如下图是数控机床的组成框图。电 气 回 路辅 助 装 置PLC主轴伺服单元操 作 面 板主轴驱动装置进给驱动装置测量反馈装置进给伺服单元输入/输出设 备计算机数 控装 置机 床 本 体 机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化，这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。 CNC单元CNC单元是数控机床的核心，CNC单元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。CNC单元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。 输入/输出设备输入装置将各种加工信息传递于计算机的外部设备。在数控机床产生初期，输入装置为穿孔纸带，现已淘汰，后发展成盒式磁带，再发展成键盘、磁盘等便携式硬件，极大方便了信息输入工作，现通用DNC网络通讯串行通信的方式输入。输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。伺服单元伺服单元由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。驱动装置驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹作严格的相对运动， 最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机等。伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置，CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。可编程控制器可编程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计的。由于最初研制这种装置的目的是为了解决生产设备的逻辑及开关控制， 故把称它为可编程逻辑控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称之为编程机床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC己成为数控机床不可缺少的控制装置。CNC和PLC协调配合，共同完成对数控机床的控制。测量反馈装置测量装置也称反馈元件，包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。通常安装在机床的工作台或丝杠上，它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给CNC装置，供CNC装置与指令值比较产生误差信号，以控制机床向消除该误差的方向移动。2、工作原理 使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序; 然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、 分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。3、了解数控机床的故障类型与主要故障： 故障诊断的三个环节：故障类型判断、故障隔离与故障定位。故障类型判断是最重要的一个环节。 数控机床的故障类型：机械故障和电气故障。电气故障又包括：强电故障和弱电故障，弱电故障又分为：硬件故障和软件故障。 数控机床的主要故障： 普通机床的主要故障是机械传动副的故障，而数控机床的主要故障则为电气故障。4、数控机床的故障诊断与维修应遵守的原则： 主要有：先静后动、先外后内、先软后硬、先公后专、先一般后特殊、先机后电、先简后繁（先易后难）、先查输入后查负载等。5、数控机床的使用条件： 数控机床必须工作在一定的条件下，也就是说，必须满足一定的使用要求。使用要求一般可以分成电源要求与工作地环境要求等两个方面。电源要求：电压相对稳定，在允许波动范围内；频率稳定与波形畸变小；电源相序，应按要求正规排序；电源线与保险丝应满足总供电容量与机床匹配；完好的电源电缆线与接头，良好的插座，可靠的接地保护等。工作地环境要求：包括温度、湿度要求与位置环境要求。温度与湿度要求：环境温度小于35度，相对湿度小于80%（不结露）。位置环境要求：具有防振沟或远离振源、远离高频电感设备；无直接日照与热辐射；洁净的空气无导电粉尘、盐雾、油雾；无腐蚀性气体；无易爆气体；无尘埃，周围有足够的活动空间，坚实牢固的基础。6、对数控维修人员的要求：（1） 强烈的责任心、良好的职业道德、严谨的科学工作作风与良好的工作习惯。（2） 安全意思强（3） 知识面广、具有分析与解决问题的能力。7、维修中应该特别关注的器件：器件：易污染、易击穿、易老化与有寿命问题的、易氧化与腐蚀的、易磨损、易疲劳失效、易松动移位的元件、易造成卡死的元器件、易升温的、易泄漏的等等。8、数控车床的性能指标主要规格尺寸 数控车床主要有床身与刀架最大回转直径、最大车削长度、最大车削直径等。 主轴系统 数控车床主轴采用直流或交流电动机驱动，具有较宽调速范围和较高回转精度，主轴本身刚度与抗振性比较好。现在数控机床主轴普遍达到500010000rmin甚至更高的转速，对提高加工质量和各种小孔加工极为有利；主轴可以通过操作面板上的转速倍率开关调整转速；在加工端面时主轴具有恒线切削速度(恒线速单位：mm/min)，是衡量车床的重要性能指标之一。