模块五 数控机床日常保养

模块五数控机床选型、验收及日常保养§5-1数控机床的选型进入20世纪80年代以来，数控机床的品种日趋繁多，机床的性能也日趋完善，功能齐全，价格也随功能的增多而成倍增长。如何从品种繁多、价格昂贵的数控设备中，选择经济适宜的设备及其配套的附件、软件是各机床应用厂家必须认真对待的问题。一、数控机床选型的依据数控机床的品种很多，每一种机床适用一定的加工范围，只有在这个范围内使用才能达到最佳的效果。一个工厂往往要有很多零件需要加工，首先应确定哪些零件或哪些工序要用数控机床加工，然后用成组技术把这些零件归类，确定出典型零件，根据典型零件来确定数控设备的类型：属旋转体的表面加工应选车床类；非回转体类的应选镗铣床类；工件大的应选龙门式的机床；零件安装很费时间的可选交换工作台式的加工中心；箱体类、阀体类及泵体类零件应选卧式镗铣加工中心；而箱盖、壳体等单面加工的零件应选立式加工中心。要选用立式加工中心加工箱体类零件，需要更换定位基准，增加装夹次数，势必降低生产效率和加工精度；而要用卧式加工中心，加工盖板类零件就需配置弯板等夹具，这就降低了工艺系统刚刚性，势必影响生产效率。二、规格的选择典型零件确定之后，就依据其尺寸确定机床的规格，需要几个坐标，各坐标的行程，工作台面积等。一般情况下零件的轮廓尺寸应小于工作台的尺寸；若大于工作台尺寸则应使加工部分的尺寸在机床相应轴的行程允许范围内，同时还要考虑工作台的承载能力，换刀空间是否够用，工作台回转时能否与机床防护罩及附件发生干涉。在选择规格时既要有一定的余地，又不能盲目地选大规格多坐标的，以免增加成本。三、机床精度的选择选择数控机床的精度应根据典型零件的关键部位的精度要求来选择。目前加工中心按精度分为普通型和精密型两种。加工中心的精度指标有很多项，国际上有统一的标准，各国也有自己的相应标准。加工中心主要的精度是：1．单轴定位精度：普通型±0.01mm/330mm或全长；精密型±0.005mm/全长。2．单轴重复定位精度：普通型±0.006mm；精密型±0.003mm。3．铣圆精度：普通型0.03～0.04mm；精密型0.02mm。加工中心的其他各项精度都与上述三项精度有一定的对应关系。普通数控机床进给伺服系统多半是半闭环控制的，精密型的为闭环控制。一般来讲，合理选择数控机床的精度可以解决零件加工精度的50％，另外50％则需要通过合理的工艺措施来解决。四、数控系统的选择目前世界各国生产的数控系统种类繁多，在众多的数控系统中选择合乎要求的数控系统并不难，难的是所选的系统既能满足要求又要价格便宜，一般应遵循以下原则：1．根据加工需要选择类型：车、铣、磨、冲、电加工等。2．根据机床设计指标选择相匹配的系统。3．根据加工要求选择功能，数控系统的功能一般分基本功能和选择功能，机床报价只包含基本功能，选择功能则另外计价，选择时应慎重考虑，以免浪费。4．定购时选好系统，其功能应一次订全，这样综合价格能便宜些。如漏订功能，有的无法补订，影响设备的正常使用。5．机械加工工时和节拍估算在选购数控机床时必须计算一下在本机床的机械加工时间，估算一下生产节拍，以便使生产能均衡进行，避免瓶颈出现。T工序＝t切＋t辅＋t换刀其中：t辅＝t切（10％～20％）t换刀＝（7～20）s6．自动换刀装置和刀柄的选择具有自动换刀装置（ATC）是铣削加工中心的基本特征，ATC的质量直接关系到整机的质量，而且ATC的投资又比较大，因此用户必须重视和认真选择ATC，使刀库的存储量和ATC工作的可靠性满足生产需要。ATC确定后，就要根据加工需要和主轴的结构，确定刀柄、刀具。我国将成都工具研究所制定的TSG工具系统作为国家标准。刀柄的选择需注意以下几项：（1）锥度（2）刀柄直径尺寸（3）拉钉尺寸（4）刀杆结构刀头形式：有通用与专用、整体与模块之分。一般原则是先通用后专用；先整体后模块。7．驱动电机的选择（1）进给伺服电机的选择为了提高传动精度，数控机床和加工中心的进给传动链力求简短。因此目前多采用伺服电机直接带动丝杠作为主要传动环节，电机的功率及转矩应与负载相适应。（2）主轴电机的选择选择主电机应满足转速及功率的要求8．