数控机床使用与维护梁绍辉

数控机床的使用与维护前言1999年的“考克斯报告”提醒中国人：高级数控机床是西方对我国禁运的战略物资。可见数控机床工业具有超越一般市场的价值。当今机床行业，计算机数控化已成为技术进步的大趋势。数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。数控机床大大提高了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件），有效提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上大批量生产的刚性自动化），并向智能化、集成化方向发展。一国数控机床的水平和拥有量，已经是衡量当今制造业水平、工业现代化程度的重要指标，也是衡量国家综合竞争力的重要指标。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。随着科技发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也提出了通用性和灵活性的要求，数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好地使用数控机床是一个很重要的问题，同时由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，其维护更是不容忽视。第一章数控机床1.1、数控加工的概念数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，{HotTag}控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容：程(1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；(2)利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型；(3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；(4)轨迹的仿真检验；(5)生成G代码；(6)传给机床加工。1.2、数控机床的特点数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它具有高度柔性、加工精度高、加工质量稳定可靠、生产率高、利于改善劳动条件和生产管理现代化等一系列的优点。（1）加工精度高、速度高数控机床的加工精度一般可达到0.005～0.05mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行适当的补偿，因此，数控机床定位精度比较高。由于机床的一些关键件性能的提高，机床对系统指令的读取和响应的速度大大提高，目前其加速度可到1.0g甚至更高，大大缩短了机床移动部件从零速到高速的时间，且由于其配套件性能的提高，在高速情况下，其运动等各项精度也能维持在较高的水平。（2）加工质量稳定、可靠，一致性好加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。（3）复合化程度高，生产率高复合化包含工序复合化和功能复合化。目前大多工件能在一台数控设备上连续完成多工序和多面的连续求切削加工，有效地减少零件的加工时间和辅助时间，这大大减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。（4）高柔性化柔性是指数控机床适应加工对象变化的能力。数控机床与普通机床不同，在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序和刀具，不必制造、更换许多工具、夹具，也不需要经常调整机床，因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。(5)加工质量稳定、可靠加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。(6)生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。(7)改善劳动条件数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。(8)利于生产管理现代化数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。同时数控机床的加工，根据具体的加工路线可对所使用的刀具、夹具进行规范化、现代化管理，同时也可预先估计整个正常加工的时间，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。（9）智能化为了适应制造业生产柔性化、自动化发展的需要，数控机床智能化程度也在不断的提高。如自适应加工技术等。第二章数控机床的使用日前，就我国数控机床工具工业的发展，中国机床工具工业协会常务副理事长于成廷表示，现在的国家宏观经济环境对机床工业发展非常有利。数控机床业驶入健康发展轨道据了解，宏观调控在“十一五”开局之年表现出三个显著特点：一是中央决定在我国建立创新型国家，制订并颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，为宏观经济发展指出了明确的方向。二是加快振兴装备制造业。三是十六届六中全会提出建立和谐社会，实现国民经济综合平衡和协调发展。因此，2007年宏观经济环境也非常有利于机床工具工业快速健康发展，同时，也非常有利于下游用户工业快速健康发展。针对机床工具业的整体评估，于成廷说，我国机床工具工业近两年得到快速发展，但就整体评估，仍处于提升和进步过程中。自己和自己比，有很大进步，但也存在问题。