数控机床故障诊断与维修数控机床的安装调试与验收.ppt
第2章 数控机床的安装、调试与验收,项目一 数控机床的安装调试项目二 数控机床的验收子项目一 数控机床精度检验子项目二 数控机床性能检验子项目三 数控机床系统功能检验,项目一 数控机床的安装调试,数控机床安装调试的目的是使数控机床恢复和达到出厂时的各项性能指标。,返回,下一页,项目一 数控机床的安装调试,一、安装的环境要求 数控机床安装的环境要求一般是指地基、环境温度和湿度、电网、地线和防止干扰等。精密数控机床和重型数控机床需要稳定的机床基础，否则数控机床的精度调整无法进行，也无法保证。用户要在机床安装之前做好机床地基，并且需要经过一段时间的保养使之稳定。普通的数控机床对地基没有特殊要求。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,精密数控机床有恒温要求，环境温度要适合数控机床工作要求。机床的安装位置应保持空气流通和干燥，潮湿的环境会使印刷电路板和元器件锈蚀、机床电气故障增加。机床要避免阳光直接照射，要远离振动源和电磁干扰源。数控机床对电源供电的要求是较高的，电网波动较大会引起多发故障，电网质量不高要安装稳压器。为了安全和抗干扰，数控机床必须要接地线。地线一般采用一点接地方式，地线电缆的截面积一般为5.514 mm2。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,二、数控机床的安装 数控机床的安装包括基础施工、机床就位、连接组装和机床通电试车。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,1.数控机床的安装前准备工作 数控机床的安装前准备工作包括两个方面:基础施工和机床部件的就位。使用单位在机床未到之前，要按机床基础图做好机床基础。应在安装地脚螺栓的位置做出预留孔。机床到达后在地基附近拆箱，仔细清点技术文件和装箱单，按装箱单清点随机零部件和工具。按机床说明书中的规定进行安装，在地基上放置多块垫铁用以调整机床水平，把机床的基础件吊装就位在地基上，地脚螺栓按要求放入预留孔内。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,2.数控机床的连接组装 数控机床的连接组装是指将各分散的机床部件重新组装成整机的过程。机床连接组装前先清除连接面、导轨和各运动面上的防锈涂料，清洗各部件外表面，再把清洗后的部件连接组装成整机。部件连接定位要使用随机所带的定位销、定位块，使各部件恢复到拆卸前的位置和状态。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,部件组装后要根据机床附带的电气接线图、液压接线图、气路图及连线标记把电缆、油管和气管正确连接，并检查连接部位有无松动和损坏，特别要注意接触的可靠性和密封性，防止异物进入油管和气管。电缆、油管和气管连接后要做好管线的就位固定工作。要检查系统柜和电气柜内元件和接插件有无因运输造成的损坏，各接线端、连接器和电路板有无松动，确保一切正常才能试车。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,3.机床通电试车 机床通电试车调整包括机床通电试运转和粗调机床的主要几何精度，其目的是考核机床安装是否稳固，各个传动、控制、润滑、液压和气动系统是否正常可靠。通电试车之前，按机床说明书要求给机床润滑油箱和润滑点灌注规定的油液和油脂，擦除各导轨及滑动面上的防锈涂料，涂上一层干净的润滑油。清洗液压油箱内腔油池和过滤器，灌人规定标号的液压油，接通气动系统的输入气源。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,根据数控机床总电源容量选择从配电柜连接到机床电源开关的动力电缆，并选择合适的熔断器。检查供电电压波动范围，一般日本的数控系统要求电源波动在10%以内，欧、美产的数控系统要求电源波动在5%以内。要检查电源变压器和伺服变压器的绕组抽头连线是否正确，对于有电源相序要求的数控系统，要用相序表检查接入数控系统的电源相序，如有错误应及时倒换相序。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,机床接通电源后要采取各部件逐一供电试验，然后再进行总供电试验。首先CNC装置供电，供电前要检查CNC装置与监视器、MDI、机床操作面板、手摇脉冲发生器、电气柜的连线以及与伺服电机的反馈电缆线连线是否可靠。在供电后要及时检查各环节的输入、输出信号是否正常，各电路板上的指示灯是否正常显示为了安全，在通电的同时要做好按“急停”按钮的准备，以备随时切断电源。