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国家职业资格培训教材技能型人才培训用书国家职业资格培训教材编审委员会编数控车工(高级）沈建峰虞俊主编国家职业资格培训教材技能型人才培训用书依据劳动和社会保障部制定的《国家职业标准》要求编写第一章概述培训学习目标了解数控机床的工作原理及其特点；了解数控车床的主要机械结构；了解典型车床所用数控系统；掌握数控车床的验收方法；掌握数控车床日常维护的保养方法。第一章概述第一章概述第一章概述目录第一节数控机床的特点一、数控机床的工作原理及基本组成二、数控机床的特点第二节数控车床的机械结构一、数控车床的结构特点二、数控车床的主轴部件三、数控车床的进给传动系统四、数控车床的自动换刀机构第三节典型车床数控系统介绍一、FANUC数控系统二、SIEMENS数控系统三、国产系统四、其他系统第四节数控车床的验收一、数控车床的外观验收二、数控车床的精度验收第五节数控车床的日常维护和保养一、数控车床的使用要求二、数控车床的定期检查三、数控车床故障诊断的常规方法四、数控车床常见故障分类五、数控车床的安全操作规程复习思考题第一章概述第一节数控机床的特点（1）输入/输出装置数（2）数控装置1.数控机床的工作原理2.数控系统的组成图1-1数控装置的组成及其工作过程一、数控机床的工作原理及基本组成第一章概述第一节数控机床的特点（3）伺服装置数控装置与机床本体间的电传动联系环节，也是数控系统的执行部分。包括驱动和执行机构两大部分（4）检测和反馈装置的作用是检测位移和速度，将反馈信号发送到数控装置。数控机床的加工精度主要是由检测反馈装置的精度决定的。可分为数字式与模拟式。第一章概述第一节数控机床的特点二、数控机床的特点加工精度高、生产率高、自动化程度高、劳动强度低、柔性强、经济效益好、有利于现代化管理等特点。第一章概述第二节数控车床的机械结构数控机床对机床主机部分的结构设计提出了高精度、高刚度、低转动惯量、低摩擦、高谐振频率、适当的阻尼等要求。一、数控车床的结构特点1）简化机械传动结构。2）采用“三刚”支承构件。3）采用效率、刚性和精度等各方面好的传动元件4）改善劳动条件，提高生产率。5）减小机床热变形二、数控车床的主轴部件良好的回转精度、结构刚性、抗振性、热稳定性、部件的耐磨性和精度的保持性。有些数控车床，还具有自动夹紧装置、主轴准停装置和切屑清除装置等结构。1．对主轴结构的要求第一章概述第二节数控车床的机械结构（1）数控机床的常用轴承一般中小型数控机床的主轴部件多数采用滚动轴承；重型数控机床的主轴部件多数采用液体静压轴承；高精度数控机床采用气体静压轴承；有高转速要求的主轴采用磁力轴承或陶瓷滚珠轴承。2．主轴部件的支承（2）主轴常用的几种滚动轴承图1-2主轴常用滚动轴承的结构形式第一章概述第二节数控车床的机械结构（3）主轴滚动轴承的预紧两种方法：1）轴承内圈移动。调整螺母一般采用细牙螺纹,便于微量调整,而且在调好后要能锁紧防松。图1-4滚动轴承的预紧2）修磨座圈或隔套第一章概述第二节数控车床的机械结构图1-6主轴组件3．数控车床的主轴组件主轴内孔用于通过长的棒料，也可用于通过气动、液压夹紧装置(动力夹盘)。第一章概述第二节数控车床的机械结构4．数控车床的主轴驱动和主轴调速方式图1-7数控机床主轴驱动的几种配置方式a)齿轮变速b)带传动c)两个电动机分别驱动d)电动机直接驱动e)内装电动机主轴传动结构第一章概述第二节数控车床的机械结构三、数控车床的进给传动系统2．数控车床对进给传动机构的要求由于数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性有关。摩擦阻力小、传动精度和传动刚度高、传动零件的惯量小、系统具有适度阻尼、稳定性好、寿命长、使用维护方便。3．