第9章数控机床的选用与维护

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1、第第9 9章章 数控机床的选用与维护数控机床的选用与维护内容提要： 本章主要介绍数控机床的选用、安装、调试、验收、日常保养与维护、故障诊断与维修管理等方面的基础知识。通过本章内容的学习要求： 1了解数控机床的如何选型，安装、调试与验收的主要内容。 2熟悉数控机床的日常使用要求与日常维护保养的常识。 3了解数控机床故障诊断的概念与维修工作基本原则及实例。 4掌握数控车床的精度测量。9.2 9.2 数控机床的使用与日常维护数控机床的使用与日常维护9.3 9.3 数控机床的故障诊断与维修数控机床的故障诊断与维修9. 1 数控机床的选用、安装、调试与验收数控机床的选用、安装、调试与验收9.1 数控机床

2、的选用、安装、调试与验收数控机床的选用、安装、调试与验收9.1.2 数控机床的安装与调试数控机床的安装与调试9.1.1 数控机床的选型数控机床的选型 如何从品种繁多、价格昂贵的数控机床中选择适用的设备，如何使这些设备在机械制造中充分发挥作用，如何正确、合理地选购与主机相应配套的附件及软件技术，已成为广大用户十分关心的问题。选用数控机床时应考虑的主要因素有以下几个方面： 1.典型零件的确定与机床的选择典型零件的确定与机床的选择 由于数控机床的类型、规格繁多，不同类型的数控机床都有其不同的使用范围和使用要求，只有在一定条件下加工一定的工件，才能达到最佳的效果。因此，在选购数控机床时首先要明确被加工

3、对象，即确定典型零件。 每一种数控机床都有其最佳典型零件的加工。如加工箱体类箱体、泵体、壳体等零件，则应选用卧式加工中心。如加工板类箱盖、壳体和平面凸轮等零件，则应选用立式加工中心或数控铣床。当工作只需要钻削或只需要铣削时，就不要购买加工中心；9.1.1 数控机床的选型数控机床的选型能用数控车床加工的零件应不要用车削中心；能用三轴联动的机床加工零件应不要选用四轴、五轴联动的机床。总之，选择数控机床应紧紧围绕本企业的实际需要，功能上以够用为度，尽可能做到不闲置、不浪费，在投资增加不多的情况下可适当考虑发展余地，但不要盲目追求“高、精、尖”，以免造成财力的浪费。 2.数控机床规格的选择数控机床规格

4、的选择 数控机床规格的选择，应结合确定的典型零件尺寸，选用相应的规格以满足加工典型零件的需要。数控机床的主要规格包括工作台面的尺寸、坐标轴数及行程范围、主轴电动机功率和切削扭矩等。选用工作台面尺寸一般应大于工件的最大轮廓尺寸，保证工件在其上面能顺利找正及安装；各坐标轴行程应满足加工时进刀、退刀的要求；工件和夹具的总重量不能大于工作台的额定负载。 主轴电动机功率反映了数控机床的切削效率，也从一个侧面反映了机床在切削时的刚性。现今一般加工中心都配置了功率较大的直流或交流高速电动机，可用于高速切削。但在低速切削中转矩受到一定限制，这是由于调速电动机在低速时功率输出下降造成的。因此，当需要加工大直径和

5、余量很大的工件，如镗削时，必须对低速转矩进行校核以满足切削的要求。 3.数控机床精度的选择数控机床精度的选择 选择数控机床的精度等级应根据典型零件关键部位加工精度的要求来决定。影响机械加工精度的因素很多，如机床的制造精度、插补精度、伺服系统的随动精度以及切削温度、切削力、各种磨损等。而用户在选用机床时，主要应考虑综合加工精度是否能满足加工要求。 目前，世界各国都制定了数控机床的精度标准。机床生产厂商在数控机床出厂前大都按照相应标准进行了严格的控制和检验。实际上机床制造精度都是很高的。实际精度均有相当的储备量，即实际允差比标准的允差大约压缩20%左右。在诸项精度标准中，人们最关心的是定位精度、重

