第9章 数控机床的调试验收及维护

第九章数控机床的调试验收与维护2023/2/32第九章数控机床的调试验收及与维护

9.1数控机床的调试与验收9.2数控机床的管理与维护9.3数控机床故障诊断及维修常用仪器2023/2/339.1数控机床的调试与验收9.1.1数控机床调试验收的必要性与常用标准1.数控机床调试验收的必要性新机床检验的主要目的是为了判别机床是否符合其技术指标，判别机床能否按照预定的目标精密地加工零件。只有通过对机床的几何精度和位置精度进行检验，才能反映出机床本身的制造精度。在这两项精度检验合格的基础上，然后再进行零件加工检验，以此来考核机床的加工性能。对于安置在生产线上的新机床，还需通过对工序能力和生产节拍的考核来评判机床的工作能力。2.数控设备调试验收的常见标准数控机床调试验收应当遵循一定的规范进行，数控机床验收的标准有很多，通常按性质可以分为两大类。

1）通用类标准

2）产品类标准。

2023/2/349.1.2数控机床的总体安装1．环境条件2．供电系统及电网电压3．数控机床初就位4．数控机床连接部件组装完成后，进行电缆、油管和气管的连接。连接时要特别注意清洁工作和可靠的接触与密封，并要随时检查有无松动与损坏。电缆插上后，一定要拧紧紧固螺钉，保证接触可靠。在油管与气管的连接中要特别防止异物从接口进入管路，造成整个液压系统故障。管路连接时，每个接头都要拧紧，否则试车时，尤其是在大的分油器上如果有一根管子渗漏油，往往需要拆下一批管子，返工的工作量很大。2023/2/359.1.3数控系统的连接与调整1．数控系统的开箱检查检查包括系统本体和与之配套的进给速度控制单元和伺服电动机，主轴控制单元和主轴电动机。还应检查数控柜内各插件有无松动。2．外部电缆的连接外部电缆连接是数控装置与外部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脉冲发生器等的连接。3．数控系统电源线的连接应在切断数控柜电源开关的情况下连接数控柜电源变压器的输入电缆。检查电源变压器与伺服变压器的绕组抽头连接是否正确，尤其是进口的数控设备与数控机床更要注意这一点。

4．设定确认1）确认控制部分印制电路板上的设定2）确认速度控制单元印制电路板上的设定3）确认主轴控制单元印制电路板上的设定5．输入电源电压、频率及相序的确认（1）检查确认变压器的容量是否满足控制单元和伺服系统的电能消耗。（2）检查电源电压波动范围是否在数控系统允许的范围内。（3）对于采用晶闸管控制元件的速度控制单元和主轴控制单元的供电电源，一定要检查相序。62023/2/36．确认直流电源单元电压输出端对地是否短路7．接通数控柜电源，检查各输出电压8．确认数控系统内各种参数的设定9．确认数控系统与机床侧的接口完成以上步骤，可以认为数控系统已经调整完毕，具备了与机床联机通电试车的条件。此时，可以切断数控系统电源，连接电动机的动力线，恢复报警的设定。72023/2/32023/2/389.1.4数控机床的开机调试步骤

1．通电前的外观检测第1步：机床电器检测第2步：CNC电箱检查第3步：接线质量的检测第4步：电磁阀检查第5步：限位开关检测第6步：操作面板上按钮及开关检查第7步：地线检查第8步：电源相序检查2023/2/392．机床接通电源第9步：接通机床总电源第10步：测量强电各部分电压第11步：观察有无漏油现象3．CNC接通电源第12步：接通CNC电箱的电源第13步：检查CNC电箱各级电压第14步：核对MDI参数第15步：各坐标点动正反操作第16步：回零操作试验第17步：手动变速试验第18步：手动导轨润滑试验第19步：快进试验2023/2/3104．手动输入数据（MDI）试验第20步：MDI主轴变挡方式试验第21步：选刀试验第22步：功能试验第23步：切螺纹功能试验第24步：循环功能5．编辑功能与自动功能试验第25步：编辑功能（EDIT）试验第26步：自动功能检验6．外围设备实验第27步：外围设备的PPR实验第28步：外围设备的READER输入实验至此，开机调试完毕。数控机床验收流程如图9.1

