数控高级教学第一章

数控车工(高级）沈建峰虞俊主编第一章概述

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）修磨座圈或隔套第二节数数控车床的的机械结构图1-6主轴组件3．数控车床的的主轴组件主轴内孔用于于通过长的棒棒料，也可用用于通过气动动、液压夹紧紧装置(动力夹盘)。第二节数数控车床的的机械结构4．数控车床的的主轴驱动和和主轴调速方方式图1-7数控机床主轴轴驱动的几种种配置方式a)齿轮变速b)带传动c)两个电动机分分别驱动d)电动机直接驱驱动e)内装电动机主主轴传动结构构第二节数数控车床的的机械结构三、数控车床床的进给传动动系统2．数控车床对对进给传动机机构的要求由于数控机床床的进给运动动是数字控制制的直接对象象，被加工工工件的最终位位置精度和轮轮廓精度都与与进给运动的的传动精度、、灵敏度和稳稳定性有关。。摩擦阻力小小、传动精度度和传动刚度度高、传动零零件的惯量小小、系统具有有适度阻尼、、稳定性好、、寿命长、使使用维护方便便。3．滚珠丝杠副副普通丝杠副采采用滑动摩擦擦，滚珠丝杠杠副采用滚动动摩擦。因此此，滚珠丝杠杠副的传动要要比普通丝杠杠副灵敏且传传动效率高。。1．进给传动动副的作用用第二节数数控车车床的机械械结构（1）滚珠丝杠杠副的循环环方式内循环和外外循环图1-8滚珠丝杠副副的内循环环方式1—丝杠2—螺母3—滚珠4—返向器图1-9滚珠丝杠副副的外循环环方式1—弯管2—压板3—丝杠4—滚珠5—螺纹管道第二节数数控车车床的机械械结构（2）滚珠丝杠杠螺母副的的预紧方法法预紧方法法的基本原原理都是使使两个螺母母产生轴向向位移，以以消除它们们之间的间间隙和施加加预紧力。。图1-10垫片调整方方式这种调整方方法具有结结构简单可可靠、刚性性好和装卸卸方便等优优点，但调调整较费时时间，很难难在一次修修磨中完成成调整。第二节数数控车车床的机械械结构图1-11所示的结构构是利用螺螺纹来调整整实现预紧紧的结构图1-11螺纹调整式式的滚珠丝丝杠螺母副副1、5—螺母2—返向器3—垫圈4—锁紧螺母图1-12齿差式调整整间隙结构构图1-12所示为双螺螺母齿差式式调整间隙隙结构这种调整的的方式的结结构复杂，，但调整方方便，通过过简单的计计算便可获获得精确的的调整量，，可实现定定量精密微微调，是目目前应用较较广的一种种结构。第二节数数控车车床的机械械结构四、数控车车床的自动动换刀机构构自动换刀装装置应当满满足换刀时时间短，道道具重复定定位精度高高，道具储储存量足够够，刀库占占地面积小小及安全可可靠等基本本要求。。1．自动回转转刀架的种种类图1-13四刀位回转转刀架图1-14多刀位回转转刀架第二节数数控车车床的机械械结构四刀位回转转刀架是经经济型数控控车床上普普遍使用的的刀架，该该刀架具有有良好的强强度和刚度度，能承受受粗加工时时较大的切切削抗力，，切削过程程中刀架位位移变形小小，每次转转位之后具具有较高的的重复定位位精度（一一般为0.001～0.005mm）。其换刀刀过程如下下：（1）刀架抬起起（2）刀架转位位（3）刀架压紧紧2．典型数控控车回转刀刀架结构及及其工作过过程第三节典典型车车床数控系系统介绍一、FANUC数控系统二、SIEMENS数控系统三、国产系系统航天数控集集团、机电电集团、华华中数控、、蓝天数控控国产数控系系统的共同同特点是编编程与操作作方便、性性价比高、、维修简便便。国产系统的的编程方法法和指令格格式（包括括固定循环环）与FANUC等系统基本本相同。因因此，国产产车床数控控系统的编编成均可按按其编程说说明书或参参照FANUC等系统的规规定进行。。四、其他系系统日本三菱数数控系统和和大森数控控系统，法法国施耐德德数控系统统，西班牙牙的法格数数控系统和和美国的AB数控系统等等。