滚珠丝杠副普通丝杠副采用滑动摩擦，滚珠丝杠副采用滚动摩擦。因此，滚珠丝杠副的传动要比普通丝杠副灵敏且传动效率高。1．进给传动副的作用第一章概述第二节数控车床的机械结构（1）滚珠丝杠副的循环方式内循环和外循环图1-8滚珠丝杠副的内循环方式1—丝杠2—螺母3—滚珠4—返向器图1-9滚珠丝杠副的外循环方式1—弯管2—压板3—丝杠4—滚珠5—螺纹管道第一章概述第二节数控车床的机械结构（2）滚珠丝杠螺母副的预紧方法预紧方法的基本原理都是使两个螺母产生轴向位移，以消除它们之间的间隙和施加预紧力。图1-10垫片调整方式这种调整方法具有结构简单可靠、刚性好和装卸方便等优点，但调整较费时间，很难在一次修磨中完成调整。第一章概述第二节数控车床的机械结构图1-11所示的结构是利用螺纹来调整实现预紧的结构图1-11螺纹调整式的滚珠丝杠螺母副1、5—螺母2—返向器3—垫圈4—锁紧螺母图1-12齿差式调整间隙结构图1-12所示为双螺母齿差式调整间隙结构这种调整的方式的结构复杂，但调整方便，通过简单的计算便可获得精确的调整量，可实现定量精密微调，是目前应用较广的一种结构。第一章概述第二节数控车床的机械结构四、数控车床的自动换刀机构自动换刀装置应当满足换刀时间短，道具重复定位精度高，道具储存量足够，刀库占地面积小及安全可靠等基本要求。1．自动回转刀架的种类图1-13四刀位回转刀架图1-14多刀位回转刀架第一章概述第二节数控车床的机械结构四刀位回转刀架是经济型数控车床上普遍使用的刀架，该刀架具有良好的强度和刚度，能承受粗加工时较大的切削抗力，切削过程中刀架位移变形小，每次转位之后具有较高的重复定位精度（一般为0.001～0.005mm）。其换刀过程如下：（1）刀架抬起（2）刀架转位（3）刀架压紧2．典型数控车回转刀架结构及其工作过程第一章概述第三节典型车床数控系统介绍一、FANUC数控系统二、SIEMENS数控系统三、国产系统航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控国产数控系统的共同特点是编程与操作方便、性价比高、维修简便。国产系统的编程方法和指令格式（包括固定循环）与FANUC等系统基本相同。因此，国产车床数控系统的编成均可按其编程说明书或参照FANUC等系统的规定进行。四、其他系统日本三菱数控系统和大森数控系统，法国施耐德数控系统，西班牙的法格数控系统和美国的AB数控系统等。第一章概述第四节数控车床的验收（1）机床性能的检验机床性能主要包括主轴系统性能，进给系统性能，自动换刀系统、电气装置、安全装置、润滑装置、气液装置及各附属装置等性能。机床性能检查主要是通过“耳闻目睹”和试运转的方式进行。（2）数控功能的检验数控功能的检测验收包括该机床应具备的主要功能。一、数控车床的外观验收1．开箱检验2．外观检查3．机床性能及数控功能的验证第一章概述第四节数控车床的验收二、数控车床的精度验收1．机床几何精度的验收2．车床定位精度的检验数控车床定位精度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。数控车床的定位精度又可以理解为机床的运行精度。数控车床的移动是靠数字程序指令实现的，故定位精度决定于数控系统和机械传动误差几何精度的检测必须在机床精调后一次完成，不允许调整一项检测一项，因为几何精度有些是相互联系、相互影响的，同时还要注意检测工具和测量方法造成的误差，例如表架的刚性、测微仪的重心、检测心棒自身的振摆和弯曲等影响造成的误差。检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级，否则测量的结果将是不可信的。数控机床的几何精度是综合反映该机床的各关键零部件机器组装后的几何形状误差。第一章概述第四节数控车床的验收3．