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第九章数控机床的应用与维修近年来，我国的数控机床发展很快，数控机床的产量越来越大。数控机床的发展一方面要努力提高其质量和数量，另一方面要充分认识到数控机床应用和维护的重要性，认识到正确的使用和良好的维护、维修措施、是机床长期可靠地运行地重要保障。必须努力提高数控机床使３用维修人员的素质。数控机床是一种高精度，高效率的自动化设备，是一种典型的机电一体化产品。它包括机床、数控装置、伺服驱动及检测装置等部分，每部分都有各自的特性，因此，涉及的知识面广，技术难度大，对使用和维修人员提出了更高的要求。数控机床的应用和维修包括数控机床的选用、安装和调试、使用、日常维护及故障分析，判断和处理等方面内容。本章对这方面的基本知识和一搬性原则进行论述。第一节数控机床的选用一、选用的方法选用步骤数控机床的选用可分为如下几步：选用前的准备工作选用前的准备工作只要是明确和确定选型要求，包括包括确定加工对象的类型、加工范围、内容和要求、生产批量及坯料情况等；挑选出典型零件，进行数控加工的工艺分析；明确机床精度和功能方面的要求及购买数控机床的投资费用。初选在明确和确定了选用要求之后，应用广泛地收集国内外有关数控机床的信息资料，在其中选出多种满足要求的产品。精选和终选初选产品之后，应向该产品的生产厂家索取更详细的资料，进一步了解该产品的情况，并广泛征求各个方面专家的意见，必要时可作加工试验，促进选择。也可将初拟的机床类型、规格和性能与生产厂家共同商讨，以求更加合理。同时应考虑产品供货情况，通过多方面比较分析后，选择理想的机型和厂家。对于技术力量较弱或初次选用数控机床的用户，在有困难的情况，可带图样请生产厂协助选型，也可委托有关专业部门（如研究所）或生产厂提供成套工艺服务（包括加工工艺、夹具和刀具的设计制造、编制加工程序以及试切等）。这样做，虽然初次投资费用会增加，机床到厂后即可投入使用，很快发挥效益。选用中应注意的事项注意培训和配备操作员，维修员和编程员数控机床是技术比较密集的机床，要求从事该项工作的人员有较强的事业心和责任心，具较好的业务能力，能刻苦钻研。操作员应选择相近工种，具有一定的专业知识的人加以培训。维修人员应选择具有自动控制、计算机或机电一体化专业知识的人员担任。而编程人员因与工艺和数学有关，则宜选择熟悉工艺并且具有一定数学和软件知识基础的人员加以培训后担任。引进国外数控机床时还要注意以下问题1.合理确定机床和数控系统的选择功能。该功能一般有几十项之多供用户选定后，才能提供，各个功能分别急件。2.尽可能引进相同厂家的设备，以利于维修，编程和刀具的通用。3.签定合同前，用户要充分进行洽谈，对产品的技术性能、验收条件、价格和售后服务等作深入了解并及时与进出口部门沟通。二、选用的一般原则实用性选用数控机床时总是有一定的出发点，目的是解决生产中的某一个问题或几个问题。因此选是为了用，这是最首要的。实用性就是要使选中的数控机床最终能最佳程度地实现预定的目标。例如选数控机床是为了加工复杂的零件？是为了提高工作效率？是为了提高精度？还是为了集中工序，缩短周期？或是实现柔性加工要求？有了明确的目标，有针对性地选用机床，才能合理的投入，获得最佳效果。经济性经济性是指所选用的数控机床在满足加工要求的条件下，所支付的代价是经济的或是合理的。经济性往往是和实用性相联系的，机床选得实用，那么经济上也会合理。在这方面要注意的是不要以高代价换来功能过多而又不实用的较复杂的数控机床，即注意性能/价格比。否则，不仅是造成了不必要的浪费，而且也会给实用、维修保养及修理等方面带来困难，况且数控系统的更新期越来越缩短，两年不用，就有新的系统和新的机床出现，而且到那时候所需花费的代价会比现在更低。因此在选用数控机床时一定要量“力”而行。可操作性用户所选用的数控机床要与本企业的操作和维修水平相适应。