1、數控加工設備科學應用和維護教材第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收 數控加工設備是一種技術含量很高的機電一體化產品，設備購進后，必須通過安裝、調試，使其恢復和到達出廠時的各項性能指標并經驗收合格前方能投人正常運行，其整個工作過程如圖7 -1所示。一、設備的安裝 1.根底施工 設備安裝之前，應先按廠方提供的根底圖做好地基，并在要安裝地腳螺栓的部位，做好預留孔。 2.設備就位 設備拆箱后按照裝箱單清點各包裝箱內的零部件、電纜、資料等是否齊全，然后根據設備說明書把各大部件分別在地基上就位。下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收 3.設備的連接組裝 設備的各部件在組裝前，應去除安裝連接面、導軌

2、和各運動外表的防銹涂料，做好各部件的外表清潔工作。在組裝過程中，部件連接定位元件一定要使用原來的定位銷、定位塊等，使安裝位置恢復到設備拆卸前的狀態。 部件組裝完成后，按設備說明書中的電氣接線圖和液壓、氣動管路連接圖，根據連接標記，將電纜、油管、氣管對號連好。連接時要注意管路的清潔工作、接觸可靠及密封完好。上一頁下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收 二、設備的開機調試 設備的開機、調試可按以下步驟進行: 1.通電前的外觀檢查 .檢查數控拒。檢查數控拒中的各類插座(包括接口插座)，如伺服電動機反響線插座、主軸脈沖發生器插座、手擺脈沖發生器插座、顯示器插座等。如有松動要重新插好，有鎖緊機構

3、的一定要鎖緊。 。檢查電氣拒。檢查電氣拒中的繼電器、接觸器、熔斷器、伺服電動機速度控制單元插座、主軸電動機速度控制單元插座等有無松動，有鎖緊機構的接插件一定要鎖緊。 上一頁下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收此外，還必須按照說明書檢查各印制線路板上的短路端子的設置情況，一定要符合設備生產廠所設定的狀態，確實有誤的應重新設置。對于新設備通常無需重新設置，但用戶一定要對短路端子的設置狀態做好原始記錄。 .檢查限位開關。檢查所有限位開關動作的靈活性及固定是否牢固。發現異常應立即處理。 .檢查操作面板上的開關及按鈕。檢查操作面板上的所有按鈕、開關、指示燈的接線以及顯示器單元上的插座和接線。發

4、現有誤應立即處理。 檢查接線質量。檢查所有的接線端子，并都緊固一次。上一頁下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收檢查電磁閥。所有電磁閥芯都用手推動閥芯數次，以防長時間不通電造成動作不良發現異常，應做好記錄，以備通電后確認修理或更換。檢查電源相序。用相序表檢查愉入電源的相序。愉入電源的相序與設備上各處標定的電源相序應絕對一致。測量電源電壓，做好記錄。 .檢查地線。要求有良好的地線。機體地線，數控裝置地線，其接地電阻不能大于1歐姆上一頁下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收 2.設備總電源的接通 .接通總電源。檢查數控拒、主軸電動機及電氣拒冷卻風扇的轉向是否正確，潤滑、液壓等處的油

5、標指示以及照明燈是否正常，各熔斷器有無損壞，發現異常應立即停電檢修。 .側量各強電局部的電壓。特別是供數控及伺服單元用的電源變壓器的初、次級電壓，并做好記錄。 。確定有無漏油。發現液壓系統中有漏油現象的應立即停電修理或更換元件。 3.數控柜通電 .按數控電源通電按鈕，觀察顯示器，直到出現正常畫面為止。如出現ALARM顯示應尋找故障并排除。上一頁下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收。翻開數控拒，根據有關資料上給出的側試端子的位置側量各級電壓，有偏差的應調整到給定值，并做好記錄。 將狀態開關置于MDI(手動數據輸入)狀態，選擇到參數頁面，逐條逐條地核對參數。這些參數應與隨機所帶參數表符合

6、，如有不符，應搞清該參數意義后再決定是否修改。 .將狀態開關置于川G位置，將點動速度放在最低檔，分別進行各坐標正、反方向的互動操作，同時用手按與點動方向相對應的超程保護開關，驗證其保護作用的可靠性。然后，再進行慢速的超程試驗，驗證超程撞塊安裝的正確性。 .將狀態開關置于ZRN位置，觀察回零動作的正確性(一般回零方向是在坐標的正方向。 上一頁下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收.將狀態開關置于川G或MDI位置，進行手動變速試驗。驗證后將主軸的調速開關放在最低檔，進行各檔的主軸正、反轉試驗，觀察主軸運轉情況和速度顯示的正確性;然后再逐漸升速到最高轉速，觀察主軸運轉的穩定性。 .逐漸變化快

