数控机床维修工(高级、技师)培训讲义和数控机床编程及加工

数控机床维修工(高级、技师)第一章数控机床的安装、调试与检验第一章数控机床的安装、调试与检验数控机床的安装、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。其中，机床数控系统的调试比较复杂。一、对安装环境的要求第一节数控机床的安装、调试二、整机装配、调试、检验所用的工具图1-1撬杠和滚筒(1)简单起重机械第一节数控机床的安装、调试1)撬杠和滚筒(见图1-1)。

2)滑轮和滑轮组。

(2)常用起重机械

1)千斤顶。第一节数控机床的安装、调试①螺旋千斤顶常用于中小型机电设备的安装，起重量为30～500kN。使用螺旋千斤顶应注意：使用时不要超过容许的最大顶重能力，防止超重引起事故；顶升重物前，应放正千斤顶位置并保持垂直；顶重物时，应均匀用力摇动手柄，避免上下冲击；放松千斤顶使重物降落前，要检查重物是否支撑牢固，然后把重物缓慢下落保证安全；使用和保管期间要给螺杆涂黄油，以免磨损过快。

②液压千斤顶是利用手动液压泵将油液压入液压缸内，推动活塞将重物顶起的。

2)手动液压铲车。第一节数控机床的安装、调试3)卷扬机。图1-2手动卷扬机的结构

1—手柄2—轴3—小齿轮4—大齿轮5—卷筒第一节数控机床的安装、调试4)桥式起重机。

(3)起重工具——钢丝绳常用钢丝绳是用高强度碳素钢丝捻制而成。

1)钢丝绳应成卷放在干燥库房内的木板上，为防止钢丝绳生锈，应经常保持清洁并定期涂抹特制无水分的防锈油。

2)穿钢丝绳的滑轮边缘不允许有破缺，以免损坏钢丝绳。

3)使用钢丝绳时，不能使它发生锐角曲折、挑圈，或由于被夹、砸而被压成扁平。第一节数控机床的安装、调试4)在起重作业中，应防止钢丝绳与电焊线或其他电缆线接触，以免触电及电弧打坏钢丝绳。

5)钢丝绳与设备构件及建筑物的尖角直接接触时，应垫木块。

第一节数控机床的安装、调试图1-3工具箱第一节数控机床的安装、调试(1)常用几何精度检验工具常用几何精度检验工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、测微仪、百分表、高精度验棒等。

(2)常用定位精度检验工具测量直线运动的检测工具有：测微仪和成组量块，标准长度刻线尺和光学读数显微镜及双频激光干涉仪、步距规等。

(3)常用切削精度检验工具常用的有：千分尺、平尺、量块、百分表、丝杠螺距测量仪、测高仪和杠杆卡规等。第一节数控机床的安装、调试图1- 4常用检验工具

a)精密水平仪b)平尺c)步距规d)方箱e)直角尺f)百分表

g)量块h)千分尺i)杠杆卡规j)测微仪k)激光干涉仪l)测高仪第一节数控机床的安装、调试三、数控机床的安装步骤(1)外部电缆的连接

数控系统外部电缆的连接包括数控装置与MDI／CRT单元、电器柜、机床操作面板、进给伺服单元、主轴伺服单元、检测装置反馈信号线的连接等，这些连接必须符合随机提供的连接手册的规定。(2)电源线的连接数控系统电源线的连接是指数控系统电源变压器输入电缆的连接和伺服变压器绕组抽头的连接。第一节数控机床的安装、调试3.气管、油管和电缆的连接四、机床导轨调平的方法1)机床应以床身导轨作为安装水平的检验基础，并用水平仪和桥板或专用检具在床身导轨两端、接缝处和立柱连接处按导轨纵向和横向进行测量。

2)将水平仪按床身的纵向和横向放在工作台上或溜板上，并移动工作台或溜板，在规定的位置进行测量。

3)以机床的工作台或溜板为安装水平检验的基础，并用水平仪按机床纵向和横向放置在工作台或溜板上进行测量，但工作台或溜板不应移动位置。第一节数控机床的安装、调试4)以水平仪在床身导轨纵向等距离移动测量，并将水平仪读数依次排列在坐标纸上画垂直平面内直线度偏差曲线，其安装水平应以偏差曲线两端点连线的斜率作为该机床的纵向安装水平。