选用了一台较复杂、功能齐全、较为先进的数控机床，如果没有适当的人去操作、没有熟悉的技工去维护修理，那么再好的机床也不可能用好，也发挥不了应有的作用。因此，在选用数控机床时要注意工件的工艺分析、工序的制订、数控编程、工装准备、机床安装与调试，以及在加工过程中进行的故障排除与及时调整的可能性，这样才能保证机床长时期正常运转。愈是高档的、复杂的数控机床，在操作时可能非常简单，而加工前的准备和使用中的调试与维修却比较复杂，因此，在选用数控机床时，要注意力所能及。稳定可靠性这虽是指机床本身的质量，但却与选用有关。稳定可靠性高，既有数控系统的问题，又有机械部分的问题，尤其是数控系统（包括伺服系统）部分。数控机床如果不能稳定可靠地工作，那就完全失去了意义。要保证数控机床工作时稳定可靠，在选用时一定要选择名牌产品（包括主机、系统和配套件），因为这些产品在技术上成熟、有一定的生产批量且已有相当用户。三、选用要素数控机床的种类和品种很多，可从下述几方面来合理选用。数控机床的类型、规格及精度应与产品相适应选择数控机床首先要根据产品的零件类型、尺寸、批量、加工复杂程度等因素进行综合分析，确定与其相适应的数控机床类型、规格。在选择数控机床时一方面要考虑到数控机床的先进性和适应能力，使其在产品改进时仍能适应产品的要求。另一方面要尽量避免选择数控机床规格太高、精度太高的浪费显现。数控机床的规格偏大，则价格昂贵，用大机床加工小零件是不经济的，而且战地面积大，能耗高，辅助工作时间增加。选用时应分别从类型、规格、精度几方面进行分析比较。（1）从类型方面考虑选择何种类型的机床，要根据工件的结构而定。每类机床都有其适应的加工对象。数控立铣特别适应与加工板类零件以及其它厚度不大且外形复杂的零件如凸轮、模具、型腔、电梯齿条、样板等。立式铣床加工时便于观察和测量，加工小箱体与箱体盖类零件的轴承孔也很方便。卧铣和立铣相比，前者加工时出屑方便，切削热易于散发，因此易得到较理想的表面粗糙度，如对电视机机壳、洗衣机塑料胆模具等一类零件的加工，则选用数控卧铣较适宜。（2）从规格方面考虑数控机床价格较高，希望它能起到关键加工设备的作用。数控机床的规格主要指各数控坐标轴的行程范围和电动机功率。选择数控机床的规格时，要综合考虑加工件的尺寸大小，一般要比所选定的典型加工对象的规格大一些，因为加工件的轮廓尺寸应在机床的加工范围之内，并要考虑到安装夹具所需的空间。（3）从精度方面考虑选择加工设备，精度是一项指标。数控机床除属于机床本身的各项几何精度外，还有位置精度，其中主要的检验项目有：定位精度，重复定位精度和反向偏差。由于精度标准和评定方法不同，制造厂提供的精度数字可能有差别，选购时应注意了解制造厂所用的是何种精度标准和测量方法，以便确保满足必要的加工精度。一般来说，凡是采用直接位置测量（闭环系统）的数控机床比间接位置测量（半闭环）的精度高。此外，加工过程中机床精度的稳定性也是需要重视的，应选择那些在设计上对热变形采取了一定措施的机床，在实际加工时才可以确保获得较稳定的加工精度。合理选定数控机床中的选择功能数控机床的功能与价格有密切的联系，因此在实际选用时有一个功能与价格的权衡问题。数控功能主要包括坐标轴数和联动轴数、人机对话编程及图形显示功能、故障自诊断功能等。这些功能直接影响设备的加工控制性能、操作使用性能和故障维修性能。一般数控厂家都将数控功能分为基本功能和供用户选择的选择功能两类。基本功能是系统必须提供的功能；而选择功能只有当用户特定选择了之后，才能提供。这部分是为特殊的加工而设定的，功能越多，性能越好，但价格也就越贵。选择功能应从实际使用的要求来确定。例如立式车床上，一般不进行螺纹加工，因此购买立式数控车床可以不要求具备螺纹切削功能。如果不加分析的都要，许多功能用不上，而会大幅增加产品成本。因此选购时不能盲目追求先进，要统筹兼顾，考虑经济性和投资效益。数控机床应配套，控制系统应统一如果同时购置多台数控机床应注意数控机床类型和规格要配套。应根据产品的类型合理地选择数控机床的类型、规格，使之配套。