7、速超調和進給倍率開關，隨意點動刀架，觀察速度變化的正確性。4. MDI試驗 .將機床鎖往開關放在接通位置，用手動數據輸入指令進行主軸任意變檔、變速，同時側量主軸實際轉速，與主軸速度顯示值比較，其誤差應6士5%. .進行轉塔或刀座的選刀試驗，檢查刀座或轉塔的正、反轉和定位精度的正確性。 上一頁下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收.功能試驗，用MDI方式輸入指令GO 1, G02 , G03，并指令適當的主軸轉速、進給速度、移動尺寸等，同時調整進給倍率開關，觀察功能執行情況及進給率變化情況。另外，還可根據情況對各個循環功能、螺紋切削等功能進行試驗。為防止意外情況發生，最好先將機床鎖往進行

8、試驗，然后再放開機床進行試驗。 5. EDIT(編輯)功能試驗 將狀態選擇開關置于EDIT位置，自行編制一簡單程序，盡可能多地包括各種功能指令和輔助功能指令，移動尺寸以機床最大行程為限，同時進行程序的增加、刪除和修改。上一頁下一頁返回第一節數控加工設備的安裝、調試與驗收6. AUTO(自動)狀態試驗 將機床鎖住，用上述EDIT試驗功能編寫的程序進行空轉試驗，驗證程序的正確性。然后放開機床分別將進給倍率開關、快速超調開關、主軸速度超調開關進行多種變化，使機床在上述各開關的變化情況下進行充分地運行;然后再將各超調開關置于100%處，使機床充分運行，觀察整機的運行狀況是否正常，從而比較全面地檢查廠機

9、床的功能及工作可靠性。上一頁返回第二節設備驗收一、設備的外觀檢查 設備外觀檢查的主要內容有:設備有無破損，外部部件是否鞏固、連接是否可靠，數控柜中的MDI/CRT單元、位置顯示單元、各印制電路板及伺服系統各部件是否有破損，伺服電動機(尤其是帶脈沖編碼器的)外殼有無磕碰痕跡等。二、設備幾何精度檢查 數控加工設備的檢查通常可按通用機床的有關標準進行，使用的檢測工具和方法也與普通機床幾何精度檢查根本類似。現以普通立式加工中心為例，列出其幾何精度的檢測內容:下一頁返回第二節設備驗收工作臺面的平面度; X坐標方向移動時工作臺面的平行度; Y坐標方向移動時工作臺面的平行度; 各坐標方向移動時的相互垂直度;

10、 X坐標方向移動時工作臺面T形槽側面的平行度; 主軸的軸向竄動; .主軸孔的徑向跳動; .主軸箱沿Z坐標方向移動時與主軸軸心線的平行度; .主軸回轉軸心線對工作臺面的垂直度; .主軸箱在Z坐標方向移動時的直線度等。 上一頁下一頁返回第二節設備驗收值得注意的是，所有驗收工程和數據要求必須在簽訂貨合同前了解清楚，沒有國家標準或國際標準的，生產廠要提供自己的供貨標準。在驗收過程中，使用的檢測工具精度等級必須比所測的幾何精度高一個等級。此外，幾何精度的檢測最好能在設備稍有預熱的條件下進行，因此機床通電后各移動坐標應往復運動幾次，主軸也應按中速回轉幾分鐘后才能進行檢測，即熱穩定狀態下檢測。上一頁下一頁返

11、回第二節設備驗收三、設備性能及數控功能的檢查 1.定位精度的檢查 設備的定位精度是說明加工設備各運動部件在數控裝置控制下所能到達的運動精度。定位精度的主要檢測內容如下: .直線運動定位精度與重復定位精度; 直線運動軸機械原點的返回精度; .直線運動失動量的側定;上一頁下一頁返回第二節設備驗收 回轉運動定位精度與重復定位精度; .回轉軸原點的返回精度; .回轉運動失動量的側定。 2.加工精度的檢查 加工精度的檢查是指在切削加工條件下對加工設備幾何精度和定位精度的綜合檢查。這種檢查可以是單項加工，也可以是加工一個標準的綜合性試件。對于普通立式加工中心，其主要單項加工有: .橙孔精度，箱體孔轉位18