伺服电机首次通电瞬间，可能会有微小的抖动，伺服电机的零位漂移自动补偿功能会使电机轴立即返回原位置，此后可以多次通、断电源，观察CNC装置和伺服驱动系统是否有零位漂移自动补偿功能。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,机床其他各部分依次供电。利用手动进给或手轮移动各坐标轴来检查各轴的运动情况，观察有无故障报警。如果有故障报警，要按报警内容检查连接线是否有问题、检查位置环增益参数或反馈参数等设定值是否正确并给予排除。随后再使用手动低速进给或手轮功能低速移动各轴，检查超程限位是否有效，超程时系统是否报警。进行返回基准点的操作，检查有无返回基准点功能以及每次返回基准点的位置是否一致。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,4.数控机床的精度调整 粗调床身的水平度，调整机床的主要几何精度。调整组装后主要运动部件与主机的相对位置，如刀库、机械手与主机换刀位置校正、工作台自动交换装置(APC)的托盘站与机床工作台交换位置的找正等。以上工作完成后，用水泥灌注主机和各附件的地脚螺栓，把各地脚预留孔灌平，等水泥干结后就可以进行机床精调工作。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,三、数控机床的调试 数控机床的调试包括机床精度调整、机床功能测试和机床试运行。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,1.精度调整 机床精度调整主要包括精调机床床身的水平和机床几何精度。机床地基固化之后，利用地脚螺栓和垫铁精调机床床身的水平。移动床身上各移动部件，观察各坐标全行程内主机的水平情况，并且相应调整机床几何精度，使之在允许的范围内。机床精度调整使用的检测工具主要有精密水平仪、标准方尺、平尺、平行光管、千分表等。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,对于带刀库、机械手的加工中心，必须精确校验换刀位置和换刀动作。让机床自动运动到刀具交换位置，在调整中使用校对芯棒进行检测。调整完毕后紧固各调整螺栓及刀库地脚螺栓，然后装上几把规定重量的刀柄，进行从刀库到主轴的多次往复自动交换，以动作准确无误、不撞击、不掉刀为合格。对于带APC交换工作台的机床，把工作台移动到可交换的位置上，调整托盘站与交换台面的相对位置，要求工作台自动交换动作，正确无误后紧固各有关螺栓。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,2.功能测试 机床功能测试是指机床试车调整后，测试机床各项功能的过程。在机床功能测试之前，检查机床的数控系统参数和PLC的设定参数是否符合机床附带资料中规定的数据，然后试验各种主要的操作动作、安全装置、常用指令的执行，例如手动、点动、数据输入、自动运行方式、主轴挂挡指令、各级转速指令是否正确等。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,3.机床试运行 数控机床安装调试完毕后，要求整机在带一定负载的条件下自动运行一段时间，较全面地检查机床的功能及可靠性。运行时间参照行业有关标准，一般采用每天运行8h连续运行23天或者每天运行24 h连续运行12天。这个过程被称为安装后的试运行。,返回,下一页,上一页,项目一 数控机床的安装调试,数控机床进行试运行时主要采用程序进行，此程序称考机程序，可以采用机床生产厂商调试时使用的考机程序，也可以自编考机程序。考机程序中应包括数控系统主要功能的使用、自动换取刀库中2/3以上数量的刀具、主轴的最高(最低)及常用转速、快速和常用的进给速度、工作台面的自动交换、主要M指令的使用。试运行时，机床刀库的大部分刀架应装上接近规定质量的刀具、交换工作台应装上一定载荷。在试运行过程中，除了操作失误引起的故障外，不允许机床有其他故障出现，否则表示机床的安装调整有问题或机床质量有问题。,返回,上一页,项目二 数控机床的验收,数控机床的全部检测验收工作是一项工作量和技术难度都很大的工作。它需要使用高精度检测仪器对数控机床的机、电、液、气等各部分及整机进行综合性能和单项性能的检测，其中包括进行刚度和热变形等一系列试验，最后得出对该机床的综合评价。这项工作在行业内是由国家指定的机床检测中心进行，得出权威性的结论。所以这类验收工作一般适合于机床样机的鉴定检测或行业产品评比检验以及关键进口设备的检验。,返回,下一页,项目二 数控机床的验收,对于一般的数控机床用户，其验收工作是根据机床出厂检验合格证上规定的验收技术指标和实际提供的检测手段，部分地或全部地测定机床合格证上的技术指标。如果各项数据都符合要求，用户应该将这些数据列入该设备进厂的原始技术档案中，作为日后维修时的技术指标的依据。