5)将水平仪放在设备技术文件规定的位置上进行测量。第一节数控机床的安装、调试五、数控机床几何精度的调整1)调整机械手与主轴、刀具库之间的相对位置。

2)调整整托板与交换工作台面的相对位置。

3)预调整精度检验。六、数控机床的机电联调

(1)通电试运行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或油脂，为液压油箱加足规定标号的已事先过滤的液压油，接通气压源。

(2)自动运行检验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完成后，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。第一节数控机床的安装、调试一、数控机床就位概述二、数控机床就位注意事项第二节数控机床就位

1)用户必须按照图样安排好机床的安装位置。

2)要根据机床电源、气源、冷却水管的进口位置和车间的管路排布将电、气、水接到机床侧，如果车间有机床网络管理系统，还要考虑将接口电缆接到机床侧。

3)必须选好机床从运输工具上运到车间指定位置的方法，包括运送机床的通道等。

1)机床到场后，必须认真检查包装完整性，并进一步开箱检查。第二节数控机床就位2)拆箱时，严禁顶盖及四侧包装物掉入或挤入包装箱内，以免损坏机床零件或电气元器件等。

3)机床未就位前，严禁拆卸机床活动部件的固定物。

4)要了解机床净重、毛重，选择合适的起运工具，并检查吊具和起吊钢丝是否完好。

5)吊运时，必须注意机床包装箱的吊运位置及重心位置，防止损坏机床不能受力的部件，防止机床倾斜。

6)起吊时，严禁将身体的任何部位置于起吊的包装箱下面，严禁将起吊的包装箱从人头顶越过。

7)铲运时，铲尖应该超过重心位置适当的距离。第二节数控机床就位二、数控机床检验、验收的要求

(1)通用类标准此类标准有GB/T9061————2023《机床检验通则第4部分：数控机床的圆检验》等。一、数控机床检验的目的第三节数控机床的检验、验收(2)产品类标准此类标准有机标JB/T8801———2023《加工中心检验条件第6部分：进给率、速度和插补精度检验》等。

(3)其他标准其他标准有德国的VDI／DGQ3441标准，日本的JISB6201、JISB6336、JISB6338标准或国际标准ISO230。

2.检验、验收项目第三节数控机床的检验、验收(1)预验收预验收多在机床生产厂进行，包括的内容有：检验机床主要零部件是否按合同要求制造；各机床参数是否达到合同要求；检验机床几何精度及位置精度是否合格；机床各动作是否正确；对合同未要求部分检验时，如发现不满意处可向生产厂家提出，以便及时改进；对试件进行加工，检查是否达到精度要求。

(2)开箱检验机床运输到达使用地点后，进行开箱检验。

(3)机床外观检验机床外观的检查是指不使用检测仪器进行的一系列直观性检查。第三节数控机床的检验、验收(4)机床性能及数控系统性能检验

1)机床性能检验。

2)数控系统性能检验。

(5)机床精度的检验机床精度的检验是为了保障机床具有良好的运行性能而设定的，主要项目包括几何精度、定位精度和切削精度。第三节数控机床的检验、验收三、数控机床检验的方法(1)主轴系统性能的检验

1)用手动方式选择高、中、低3个主轴转速，连续进行5次正转和反转的起动和停止动作，试验主轴动作的灵活性和可靠性。

2)用数据输入方式，主轴从最低一级转速开始运转，逐级提高到允许的最高转速，实测各级转速数，允许误差为设定值的±10％，同时观察机床的振动。

3)主轴准停装置连续操作5次，试验动作的可靠性和灵活性。

(2)进给系统性能的检验第三节数控机床的检验、验收1)分别对各坐标进行手动操作，试验正、反方向的低、中、高速度进给和快速移动的起动、停止、点动等动作的平稳性和可靠性。

