优·数控编程第三十八讲

数

控

技

术主讲教师：仇晓黎东南大学远程教育第三十八讲1六、机床切削精度检查机床切削精度检查实质上是对机床的几何精度和定位精度在切削和加工条件下的一项综合考核。加工中心的主要单项精度有：①镗孔精度。②端面铣刀铣削平面的精度（X-Y平面）。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。⑥圆弧铣削精度⑦箱体掉头镗孔同心度（卧式机床）。⑧水平转台回转90°铣四方加工精度(卧式机床2

)。如图为镗孔精度试验，主要考核机床主轴的运动精度及低速走刀时的平稳性。如图为用精调过的多齿端面铣刀精铣平面的方向。端面铣刀铣削平面精度主要反映X轴和Y轴两轴运动的平面度及主轴中心线对X-Y运动平面的垂直度。3如图所示以快速移动进给定位精镗四个孔，测量各孔位置的X坐标和Y坐标的坐标值，检查镗孔的孔距精度和孔径分散度。如图检查直线性铣削精度，有X坐标及Y坐标分别进给，用立铣刀侧刃精铣工件周边。测量各边的垂直度，对边平行度、邻边垂直度和对边距离尺寸差。4如图所示检查斜线铣削精度，用立铣刀侧刃精铣工件周边。该精度可以反映两轴直线插补运动的品质特性。如图检查圆弧铣削精度，用立铣刀侧刃精铣外圆表面，然后在圆度仪上测出圆度曲线。一般加工中心类机床铣削Φ200-300mm工件时，圆度可达0.03mm作用，表面粗糙度Ra在3.2μm左右。5如图为圆试件测量中常遇图形。对两半圆错位的图形一般都由一个坐标或两个坐标的反向失动量造成的。可以适当改变数控系统的失动量补偿值或修调该坐标传动链来解决。出现斜椭圆是由于两坐标实际的系统误差不一致造成的，可适当调整速度反馈增益，位置增益来改6

善如图为一个综合检查机床切削精度的试件。现有机床的切削精度、几何精度及定位精度允差没有完全封闭，即要保证切削精度，必须要求机床定位精度和几何精度的实际值要比允差小（1/2-171/3）作业：P348思考题1、2、3、5、68第七章

数控机床的使用和维修第一节

数控机床的选用第二节

数控机床的安装和调试第三节

数控机床的验收第四节

数控机床的维修9第七章第四节数控机床的维修一、数控机床维修的基本概念二、

预防性维护三、

常见故障分类四、

故障的判断及处理五、

旧数控机床再生改造10一、数控机床维修的基本概念1、可靠性所谓可靠性是指在规定的条件下（如环境温度下、使用条件及使用方法等）数控机床维持无故障工作的能力。衡量指标如下。①平均无故障时间tMTBF是指一台数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间。即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比，即11②平均修复时间tMTTR是指数控机床从出现故开始直至能正常使用所用的平均修复时间。③有效度A。是指一台可维修的机床，在某一时间段内，维持其性能的概率。是从可靠度和可维修度对数控机床的正常功率概率进行综合评价的尺度。有效度A是一个小于1的数，但越接近1越好。122、维修维修应包含两方面的含义：①日常维护和定期维护（或称预防性维护），这时为了延长tMTBF②机床修理时要尽量缩短tMTTR。由于当前的数控系统采用了高速微处理器和大规模或超大规模集成电路，其可靠性有了极大的提高，有的数控系统的平均无故障时间已可达20000h。应为数控机床配备经过专门技术培训的编程、操作和维修人员。13二、预防性维护14每台数控机床在工作一段时间后有些零部件要损坏，为了延长各元器件的寿命和正常机械磨损周期、防止意外恶性事物的发生、争取机床能在较长时间内正常工作，这是对数控机床进行维护的宗旨。下表例举了一台数控机床一些常规的定期维护的检查顺序。15在使用数控机床时，要注意几个方面：①应尽量少开数控柜的门。因为机加工车间空气中漂浮的灰尘、油雾和金属粉末会影响元件。②定期更换直流电动机电刷。一般半年或一年检查一次。③尽量提高数控机床利用率。数控系统存在一种失效率曲线，即故障曲线，1如6