12、0。加工后，兩壁面孔的同軸度;上一頁下一頁返回第二節設備驗收.端面銑刀銑削平面的精度，與端面孔的垂直度; .橙孔的孔距精度和孔徑分散度; 直線銑削精度; 針線銑削精度; .圓弧銑削精度。 被切削加工試樣的材料，通常采用一級鑄鐵，使用硬質合金刀具并按標準切削用量切削。 上一頁下一頁返回第二節設備驗收3.設備性能及數控功能檢查 不同類型的加工設備，其性能和數控功能的檢查工程是不同的。一般主要檢查各運動部件及輔助裝置在啟動、停止和運行中有無異常噪聲，潤滑系統、油冷卻系統以及各風扇等工作是否正常。對于主軸，要檢查它高、中、低各種速度下啟動、停止、運轉時是否靈活可靠，有無抖動。手動操作各坐標正反方向運動

13、，并在各種進給速度下進行啟動、停止、點動等，觀察運動是否平穩。檢查平安裝置是否齊全可靠，如各運動坐標超程自動保護停機功能、電流過載保護功能、主軸電動機過熱過負荷自動停機功能、欠壓過壓保護功能等。上一頁下一頁返回第二節設備驗收數控功能的檢查要按照沒備配備的數控系統說明書的規定，用手動方式或用程序方式檢測該設備應具備的主要功能。如快速定位、直線插補、圓弧插補、自動加減速、暫停、坐標選擇、平面選擇、固定循環、刀具位置補償、行程停止、選擇停機、程序結束、冷卻液的啟動和停止、單程序段、原點偏置、跳讀程序段、程序暫停、進給速度超調、進給保持、緊急停止、程序號顯示及檢索、位置顯示、螺距誤差補償、間隙補償及用

14、戶宏程序等功能的準確性與可靠性。上一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理一、設備的可靠性 可靠性是指在規定的條件下(如環境溫度、使用方法等)，數控沒備維持無故障工作的能力，通常可用以下指標衡量。 1.平均無故障工作時間(MTBF) 指一臺數控設備在使用中兩次故障間隔的平均時間，即數控設備在壽命范圍內總工作時間和總故障次數之比。下一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理 2.平均修復時間(MTTR) 指數控設備從出現故障開始至能正常使用所用的平均修復時間，顯然這段時間越短越好。 3.有效度(A) 這是從可靠度和可維修度對數控設備的正常工作概率進行綜合評價的尺度，是指一臺可維修的設備在一段時

15、間內維持其性能的概率。上一頁下一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理4.平均故障率指數控設備單位時間內發生故障次數的平均值。對于一般用途的數控系統，其可靠性的指標至少應為:平均無故障工作時間MTBF 800 h有效度A 0. 95對于特殊要求或用于FMS和CIMS的數控系統，對其可靠性的要求要高得多。二、設備的故障 故障是指設備或系統因自身的原因而喪失規定功能的現象。大量統計分析資料說明，數控設備的故障曲線形如浴盆，如圖7 -2所示。由圖可知該曲線分為三個區。上一頁下一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理 1.早期故障區 此階段是設備的初期運行區，系統的故障率呈負指數曲線函數。故障率較

16、高，此時的故障一般與制造、裝配及元器件的質量有關，采取相應的措施故障是可以消除的。 2.穩定運行區 為系統正常運行區，此時故障率曲線趨近水平，故障率低，一般均為因操作和維護不良而造成的偶發故障。 3.耗散故障區 為系統的衰老區，此時故障率最大，主要是由于設備年久失修及磨損過度而產生的故障上一頁下一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理三、數控系統故障的診斷 無論何種數控系統，當發生故障時，均可采用下述方法進行綜合診斷。 1.自診斷功能法 現代的數控系統都已具備廠較強的自診斷功能，它能將檢測到的故障以報警信號在顯示器上顯示，或點亮操作面板上各種報警指示燈，操作人員根據報警信號或指示燈的提示，就