所示。2023/2/3112023/2/3129.1.5数控机床的调整与验收

（1）精调床身的水平，找正水平后移动床身的各运动部件（立柱、溜板和工作台等）观察各坐标全行程内机床的水平变化，并相应调整机床几何精度。（2）调整机械手与主轴、刀库的相对位置。（3）带APC交换工作台的机床要调整托盘站与交换台面的校对位置。（4）检查数控系统和PLC装置中参数设定值是否符合随机资料中规定数据，试验各主要操作功能、安全措施、常用指令执行情况等。（5）检查辅助功能及附件的正常工作机床调整完成后，要进行机床的精度检验，精度检验包含机床的几何精度、定位精度、切削精度。

（1）机床的几何精度检验机床的几何精度是综合反映该设备的关键机械零部件和组装后的几何形状误差。其检测项目主要有：①X、Y、Z轴的相互垂直度。②主轴回转轴线对工作台面的平行度。③主轴在Z轴方向移动的直线度。④主轴轴向及径向圆跳动。（2）机床的定位精度检验数控机床的定位精度是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。其内容有：①各进给轴直线运动精度。②直线运动重复定位精度。③直线运动轴机械回零点的返回精度。④刀架回转精度。132023/2/3（3）机床的切削精度检验机床的切削精度检验，又称为动态精度检验，其实质是对机床的几何精度和定位精度在切削时的综合检验。其内容可分为单项切削精度检验和综合试件检验。①单项切削精度检验：包括直线切削精度、平面切削精度、圆弧的圆度、圆柱度、尾座套筒轴线对溜板移动的平行度、螺纹检测等。②综合试件检验：根据单项切削精度检验的内容，设计一个具有包括大部分单项切削内容的工件进行试切加工，来确定机床的切削精度。142023/2/39.2数控机床的管理与维护9.2.1数控机床的维修管理1．维修管理内容（1）选择合理的维修方式（2）建立专业维修组织和维修协作网（3）备件国产化2023/2/3152023/2/3162．数控机床维修的安全规程（1）维修前的准备工作

①机床发生故障后，维修人员应立即到现场检查需维修的内容。

②根据检查情况制定维修计划，确定维修的工作范围、操作步骤、所需时间和维修费用等。

③若需与其他部门配合，应事先联系好。

④准备好维修用的消耗备件，如密封圈、轴承、润滑脂、机油等。

⑤所需仪器和工具应处于良好的工作状态。2023/2/317（2）维修过程中的注意事项机械方面：①在醒目地方树立“机床正在维修”的标志。②保证有足够的场地；使用适当的仪器和工具。③不得将工具或零件放在机床的滑动面上。④装卸超过20kg以上重物，应2人以上搬抬或用吊车装卸。⑤铲车或吊车必须由具有操作合格证的人操作，起吊工作必须由专门人员指挥。⑥按规定使用钢丝绳，以适应所搬物的重量。⑦如果与他人合作，一定要征得同意后方可进行。⑧高处作业需采用梯子或站台；工作场地应提供良好的照明。⑨只能使用规定的液压油、润滑油或其他性能相同的产品。2023/2/318电气方面：①电气维修必须由专门负责电气维修的人承担。②维修期间，如果接通电源可能出现事故，则必须使电源开关处于OFF位置，并在电源开关上方树立“不许通电”的标志。③不得用湿手操作电气线路及开关等。④不得随意更改电路或其他调整用电位置。⑤通电测试时，注意何处高压危险。⑥不得使电气装置受到冲击和震动，不得向连接器件部分加以强力。⑦一定要使用规定的熔断器和电线。2023/2/319(3)维修工作完成后的注意事项①再次检查维修的各部件，确保机床能正常工作。②处理好无用的零件和废油。③机床外观及场地清理完毕后，将机床交给操作者予以验收。④记录好维修工作的各环节和处理结果。3．机械部件的维护1)主传动链的维护2）滚珠丝杠螺母副的维护3）刀库及换刀机械手的维护4）液压系统维护5）启动系统维护202023/2/34．数控系统的维护1）严格遵守操作规程和日常维护制度2)应尽量少开数控柜和强电柜的门3）定时清扫数控柜的散热通风系统4）经常监视数控体统的电网电压5）定期更换存储器用电池6）数控系统长期不使用时的维护7）备用电路板的维护8）做好维修前的准备工作212023/2/39.2.2数控机床维护与保养的点检管理

