第9章数控机床的选择安装使用与维护课件.ppt

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1、2022/12/20,第9章数控机床的选择安装使用与维护,第9章数控机床的选择安装使用与维护,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.1 数控机床的选择方法,1、根据典型加工零件来选择机床,各种类型的数控机床及其适合加工的典型零件有：,1）数控车床具有多种型面的轴类零件和法兰类零件；2）车削中心有复合加工要求的轴类零件和法兰类零件（在回转体零件上有钻、铣、镗加工要求时）；3）数控立式铣床、立式加工中心板类零件、有空间轮廓型面的零件；4）数控卧式铣床、卧式加工中心箱体类零件（加工时排屑方便，表面粗糙度好）；5）数控电火花线切割机床模具、特殊难加工材料的零件、异形槽、电火花成形加工用电极，etc.

2、6）数控电火花成形机床高硬脆材料、导电材料的复杂表面、微细结构和形状、高精度加工、高表面质量加工，etc.,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.1 数控机床的选择方法,2、数控机床规格的选择,数控机床规格的选择需考虑：a.数控坐标的行程范围与能加工工件的最大尺寸有关；b.主轴电动机的功率与机床的切削能力（生产率）有关。由于调速电机在低转速时输出功率比额定功率要低很多，主轴电机通常要加大规格（比普通机床主轴电机的额定功率大一号到两号）选用；c.机床工作台面的尺寸及承重范围与工件尺寸、工件的装夹有关；d.根据所加工的典型零件、加工余量大小、要求的切削能力、要求达到的加工精度、能配置的刀具等因素

3、来综合考虑。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.1 数控机床的选择方法,3、数控机床精度的选择,数控机床的精度等级可分为普通型和精密型两种，关键精度的项目有：几何精度、定位精度和切削精度。 数控机床精度检验项目有很多项，最有特征项目是：单轴定位精度、单轴重复定位精度和两轴以上联动加工出试件的圆度。,铣削圆柱面精度或铣削空间螺旋槽（螺纹）是综合评价数控机床有关数控轴（两轴或三轴）伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的指标，评价方法为测量加工出圆柱面的圆度。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.1 数控机床的选择方法,4、数控系统的选择原则,根据数控机床的类型来选择； 根据数控机床的主要使

4、用指标来选择； 根据数控机床的性能来合理选择CNC系统的功能； 选择CNC系统时要综合考虑所需要的系统功能； 尽量选用大厂、大公司的产品； 综合考虑性能价格比及售后服务等环节。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.1 数控机床的选择方法,5、根据生产能力来选择数控机床,数控机床的选型，要考虑设备所能达到的生产能力。数控机床上每道工序的时间计算如下： t工序 = t辅助 + t切削 + t换刀 + t转位 + t装卸,式中：t辅助加工中辅助运动时间； t切削纯切削时间； t换刀机床自动交换加工工具的时间； t转位立、卧转位工作台机床，转台多次转位占用的时间；t装卸停机装卸工件占用的时间。,第

5、9章数控机床的选择安装使用与维护,9.1 数控机床的选择方法,6、数控机床功能的选择和附件的选择,（1）应根据负载条件来选择进给驱动伺服电动机： a.机床空载运行时，加在电动机轴上的负载转矩应在其连续额定转矩范围内；b.最大负载转矩、加载周期及过载时间都应在电动机特性曲线允许范围内；c.电动机在加、减速过程中的转矩应在加/减速区（间断工作区）之内；d.对要求频繁启、制动及周期性变化的负载，必须检查它在一个周期中的转矩均方根值，并应小于电机的连续额定转矩； e.加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。电动机惯量Jm和负载惯量J1的推荐值为：1（J1/Jm）3 最佳

6、为J1/Jm=1,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.1 数控机床的选择方法,6、数控机床功能的选择和附件的选择,（2）主轴电动机的选择： a.应满足机床的切削功率、单位时间金属切除率、主轴低速大转矩的要求； b.根据要求的主轴加/减速时间计算出的电动机功率不应超过其最大输出功率； c.主轴频繁启、制动的场合计算出来的平均功率不能超过其连续额定输出功率； d.恒速控制场合，恒速所需的切削功率和加速所需功率两者之和应在电动机能够提供的功率范围之内；,（3）附件及功能的选择：冷却液供应装置、防护罩、自动排屑器、切屑过滤装置，etc.,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.1 数控机床的选择方