选择功能及附件的确定工作台的数量、控制轴数、回转工作台、数控分度头、主轴的定位与分度以及滚丝钻横孔、滚齿搓丝铣键槽等功能都需在订货时一并确定。§5-2数控机床的安装、调试和验收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。对于小型数控机床，它的安装与调试工作比较简单。它和一些机电一体化设计的小型机床一样，到安装现场地后不要组装连接，由于它的整体刚性很好，对机床地基没有什么特殊要求，一般只要通上电源，调整床身水平后就可投入使用。对于大中型数控机床，由于机床制造厂发货时已将数控机床解体成几个部分，到用户后就要进行重新组装和调试，工作就较小型数控机床复杂。现以大中型数控机床为例，介绍数控机床的安装与调试过程。一、机床就位和连接用户在机床到达之前应按机床制造商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。当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。然后，按说明书中介绍把组成机床的各大部件分别在地基上就位。就位时，垫铁、调整垫块和地脚螺栓等相应对号入座。然后把机床各部件组装成整机，如将立柱、数控柜、电气柜装在床身上，刀库机械手装到立柱上，在床身上装上接长床身等。组装时要使用原来的定位销、定位块和定位元件，使安装位置恢复到机床拆卸前的状态，以利于下一步的精度调试。部件组装完成后就进行电缆、油管和气管的连接。机床说明书中有电气接线图和气、液压管路图，应据此把有关电缆和管道按标记一一对号接好。在这一阶段要注意的事项有：1．机床拆箱后首先找到随机的文件资料，找出机床装箱单，按照装箱单清点各包装箱内零部件、电缆、资料等是否齐全。2．机床各部件组装前，首先去除安装连接面、导轨和各运动面上的防锈涂料，做好各部件外表清洁工作。3．连接时特别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。电缆插上后一定要拧紧紧固螺钉，保证接触可靠。油管、气管连接中要特别防止异物从接口中进入管路，造成整个液压系统故障，管路连接时每个接头都要拧紧。否则在试车时，尤其在一些大的分油器上如有一根管子漏油，往往需要拆下一批管子，返修工作量很大。电缆和油管连接完毕后，要做好各管线的就位固定，防护罩壳的安装，保证整齐的外观。二、数控系统的连接和调整1．数控系统的开箱检查无论是单个购入的数控系统还是与机床配套整机购入的数控系统，到货开箱后都应进行仔细检查。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。检查它们的包装是否完整无损，实物和订单是否相符。此外，还应检查数控柜内各插接件有无松动，接触是否良好。2．外部电缆的连接外部电缆连接是指数控装置与外部系统操作面板、机床操作面板、强电柜、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。应使这些符合随机提供的连接手册的规定，最后还应进行地线连接。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。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，需要对其适当设定以适应各种型号机床的不同要求。5．输入电源电压、频率及相序的确认各种数控系统内部都有直流稳压电源，为系统提供所需的＋5V，±5V，＋24V等直流电压。因此，在系统通电前，应检查这些电源的负载是否有对地短路现象。可用万用表来确认。6．确认直流电源单元的电压输出端是否对地短路7．接通数控柜电源，检查各输出电压在接通电源之前，为了确保安全，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，就可确认电源是否已接通。8．确认数控系统各中参数的设定9．确认数控系统与机床侧的接口完成上述步骤，可以认为数控系统已经调整完毕，具备了与机床联机通电试车的条件。此时，可切断数控系统的电源，连接电动机的动力线，恢复报警设定。