2)用MDI方式测定G00和G01指令各种进给速度，允许±5％的误差。

3)检查数控铣床升降台防止垂直下滑装置是否起作用。

(3)气压、液压装置的检验

1)检查定时定量润滑装置的可靠性及各润滑点的油量分配等功能的可靠性。

2)检查润滑油路有无渗漏。

3)检查压缩空气和液压油路的密封、调压性能。第三节数控机床的检验、验收(4)电气装置的检验在运转试验前后分别作一次绝缘检查，检查接地线质量，确认绝缘的可靠性。

(5)机床噪声的检验机床空转时的总噪声不得超过标准规定的80dB。

(6)安全装置的检验检查对操作者的安全性和机床保护功能的可靠性，如各种安全防护罩、机床各运动坐标行程极限保护自动停止功能、各种电源电压过载保护和主轴电动机过热和过负荷时紧急停止功能等。

(7)辅助装置的检验

1)卡盘做夹紧、松开试验，检查其灵活性和可靠性。第三节数控机床的检验、验收2)检查工作台自动交换装置工作是否正常，试验带重负载时工作台自动交换动作。

3)检查配置接触式测头的测量装置能否正常工作，有无相应的测量程序。

4)检查自动排屑装置的工作质量。

5)检查冷却防护罩有无泄漏。

(8)自动换刀系统的检验

1)检查自动换刀的可靠性和灵活性，包括手动操作及自动运行时刀库满负载条件下(装满各种刀柄)运动的平稳性、机械手抓取最大允许重量刀柄的可靠性、刀库内刀号选择的准确性等。第三节数控机床的检验、验收2)转塔刀架进行正、反方向转位试验以及各种转位夹紧试验。

3)测量自动交换刀具的时间。

1)操作功能。

2)指令功能。

3)负荷试验。

4)空运转试验。

(1)几何精度检验的方法数控机床几何精度检验分为两类，即部件自身精度检验和部件间位置精度检验。第三节数控机床的检验、验收1)床身水平。

2)工作台面平面度。

3)X、Y、Z导轨直线度。

4)主轴轴向跳动。

5)主轴径向圆跳动。

1)主轴和X轴垂直。

2)主轴和Y轴垂直。

3)主轴和Z轴平行。

4)X、Y、Z3个轴移动方向垂直度。

5)主轴旋转轴线与工作台面垂直度。第三节数控机床的检验、验收(2)机床定位精度检验的方法数控机床的定位精度是表明所测量的机床各运动部件在数控装置控制下运动所能达到的精度。

1)直线运动定位精度的检验。图1-5直线运动定位精度检验

a)标准尺比较测量b)激光测量第三节数控机床的检验、验收图1- 6定位精度曲线第三节数控机床的检验、验收图1-7几种不正常定位曲线

a)平行形b)交叉形c)喇叭形第三节数控机床的检验、验收2)直线运动重复定位精度的检验。

3)直线运动的原点返回精度的检验。

4)直线运动失动量的检验。第三节数控机床的检验、验收图1-8失动量检验5)回转轴运动精度检验。第三节数控机床的检验、验收(3)机床切削精度检验的方法数控机床切削精度检验的实质是对机床的几何精度定位精度在切削加工条件下的一项综合考核，它又称为动态精度检验。

1)镗孔精度的检验。第三节数控机床的检验、验收图1-9精度检验2)端面铣刀铣削平面精度的检验。第三节数控机床的检验、验收3)端面铣刀铣削侧面精度的检验。

4)镗孔的孔距精度和孔径分散度的检验。

5)直线铣削精度的检验。

6)斜线铣削精度的检验。

7)圆弧铣削精度的检测。第三节数控机床的检验、验收图1-10有质量问题的圆图形

a)两半圆错位b)斜椭圆c)锯齿形条纹第三节数控机床的检验、验收一、预防性维护

(1)强调设备管理要有良好的电源保证，避免电源波动幅度大于±10%和可能的瞬间干扰信号等影响。

(2)进行人员培训应为数控机床配备经过专门技术培训的数控系统编程、操作和维修人员，他们应熟悉所用设备的机械结构、数控装置、强电设备、液压系统、气路等各部分的特点以及规定的使用环境、加工条件等，并严格按机床及数控装置使用说明书的要求正确、合理地使用机床，尽量避免因操作不当而引起故障。第四节数控机床的维护二、日常保养