数控机床验收主要包括以下三方面工作:数控机床精度检验、数控机床性能检验、数控机床系统功能检验,返回,上一页,子项目一 数控机床精度检验,一、机床几何精度检验 1.概念 机床的几何精度检验也称为静态精度检验，它能综合反映出该机床的关键零部件和其组装后的几何形状误差。,返回,下一页,子项目一 数控机床精度检验,2.检测条件 机床的几何精度检验必须在地基和地脚螺栓的固定混凝土完全固化后才能进行，新灌注的水泥地基要经过半年左右的时间才能达到稳定状态，因此机床的几何精度在机床使用半年后要复校一次。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,机床的几何精度处在冷、热不同状态时的是不同的。按国家标准的规定，检验之前要使机床预热，机床通电后移动各坐标轴在全行程内往复运动几次，主轴按中等的转速运转十几分钟后进行几何精度检验。具体要求如下:(1)必须在地基及地脚螺栓固定在混凝土上完全固化后才能进行。(2)应在精调后一气呵成地完成检测。(3)应尽可能地消除检测器具和检测方法的误差。(4)应在机床稍有预热的状态下进行。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,3.检测工具 检验机床几何精度的常用检验工具有精密水平仪、直角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或测微仪、高精度主轴芯棒及一些刚性较好的千分表杆等，如图2-1所示。检验工具的精度必须比所检测的几何精度高出一个数量等级。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,4.检测内容 下面是一台普通立式加工中心的几何精度检验内容:(1)工作台面的平面度。(2)各坐标方向移动时工作台面的平行度。(3)X,Y坐标方向移动时工作台面的平行度。(4)X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度。(5)主轴的轴向窜动。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,(6)主轴孔的径向跳动。(7)主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度。(8)主轴回转轴线对工作台面的垂直度。(9)主轴箱在Z坐标方向移动的直线度。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,从上面各项几何精度的检验要求可以看出，一类是机床各大部件如床身、立柱、溜板、主轴箱等运动的直线度、平行度、垂直度的精度要求;另一类是参与切削运动的主要部件如主轴的自身回转精度、各坐标轴直线运动的精度要求。这些几何精度综合反映了该机床的机械坐标系的几何精度或工件夹具的定位基准，工作台面和T形槽相对机械坐标系的几何精度要求，反映了数控机床加工过程中的工件坐标系相对机械系统的几何关系。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,二、机床定位精度的检验 1.概念 数控机床的定位精度是机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。根据实测的定位精度数值，可以判断机床在自动加工中能达到的最好的加工精度。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,2.检测条件 数控机床的定位精度检验必须在机床几何精度检验完成的基础上进行，检验前所检的数控机床也必须进行预热。3.检测工具 检测工具有测微仪、成组块规、标准长度刻线尺、光学读数显微镜和双频激光干涉仪等。标准长度的检测以双频激光干涉仪为准。回转运动检测工具一般有36齿精确分度的标准转台、角度多面体、高精度圆光栅等。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,4.检测内容 一般情况下定位精度主要检验的内容有:直线运动定位精度(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、直线运动失动量测定、回转运动定位精度(A、B、C轴)、回转运动重复定位精度、回转轴原点返回精度、回转运动失动量等。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,(1)直线运动定位精度。直线运动定位精度的检验一般是在空载的条件下进行。按国际标准化组织(ISO)规定和国家标准规定，对数控机床的直线运动定位精度的检验应该以激光检测为准。如果没有激光检测的条件，可能用标准长度刻线尺进行比较测量。