7、法,7、数控机床使用刀具的选择,应结合生产性质、机床类型、数控加工方案、工件的尺寸及外形、加工表面粗糙度、加工精度、工件材料等因素来选择所需刀具； 应根据使用要求来选择自动换刀装置及刀具储存容量； 结合标准系列合理选择数控机床所使用的加工工具（刀柄和刃具）； 合理选择刀具预调仪。,8、技术服务的选择： 指针对数控机床产品销售的售前、售后服务。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.2 数控机床的使用,9.3 数控机床的安装与调试,1、数控机床的使用要点2、数控机床的生产管理办法,1、数控机床的安装要求a.地基的要求；b.环境温度和湿度要求；c.电网和地线的要求；d.避免环境干扰的措施；e.气

8、源、水源及排屑的要求；,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.3 数控机床的安装与调试,2、数控机床的安装调试步骤a.数控机床初就位-外观验收；b.数控机床的组装；c.数控机床的通电试车： 连接从配电柜到输入机床电源开关的动力电缆； 进行数控机床的地线连接； 各部件逐一供电及总供电试验； 检查电动机的旋转方向及工作情况； 解除机床各部件中为防止运输中移动的紧固件； 粗调床身水平度，调整机床的主要几何精度及主要运动部 件与主机的相对位置；用快干水泥灌注各地脚螺栓孔。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,机床验收的内容：,开箱检验和外观检查；机床性能及数控功能检验； 机床性能的验收：主轴、进给、

9、换刀、机床噪声、电气装置、数控装置、气动液压装置、附属装置的运行是否达到设计要求或出厂说明书要求。 数控功能的检验内容：运动指令功能、准备指令功能、操作功能、显示功能等。,精度验收。检测内容： 几何精度、定位精度、切削精度。,9.4 数控机床精度的检测,第9章数控机床的选择安装使用与维护,1、几何精度的检测,几何精度的检验，可以综合反映机床的各关键零部件及其组装后的几何形状误差。,常用的检验工具： 精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度验棒。,9.4 数控机床精度的检测,几何精度检验内容：针对机床各运动大部件及执行切削运动的各主要部件的形位公差检验项目。（见P24

10、4例）,第9章数控机床的选择安装使用与维护,精密方箱、直角尺、平尺、桥板、验棒,第9章数控机床的选择安装使用与维护,定义：是指机床各坐标轴在数控装置控制下运动所能达到的位置精度。定位精度取决于机床数控系统和机械传动误差。定位精度的主要检测内容：各直线运动轴的定位精度和重复定位精度；各直线运动轴机械原点的返回精度；各直线运动轴的反向误差；各回转运动轴（回转工作台）的定位精度和重复定位精度；各回转运动轴原点的返回精度；各回转运动轴的反向误差；,2、定位精度的检测,9.4 数控机床精度的检测,第9章数控机床的选择安装使用与维护,检测工具：双频激光干涉仪、测微仪和成组块规、标准刻度尺、光学读数显微镜。

11、,定位精度的检测在机床和工作台空载条件下进行。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,机床的切削精度是一项综合考核精度。切削精度检验可分为：单项加工精度检验；加工一个标准的综合性试件精度检验。卧式加工中心切削精度检验内容：镗孔精度（圆度、圆柱度）；端铣刀铣平面精度（平面度、阶梯差）；端铣刀铣侧面精度（垂直度、平行度）；镗孔孔距精度（X轴方向、 Y轴方向、对角线方向、孔径偏差）；立铣刀铣四周面精度（直线度、平行度、厚度差、垂直度）；两轴联动铣削直线精度（直线度、平行度、垂直度）；立铣刀铣削圆弧精度（圆度）；,3、切削精度的检测,第9章数控机床的选择安装使用与维护,9.5 数控机床的维护、保养及故障

