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第七章数控机床的选用、验收与维修由于数控机床具体涉及到微电子、计算机、自动控制、自动检测，以及精密机械等方面最新技术成果．而且各类数控机床之间有较大差别，因此它们的选用、验收与维修也不尽相同。本章只能从原则上作一介绍，更具体的内容可以参考产品说明书及有关使用、维护等技术文档资料。7.1.1数控机床选用的原则按我国的具体情况，数控机床可划分为三个层次：(1)高档型数控机床指可加工复杂形状具有多轴控制、工序集中、自动化程度高、具有高度柔性的数控机床。一般采用的数控系统具有32位或64位微处理器；机床的进给采用交流伺服驱动；能控制5轴或5轴以上、并实现5轴或5轴以上的联动；进给分辨串可达0.1μm，快速进给速度可达100m/min；具有通讯联网、监控、管理等功能。这类机床功能齐全，价格昂贵，主要包括5轴以上的数控铣床，大、重型数控机床，五面加立中心，车削中心和柔性加工单元等。7.1.1数控机床选用的原则(2)普及型数控机床这一档次的数控机床具有人机对话功能，应用较广‘价格适中，也称为全功能数控机床。所配置的数控系统采用16位或32位微处理器；机床的进给多用交流或直流伺服驱动；其控制的轴数和联动轴数在4轴和4轴以下；进给分辨率为1μm，快进给速度为20m/min。这类数控机床的品种门类极多．其总的趋势是趋向简单、实用，不追求过多的功能；进而使机床的价格适当降低。7.1.1数控机床选用的原则(3)经济型数控机床这类档次的数控机床结构简单，精度一般，但价格便宜、能满足一般加工精度的要求，能加工形状较简单的直线、斜线、圆弧及带螺纹的零件等。采用的数控系统是单片机或PC机；机床进给为步进电机开环驱动，控制的轴数和联动轴分别在4轴和4轴以下；进给分辨率为10μm，快速进给速度可达10/min。7.1.1数控机床选用的原则一般在选用数控机床时需遵循以下原则：(1)实用性选用数控机床的目的是为了解决生产中的问题，首要的是为了实用，实用性就是要使所选的数控机床能最大程度地实现预定目标。例如选数控机床时要明确是为了加工复杂的零件，提高加工效率，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。有了明确的目标后有针对性地选用机床，才能以合理的投入获得最佳效果。(2)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，投入要经济或较为合理。经济性往往是和实用性相联系的．机床选得实用则经济上也会合理。7.1.1数控机床选用的原则(3)可操作性用户选用的数控机床要与本企业的操作和维修水平相适应。选用了较复杂、功能齐全、较为先进的数控机床，如果没有适当的操作者操作使用，没有熟悉的技工维护修理，那么再好的机床也发挥不了应有的作用。(4)稳定可靠性稳定可靠性既与数控系统有关，也与机械部分有关。要保证数控机床工作时稳定可靠，选用时一定要选择名牌产品(包括主机、系统和配套件)。7.1.2数控机床选用的基本要点7.1.2数控机床选用的基本要点1．确定典型加工对象确定典型加工对象是数控机床选型的基础。考虑到效控机床品种多，而且每一种机床的性能只适用于一定的使用范围，每一种加工机床都有其最佳加工的典型零件。只有在一定的条件下，加工一定的工件才能达到最佳效果．因此选购数控机床首先必须确定用户所要加工的典型工件。如卧式加工中心适用于加工箱体零件—箱体、泵体、阀体和壳体等，立式加工中心适用于加工板类零件——箱盖、盖板、壳体和平面凸轮等单面加工零件。7.1.2数控机床选用的基本要点1．确定典型加工对象若适于卧式加工中心加工的典型零件在立式加工中心上加工，零件的多面加工则需要更换夹具和倒换工艺基准，这就会降低生产效率和加工精度。反之，若适于立式加工中心加工的典型霉件在卧式加工中心上加工则需要增加弯板夹具，这会降低工件加工工艺系统刚性和工效。