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,视机床规格选择每20 mm、50 mm或100 mm的间距，用数据输入法作正向和反向快速移动定位，测出实际值和指令值的离差。为反映多次定位中的全部误差，国际标准化组织规定每一个定位点进行5次数据测量，计算出均方根值和平均离差3构成的定位点离散误差带。定位精度是以快速移动定位测量的。对一些进给传动链刚度不太好的数控机床，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间隙。因此，质量不高的数控机床不可能加工出高精度的零件。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,(2)直线运动重复定位精度。直线运动重复定位精度是反映坐标轴运动稳定性的基本指标，机床运动精度的稳定性决定了加工零件质量的稳定性和误差的一致性。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,重复定位精度的检验所使用的检测仪器与检验定位精度所用的仪器相同。检验方法是在靠近被测坐标行程的中点及两端选择任意两个位置，每个位置用数据输入方式进行快速定位，在相同的条件下重复7次，测得停止位置的实际值与指令值的差值并计算标准偏差，取最大标准偏差1/2，加上正负符号即为该点的重复定位精度。取每个轴的三个位置中最大的标准偏差的二分之一，加上正负符号后就该坐标轴的重复定位精度。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,(3)直线运动的回零精度。数控机床的每个坐标轴都需要有精确的定位起点，这个称为坐标轴的原点或参考点。它与程序编制中使用的工作坐标系、夹具安装基准有直接关系。数控机床每次开机时回零精度要一致，因此要求原点的定位精度比坐标轴上任意点的重复定位精度要高。进行直线运动的回零精度检验的目的一个是检测坐标轴的回零精度，另一个检测各轴回零的稳定性。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,(4)直线运动失动量。坐标轴直线运动失动量又称直线运动反向差，简称反向间隙。失动量的检验方法是在所检测的坐标轴的行程内，预先正向或反向移动一段距离后停止，并且以停止位置作为基准，再在同一方向给坐标轴一个移动指令值，使之移动一段距离，然后向反方向移动相同的距离，检测停止位置与基准位置之差。在靠近行程的中点及两端的三个位置上分别进行多次测定，求出各个位置上的平均值，以所得平均值中最大的值为失动量的检验值。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,坐标轴的直线运动失动量是进给轴传动链上驱动元件的反向死区以及机械传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映。该误差越大，那么定位精度和重复定位精度就越差。如果失动量在全行程范围内均匀，可以通过数控系统的反向间隙补偿功能给予修正，但是补偿值越大，就表明影响该坐标轴定位误差的因素越多。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,(5)回转轴运动精度。回转轴运动精度的检验方法与直线运动精度的测定方法相同，检测仪器是标准转台、平行光管、精密圆光栅。检测时要对0、90、180、270重点测量，要求这些角度的精度比其他角度的精度高一个数量级。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,三、切削精度检验 1.概念 数控机床的切削精度检验又称为动态精度检验，是对机床几何精度和定位精度在切削加工条件下的一次综合考核。切削精度检验分单项加工精度检验和加工一个标准的综合性试件的精度检验。数控机床切削精度的检验所需检测工具与几何精度检测相同。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,2.检测内容 对数控车床常以削一个包含圆柱面、锥面、球面、倒角和割槽等多种开头的棒料试件作为数控车床的切削精度的检测对象，数控车床的切削精度检验的检测对象还有螺纹加工试件。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,以镗铣为主的切削机床的主要单项精度有:(1)镗孔精度。(2)端铣刀铣削平面精度(X一Y平面)。(3)镗孔的孔距精度和孔径分散度。(4)直角的直线铣削精度。(5)斜线铣削精度。,返回,下一页,上一页,子项目一 数控机床精度检验,(6)圆弧铣削精度。(7)箱体掉头镗孔同轴度(对卧式机床)。(8)水平转台回转精度。对有高效切削要求的机床，要做检测单位时间金属切削量的试验，切削材料一般用1级铸铁，使用硬质合金刀按标准切削量切削。