12、排除,1、可靠性和可维护性,数控系统可靠性的概念：指数控机床在规定的工作条件下（即设计时提出的数控系统的使用环境温度、使用方法及使用条件等），系统维持无故障工作的能力。,(1)平均无故障工作时间MTBF（Mean Time Between Failures）：指数控系统在使用中，两次故障间隔的平均时间。即数控系统在寿命范围内总的工作时间和总故障次数之比，总工作时间/总故障次数。,数控系统的可靠性的衡量指标有：,第9章数控机床的选择安装使用与维护,（2）平均排除故障时间MTTR（ Mean Time To Repair）：指系统从出现故障开始直至排除故障恢复正常使用所需的平均时间。越短越好。 （

13、3）有效度（或可利用率）A：如果把MTBF看作系统的能工作时间，那么有效度（可利用率）就是能工作时间与总时间之比，即有效度A为 A =有用时间/（有用时间+平均修复时间） =平均无故障时间/（平均无故障时间+平均排除故障时间） =MTBF/（MTBF+MTTR） 1 可见，A越接近1越好。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,(4)失效率曲线（或故障率曲线）：失效率曲线是一条瞬时故障率变化曲线。它描述了数控设备瞬时故障随时间变化的关系。从失效的类型来分，该曲线可分为系统的初期运行区1、有效寿命区2、衰老区3。初期运行区的失效与设计、制造和装配及元器件的质量有关，一般采取措施可消除。有效寿命区的

14、故障较少，并主要为操作或维修不当造成的偶发故障。衰老区故障较多，是由于年久失修和磨损而产生的故障，说明系统的寿命将尽。数控设备在运行初期和衰老区，其可靠性较低。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,2、数控系统的预防性维护,严格遵守操作规程和日常维护制度；应尽量少开数控柜和强电柜的门；定期清扫数控柜的散热通风系统；数控系统的输入/输出装置的定期维护；定期检查和更换直流电动机电刷；经常监视数控系统的电网电压；定期更换存储器用电池；（每年更换一次，电池的更换应在数控系统供电的状态下进行，以免参数丢失）数控系统长期不用时的维护；（经常给数控系统通电，对于直流电动机应将电刷取出,以免腐蚀换向器）备用电

15、路板的维护（定期通电维护）。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,使用中应注意的问题：使用环境避免阳光的直射和其他热辐射；避免太潮湿或粉尘过多的场所；避免有腐蚀气体的场所；要远离振动大的设备。电源要求允许波动范围为其额定值的-10%+10%；有操作规程；不宜长期封存不用；每周通电1-2次，每次空运行1小时左右。,3、数控机床的日常维护与保养（见表9-2）,第9章数控机床的选择安装使用与维护,某加工中心的维护点检表,每半年滚珠丝杠清洗旧润滑脂，涂上新的油脂液压油路清洗溢流阀、减压阀、滤油器及油箱箱底更换或过滤液压油主轴润滑恒温油箱每年检查并更换直流伺服电机碳刷检查换向器表面，吹净碳粉，去毛刺更换

16、长度过短的电刷，跑合后使用润滑液压泵、滤油器清洗清理池底，更换滤油器,不定期检查各轴轨道上镶条、压紧滚轮松紧状态按机床说明书调整冷却水箱检查液面高度太脏、更换清理水箱底部经常清洗过滤器排屑器经常清理铁屑检查有无卡住清理废油池及时取油池中废油，以免外溢调整主轴驱动带松紧按机床说明书调整,第9章数控机床的选择安装使用与维护,机械部件的维护,主传动链的维护熟悉主传动链的结构、性能和主轴调整方法；带传动的主传动,应定期调整带的松紧,防止打滑造成的丢转；检查主轴箱温度,检查主轴润滑恒温油箱, 每年更换一次润滑油,并清洗过滤器；经常检查压缩空气气压,保持主轴与刀柄连接部位的清洁；刀具拉紧装置长时间使用后会