(1)应避免随意打开数控柜门应及时清理空气滤清器，而决不可用敞开柜门的方法来散热。

(2)数控设备不宜长期封存，尽量提高利用率在数控设备购买后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。

(3)防止系统过热应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。第四节数控机床的维护(4)直流电动机电刷的定期检查和更换直流电动机电刷的过度磨损会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。

(5)定期检查和更换存储用电池一般数控系统内对RAM存储元器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持存储器的内容。

(6)对一些机床上频繁运动的部件，无论是机械还是控制驱动部分，都应作为重点定时检查对象。

(1)日检其主要项目包括液压系统、主轴润滑系统、导轨润滑系统、冷却系统、气压系统等。第四节数控机床的维护1)数控车床的日检要点。

①接通电源前，检查工具、检测仪器等是否已准备好，切削液、液压油、润滑油的油量是否充足，切屑槽内的切屑是否已处理干净。第四节数控机床的维护②接通电源后，检查操作盘上的各指示灯是否正常；各按钮、开关是否处于正确位置；检查CRT显示屏上是否有任何报警显示，若有问题应及时予以处理；检查刀具是否正确夹紧在刀夹上，刀夹与回转刀台是否可靠夹紧，刀具是否有磨损；检查液压装置的压力表是否指示在所要求的范围内；检查各控制箱的冷却风扇是否正常运转；若机床带有导套、夹簧，应确认其调整是否合适。

③机床运转后，主轴、滑板处是否有异常噪声；有无与平常不同的异常现象，如声音、温度、裂纹、气味等。第四节数控机床的维护2)加工中心的日检要点。

①确保操作面板上所有指示灯为正常显示。

②从工作台、基座等处清除污物和灰尘，擦去机床表面上的润滑油、切削液和切屑，清除没有罩盖的滑动表面上的一切东西，擦净丝杠的暴露部位。

③检查各润滑油箱及主轴润滑油箱的油面，使其保持在合理的油面上。

④检查液压泵的压力是否符合要求，检查机床主液压系统是否漏油。

⑤确认各刀具是否在其应有的位置上更换。

⑥检查各坐标轴是否处在原点上。第四节数控机床的维护⑦清理、检查所有限位开关、接近开关及其周围表面。

⑧确保空气滤杯内的水完全排出。

⑨检查切削液软管及液面，清理管内及切削液槽内的切屑等脏物。

⑩检查主轴端面、刀夹及其他配件是否有毛刺、破裂或损坏现象。

(2)周检其主要项目包括机床零件、主轴润滑系统的检查。

(3)月检主要是对电源、空气干燥器、主轴的运转、滚珠丝杠、液压润滑油装置等进行检查。第四节数控机床的维护1)数控车床的月检要点。

①检查X、Z轴的滚珠丝杠。若有污垢，应清理干净；若表面干燥，应涂润滑脂。

②检查X、Z轴超程限位开关、各急停开关是否动作正常。可用手按压行程开关的滑动轮，若LCD上有超行程报警显示，说明限位开关正常。顺便将各接近开关擦拭干净。

③检查主轴的运转情况。主轴以最高转速1/2左右的转速旋转30min，用手触摸壳体部分，若感觉温和即为正常，以此了解主轴轴承的工作情况。第四节数控机床的维护④检查导套内孔状况，看是否有裂纹、毛刺，导套前面盖帽内是否积存切屑。

