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1、,数控实用技术,主讲：吴长忠,济南大学机械工程学院,第四章数控机床的选用、安装调试及维修管理,五、数控实用技术试卷,四、数控机床的维护与故障维修,三、数控机床的使用与管理,二、数控机床的安装、调试及验收,一、数控机床的选用,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 提高其质量和数量,另一方面还要充分认识到数控机床应用和维修的重要性,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的重要保障。必须努力提高数控机床使用和维修人员的素质。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
2、部分,每部分都有各自的特性,涉及到机械、电气、液压、检测及计算机等多项实用技术,对使用和维修人员要求知识面广,技术难度大。本章力求在数控机床的选用、安装调试、使用、日常维护及故障分析、判断和处理等方面作必要的说明。,第一节数控机床的选用,数控机床选用前方案比较与效益分析 无论新厂建设还是老厂技术改造,投资计划及其生产设备的合理添置,直接关系到企业的效益和生产能力的提高。在当前机械制造业中,随着数控机床和各相关配套技术的发展,企业越来越多地选用数控机床这一类机电一体化设备,以提高机床设备数控化率,来提高企业的生产能力和产品竞争力。在具体选择方案前还必须弄清几个问题:首先应了解数控机床的使用范围和
3、加工特点,也就是说数控机床与普通机床及专用机床的适用性和应用特点;其二,就提 高机床设备数控化率的途径来说,它可分为购置新的整台数控机床和进行机床数控改造两大方案。,(一)数控机床的适用范围,数控机床与普通机床相比具有许多优点,应用范围还在不断扩大。但是数控设备的初始投资费用比较高。技术复杂,对编程、维修人员的素质要求也比较高。在实际选用中,一定要充分考虑其技术经济效益。一般来说,数控机床特别适用于加工零件较复杂、精度要求高和产品更新频繁、生产周期要求短的场合。,(二)数控机床应用特点,数控机床加工具有:对加工对象的适应性强;精度高,质量稳定;生产效率高;自动化程度高,劳动强度低;能实现复杂零
4、件的加工;有利于现代化生产管理等特 点。,(三)经济效益分析,一种产品(或一种零件)根据设计技术要求,按其所选用的机床类型不同,可制订出多种不同生产工艺方案,并且每一种方案的生产成本也会大不相同。由于生产成本中 70%的费用与工艺有关,一般通过估算各方案中工件的年生产准备费和年加工费等,来估算工件的年工艺成本。对工艺方案进行经济效益分析,就是比较不同方案的生产成本,以选择在给定生产条件下的最佳工艺方案。数控机床的投资费虽较普通机床高,但数控机床所具有的高生产率,使数控 机床在加工经济范围内,工艺成本较普通机床低。,二、数控机床选用时应考虑的问题,如何从品种繁多、价格昂贵的设备中选择适用的设备,
5、如何使这些设备在机械制造中充分发挥作用,如何正确、合理地选购与主机相应配套的附件及软件技术,这是广大使用单位十分关心的问题。以下介绍选择数控机床时应考虑的一些问题。,(一)确定典型加工工件,考虑到数控机床品种多,每一种机床的性能只适用于一定的使用范围,且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。,每一种加工机床都有其最佳加工的典型零件。如卧式加工中心适用于加工箱体零件：箱体、泵体、间体和壳体等;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。若卧式加工中心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