数控机床的点检是开展状态监测和故障诊断工作的基础，主要包括下列内容：（1）定点：确定一台数控机床有多少个维护点。只要把这些维护点

“看住”，有了故障就会及时发现。（2）定标：对每个维护点要逐个制订标准，例如间隙、温度、压力、流量、松紧度等，都要有明确的数量标准，只要不超过规定标准就不算故障。（3）定期：多长时间检查一次，要定出检查周期。有的点可能每班要检查几次，有的点可能一个或者几个月检查一次，要根据具体情况确定。（4）定项：每个维护点检查哪些项目也要有明确规定。每个点可能要检查一项，也可能检查几项。2023/2/3222023/2/323（5）定人：由谁进行检查，是操作者、维修人员还是技术人员。（6）定法：是人工观察还是用仪器测量，是采用普通仪器还是精密仪器。（7）检查：是在生产运行中检查还是停机检查；是解体检查还是不解体检查。（8）记录：检查要详细做纪录并按规定格式填写清楚。（9）处理：检查中间能处理的要及时处理，并记录处理结果。不能处理的，要及时报告有关人员，但任何人、任何时间处理都要填写处理记录。（10）分析：检查记录和处理记录都要定期进行系统分析。找出薄弱“维护点”即故障率高的点或损失大的环节，提出意见，交设计人员进行改进设计。数控机床的点检可分为日常点检和专职点检两个层次。日常点检负责对机床的一般部件进行点检、处理和检查机床在运行过程中出现的故障，由机床操作人员进行。专职点检负责对机床的关键部位和重要部件按周期进行重点点检和设备状态检测和故障诊断制定点检计划，做好诊断记录，分析维修结果，提出改善设备维护管理的建议，由专职维修人员进行。从点检的要求和内容上看，点检可分为专职点检、日常点检和生产点检三个层次,数控机床点检维修过程如图9.2所示。机加车间大宇加工中心日常点检卡如表9-1所示，数控车床维护与保养一览如表9-2所示。2023/2/3249.3数控机床故障诊断及维修常用仪器9.3.1数控机床维修常用工具1．拆卸及装配工具(1)单头钩形扳手(2)端面带槽或孔的圆螺母扳手(3)弹性挡圈装拆用钳子(4)弹性手锤(5)拉带锥度平键工具(6)拉带内螺纹的小轴、圆锥销工具(俗称拨销器)(7)拉卸工具(8)拉开口销扳手和销子冲头。2023/2/3252．常用的机械维修工具(1)尺：分为平尺、刀口尺和90°角尺。(2)垫铁：面为90°的垫铁、角度面为55°的垫铁和水平仪垫铁。(3)检验棒：有带标准锥柄检验棒、圆柱检验棒和专用检验棒。(4)杠杆千分尺：当零件的几何形状精度要求较高时，使用杠杆千分尺可满足其测量要求，其测量精度可达0.001mm。(5)万能角度尺：用来测量工件内外角度的量具，按其游标读数值可分为2′和5′两种，按其尺身的形状分为圆形和扇形两种。2023/2/3269.3.2数控机床故障诊断与维修常用仪表1．百分表百分表用于测量零件相互之间的平行度、轴线与导轨的平行度、导轨的直线度、工作台台面平面度以及主轴的端面圆跳动、径向圆跳动和轴向窜动。2．杠杆百分表杠杆百分表用于受空间限制的工件，如内孔跳动、键槽等。使用时应注意使测量运动方向与测头中心垂直，以免产生测量误差。3．千分表及杠杆千分表千分表及杠杆千分表的工作原理与百分表和杠杆百分表一样，只是分度值不同，常用于精密机床的修理。4．比较仪比较仪可分为扭簧比较仪与杠杆齿轮比较仪。扭簧比较仪特别适用于精度要求较高的跳动量的测量。

2023/2/3275．水平仪用来测量导轨在垂直面内的直线度、工作台台面的平面度以及零件相互之间的垂直度、平行度等，水平仪按其工作原理可分为水准式水平仪和电子水平仪。水准式水平仪有条式水平仪、框式水平仪和合像水平仪三种结构形式。6．光学平直仪在机械维修中，常用来检查床身导轨在水平面内和垂直面内的直线度、检验用平板的平面度。7．经纬仪常用于数控铣床和加工中心的水平转台和万能转台的分度精度的精确测量，通常与平行光管组成光学系统来使用。8．转速表转速表常用于测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据之一，常用的转速表有离心式转速表和数字式转速表等。转速表外形如图9.3