就目前而言，我国数控机床工业和国外同行相比，还有差距，对此，我们要有清醒的认识。于成廷说，从去年的美国芝加哥国际机床展和日本东京国际机床展来看，我国机床工具工业与国际先进水平相比，至少在智能化、高精度、功能部件三方面存在明显差距。一、数字化控制技术快速发展使机床性能，特别是智能化取得突破性进展。去年的这两个国际展都明确表现出机床智能化发展的方向，展出的展品也充分显示了这些特点。二、精密制造技术水平的提高，使机床结构设计发生很大变化，如采用箱中箱结构、重心驱动、大功率直线马达和大力矩电机直接驱动、大功率电主轴和快速进给等，这些措施使机床在复合加工过程中的精密度和效率又有了新的大幅度提高。三、功能部件在品种、规格、水平和单元技术等方面获得很大进步，发生了非常大的变化。两头并进追赶国际先进水平面对数控机床制造技术，于成廷说，要解决缩小与国际先进水平的差距，把我国数控机床产业搞上去，就必须加强制造部门与使用部门的密切合作。我们对数控机床制造技术，既要了解国外产品发展动态，也要研究国外技术发展趋势。用户单位要重视数字化控制技术的最新发展，重视精密制造技术水平的提高，重视功能部件方面快速发展的趋势。于成廷说，重视技术水平、功能部件这也是主机发展的客观要求，整机要求高速，要求传动精度提高，所以功能部件也要有相应变化，品种规格系列化的快速发展，使用户或主机厂有充分条件对功能部件进行选择；功能部件企业面临的是国际化市场，必须在制造上有更大的生产规模，规模化是功能部件发展的重要特点，否则，就不能生存，也就不会有质量稳定、供货期短、成本低等方面的优势；功能部件销售服务网络区域化问题也非常重要，必须为用户提供便捷的服务，网点的建设是快速反映市场的重要保证，功能部件产业要求销售服务网络区域化，显示功能部件企业也能够提供备品备件，为用户厂提供高质量的服务和快捷的采购条件；功能部件虽是标准的，但也要满足用户个性化需求，这就是功能部件产业模块化设计水平、制造柔性和生产多品种管理的问题。制造与使用两方面须密切配合于成廷认为，发展我国数控机床产业，就要加强制造与使用两方面的密切合作。这种合作要在以下三个方面下工夫：首先，更新合作理念。在更新合作理念这一问题上制造厂的责任更大些。我们制造厂这两年发生了很大变化，特别是沈阳机床集团A计划和B计划行动实施以来，行业在服务理念上有了新突破，在行动上有了大的跨越，取得的成绩也是有目共睹和令人兴奋的，对提高全行业服务水平起了重要的引导作用。更新合作理念，制造厂首先要解决服务观念问题，当然，也需要使用单位密切配合。供需之间不是简单的买卖关系，是合作伙伴。更新合作理念要由浅入深、由表及里、由被动到主动。其次，发展深层次合作。如果要真正解决棘手问题，用户必须参与，在合作过程中充分发挥用户的作用，体现用户的价值，也要共同做好三件事情：一、对现有产品进行改造，特别是有问题的产品要尽快解决。二、从项目开始就请用户前期介入，参与产品设计方案的制定。三、联合引进国外先进的装备和技术。国务院6号文件明确要求制造厂为用户厂当好参谋，国防科工委在扩大设备采购指南，加强能力建设方面也有这一要求，要求制造厂与用户厂在购买国外设备、引进技术、国内服务等方面进行广泛的合作，做到联合引进、联合购买。第三，创新供求关系。创新供求关系具有更高层次、更重要、更深远的意义，表现为三个方面：一、有条件的制造厂与有代表性的典型用户建立战略合作伙伴关系。没有用户厂的支持就没有机床制造业的发展，要把用户厂的发展和制造厂的发展作为一个战略整体来考虑。二、用户参与关键技术的科技攻关。行业确定关键技术、共性技术项目后，攻关过程必须有用户参加。三、共同努力，争取占领世界范围内某个领域先进技术的制高点。全面占领，我们有困难，也做不到，在某个特定领域，用户厂和制造厂携手努力，迅速实现某种突破还是完全可能的。2.1、使用注意事项（1）机床使用、维护人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床。（2）非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。（3）除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改。（4）修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床。（5）机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，无需修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床损坏，甚至伤害操作者。（6）建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而影响机床的精度。（7）机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重后果。2.2、正确操作和使用步骤（1）通电前的检查：①检查机床数控系统内的各个印刷线路板是否紧固，各个插头有无松动。②认真检查数控系统与外界间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册规定，正确可靠地连接。③交流输入电源的连接是否符合数控系统规定的要求。④确认数控系统内的各种硬件设定是否符合要求。只有经过上述检查，数控机床才能投入通电运行。（2）通电后的检查:①首先要检查数控系统中各个风扇是否正常运转。②确认各个印刷线路或模块上的直流电源是否正常，是否在允许的波动范围之内。③进一步确认数控系统的各种参数。④当数控系统与机床联机通电时，应在接通电源的同时，作为按压紧急停止按钮的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源。⑤用手动以低速给移动各个轴，观