进给系统 该系统有进给速度范围、快速(空行程)速度范围、运动分辨率(最小移动增量)、定位精度和螺距范围等主要技术参数。进给速度是影响加工质量、生产效率和刀具寿命的主要因素，直接受到数控装置运算速度、机床动特性和工艺系统刚度限制。数控机床的进给速度可达到1030mmin其中最大进给速度为加工的最大速度，最大快进速度为不加工时移动的最快速度，进给速度可通过操作面板上的进给倍率开关调整。脉冲当量(分辨率)是CNC重要的精度指标。有其两个方面的内容，一是机床坐标轴可达到的控制精度(可以控制的最小位移增量)，表示CNC每发出一个脉冲时坐标轴移动的距离，称为实际脉冲当量或外部脉冲当量；二是内部运算的最小单位，称之为内部脉冲当量，一般内部脉冲当量比实际脉冲当量设置得要小，为的是在运算过程中不损失精度，数控系统在输出位移量之前，自动将内部脉冲当量转换成外部脉冲当量。实际脉冲当量决定于丝杠螺距、电动机每转脉冲数及机械传动链的传动比，其计算公式为 数控机床的加工精度和表面质量取决于脉冲当量数的大小。普通数控机床的脉冲当量，般为0.001mm，简易数控机床的脉冲当量一般为0.01mm，精密或超精密数控机床的脉冲当量一般为0.0001mm，脉冲当量越小，数控机床的加工精度和表面质量越高。 定位精度和重复定位精度 定位精度是指数控机床各移动轴在确定的终点所能达到的实际位置精度，其误差称为定位误差。定位误差包括伺服系统、检测系统、进给系统等的误差，还包括移动部件导轨的几何误差等。它将直接影响零件加工的精度。重复定位精度是指在数控机床上，反复运行同一程序代码，所得到的位置精度的一致程度。重复定位精度受伺服系统特性、进给传动环节的间隙与刚性以及摩擦特性等因素的影响。一般情况下，重复定位精度是呈正态分布的偶然性误差，它影响一批零件加工的一致性，是一项非常重要的精度指标。一般数控机床的定位精度为0.001mm，重复定位精度为0.005mm。 、刀具系统 数控车床包括刀架工位数、工具孔直径、刀杆尺寸、换刀时间、重复定位精度各项内容。加工中心刀库容量与换刀时间直接影响其生产率，换刀时间是指自动换刀系统，将主轴上的刀具与刀库刀具进行交换所需要的时间，换刀一般可在520s的时间内完成。数控机床性能指标还有电机、冷却系统、机床外形尺寸、机床重量等。2、 具体的实训过程及内容 1、熟悉和练习操作面板：首先，我们实训运用的是法那科数控机床，练习的面板也是法那科系统的。熟悉和练习操作面板是接触和了解数控机床的门户，从它的表面能直观的看到数控机床的内部功能，也是我们程序输入的接口，及程序校正的可视窗口。操作面板看示简单，其实它是熟悉数控机床的关键，当你熟悉和掌握如何正确快捷的使用该操作面板，你就已经掌握了数控机床的基本操作。也就是说，你就拥有了一门了生存技术。通过前两周操作面板的熟悉和练习，起初我犯了很多的错误，连机床的基本操作都不会，看着他们每一个都熟练地操作面板，让机床的各个传动部件在他们的操作下正常的工作着，我心里很是着急。在同学和师傅的帮助下我克服了困难，最后我学会了机床的界面的操作。现在可以自信的说，数控机床已没有那么害怕了。 2、数控机床的传动部件拆装：操作面板的熟悉过后，我们进行的是传动部件的拆装，主要有十字工作台、四方刀架、主轴电机等；这是对理论知识的一次实践，让我们亲自动手去对工件的拆装，使我们更加深刻的明白数控机床的结构。当我们在拆装十字工作台的时候，由于我们没有按照维修要求来，导致工作台面无法取下，取下后又不能正确的安装，在我们查阅和咨询师傅后，才将构件还原。其次数控机床上面有很多相同大小不一的螺母，所以我们必须清楚拆下来的螺母该装在何处，这不仅是对实训要求的负责，更是对自己的负责，让我们以后步入社会要具有强烈的责任心和安全感。其次我们还对电气控制装置进行了拆装，采用的是分组形势，一组拆另一组装；不仅锻炼了我们的判断能力和解决问题的能力，更让我们学会了团结互助，对于将来我们走向社会，能更好的适应当前局势。（十字工作台和四方刀架如下图所示） 十字工作台 四方刀架3、加工钻杆工艺 1、钻杆设计的要求 钻孔深度是根据需要确定的，从几十米到几百米不等。一根钻杆首(公接头)尾(母接头)连接，在运转过程中，除了传递扭矩外，还要承受轴向压力和一定的弯曲应力(因为钻孔不可能是很直的)。因此钻杆在设计过程中必须重点考虑以下几个方面：(1)钻杆危险截面(公接头六方、钢管、母接头的BB截面等)抗弯扭合成的刚度与安全系数；(2)焊缝(手工电弧焊缝)的形式与承受扭矩的能力；(3)零件材料的选择；(4)在钻杆抗弯、抗扭安全系数比较大的情况下，为提高钻杆的使用寿命和成孔率，公接头与母接头的热处理要求和两者的配合间隙则成了关键。如图1： 2、钻杆接头材料性能 公接头和母接头的材料选用牌号为42CrMo的钢棒。42CrMo是一种中碳钢，具有良好的淬透性，调质后有较高的强度极限和屈服极限，并具有良好的抗疲劳和冲击韧性，且无明显的回火脆性，综合机械性能良好。3、 心得体会： 转眼间7个月的维修实训就这马上完了，我们迎来了新的开始。通过本次实训我们学到了很多课堂上学不到的东西，也让我们将理论与实际进行了完美结合。在动手中我发现自己是那么的不足，原以为学得还可以的我，一但遇到具体事件时却不能将问题解决。在实训中我学会了数控机床的基本操作，并能正确的编辑程序及程序的校验。通过对构件的拆装我进一步理解了数控机床的工作原理，及运动轨迹。与此同时，我学会了如何查询机床手册、机床相关资料，更重要的是我懂得如何团结所能团结的力量，如何求助身边的每一个人及如何关心和帮我身边需要帮助的每一个人。总之，通过这次实训对于我今