所示。9．万用表10．相序表11．逻辑测试笔282023/2/39.3.3数控机床故障诊断与维修常用仪器1．测振仪器它将测振传感器输出的微弱信号放大、变换、积分、检波后，在仪器仪表或显示屏上直接显示被测设备的振动值大小。测振仪外形如图9.4所示。

2．故障检测系统如图9.5是某公司开发的故障检测系统，其实时振动分析故障诊断软件可以通过振动分析诊断设备机械类故障，交流感应电机诊断专家系统借助电流频谱自动诊断交流感应电机转子故障及动态偏心故障，动平衡软件则帮助失衡转子实现现场动平衡。2023/2/3293．红外测温仪红外测温是利用红外辐射原理，将对物体表面温度的测量转换成对其辐射功率的测量，采用红外探测器和相应的光学系统接收被测物不可见的红外辐射能量，并将其变成便于检测的其他能量形式予以显示和记录，红外测温仪外形如图9.6所示。

4．激光干涉仪激光干涉仪可以对机床、三坐标测量机及各种定位装置进行高精度的(位置和几何)精度校正，可完成各项参数的测量，如线形位置精度、重复定位精度、角度、直线度、垂直度、平行度及平面度等。其外形见图9.7。2023/2/330

5．短路追踪仪短路故障追踪仪可以快速找出电路板上的任何短路点，如焊锡短路、总线短路、电源短路、多层线路板短路、芯片及电解电容器内部短路、非完全短路等。短路追踪仪外形见图9.8。6．示波器主要用于模拟电路的测量。它可显示频率相位、电压幅值，双频示波器可以比较信号相位关系，可以测量测速发电动机的输出信号，其频带宽度在5MHz以上，两个通道。调整光栅编码器的前置信号处理电路，进行CRT显示器电路的维修。示波器外形见图9.9。2023/2/3317．PLC编程器不少数控系统的PLC控制器必须使用专用的编程器才能对其进行编辑、调试、监控和检查，如SIEMENS的PG710、PG750、PG685，OMRON的GPC01-GPC04等。这些编程器可以对PLC程序进行编辑和修改，监视输入和输出状态及定时器、移位寄存器的变化值。在运行状态下修改定时器和计数器的设置值，可强制内部输出，对定时器、计数器和移位寄存器进行置位和复位等。带有图形功能的编程器还可显示PLC梯形图。2023/2/3328．数域测试仪器主要用来对数控系统的故障进行诊断，常用的数域测试仪器有：（1）逻辑分析仪，按多线示波器的思路发展而成，但它在测量幅度上已按数字电路的高低电平进行了“1”和“0”的量化，在时间轴上也按时钟频率进行了数字量化。因此可以测得一系列的数字信息，再配以存储器及相应的触发机构或数字识别器，使多通道上同时出现的一组数字信息与测量者所规定的触发字相符合时，触发逻辑分析仪，以便将需要分析的信息存储下来。外形见图9.10。

2023/2/333（2）微机计算机开发系统在微机开发系统的控制下对被测系统中的CPU（中央处理单元）进行实时仿真，从而取得对被测系统实时控制。（3）特征分析仪它可从被测系统中取得4个信号，即启动、停止、时钟和数据信号，使被测电路在一定信号的激励下运行起来。其中时钟信号决定进行同步测量的速率。因此，可将一对信号“锁定”在窗口上，观察数据信号波形特征。特征分析仪外形见图9.11。2023/2/3（4）故障检测仪这种新的数据监测仪器根据各自出发点不同，具有不同的结构和测试方法。（5）IC在线测试仪这是一种使用通用微机技术的新型数字集成电路在线测试仪器。它的主要特点是能对电路板上的芯片直接进行功能、状态和外特性测试，确认其逻辑功能是否失效。IC在线测试仪外形如图9.12所示。2023/2/335

2023/2/3362023/2/337图9.2数控机床点检维修过程示意图图9.4测振仪外形（a）笔式测振仪（b）便携式测振仪（c）袖珍式测振仪2023/2/338图9.5故障检测系统外形2023/2/339图9.6红外测温仪外形2023/2/340图9.7激光干涉仪的外形英国雷尼绍激光干涉仪微型激光干涉仪2023/2/341图9.8短路追踪仪外形2023/2/342图9.9示波器外形2023/2/343图9.10逻辑分析仪外形20