17、产生间隙,需调整液压缸活塞的位移量；滚珠丝杠螺母副的维护定期检查、调整丝杠螺母副的轴向间隙； 检查丝杠支承与床身的连接是否松动；采用润滑脂润滑的滚珠丝杠，每一个半年清洗丝杠上的旧润滑脂，换上新的润滑脂；用润滑油润滑的滚珠丝杠，每次机床工作前加油一次。丝杠防护装置一有损坏要及时更换。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,刀库及换刀机械手的维护手动装刀时要确保装至位，装牢；严禁超重、超长刀具装入刀库；采用顺序选刀方式的，注意刀库上刀具的顺序；注意保持刀柄和刀套的清洁；开机后，先空运行检查机械手和刀库是否正常；液压系统维护定期对油箱内的油进行检查、过滤、更换；检查冷却器和加热器的工作性能，控制油温；

18、定期检查更换密封件，防止液压系统泄漏；定期检查清洗或更换液压件、滤芯、定期检查清洗油箱和管路；严格执行日常点检制度，检查系统的泄漏、噪声、振动、压力、温度等是否正常。,机械部件的维护,第9章数控机床的选择安装使用与维护,气动系统维护选用合适的过滤器，清除压缩空气中的杂质和水分；检查系统中油雾器的供油量，保证空气中有适量的润滑油来润滑气动元件，防止生锈、磨损造成空气泄漏和元件动作失灵；定期检查更换密封件；注意调节工作压力；定期检查清洗或更换气动元件、滤芯；机床精度的维护检查遇到以下情况必须进行机床精度检查：操作失误或机床故障造成撞车后；机床动态精度发生变化后；,机械部件的维护,第9章数控机床的选

19、择安装使用与维护,4、数控系统现场维修基本条件和实施步骤,（1）设备工作条件；（2）供电措施；（3）操作人员水平；（4）用户维修；（5）维修工作步骤；（6）维修中注意事项；,第9章数控机床的选择安装使用与维护,5、数控机床的故障检测与排除,（1）数控机床常见故障分类,按发生故障的部件分类：主机故障数控机床主机部分（主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置）产生的故障；电气故障分为弱电故障与强电故障。弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元，输入、输出装置等电子电路。强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及

20、其所组成的电路。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,5、数控机床的故障检测与排除,（1）数控机床常见故障分类,按发生故障的性质分类：系统性故障是指超过一定的极限值或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障；随机性故障指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。与安装质量、组件排列、参数设定、元器件品质、操作失误与维护不当以及工作环境影响等因素有关。,还可按故障发生后有无报警显示、故障发生的原因、故障发生时有无破坏性来进行分类。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,故障检测步骤和要求： 故障检测（确定有否故障）故障诊断 故障判断（确定故障性质） 故障定位（确定故障部位

21、）故障诊断要求： 故障检测方法简便有效； 使用的诊断仪器少而实用； 故障诊断的所需的时间尽可能短。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9章数控机床的选择安装使用与维护,a.直观法问机床的故障现象、加工状况等；看CRT报警信息、报警指示灯、熔丝断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变形、开裂、保护器脱扣、触点火花等；听异常声响；闻电气元件焦糊味及其它异味；摸发热、振动、接触不良等。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,常规检测方法有：,第9章数控机床的选择安装使用与维护,b. CNC系统的自诊断功能法开机自诊断通电后系统内部自诊断程序自动执行对C

22、PU、存储器、总线和I/O等模块及功能板、CRT、软盘等外围设备进行功能测试，确定主要硬件能正常工作。运行中的故障信息提示发生故障在CRT上报警信息，查阅维修手册确定故障原因及排除方法。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9章数控机床的选择安装使用与维护,c.功能程序测试法 当数控机床加工造成废品而无法确定是编程、操作不当还是数控系统故障时，或是闲置时间较长的数控机床重新投入使用时,将G、M、S、T、F功能的全部指令编写一个试验程序并在这台机床上运行，可快速判断哪个功能不良或丧失。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9章数控机床的选择