,返回,上一页,子项目二 数控机床性能检验,数控机床性能直接反映了数控机床各个性能指标，它的好坏将影响到机床运行的可靠性和正确性，对此方面的检验要全面、细致。,返回,下一页,子项目二 数控机床性能检验,一、机床外观检查 数控机床外观质量检验可参照通用机床的有关标准。如各种防护油漆质量、机床照明、电气走线、油管走线、切屑处理、附件等。,返回,下一页,上一页,子项目二 数控机床性能检验,二、数控机床性能检验 1.主轴系统 在手动方式下进行，分别选择高、中、低三种主轴转速，连续进行5次正转和反转的启动和停止动作，检验主轴动作的灵活性和可靠性。,返回,下一页,上一页,子项目二 数控机床性能检验,在数据输入方式下，使主轴转速从最低速逐步提高到最高速，检验各级转速值，转速允差为设定值的 10%，同时观察机床的振动情况。主轴在连续2h高速运转后允许温升不超过15。主轴准停装置连续操作5次，检验准停动作的可靠性和灵活性。,返回,下一页,上一页,子项目二 数控机床性能检验,2.进给系统 在手动方式下进行，检验各坐标轴正转和反转的低、中、高速进给和快速移动的启动、停止、点动等动作的平稳性和可靠性。在数据输入方式下，检验G00指令速度和G01指令各种进给速度，允差为设定值的 5%。除此之外，进给系统的检测还要检查各坐标轴的软硬限位的可靠性及其回原点的稳定性。,返回,下一页,上一页,子项目二 数控机床性能检验,3.自动换刀系统 在刀库装满刀柄的满载条件下，通过手动操作和自动运行，检验刀具自动交换的可靠性、灵活性和平稳性;检测机械手抓取最大允许重量刀柄的可靠性，刀号选择的正确性;同时测定自动交换刀具的时间。4.数控装置 检查数控装置的各种指示灯、操作面板等功能和动作的正确性和可靠性，数控装置的密封性，数控装置与伺服驱动单元的连接电缆的可靠性。,返回,下一页,上一页,子项目二 数控机床性能检验,5.电气装置 在数控机床试运转前后分别对机床电气装置进行一次绝缘检验。测定数控装置和电气柜的接地质量、绝缘的可靠性。检查数控装置和电气柜内的通风散热条件和清洁状况。6.气、液装置 检验机床压缩空气源、气路有无泄漏以及工作的可靠性。如气压太低时有无报警显示，气压表和油水分离装置是否完好等。检验液压系统油路密封的可靠性。,返回,下一页,上一页,子项目二 数控机床性能检验,7.润滑装置 检验自动润滑油路工作的可靠性。如定时润滑是否正常，分配到各润滑点的油量是否均匀，润滑是否到位，油路各接头有无渗漏等。8.安全装置 检验机床对操作者的安全性以及机床保护功能的可靠性。如各种安全防罩，各坐标行程限位保护功能，各种过流、过压、过热、过载和紧急停止等功能。,返回,下一页,上一页,子项目二 数控机床性能检验,9.附属装置 检验机床各附属装置工作的可靠性。如排屑器的工作质量，冷却防护罩在大流量冷却液冲淋时有无泄漏，APC交换工作台工作是否正常，在工作台上加额定负载后自动交换是否可靠等。10.机床噪声 检验数控机床试运转噪声，不得超过80 dB。数控机床主轴一般采用了电调速装置，主轴已不是机床的主要噪声源。主轴电机的风扇噪声、液压系统的油泵噪声等可能成为机床的主要噪声。,返回,上一页,子项目三 数控机床系统功能检验,数控机床系统功能的好坏决定数控机床各个性能指标，它的好坏同样影响到机床运行的可靠性和正确性。数控机床系统功能的检验主要是通过采用机床生产厂商调试时使用(或者机床用户自编)的考机程序来进行，由考机程序体现出系统性能，考机程序中应包括数控系统主要功能的使用、自动换取刀库中2/3以上数量的刀具、主轴的最高(最低)及常用转速、快速和常用的进给速度、工作台面的自动交换、主要M指令的使用。,返回,下一页,子项目三 数控机床系统功能检验,一、数控系统功能检验 1.准备指令功能 检验快速点定位、直线插补、圆弧插补、螺纹加工、编程方式、坐标系选择、平面选择、暂停、刀具长度补偿、刀具半径补偿、镜像功能、固定循环等指令的准确性。2.辅助功能 检验程序停止、主轴启动和停止、换刀、程序结束指令的准确性。,返回,下一页,上一页,子项目三 数控机床系统功能检验,3.操作功能 检验回原点、单段程序、主轴和进给倍率调整、紧急停止、主轴和冷却液的启停等功能。4.显示功能 检验坐标显示、菜单显示、程序显示和编辑等功能的正确性。5.通信功能 检验数据发送、接收的正确性，DNC的可靠性。,返回,下一页,上一页,子项目三 数控机床系统功能检验,二、连续空运行 让数控机床在较长的一段时间内带负载运行功能较为完整的起考机程序，是综合检验数控机床各种自动运行功能可靠性的最好方法。数控机床出厂之前，一般要经过96 h的自动连续运行，考虑到机床运输和重新安装的影响，用户在验收时要进行816h的自动连续运行。如果机床8h连续运行无故障，则表明机床的可靠性达到一定要求。,返回,上一页,图2-1,返回,