⑤检查刀台的回转头、中心锥齿轮的润滑状态是否良好，齿面是否有伤痕等。

⑥检查切削液槽内是否积压切屑。

⑦检查液压装置，如压力表的动作状态、液压管路是否有损坏，各管接头是否有松动或漏油现象等。

⑧检查润滑油装置，如润滑泵的排油量是否合乎要求，润滑油管路是否损坏，管接头是否松动、漏油等。

2)加工中心的月检要点。

①清理电气控制箱内部，使其保持干净。第四节数控机床的维护②清洗空气滤网，必要时予以更换。

③检查各电磁阀、行程开关、接近开关，确保它们能正确工作。

④检查各电缆及接线端子是否接触良好。

⑤确保各联锁装置、时间继电器、继电器能正确工作，必要时予以修理或更换。

⑥校准工作台及床身基准的水平，必要时调整垫铁，拧紧螺母。

⑦检查液压装置、管路及接头，确保无松动、无磨损。

⑧清理导轨滑动面上的刮垢板。第四节数控机床的维护⑨检查液压箱内的过滤器，必要时予以清洗。

(4)季检季检应该主要从机床床身、液压系统、主轴润滑系统3方面进行检查。

(5)半年检

1)数控车床的半年检要点。

①检查自动转位刀台：主要看换刀时其换位动作的平顺性，以刀台夹紧、松开时无冲击为好。

②主轴检查的项目有：

③加工装置检查的内容有：第四节数控机床的维护④伺服电动机的检查：如果采用的是直流电动机，检查换向器与电刷。若换向器表面脏，应用白布沾酒精予以清洗；若表面粗糙，用细金相砂纸予以修整；若电刷长度为10mm以下时，予以更换。

⑤接插件的检查:检查各插头、插座、电缆、各继电器的触点是否接触良好；检查各印制电路板是否干净；检查主电源变压器、各电动机的绝缘电阻是否在1MΩ以上。

⑥断电检查:检查断电后保存机床参数、工作程序用的备用电池的电压值，看情况予以更换。第四节数控机床的维护⑦检查导套装置：主轴以最高转速的1/2运转30min，用手触摸壳体部分无异常发热及噪声为好。此外，用手沿轴向拉导套，检查其间隙是否过大。

⑧润滑泵的检查:检查润滑泵装置浮子开关的动作状况。可从润滑泵装置中抽出润滑油，看浮子落至警戒线以下时，是否有报警指示以判断浮子开关的好坏。

2)加工中心的半年检查要点。

①清理电气控制箱内部，使其保持干净。

②外观检查所有各电气部件及继电器等是否可靠工作。第四节数控机床的维护③如果采用的是直流电动机，检查各伺服电动机的电刷及换向器的表面，必要时予以修整或更换。

④检查各电动机轴承是否有噪声，必要时予以更换。

⑤更换液压装置内的液压油及润滑装置内的润滑油。

⑥检查机床的各有关精度，测量各进给轴的反向间隙，必要时予以调整或进行补偿。

⑦检查一个试验程序的完整运转情况。

(6)年检包括液压油路、液压泵、过滤器的检查以及检查更换电机电刷等。第四节数控机床的维护表1-1定期保养的常规检查内容第四节数控机床的维护表1-1定期保养的常规检查内容第四节数控机床的维护表1-1定期保养的常规检查内容第四节数控机床的维护表1-1定期保养的常规检查内容第四节数控机床的维护

1)机床暂时不使用的辅助设备，如回转工作台、送料器等。

2)机床加工不同工件所需的辅助装置，如专用夹具、工装、各种刀具等。

3)机床维修用的一些专用工具和易损件备件。第四节数控机床的维护数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。机械工程实验教学中心数控编程的目的数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。机械工程实验教学中心数控编程的内容数控编程的基本原理机械工程实验教学中心数控编程的步骤零件图纸分析零件图纸制定工艺规程数学处理编写程序文件制作控制介质程序校验及试切数控机床OpenSoftCNC软件介绍OpenSoftCNC软件包括数控车床模拟仿真和数控铣床模拟仿真系统，由软件+标准硬件系统构成，不要求专用硬件或运动控制卡，所有数控功能和逻辑控制功能均由软件完成，操作界面由系统操作和机床控制两大部分组成。机械工程实验教学中心OpenSoftCNC软件介绍机械工程实验教学中心为例，软件提供下列指令：以数控车床模拟仿真系统（OpenSoftCNC01T）组别指令功能编程格式模态

1G00快速线性移动G00X(U)_Z(W)_√G01直线插补G01X(U)_Z(W)_√G02顺时针圆弧插补G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆时针圆弧插补G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺纹插补G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺纹插补G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X轴返回程序零点G27

G28Z轴返回程序零点G28

G92定义绝对坐标系G92X_Z_√2G04延时G04E_

3M00暂停M00

M02程序结束M02

4M03主轴正转M03√M04主轴反转M04√M05主轴停M05√5M08开冷却液M08√M09关冷却液M09√

6M97程序跳转M97P_

M98子程序调用M98P_L_