三、通电试车按机床说明书要求给机床润滑、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。液压油事先要经过过滤。接通外界输入的气源。机床通电操作可以是一次各部分全面供电，或各部件分别供电，然后再作总供电试验。分别供电比较安全，但时间较长。通电后首先观察有无报警故障，然后用手动方式陆续启动各部件。检查安全装置是否作用，能否正常工作，能否达到额定的工作指标。例如，启动液压系统时先判断油泵电机转动方向是否正确，油泵工作后液压管路中是否形成油压，各液压元件是否正常工作，有无异常噪声，各接头有无渗漏，液压系统冷却装置能否正常工作等。总之，根据机床说明书资料粗略检查机床主要部件，功能是否正常、齐全，使机床各环节都能操作运动起来。最后，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，如机械手、刀库与主机换刀位置的校正，APC托盘站与机床工作台交换位置的找正等。这些工作完成后，就可以用快干水泥灌注主机和各附件的地脚螺栓，把各个预留孔灌平，等水泥完全干固以后，就可进行下一步工作。在数控系统与机床联机通电试车时，虽然数控系统已经确认，工作正常无任何报警，但为了预防万一，应在接通电源的同时，作好按压急停按钮的准备，以备随时切断电源。例如，伺服电动机的反馈信号线接反了和断线，均会出现机床“飞车”现象，这是就需要立即切断电源，检查接线是否正确。在检查机床各轴的运转情况时，应用手动连续进给移动各轴，检查机床部件移动方向是否正确，如方向相反，应检查设定的参数和硬件连接线的极性（相位）是否正确。然后检查各轴移动距离是否与移动指令相符。如不符，应检查有关指令、反馈参数，以及位置控制环增益等参数设定是否正确。随后，再用手动进给，以低速移动各轴，并使他们碰到超程开关，用以检查超程限位是否有效，数控系统是否在超程时发出报警。最后，还应进行一次返回基准点动作。机床的基准点是以后机床进行加工的程序基准位置，因此，必须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。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，找正水平后移动床身上的各运动部件（主柱、溜板和工作台等），观察各坐标全行程内机床的水平变换情况，并相应调整机床几何精度使之在允许误差范围之内。使用的检测工具有精密水平仪、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。一般来说，只要机床质量稳定，通过上述调试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，用手动方式调整装刀机械手和卸刀机械手相对主轴的位置。在调整中采用一个校对心棒进行检测，有误差时可调整机械手的行程，移动机械手支座和刀库位置等，必要时还可以修改换刀位置点的设定（改变数控系统内的参数设定）。调整完毕后紧固各调整螺钉及刀库地脚螺栓，然后装上几把接近规定允许重量的刀柄，进行多次从刀库到主轴的往复自动交换，要求动作准确无误，不撞击，不掉刀。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，达到工作台自动换刀时动作平稳、可靠、正确。然后在工作台面上装上70～80％的允许负载，进行多次自动交换动作，达到正确无误后再紧固各有关螺钉。仔细检查数控系统和PLC装置中参数设定值是否符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。例如，各种运行方式（手动、点动、MDI、自动方式等），主轴挂档指令，各级转速指令等是否正确无误。在机床调整过程中，一般要修改和机械有关的NC参数，例如各轴的原点位置、换刀位置、工作台相对主轴位置、托盘交换位置等；此外，还会修改和机床部件相关位置有关参数，如刀库刀盒坐标位置等。修改后的参数应在验收后记录或存储在介质上。检查辅助功能及附件的正常工作，例如机床的照明灯，冷却防护罩盒各种护板是否完整；往切削液箱中加满切削液，试验喷管是否能正常喷出切