数控机床结构与应用第8章

数控机床结构与应用第8章第一页，共28页。数控机床结构及应用8.1

数控机床的选用Theselectionofncmachinetools第8章数控机床的选择与运用Selectionandapplicationofncmachinetools第二页，共28页。8.1.1确定典型加工工件

选购数控机床时，应根据添置设备部门的技术改造或生产发展的要求，确定哪些零件的哪些工序准备用数控机床来完成，然后采用成组技术把这些零件进行归类。同规格的机床，一般卧式加工中心的价格要比立式加工中心的高80％～100％，工厂车间设备中，卧式加工中心约占到60％～70％。加工制造企业的效益来自于所有设备的效益。因此，正确的选用、安装、调试与验收能否达到预期效果，直接关系到数控机床投入使用后所能实现的技术性能指标和使用功能水准。相对来说，普通型数控机床的这项工作相对要简单些，中、高档次数控机床的则难度比较大，其中主要是数控系统的调试比较复杂。第三页，共28页。8.1.2机床规格的选择数控机床规格应根据已确定的典型工件进行。选择时主要考虑：工作台大小；坐标数量和坐标行程，机床的三坐标行程反映该机床允许的加工空间；主轴电机功率。用户根据自己的典型工件毛坯余量的大小、所要求的切削能力、要求达到的加工精度、能配置什么样的刀具等因素综合考虑选择机床。对少量特殊工件靠三个直线坐标加工的数控机床还是不能满足要求，要另外增加回转坐标(A、B、C)，或附加坐标(U、V、W)等。第四页，共28页。8.1.3机床精度的选择精度项目普通型精密型单轴定位精度/mm±0.01/300或全长0.005/全长单轴重复定位精度/mm±0.006±0.003铣圆精度/mm0.03～0.040.02加工中心精度主要项目

机床精度等级的选择应根据典型零件关键部位加工精度的需要来定。国产加工中心按精度可分为普通型和精密型两种。第五页，共28页。8.1.3机床精度的选择定位精度和重复定位精度反映该轴各运动零部件的综合精度。重复定位精度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。单轴定位精度是指在该轴行程内任意一个点定位时的误差范围。它反映了在数控装置控制下通过伺服执行机构运动时，在这个指定点的周围一组随机分散的点群定位误差分布范围。第六页，共28页。8.1.4自动换刀装置的选择自动换刀装置(AutomaticToolChanger—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工作质量。ATC投资往往占整机的30％～50％。ATC的工作质量主要表现为换刀时间和故障率。通常在满足使用要求的前提下，尽量选用结构简单，可靠性高的ATC。

一般应根据典型工件的工艺分析算出需要用的刀具数，来确定刀库的容量。通常加工中心的刀库只考虑能满足一种工件一次装卡所需的全部刀具。一般中小型加工中心的刀库容量在4～48把之间；立式加工中心选用20把左右刀具容量的刀库；卧式加工中心选用40把左右刀具容量的刀库。除了主机和ATC的选定，还必须选择所需的刀柄和刀具类型。加工中心使用专用的工具系统，而且各国都有相应的标准系列。第七页，共28页。8.1.5数控系统的选择

(1)根据数控机床的类型选择相应的数控系统；(2)根据数控机床设计指标选择数控系统；

(3)根据数控机床的性能选择数控系统功能一个数控系统具有许多功能，有的属于基本功能，有的属于选择功能。

(4)订购数控系统时要考虑周全订购时把需要的功能一次订全，避免漏订而造成损失。第八页，共28页。8.1.6数控机床驱动电动机的选择1.进给驱动伺服电机的选择条件：

(1)机床作空载运行时，在整个速度范围内加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机连续额定转矩范围之内。

(2)最大负载转矩、加载周期以及过载时间都应在提供的特性曲线的允许范围以内。

(3)电机在加、减速过程的转矩应在加减速区之内。

(4)对频繁起动、制动及周期变化的负载，必须使一个周期中的转矩均方根值小于电机的连续额定转矩。

(5)加在电机轴上的负载惯量要小于电机转子惯量。第九页，共28页。

2.主轴电机的选择原则

(1)所选电机应能满足机床设计的切削功率的要求。

(2)根据要求的主轴加减速时间计算出的电机功率不应超过电机的最大输出功率。

(3)在要求主轴频繁起动、制动的场合，必须计算出平均功率，其值不能超过电机连续额定输出功率。

(4)在要求恒表面速度控制的场合，则恒表面速度控制所需的切削功率和加速所需功率两者之和应在电机能够提供的功率范围之内。8.1.6数控机床驱动电动机的选择第十页，共28页。8.2