第四节数数控车车床的验收收（1）机床性能能的检验机机床性能主主要包括主主轴系统性性能，进给给系统性能能，自动换换刀系统、、电气装置置、安全装装置、润滑滑装置、气气液装置及及各附属装装置等性能能。机床性能检检查主要是是通过“耳闻目睹”和试运转的的方式进行行。（2）数控功能能的检验数数控功能的的检测验收收包括该机机床应具备备的主要功功能。一、数控车车床的外观观验收1．开箱检验验2．外观检查查3．机床性能能及数控功功能的验证证第四节数数控车车床的验收收二、数控车车床的精度度验收1．机床几何何精度的验验收2．车床定位位精度的检检验数控车床定定位精度是是指机床各各坐标轴在在数控装置置控制下运运动所能达达到的位置置精度。数控车床的的定位精度度又可以理理解为机床床的运行精精度。数控车床的的移动是靠靠数字程序序指令实现现的，故定定位精度决决定于数控控系统和机机械传动误误差几何精度的的检测必须须在机床精精调后一次次完成，不不允许调整整一项检测测一项，因因为几何精精度有些是是相互联系系、相互影影响的，同同时还要注注意检测工工具和测量量方法造成成的误差，，例如表架架的刚性、、测微仪的的重心、检检测心棒自自身的振摆摆和弯曲等等影响造成成的误差。。检测工具的的精度必须须比所测的的几何精度度高一个等等级，否则则测量的结结果将是不不可信的。。数控机床的的几何精度度是综合反反映该机床床的各关键键零部件机机器组装后后的几何形形状误差。。第四节数数控车车床的验收收3．机床切削削精度的检检验机床的切削削精度是一一项综合精精度,它不仅反映映了机床的的几何精度度和定位精精度,同时还包括括了试件的的材料、环环境温度、、刀具性能能以及切削削条件等各各种因素造造成的误差差,所以在切削削试件和试试件的计量量时都尽量量减少这些些因素的影影响。第五节数数控控车床的日日常维护和和保养数控机床对对电源也没没有什么特特殊要求，，一般都允允许波动±10%。1．数控车床床使用的环环境要求一、数控车车床的使用用要求2．数控车床床使用的电电源要求3．数控车床床使用时对对操作人员员要求数控机床的的操作人员员必须有较较强的责任任心，善于于合作，技技术基础较较好，有一一定的机加加工实践经经验，同时时要善于动动脑，勤于于学习，对对数控技术术有钻研精精神。第五节数数控控车床的日日常维护和和保养二、数控车车床的定期期检查表1-2数控车床保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，及时清洗过滤器第五节数数控控车床的日日常维护和和保养（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，涂上新油脂第五节数数控控车床的日日常维护和和保养三、数控车车床故障诊诊断的常规规方法（1）调查事故故现场（2）分析故障障原因在故障诊断断过程中，，通常按照照先外部后后内部、先先机械后电电气、先静静后动、先先公用后专专用、先简简单后复杂杂、先一般般后特殊的的原则进行行。（3）故障的排排除四、数控车车床常见故故障分类故障种类繁繁多，有电电气、机械械、系统、、液压、气气动等第五节数数控控车床的日日常维护和和保养五、数控控车床的的安全操操作规程程数控车床床的操作作，一定定要做到到规范操操作，以以避免发发生人身身、设备备、刀具具等的安安全事故故。为此此，数控控车床的的安全操操作规程程如下：：(1)操作前的的安全操操作(2)机床操作作过程中中的安全全操作(3)与编程相相关的安安全操作作(4)关机时的的注意事事项数控机床床安全操操作规程程中，人人身的安安全是第第一位的的。1．数控机机床及系系统的高高度智能能化主要要体现在在哪些方方面？2．什么是是NC？什么是是CNC？3．数控系系统主要要有哪几几部分组组成？各各有何作作用？4．现代数数控机床床具有哪哪些特点点？5．按运动动方式，，数控机机床可分分成哪几