例如某产品零件的加工是以车削加工为主，则可以考虑多购数控车床，适当地配置数控铣床等其它类型数控机床。同时应尽量选购同一厂家的产品，至少应购同一厂家的控制系统，这样将给以后维修带来极大的便利。如果某些工厂订购机床，不仅要求控制系统采用同一厂家的产品，而且希望机床的其它配套件也采用同一厂家的产品。这对机床维修和配件供应都是很有利的。配置必要的附件和刀具为了充分发挥数控机床的作用，增加其加工能力，必须配备必要的附件和刀具，如刀具预调仪、纸带穿孔机、纸带阅读机、自动编程器、测量头、中心找正器和刀具系统等。这些福建和刀具一般在数控机床说明书中都有介绍，在选购是应该考虑本单位加工产品的特点，以满足加工要求。数控机床的附件较多，不同类型的数控机床，其附件各不相同。选择数控机床的附件要坚持高可靠性的原则，避免因某个附件缺少或出现问题而影响整机的运行。选择数控机床的刀具时要了解主轴系统的规格、机械手夹持部位尺寸以及刀柄尾部拉杆尺寸等情况。优先选择国内生产的数控机床购买国内生产的数控机床，一方面是对国内机床制造业的支持；另一方面在技术培训、售后服务、附件配套和备件补充等方面能方便一些，而且价格便宜。第二节数控机床的安装与调试数控机床的安装与调试是使机床恢复和达到出厂时的各项性能指标的重要环节。数控机床的安装与调试的优劣直接影响到机床的性能。一、数控机床的安装数控机床的安装一般包括基础施工、机床柴箱、吊装就位、连接组装以及试车调试等工作。数控机床安装时应严格按产品说明书的要求进行。小型机床的安装可以整体进行，所以比较简单。大、中型机床由于运输时分解为几个部分，安装时需要重新组装和调整，因而工作复杂得多。现将机床的安装过程分别予以介绍。1．基础施工及机床就位机床安装之前就应先按机床厂提供的机床基础图打好机床地基。机床的位置和地基对于机床精度的保持和安全稳定地运行具有重要意义。机床的位置应远离振源，避免阳光照射，放置在干燥的地方。若机床附近有振源，在地基四周必须设置防振沟。安装地脚螺栓的位置做出预留孔。机床拆箱后先取出随机技术文件和装箱单，按装箱单清点各包装箱内的零部件、附件等资料是否齐全，然后仔细阅读机床说明书，并按说明书的要求进行安装，在地基上放多块用于调整机床水平的垫铁，再把机床的基础件（或小型整机）吊装就位在地基上。同时把地脚螺栓按要求安放在预留孔内。2．机床连接组装机床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。如主床身与加长床身的连接，立柱、数控柜和电气柜安装在床身上，刀库机械手安装在立柱上等等。机床连接组装前，先清除连接面和导轨运动面上的防锈涂料，清洗各部件的外表面，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状态，以利于进一步的精度调整。部件安装之后，按机床说明书中的电气接线图和液压气动布管图及连接标记，把电缆、油管、气管对号连接好，并检查连接部位有无损坏和松动。特别要注意接触密封的可靠。数控柜和电气柜要检查其内部接插件有无因运输造成的损坏，检查各接线端子、连接器和印制电路板是否插入到位、连接到位及接触良好。仔细检查完成这些工作后，才能顺利试车。3．试车调整机床试车调整包括机床通电试运转的粗调机床的主要几何精度。机床安装就位后可通电试车运转，目的是考核机床安装是否稳固，各传动、操纵、控制、润滑、液压、气动等系统是否正常灵敏可靠。通电试车前，应按机床说明书要求给机床加注规定的润滑油液和油脂，清洗液压油箱和过滤器，加注规定标号的液压油，接通气动系统的输入气源。通电试车通常是在各部件分别通电试验后再进行全面通电试验的。先应检查机床通电后有无报警故障，然后用手动方式陆续起动各部件。检查安全装置是否起作用，各部件能否正常工作，能否达到工作指标。例如，起动液压系统时要检查液压泵电动机转动方向是否正确，液压泵工作后管路中能否形成油压，各液压元件是否正常工作，有无异常噪声，有无油路渗漏以及液压系统冷却装置是否正常工作；数控系统通电后有无异常报警；系统