数控机床的安装与调试Ncmachinetoolsinstallationanddebugging数控机床结构及应用第8章数控机床的选择与运用Selectionandapplicationofncmachinetools第十一页，共28页。1.机床的基础处理和初就位2.机床部件的组装3.在完成机床部件的组装之后，按照说明书标注和电缆、管道接头的标记，连接电缆、油管、气管和水管。总之要力求使机床部件的组装达到定位精度高、联接牢靠、构件布置整齐等良好的安装效果。8.2.1数控机床的安装第十二页，共28页。1.电源电压和频率的确认2.电源电压波动范围的确认3.输入电源相序的确认检查4.检查直流电源输出端对地是否短路5.检查直流电源输出电压6.检查各熔断器8.2.2机床连接电源的检查第十三页，共28页。1.数控系统需要设定的主要内容有以下三个部分：(1)控制部分印刷电路板上的设定包括主板、ROM板、连接单元、附加轴控制板、旋转变压器或感应同步器的控制板等，这些设定与机床返回参考点的方法，速度反馈用检测元件，检测增益调节，分度精度调节等有关。(2)速度控制单元电路板上的设定这些设定用于选择检测反馈元件、回路增益以及是否产生各种报警等。(3)主轴控制单元电路板上的设定这些设定用于直流或交流主轴控制单元，选择主轴电动机电流极限和主轴转速等。8.2.3参数的设定和确认第十四页，共28页。2．参数的设定数控系统的许多参数(包括可编程控制器PLC参数)能够根据实际需要重新设定，以使机床获得最佳的性能和最方便的状态。对于数控机床出厂时就已经设定的各种参数，在检查与调试数控系统时仍要求对照参数表进行核对。参数表是随机附带的一份很重要的技术资料，当数控系统参数意外丢失或发生错乱时，它是完成恢复工作不可缺少的依据。可以通过MDI/CRT单元上的PARAM参数键，显示存入系统存储器的参数，并按照机床维修说明书提供的方法进行设定和修改。8.2.3参数的设定和确认第十五页，共28页。8.2.4通电试车在通电试车前要对机床进行全面润滑。通电试车按照先局部分别供电试验，然后再作全面供电试验的秩序进行。在通电试车过程中要随时准备按压急停按钮，以避免发生意外情况时造成设备损坏。先用手动方式分别操纵各轴及部件连续运行，验证超程限位装置是否灵敏有效，数控系统在超程时是否发出报警。机床基准点是运行数控加工程序的基本参照，要注意检查重复回基准点的位置是否完全一致。第十六页，共28页。8.2.5机床几何精度的调整数控机床几何精度的调整内容和方法与普通机床基本相同。机床的几何精度主要是通过垫铁和地脚螺栓进行调整，必要时也可以通过稍微改变导轨上的镶条和预紧滚轮来达到精度要求。在机床水平和各运动部件全行程不平行度误差符合要求的同时，要注意所有垫铁都要处于垫紧状态，所有地脚螺栓都要处于压紧状态，以保证机床在投入使用后均匀受力，避免因受力不均而引起的扭曲或变形。第十七页，共28页。8.2.6机床试运行数控机床安装调试完后，要求在一定负载或空载条件下，按规定时间进行自动运行检验。数控车床为16h，加工中心为32h，都是要求连续运转不发生任何故障。自动运行检验的程序叫考机程序。可以用机床生产厂家提供的考机程序，也可根据需要自选或编制考机程序。通常考机程序要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，主轴最高、最低和常用转速，快速和常用进给速度。在机床试运行过程中，刀具库应装满刀柄，工作台上要装有一定重量的负载。第十八页，共28页。8.3

数控机床的使用Theuseofncmachinetools数控机床结构及应用第8章数控机床的选择与运用Selectionandapplicationofncmachinetools第十九页，共28页。8.3数控机床的使用使用操作要点:

1.熟悉机床的加工范围；2.熟悉数控系统的各条指令；3.确定加工零件的加工部位和装卡方式；4.编制加工工艺文件；5.编制程序和输入程序；6.试运行；7.试切削。第二十页，共28页。8.4

数控机床的验收与精度检验Acceptanceofthencmachinetoolsandprecisiontest数控机床结构及应用第8章数控机床的选择与运用Selectionandapplicationofncmachinetools第二十一页，共28页。8.4数控机床的验收与精度检验用户对于数控机床的验收是根据机床出厂合格证上规定的内容，测定各项技术指标是否达到预定的要求。主要包括机床几何精度、定位精度和切削精度的检验，以及数控功能稳定性和可靠性的检验等。用户检验项目1.机床几何精度检查2.机床位置精度的检查3.切削精度的检查4.机床性能及数控功能检验5.机床外观检查第二十二页，共28页。8.4数控机床的验收与精度检验1.机床几何精度检查加工中心几何精度检验内容包括：(1)工作台面的平面度；(2)运动部件沿相应坐标方向移动的直线度：(3)各坐标方向移动的相互垂直度；(4)X、Y轴方向移动时对工作台面的平行度；(5)X轴方向移动时对工作台面上T型槽侧面的平行度；(6)主轴的轴向窜动； (7)主轴孔的径向跳动；(8)主轴箱沿Z轴方向移动时对主轴轴线的平行度；(9)主轴回转轴线对工作台面的垂直度；(10)主轴箱在Z坐标方向移动的直线度等等。第二十三页，共28页。8.4数控机床的验收与精度检验

2.机床位置精度的检查（1）直线运动位置精度检测①定位精度的检查②重复定位精度的检测③原点返回精度④矢动量的测定（2）回转轴运动精度的测定第二十四页，共28页。8.4数控机床的验收与精度检验

3.切削精度的检查卧式加工中心检验的内容包括：

(1)镗孔精度检验(2)端面铣刀铣平面检验(3)镗孔的孔距精度和孔径分散度(4)直线铣削精度(5)斜线铣削精度检验(6)圆弧铣削精度检验第二十五页，共28页。8.4数控机床的验收与精度检验

4.机床性能及数控功能检验

(1)主轴系统性能

(2)进给系统性能

(3)自动换刀系统性能

(4)机床噪声