23、安装使用与维护,d.交换法 在分析出故障大致起因的情况下，利用备用的印制线路板、模板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9章数控机床的选择安装使用与维护,e.转移法 将CNC系统中具有相同功能的两块印制线路板、模板、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障的转移情况，就能快速判断故障的部位。,系统,X驱动,Y驱动,X电机,Y电机,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9章数控机床的选择安装使用与维护,f.参数检查法 数控机床的机床参数是经一系列的试验和调整而获

24、得的重要参数，是机床正常运行的保证。包括有增益、加速度、轮廓监控及各种补偿值等。当机床长期闲置不用或受到外部干扰会使数据丢失或发生数据混乱，机床将不能正常工作。可调出机床参数进行检查、修改或传送。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9章数控机床的选择安装使用与维护,g.测量比较法 为了检测方便，在模板或单元上设有检测端子，用万用表、示波器等仪器对这些端子的电平或波形进行测试，将测试值与正常值进行比较，可以分析和判断故障的原因及故障的部位。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9章数控机床的选择安装使用与维护,h.敲击法 数控系统是由各种

25、电路板组成，电路板上、接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处，若故障再现，则敲击处很可能就是故障部位。i.局部升温法 设备运行较长时间或环境温度较高时，机床就会出现故障，可用电吹风、红外灯照射可疑的元件或组件。确定故障点。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9章数控机床的选择安装使用与维护,j.原理分析法 根据CNC系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。,5、数控机床的故障检测与排除,（2）故障检测及其常规检测方法,第9

26、章数控机床的选择安装使用与维护,5、数控机床的故障检测与排除,（3）数控机床常见故障,a.数控机床的机械故障包括： -进给传动链故障； -主轴部件故障； -自动换刀装置故障； -各级运动位置检查的行程开关压合故障； -配套附件的故障。,机械故障诊断的方法： 实用诊断技术（问、听、看、闻、摸、查）、振动、噪声测试、油液分析、温度测试、超声、X射线探伤、专家诊断系统。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,机械故障诊断举例故障现象 故障原因 主轴发热 轴承损伤或不清洁、轴承油 脂耗尽或油脂过多、轴承间 隙过小。 主轴强力 电机与主轴传动的皮带过松、切削停转 皮带表面有油、离合器松。 润滑油泄漏 润滑

27、油过量、密封件损伤或 失效、管件损坏。,第9章数控机床的选择安装使用与维护,机械故障诊断举例故障现象 故障原因 主轴噪声 缺少润滑、皮带轮动平衡 （振动） 不佳、带轮过紧、齿轮磨损或 啮合间隙过大、轴承损坏。 主轴没有 油泵转向不正确、油管或滤油 润滑或 器堵塞、油压不足。 润滑不足 刀库不 电机和蜗杆轴联轴器松动。 能旋转,第9章数控机床的选择安装使用与维护,机械故障诊断举例故障现象 故障原因 刀具不能 蝶形弹簧位移量太小、刀具松 夹紧 夹弹簧上螺母松动。 刀具夹紧 刀具松夹弹簧压合过紧、液压 后不能松开 缸压力及行程不够。 丝杠副噪 丝杠支承轴承损坏或压盖压合 声大 不好、联轴器松动、润滑

28、不良、 丝杠副滚珠有破损。 丝杠运动 轴向预紧力太大、丝杠或螺母 不灵活 轴线与导轨不平行、丝杠弯曲。,（蝶形弹簧）,第9章数控机床的选择安装使用与维护,5、数控机床的故障检测与排除,（3）数控机床常见故障,b.CNC装置故障的判断方法： -通过问、看、听、触、闻进行判断； -通过CNC系统的自诊断程序进行快速判断； -通过核对CNC系统参数进行修正； -检查CNC系统的印刷线路板上短路棒的设定； -通过印刷线路板的检测端子来测量电路的电压及 波形，判断电路的工作状态是否正常； -利用自诊断功能的状态显示来检查数控系统与机 床之间的接口信号； -通过备件置换法进行判断。,2022/12/20,第9章数控机床的选择安装使用与维护,演讲完毕，谢谢听讲!,再见，see you again,3rew,