6、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;立式加工中心的典型零件 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贵80%100%,所需加工费也高,所以这样 加工是不经济的。然而卧式加工中心的工艺性比较广泛,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%。,(二)数控机床规格的选择,数控机床的规格应根据确定的典型工件选择。数控机床的最主要规格就是几个数控坐标 的行程范围和主轴电动机功率。机床的三个基本坐标(X、Y、Z)行程反映该机床允许的加工空间。,(三)机床精度的选
7、择,选择机床的精度等级,应根据典型零件关键部位加工精度的要求来确定。国产加工中心按精度可分为普通型和精密型两种。加工中心的精度项目很多。,(四)数控系统的选择,当今世界上数控系统的种类规格极其繁多,为了能使数控系统与所需机床相匹配,在选择数控系统时应遵循下述几条基本原则。(1)根据数控机床类型选择相应的数控系统磨、冲压等加工类别,所以应有针对性的进行选择。(2)根据数控机床的设计指标选择数控系统在可供选择的数控系统中,它们的性能高低差别很大。如日本FANUC公司生产的15系统,它的最高切削进给速度可达240m/min(当 脉冲当量为1m 时),而该公司生产的O系统,只能达到 24m/min。它
8、们的价格也可相差数倍。如果设计的是一般数控机床,采用最高速度20m/min 的数控系统就可以了。此时,如选用15系统那样高水平的数控系统 显然很不合理,且会使数控机床成本大为增加。因此,不能片面的追求高水平、新系统,而应该对性能和价格等作一个综合分析,选用合造的系统。,(五)自动换刀装置的选择及刀柄的配置,自动换刀装置(ATC)是加工中心、车削中心和带交换冲头数控冲床的基本特征,尤其是加工中心,它的工作质量直接关系到整机的质量。ATC装置的投资往往占整机的30%50%。因此,用户十分重视ATC 的质量和刀库储存量。ATC的工作质量主要表现为换刀时间和故障率。现场经验表明,加工中心故障中有50%
9、以上与ATC有关。因此,用户应在满足使用要求的前提下,尽量选用结构简单和可靠性高的ATC,这样也可以相应降低整机的价格。,(六)机床选择功能和附件的选择,在选购数控机床时,除了认真考虑它应具备的基本功能和基本件外,还应选用一些选择件、选择功能及附件。选择的基本原则是:全面配置、长远综合考虑。对一些价格增加不多,但对使用带来很多方便的附件,应尽可能配置齐全,保证机床到厂能立即投入使用。切忌将几十万元购买来的一台机床,到用户厂后因缺少一个几十元或几百元的附件而长期不能使用。对可以多台机床合用的附件(如数控系统输入输出装置等),只要接口通用,应多台机床合用,这 样可减少投资。一些功能的选择应进行综合
10、比较,以经济、实用为目的。例如,现代数控系统 都有一些随机程序编制、动态图形显示、人机对话程序编制(GPS)等功能,这些确实会给在机床上快速程序编制带来很大方便,但费用也相应增加很多。而且,在程序编制时整个数控系统和整台机床的加工受到影响,必然造成一定的占机程序编制工时。这时,就要与选用单独自动编程器作机外程序编制进行投资综合比较。,(七)技术服务,数控机床要得到合理使用,发挥其技术和经济效益,仅有一台好的机床是不够的,还必须有好的技术服务。对一些新的用户来说,最困难的不是设备,而是缺乏一支高素质的技术队伍。因此,新用户在选择设备时就应考虑到这些设备的操作、程序编制、机械和电气维修人员的培养。