同类规格的机床，一般卧式机床的价格要比立式机床高80％-100％，所需加工费也高;卧式机床的工艺性比较广泛，据国外资料介绍，在工厂车间设备配置中，卧式机床占60％-70％，而立式机床只占30％-40％。一些形状简单、易加工的工件，大批量生产而不费辅助工时的工件，并不能充分发挥数控机床功能多、柔性强、加工精度高、自动化程度高的优势，当工件加工要求比较特殊，而目前的数控技术还不适于它的加工要求时，也不应勉强选用数控机床。7.1.2数控机床选用的基本要点2．数控机床类型的确定要根据典型零件的图纸和加工工艺确定机床的种类。如箱体类零件可采用数控镗铣床、加工中心或柔性加工单元(MC)加工。如轴杆类零件和圆盘类零件的加工，主要涉及车、磨工艺，而常采用数控车床、车削加工中心和数控磨床来完成加工。7.1.2数控机床选用的基本要点3．机床主参数的选择机床主参数的选择主要取决于零件的外廓尺寸和装夹定位方式。在机床的所有参数中。坐标轴的行程是最主要的参数。最基本的坐标轴是X，Y，Z坐标轴，这几个坐标轴的行程尺寸反映了机床的加工能力。对于卧式车床和卧式内外圆磨床，机床的主参数用回转半径和加工长度表示。对平面磨床、铣镗床等机床，用机床工作台尺寸作为机床的主参数。工作台尺寸的大小和坐标轴的行程有着基本对应的关系。一般情况下加工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间范围之内，如典型零件是450mmx450mmx450mm的箱体，那么应选取工作台面尺寸为500mmX500mmX500mm的加工中心。7.1.2数控机床选用的基本要点4．机床的精度选择数控机床的定位精度和重复定位精度综合反映了该轴各运动元部件的综合精度。尤其是重复定位精度，它反映了该控制轴在行程内任意定位点的定位稳定性。这是衡量该控制轴能否稳定可靠工作的基本指标。7.1.2数控机床选用的基本要点机床选型时必须根据典型加工对象的精度要求，对机床各项精度指标因素作具体分析数控车床一般测量尺寸比较方便，机床系统误差（定位精度）对尺寸精度的影响可以通过更改加工程序而基本予以消除。选用时应考虑随机误差（重复定位精度）对零件精度的影响。镗铣类机床的精度主要影响位置和形状公差，而形位公差的检查比较困难，往往需要先进的设备和仪器才能进行，因此镗铣类机床应以定位精度作为选择机床精度的主要指标。上面只是部分分析了数控机床主要精度对工件加工精度的影响。要想获得合格的加工零件，选取适用的机床设备只解决了问题的一半，另一半必须采取工艺措施来解决。7.1.2数控机床选用的基本要点5．机床刚度的确定对机床的参数和精度进行选择的时候，都包含了对机床刚度的要求，选择用于难切削材料加工的机床时，要特别注意机床的刚性，此时为了获得机床的高刚性，往往选用相对零件尺寸大1-2个档次规格的数控机床6．机床可靠性的确定随着数控技术和FMS系统的发展，对这些系统的主体设备连续运行的可靠性要求越来越高。在现有条件下，用户在选型过程中对机床可靠性的评价一般采取：走访被选择厂家的老用户，了解机床位用情况的方法。多台机床选型时，应尽可能选用同一厂家的数控系统，这样可给备件准备及维修工作带来方便。7.1.2数控机床选用的基本要点7．关于机床的噪声和造型对于机床的噪声，各国的机床厂家都有明确的标准，噪声等级不允许超过标准值。机床造型对工业安全、人体卫生、生产效率等有着潜在而又非常重要的影响。8．关于功能预留功能预留不是一个技术问题，它属于企业的战略决策问题。机床的主要技术规格，应在满足目前产品要求的前提下，以机床的使用年限为基准(约为十年左右)，为可预见的来来留有一定余地，以使机床具有足够的适应性。7.2数控机床的调试和验收7.2.1数控机床的安装调试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。1．数控机床的安装2．通电试车3．机床的水平调整和试运行调试7.2.1数控机床的安装调试1．