图故障曲线分成三个区，在第I个区域，亦即初期运行区，系统的故障率呈负指数曲线函数，故障率较高。17第II区域，为数控系统的有效寿命区，失效率较低第III区域，为系统的衰老区，此时的失效率随时间推延而急剧增加，亦即系统已到了寿命的极限。三、常见故障分类18数控机床的故障可按故障的性质、产生的原因等作多种分类。①以故障出现的必然性和偶然性，可分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件，机床或数控系统部分必然出故障。随机性故障，是指在同一的条件下只偶然出现一两次，其分析和排除较为困难。②以故障出现时有无自诊断显示功能，分为有诊断显示故障和无诊断显示故障。有诊断显示故障一般都与控制部分有关；而无诊断显示故障往往机床停在某一位置不动，手动失灵。③以故障出现有无破坏性而分为破坏性故障和非破坏性故障。④以机床的运动品质特性来衡量，是机床运动品质特性下降的故障。此时机床仍可照常运行，但加工不出合格零件。⑤从发生故障的部位可分为硬件故障和软件故障两种。硬件故障指只有更换已损坏的器件故障才能排除。另一类是程序编制等错误造成的软故障，只要相应改变程序内容或修改参数等就能排除故障。19四、故障的判断及处理是，则故障多属软件故障。201、故障的判断数控机床大部分故障都以综合故障形式出现，判断处理原则为：（1）故障现场的充分调出首先要充分了解机床是在什么情况下出现故障的，有些什么表面现象，出现故障后操作者采取过什么措施。然后再按CNC的复位键，观察故障报警是否消失。如（2）罗列可能造成故障的诸因素数控机床上出现同一种故障的原因可能是多种多样的，在分析时要把有关的因素都罗列出来。确定故障产生的原因维修人员必须利用机床的技术文档、现场经验和判断能力、维修人员的机、电、液等综合技术知识及必要的测试手段和工具仪器，确定最有可能的因素然后通过必要试验逐一寻找确定。排除产生故障的确切因素在找到故障的确切因素之后，就可以修理、调整有关的元部件。212、机械部分故障的处理数控机床大量采用电气控制，机械结构大为简化，所以机械故障大大降低。常见的有：进给传动链故障由于普遍采用了滚动摩擦副，所以进给传动链故障大部分是以运动品质下降表现出来。主轴部件故障由于采用电气调速，主轴箱内部结构比较简单，

可能出现故障的部分有自动拉紧刀柄装置、自动变档装置及主轴运动精度的保持性等。22自动换刀装置（ATC）故障目前有50%以上的机床故障与ATC有关。主要表现为：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定，机械手运动误差过大等。位置检查用行程开关压合故障在机床长期工作中，运动部件运动特性的变化、压合行程开关的机械装置可靠性及行程开关本身品质特性等都影响整机的故障率。配套附件的可靠性配套附件包括切削液装置、排屑器、导轨防护罩、切削液防护罩、主轴冷却恒温油箱和液压油箱等。233、CNC装置故障的处理（1）维修前的准备工作

1)维修用器具24资料准备配备一些必不可少的备件应配备一套各种熔断器、电刷、易出故障的晶体管模块和印刷线路板。（2）故障的常规处理现场人员作好数控机床故障的详细记录避免非维修人员盲目处理报告专业维修人员（3）故障的一般判断法发现故障时用户可遵循以下判断方法：直观法：利用人的感官注意发生故障时的现象并判断故障的可能部位。利用数控系统的硬件报警功能：报警指示灯可判断故障所在。253)充分利用数控系统的软件报警功能：即自诊断功能。①存储器报警。②设定错误报警。③程序错误报警。④误操作报警。⑤过热报警。⑥有关伺服系统报警。⑦各种行程开关报警。⑧连接故障报警。一般数控系统有几十种报警，而诊断功能强的系统甚至有五六百种之多。264）利用状态显示的诊断功能：以诊断地址和诊断数据的形式提供诊断的各种状态。发生故障时应及时核对数控系统参数备件置换法：当通过分析发现可能产生故障的印刷线路板时，如有备用板进行替换，则可迅速找出故障板，减少停机时间。利用印刷线路板上的检测端子。274、进给驱动系统进给驱动系统按所采用的电动机来分类，可分为直流进给驱动和交流进给驱动两大类。进给驱动系统的故障率约占整个数控系统故障的三分之一。故障的反映形式为：一是利用软件的诊断程序，在

CRT上显示报警信息；二是利用速度控制单元上的硬件（如发光二极管、熔丝熔断等）来显示报警；三是没有任何报警指示的故障。28软件报警形式在CRT上显示有关进给驱动的报警号大致可分为三类：第一类是有关伺服进给系统出错报警。第二类是有关检测元件（测速发电机、旋转变压器或脉冲编码器）或检测信号方面引起的故障。第三类是有关过热报警。硬件报警形式这包括速度控制单元上的报警指示灯和熔丝熔断及各种开关（保护用）跳开等报警。主要有以下几种：29高电压报警。大电流报警。电压过低报警。过载报警。速度反馈断线报警。速度控制单元上的熔丝烧断或断路器跳闸。保护开关动作30（3）无报警显示的故障这类故障多以机床处于不正常运动状态的形式出现，但故障的根源却在进给驱动系统。主要有以下形式：机床失控。机床振动。两轴联动加工外圆时圆柱度超差。机床过冲。机床移动时噪声过大。机床在快速移动时发生振动，甚至有大的冲击。315、主轴控制单元主轴驱动也分直流和交流两种。我国数控机床80年代后期的产品大多采用交流主轴驱动，此前都用直流主轴驱动。（1）直流主轴控制系统

1）主轴不转。主轴速度不正常。主轴电动机振动或噪声太大。发生过流报警。速度偏差过大。32（2）交流主轴控制系统

1）电动机过热。交流输入电路的熔丝烧断。再生回路用的熔丝烧断。主轴电动机有异常噪声和振动。电动机速度超过额定值。主轴电动机不转或达不到正常的转速。33五、旧数控机床再生改造34在我国，一般说来，数控设备利

用率不高，切削参数偏于保守，

机械磨损不严重，有些数控系统

和液压驱动系统尚在使用，从经

济和使用角度上再生改造很必要。改造时应考虑下述几个方面：1、准确估计现有机床的剩余价值组成数控机床的各个部件的使用寿命相差很大。

要求可利用的剩余价值不应低于总价值三分之一，因为改造后机床综合性能终究比一台新机床差些。一