11、实践证明,数控机床使用并不神秘,只要领导重视,选择责任心强,肯刻苦钻研的技术人员和有一定实践经验的技术工人,经过培训学习是能在较短时间(半年 一年)内适应机床 操作要求的。当前,机床制造厂已普遍重视产品的售前、售后服务,协助用户对典型工件作工艺分析,进行加工可行性工艺试验以及承担成套技术服务,包括工艺设备设计、程序编制、安装调试、试切工件,直到全面投入生产。最普遍的是为用户举办技术培训班,对电气维修人员、程序编制人员和操作人员进行培训和技术实习,帮助用户掌握设备使用。总之,凡重视技术队伍的建设,重视职工素质的提高,数控机床就能得到合理的使用。,三、数控机床订购时有关准备工作,通过上述方案比较、
12、经济效益和工艺技术分析等,最后选定机床规格、型号。在向数控机床制造厂订购时,也需及时作好相应的有关准备工作。可以说准备工作进行得充分与合理,直接关系到该机床能否较好地发挥其效益。,1.技术资料准备,主要工作包括收集、翻译、管理等。对进口或较复杂的机床要求在订货时就提前购买一套,以便在机床到货前完成翻译、阅读,使相关技术人员事先了解掌握有关内容。对技术资料的管理一定要有连续性,不允许因换人而技术资料遗失,特别是有关数控系统参数表,非常重要,但又很容易丢失。应该由设备科建立一份技术资料清单,以供备查。,2.人员的安排及有关技术准备工作,人员安排主要包括机床操作工、编程和维修人员的安排,特别是编程和
13、维修人员,要求有较高的专业知识和职业素质,并且在企业中要有相对的工作稳定性。对编程人员除了要求有一定的数学基础知识,还必须熟悉其机床的加工工艺,有一定的工艺设计经验,能对刀具和夹具等进行工装设计。如能熟悉计算机编程和操作,也将为学习计算机数控自动编程带来较大的方便。对维修人员一般要求更高,要全面熟悉机械、电气等各类知识,也就是说对前面所介 绍的数控机床各个组成部分的工作原理及其结构,要有较深的了解。并且对操作、编程也要有所掌握,以便于对综合性故障的分析排除。,第二节数控机床的安装、调试及验收,数控机床的安装、调试和验收是数控机床前期管理的重要环节,其工作质量的优劣直接影 响到机床性能是否能较好
14、地发挥,因此必须严格按机床制造厂提供的说明书以及有关标准进行。一、机床的地基和对环境的要求在与制造厂签订购置数控机床的合同之后,即可向制造厂索取机床安装地基图,安装技术要求及整机用电电量等有关接机准备工作的资料,并结合参考有关国标如GBJ40一 75动力机器基础设计规范做好机床安装基础。一般小型数控机床,只对地坪有一定要求,不用地脚螺钉紧固,只用支钉来调整机床的水平。而中、大型机床(或精密机床)一般都需要做地基,并用地脚螺栓紧固,精密机床还需要在地基周围做防振沟。,二、机床的拆箱、就位和组装,拆箱前要仔细观察包装箱是否完好无损,若包装箱有明显的损坏,应通知发送单位,同运输部门查明原因,分清责任
15、,必要时还需通过商检部门协调解决。拆箱后首先找出随机文件资料,按其中装箱清单一一清点。看实物是否与装箱清单相符,同时进行外观检查。若合同规定由制造厂负责安装调试,则应及时通知制造厂派员来进行此项工作。,三、各控制单元间的电缆连接,这主要是指数控装置、强电控制柜与机床操作台AEI/CRT单元、进给伺服电动机和主轴电动机动力线、反馈信号线的连线以及与各辅助装置之间的连接,最后还包括数控柜电源变压器输入电缆的连接。这些连接必须符合随机提供的连接手册的规定。电缆插头、插座要注意运输中是否有碰坏和有油污灰尘等赃物侵入。对数控柜和电气柜要检查各接头和接插件等在长途运输中是否损坏或松动而接触不良,并将各插头