数控机床的安装(1)做好机床安装基础，并在基础上留出地脚螺栓的孔；以便机床到厂后舱及时就位安装。(2)对于小型数控机床安装与调试工作比较简单。由于它的整体刚性很好，到安装场地后不要组装连接，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(如数控柜、电气柜、立柱、刀库、机械手等)，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。7.2.1数控机床的安装调试(3)连接电缆、油管、气管。电、气、油、水等管线的安装—定要符合技术、安全及环保规范的要求；，连接时要注意电缆、管道的标记，以免接错。(4)数控系统的连接数控系统外部电缆的连接；指数控装置与MDI/CRT单元、强电柜、机床操作面板、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。。这些连接必须符合随机提供的手册的规定，最好使用随机配套的电缆。7.2.1数控机床的安装调试数控机床地线的连接十分重要，良好的接地不仅对设备和人身安全十分重要。同时能减少电气干扰，保证机床的正常运行。机床生产厂家对接地线的要求都有明确的要求和规定，一般都采用辐射式接地法，即数控柜中的信号地、强电地、机床地等连接到公共接地点上，公共接地点再与大地连接。7.2.1数控机床的安装调试(5)电源连接一般变压器上设有多个抽头供用户选择使用。检查本厂电源电压的波动范围是否在数控系统允许的范围之内；一般数控系统允许电压的波动范围为额定值的110％一85％，而欧美的一些系统要求更高。如果本厂电源电压的波动范围超过数控系统的要求，就应考惑配备交流稳压器，这样才能保证设备安全可靠地工作。某些伺服系统在连接时还要进行输入电源电压相序的确认。7.2.1数控机床的安装调试（6）参数的设定和确认数控系统的印刷电路板上有许多短路设定点，用以适应各种型号机床的不同要求。对于整机购入的数控机床，一般情况下，机床制造厂已经设定好，用户只需确认即可。如果是单独购进的数控系统，用户必须根据所配机床的需要自行设定。7.2.1数控机床的安装调试2．通电试车试车前准备：首先是按照机床说明书的要求。按机床说明书要求给机床润滑油箱、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；接通电源，机床通电操作可以先分别将各部分通电，没有异常后再全面供电试验，这样虽然时间较长，但比较安全且利于故障排除。7.2.1数控机床的安装调试2．通电试车数控系统第一次接通电源时，一定要做好按紧急停机按钮的准备，以便随时切断电源。（如：伺服电动机的反馈信导线接反了或断线，均会出现机床“飞车”现象，这时就需要立即切断电源．检查接线是否正确。）机床各环节都能正常工作后（如油压、气压正常，无渗漏），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，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拴，把各个预留孔灌平，等水泥完全于固以后，就可进行下一步工作。7.2.1数控机床的安装调试3．机床的水平调整和试运行水平调整在已经干固的地基上用地脚螺栓和垫铁精调机床床身的水干，观察各坐标全行程内机床的水平变化情况，并相应调整机床几何精度。使各轴在全行程上的不平行度均在允许的范围之内，同时要注意所有垫铁都应处于垫紧状态。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。7.2.1数控机床的安装调试3．机床的水平调整和试运行试运行数控机床安装调试完毕后，要求整机在带一定负载条件下经过一段较长时间的自动运行较全面地检查机床功能及工作可靠性，这个过程称作安装后的试运行。国家标准GB9061—88中规定了自动运行考验的时间，数控车床为16h，加工中心为32h，井要求连续运转。自动运行考验程序要包括控制系统