机床切削精度的检验机床的切削精度是一项综合精度,它不仅反映了机床的几何精度和定位精度,同时还包括了试件的材料、环境温度、刀具性能以及切削条件等各种因素造成的误差,所以在切削试件和试件的计量时都尽量减少这些因素的影响。第一章概述第五节数控车床的日常维护和保养数控机床对电源也没有什么特殊要求，一般都允许波动±10%。1．数控车床使用的环境要求一、数控车床的使用要求2．数控车床使用的电源要求3．数控车床使用时对操作人员要求数控机床的操作人员必须有较强的责任心，善于合作，技术基础较好，有一定的机加工实践经验，同时要善于动脑，勤于学习，对数控技术有钻研精神。第一章概述第五节数控车床的日常维护和保养二、数控车床的定期检查表1-2数控车床保养序号检查周期检查部位检查要求1每天导轨润滑油箱检查油量，及时添加润滑油，润滑油泵是否定时启动打油及停止2每天主轴润滑恒温油箱工作是否正常，油量是否充足，温度范围是否合适3每天机床液压系统油箱泵有无异常噪声，工作油面高度是否合适，压力表指示是否正常，管路及各接头有无泄漏4每天压缩空气气源压力气动控制系统压力是否在正常范围之内5每天X、Z轴导轨面清除切屑和脏物，检查导轨面有无划伤损坏，润滑油是否充足6每天各防护装置机床防护罩是否齐全有效7每天电气柜各散热通风装置各电气柜中冷却风扇是否工作正常，风道过滤网有无堵塞，及时清洗过滤器第一章概述第五节数控车床的日常维护和保养（续）序号检查周期检查部位检查要求8每周各电气柜过滤网清洗粘附的尘土9不定期冷却液箱随时检查液面高度，及时添加冷却液，太脏应及时更换10不定期排屑器经常清理切屑，检查有无卡住现象11半年检查主轴驱动传动带按说明书要求调整传动带松紧程度12半年各轴导轨上镶条，压紧滚轮按说明书要求调整松紧状态13一年检查和更换电动机碳刷检查换向器表面，去除毛刺，吹净碳粉，磨损过多的碳刷及时更换14一年液压油路清洗溢流阀、减压阀、滤油器、油箱，过滤液压油或更换15一年主轴润滑恒温油箱清洗过滤器、油箱，更换润滑油16一年冷却油泵过滤器清洗冷却油池，更换过滤器17一年滚珠丝杠清洗丝杠上旧的润滑脂，涂上新油脂第一章概述第五节数控车床的日常维护和保养三、数控车床故障诊断的常规方法（1）调查事故现场（2）分析故障原因在故障诊断过程中，通常按照先外部后内部、先机械后电气、先静后动、先公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则进行。（3）故障的排除四、数控车床常见故障分类故障种类繁多，有电气、机械、系统、液压、气动等第一章概述第五节数控车床的日常维护和保养五、数控车床的安全操作规程数控车床的操作，一定要做到规范操作，以避免发生人身、设备、刀具等的安全事故。为此，数控车床的安全操作规程如下：(1)操作前的安全操作(2)机床操作过程中的安全操作(3)与编程相关的安全操作(4)关机时的注意事项数控机床安全操作规程中，人身的安全是第一位的。复习思考题1．数控机床及系统的高度智能化主要体现在哪些方面？2．什么是NC？什么是CNC？3．数控系统主要有哪几部分组成？各有何作用？4．现代数控机床具有哪些特点？5．按运动方式，数控机床可分成哪几类？各有何特点？6．按控制方式，数控机床可分成哪几类？各有何特点？7．数控机床的结构有哪些特点？8．数控车床的主轴驱动和主轴调速方式有哪些？9．数控机床对进给传动件有哪些要求？10．滚珠丝杠螺母副的预紧方式有哪些？如何进行预紧？11．四刀位回转刀架是如何进行工作的？12．试列出在我国使用比较广泛的车床数控系统并作简要说明。13．如何进行数控机床的外观验收？14．数控机床精度验收的内容有哪些？如何进行数控车床切削精度的检验？15．数控车床的使用要求有哪些？16．如何进行数控车床的定期检查？17．数控车床常见操作故障有哪些？如何进行故障常规处理？18．数控车床的安全操作规程有哪些？