16、及各接插件一一插紧。,四、通电试车前的检查,(1)输人电源电压和频率的确认这主要指进口机床,由于各国的供电制式不一致,例如日本,交流三相线电压为200V,频率是60Hz;而我国市电规格是三相线电压为380V,频率是50Hz。因此,通常出口的设备为了满足各国不同的供电情况,一般配有电源变压器,变压器上设有多个插头供用户选择使用,电路板上还设有5040Hz频率转换开关,因此对进口机床必须按要求规定连接,并仔细检查,确认该类设定是否与当地供电制式一致。,(2)检查直流电源输出端是否正常(3)检查各熔断器(4)短接棒的设定(5)检查油和气(6)确认各部件机械位置,五、通电试车,在确认前述工作正确无误后
17、,即可进行通电试车,并且也必须按先后步骤进行,即先对各部件分别通电试验,都正确无误后,再进行整机总体通电。,六、机床几何精度的调整,对于小型数控机床,整体刚性好,对地基要求也不高,机床到位安装后就可接通电源,调整机床床身水平,随后就可通电试运行,进行精度检查、验收。对于大中型机床,则需要通过调整已干固的机床地基上所用的各地脚螺栓和其垫铁来反复精调机床主床身水平,使其各轴在全行程上的平行度均在允许范围之内。并且为确保机床强力切削时的工作稳定可靠性,也必须注意让所有的各垫铁都应处于垫紧状态。考虑到水泥基础不够稳定,一般要求使用数个月到半年后再精调一次机床水平,以保证长期工作的精度稳定性。对于加工中
18、心,还必须调整机械手与主轴、刀库的相对位置,以及托板与交换工作台面的相对位置,以保证换刀和交换工作台时准确、平稳、可靠。,七、机床带负荷试运行,为了全面地检查机床功能及工作可靠性,数控机床在安装调试后,应在一定负荷下进行较长一段时间的自动运行考验。自动运行考验的时间由国家标准GB9061-88中规定,数控车床为16h,加工中心为32h,都要求连续运转。在自动运行期间不应发生任何故障,如出现故障经排除后,应重新调整后再次从头进行运转考验,即推倒重来。这项试验,国内外机床生产厂家一般都不太愿意进行,但从用户角度理应坚持。自动运行考验的程序叫做考机程序。考机程序可以用机床生产厂家的考机程序,也可以自
19、行编制。但考机程序必须包括控制系统的主要功能,如主要的G指令、M指令、换刀指令、工作台交换指令、主轴的最高、最低和常用转速、坐标进给轴的快速和常用速度。另外,刀库上应装满刀柄,工作台上应固定一定的负荷。可采用调用子程序方式或自动返回循环方式,进行自动连续运行。,八、机床验收与精度检查,一台数控机床全部检测验收工作是一项复杂的工作,对试验检测手段及技术要求也很高。它需要使用各种高精度仪器,对机床的机、电、液、仪等各部分及整机进行综合性能及单项性能的检测,包括进行刚度和热变形等一系列机床试验,最后得出对该机床的综合评价。这项工作目前在国内还必须由国家指定的几个机床检测中心进行,才能得出权威性的结论
20、意见。因此,这一类验收工作只适合于新型机床样机和行业产品评比检验。,第三节数控机床的使用与管理,一、数控机床的使用要求 1.对程序编制的要求前面提到数控机床是按所编程序自动完成加工,因而对机床操作者的技术熟练程度的要求可大大降低,但对零件程序的编制提出了特殊要求。可以说数控机床对零件加工的效率,很大程度是决定于零件程序编制的合理与否。这样就要求数控编程人员既有一定的编程理论知识,又有相当的加工工艺设计技术和实践经验,也就是说编程员除了要求充分掌握数控指令、编程格式、几何造型和有关编辑技巧外,还必须全面熟练掌握加工工艺、机床特性以及刀具、夹具如何合理配制的实际技能。,2.对机床维修的要求,正确的
21、维护和有效的维修是提高数控机床效率的基本保证。由于数控机床是涉及到机械、电子、液压、检测及计算机等多项技术的机电一体化机床,因此对其维修人员提出了极高的技术要求,即要有较宽的机、电、液、仪专业理论知识,又要有丰富的维修实践经验。对机修人员要求懂得一定的数控电气维护知识,对电修人员也要了解机床的机械结构和操作编程。对数控机床各种故障的判断、排除,要求维修人员能全面熟悉数控机床各个组成部分的工作原理和结构特点,才能进行综合分析、判断故障根源。所以,提高数控机床的维修能力是既重要又很难的一项工作。,3.对夹具、刀具配制要求,当单件或小批量生产时,一般采用通用夹具;如果生产批量较大时,为了节省加工工时