17、可迅速找出故障。 2.直觀法 利用人的視、聽、嗅、觸的感官功能注意發生故障時的各種光、聲、味、熱等異常現象，觀察可能發生故障的每塊印上一頁下一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理制線路板的外表狀況，從而找出故障。這是一種最根本、最簡單的方法，但卻要求具有一定的經驗。 3.備件置換法 通過分析發現可能產生故障的印制線路板后，可用備用的線路板進行替換。這種方法可逐步縮小故障因素的范圍，迅速找出存在故障的線路板。 4.系統參數檢查法 系統參數會直接影響數控設備的功能。由于受外界的干擾或操作不慎而使個別參數喪失或變化，造成設備無法正常工作時，通過核對、修正參數，有可能將故障排除。 5.測量比較法

18、利用印制線路板的檢測端子來測量電路的電壓及波形，以檢查有關電路的工作狀態是否上一頁下一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理正常。但在測量前應先熟悉這些檢測端子的作用及有關局部的電路或邏輯關系。在有關邏輯關系不熟悉的情況下，可利用相同的兩塊板相互進行比較測量，找出故障。 以上各種方法各有特點，實際應用時可按照不同的故障現象，同時選擇幾種方法靈活應用，這樣才能產生較好的效果 四、故障的常規處理 數控沒備出現故障時，操作人員應采取急停措施，停止系統運行，保護好現場。如果操作人員不能排除故障，應及時通知維修人員，并對故障作盡可能詳細的記錄。這些記錄是分析、查找故障原因的重要依據。記錄的主要內容如下

19、: 上一頁下一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理1.故障的種類 產生故障時系統處于何種工作方式(MDI , EDIT ,jOG等);系統處于何種工作狀態(執行G或M功能、自動運轉、暫停等);報警號、刀具軌跡及速度是否正常等。 2.故障的頻率程度 故障發生的時間及次數;做同類工作時，發生故障的情況;故障發生的特定狀況(換刀、切削螺紋等);出現故障的程序段。 3.故障的重復性 在確保人身和設備平安的前提下，將引起故障的程序段重復執行屢次進行觀察。 上一頁下一頁返回第三節數控加工設備故障的診斷與處理 4.操作過程 注意經過什么操作后才發生故障;操作方式是否有錯等。 5.設備的運轉 在運轉過程中

20、是否改變或調整過運動方式;系統是否處于急停狀態;機床是否處于鎖住狀態;操作面板上方式開關設定是否正確，保險是否燒斷等。 6.數控裝置 數控柜內風扇電動機是否正常;電纜是否完整無損;電纜連接插頭是否完全插入、擰緊;印制線路板有無缺損等。上一頁返回第四節數控加工設備的使用與維護一、設備的使用要求 1.設備操作與管理要求 使用設備時一定要嚴格按操作規程進行操作，操作者不能隨便觸動電器，更不允許隨意改變控制系統內制造廠設定的參數，因為這些參數的設定直接關系到設備各部件的動態特性。設備發生故障時，操作者要注意保存現場，并向維修人員說明情況，以利分析問題，查出故障的原因。下一頁返回第四節數控加工設備的使用

21、與維護 2.設備環境及電源要求 設備的位置應遠離振動源，防止陽光直射和熱輻射的影響，過高的溫度和濕度將導致控制系統元件壽命降低。特別是在溫度、濕度較高的情況下，灰塵會在集成電路板上鉆結，導致短路。特別枯燥的環境也能使線路因靜電干擾而出現故障。 3.使用人員的技術素質要求 一個合格的使用人員，應具有快速理解程序的能力，熟練的操作技巧，并具有對設備使用中出現的各種情況綜合判斷處理的能力，能分析影響加工質量的因素并采取有效對策，具有維護保養好所使用的設備及排除一般小故障的能力。上一頁下一頁返回第四節數控加工設備的使用與維護二、設備的維護保養 1.機械系統的日常維護 數控加工設備機械系統的日常維護，根據設備的型號不同，其保養的內容和要求不完全一樣，主要包括以下幾方面: .保持良好的潤滑狀態定期檢查、清洗自動潤滑系統，添加或更換油脂油液，使絲杠、導軌等各運動部件始終保持良好的潤滑狀態，減少機械磨損。 .機械精度的檢查調整定期對設備的一些運動部件進行精度檢查及調整，減少各運動部件之間的形狀和位置偏差，如換刀系統、工作臺交換系統、絲杠反向間隙等的檢查調整。上一頁下一頁返回第四節數控