22、,应使用专用夹具,数控机床的夹具应定位可靠,具有自动夹紧和放松工件的功能,夹具还应具有良好的排屑、冷却结构。,4.对管理上有待改进的要求,如果说数控机床是机床本身和切削加工的革命,倒不如说是机械工业管理上的革命更为确切。由于现代数控技术越来越向高级发展,知识范围越来越广,对数控机床的专业化管理要求也越来越高。应该提倡让既懂数控技术,又懂得生产管理的人员来管理,这样才能取得较好的效果。,二、提高数控加工效益的措施,由于数控机床价格昂贵,并且它往往在企业生产设备中占有重要地位,企业购买数控机床后,最关心的问题是如何使该设备达到良好的使用效果,获得较高的经济效益。要达到这一目的不仅要充分、了解所选用
23、机床的性能、特点和加工工艺特点,采用合理的工艺措施,选择合适 的加工对象,而且还必须全面搞好各项生产技术准备工作,在生产组织管理上充分认识它与普通机床的区别,分别对待,处理好零件在数控机床上的加工工序与普通机床上加工工序的衔接。另外,设法提高数控机床的开动率、利用率,也是提高单机数控加工经济效益的有效途径。,三、数控机床的设备管理,设备管理是一项系统工程,它根据企业的生产发展及经营目标,通过一系列技术、经济、组织措施及科学方法来进行。前面所说的设备选购、安装、调试、验收只属于该工作的前期管理部分,接下来它还应包括使用、维修以及改造更新,直至设备报废整个过程中的一系列管理工作。,第四节数控机床的
24、维护与故障修理,众所周知,数控机床是一种自动化程度较高,结构较复杂的先进加工设备,并且它也往往在企业生产中起着至关重要的地位。可以想象,如这类关键设备出现故障后未能及时修复或 故障频频,不仅将影响其设备利用率,贻误产品生产周期,甚至影响企业的信誉等等。所以如何搞好该类数控机床的维修管理工作,使其发挥应有的效率,直接关系到企业生产的经济利益。,具体说来,维修管理工作应包括设备管理、维护保养及故障修理,并且这三者又是紧密相关、互相制约的,也就是说做好日常维护保养和设备管理工作,不仅可大大减小其设备故障的发生,并且也为发生故障时及时诊断、修复提供应有的方便和必要的条件。,一、数控机床的维护保养,与普
25、通设备一样,数控机床的使用寿命和效率高低,不仅取决于机床本身的精度和性能,很大程度上也取决于它的正确使用及维护。正确的使用能防止设备非正常磨损,避免突发故 障;精心的维护可使设备保持良好的技术状态,迟缓劣化进程,及时发现和消灭故障隐患于未 然,防止恶性事故的发生,从而保障安全运行。也就是说,机床的正确作用,与精心维护是贯彻设备管理以预防为主的重要环节。,二、数控机床的故障修理,数控机床常见故障分类 按数控机床的故障性质、产生的原因等分为几类。1.系统性和随机性故障 2.有诊断显示和元诊断显示故障 3.破坏性故障和非破坏性故障4.运动品质特性故障 5.硬件故障和软件故障,三、数控机床常见故障的处理,数控机床的故障现象尽管比较繁多,但按其发生的部位,它基本可分为如下几类:机械部分;机床本体上的电气部分及强电控制部分;进给伺服系统;主轴伺服系统;数控系统。关于编程而引起的故障多是由于考虑不周或程序输入时失误而引起,一般只需按报警提示及时修改就行了。由于各部分故障的原因及特点不同,因而故障处理的方法也不同。,数控实用技术试卷,http:/,试题.什么是数控技术？什么叫做计算机数控？什么是数控机床？.什么是数控机床坐标系？什么是工件坐标系？两者间是什么关系？.数控机床由哪些部分组成？简述有什么作用？,谢谢！,