6、复定位精度。对于加工中心和数控铣床，还有一项铣圆精度。以此三项精度值，可将数控机床分为普通型和精密型。表9-1所示为加工中心的精度比较。精度项目普通型/mm精密型/mm直线定位精度重复定位精度铣圆精度0.01/全程0.0060.030.040.005/全程0.0020.02表9- 1 加工中心精度 （1） 机床定位精度和重复定位精度 定位精度是指数控机床工作台或其它运动部件，实际运动位置与指令位置的一致程度，其不一致的差量即为定位误差。引起定位误差的因素包括伺服系统、检测系统、进给系统误差，以及运动部件导轨的几何误差等。定位误差直接影响加工零件的尺寸精度。重复定位精度是指在相同的操作方法和条件

7、下，在完成规定操作次数过程中得到结果的一致程度。重复定位精度一般是呈正态分布的偶然性误差，它会影响批量加工零件的一致性，是一项非常重要的性能指标。 机床定位精度和重复定位精度反映了该轴各运动部件的综合精度，尤其是重复定位精度，它反映了该轴在有效行程内任意定位点的定位稳定性，这是衡量该数控轴能否稳定可靠工作的基本指标。加工中心数控系统的软件功能比较丰富，它可以对控制轴的螺距误差进行补偿和反向间隙补偿，也可对进给传动链上各环节的系统误差进行稳定的补偿。各轴的积累误差与丝杠螺距积累误差有直接关系，这误差可以用控制系统螺距补偿功能来补偿。进给传动链中反向死区（也称反向失动量）也可用反向间隙补偿功能来补

8、偿。 （2）铣圆精度 铣圆精度综合反映了机床两轴联动时，伺服运动特性和控制系统的插补功能。铣圆精度对加工中心、数控铣床来说，它反映了工件轮廓加工（如加工凸轮、模具型腔等）所能达到的最好加工精度。对于大直径也的圆柱面、大圆弧面可在具有这种功能的机床上采用高性能的立铣刀对其进行加工，可达到较好效果。测定铣圆精度的方法，即采用立铣刀先铣一个标准圆柱试件，中小型机床的试件直径为200300mm，大型机床则相应增大测试件的直径。加工完毕后，用圆度仪测量该圆柱的轮廓线，绘出轮廓线的最大包络圆和最小包络圆，其二者的差值即为该圆柱面的圆度精度。用户在选择购买机床时，可根据典型零件的加工要求，索阅有关机床出厂检

9、验单的内容，则能帮助购买者判断所选用机床的该项指标的性能，做到“有的放矢”。 4.数控系统的选择数控系统的选择 数控技术经过半个多世纪的发展，世界上数控系统的种类、规格非常之多。目前，我国使用较广泛的有日本法纳克公司的FANUC系统；德国西门子公司的SIEMENS系统；美国A-B公司的A-B系统。另外，我国国产的数控系统近年来也得到了快速发展，其功能也日渐完善。为了使数控系统与机床相匹配,在选择数控系统时可遵循以下几条原则： （1）根据数控机床类型选择相应的数控系统 （2）根据数控机床的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 （4）订购数控系统时要考虑周全另外，用户选用

10、数控机床及系统、种类不宜过多、过杂，否则会给使用、维修带来极大困难。 5.自动换刀装置与刀库容量的选择及刀柄的配置自动换刀装置与刀库容量的选择及刀柄的配置 （1）自动换刀装置与刀库容量的选择自动换刀装置（即ATC装置）是加工中心、车削中心的基本特征。ATC的工作质量主要表现为换刀时间和故障发生率。据分析，在加工中心上发生的故障，约近50%与ATC的工作质量有关。而ATC装置的投资往往占整台机床投资的40%左右。因此，用户应在满足使用要求的情况下，尽量选用结构相对简单和可靠性高的ATC，这样可以相应降低整机的价格，减少一次性资金的投入。ATC装置中存储刀具的数量，可由十几把至上百把不等，一般立式

11、加工中心上选用20把左右刀具容量的刀库，在卧式加工中心上选用40把左右刀具容量的刀库较为适宜，可以满足零件加工对刀具数量的要求。如果对一些复杂零件加工所需刀具数量会超出现有刀库容量，则可综合考虑工艺因素，将粗、精加工分工序进行，插入热处理工序消除内应力及变形量，工件装夹倒转工艺基准等措施，把一个复杂工件分为几个加工程序进行加工，使每个加工程序所需刀具数量不超过刀库容量。 （2）刀柄的配置 当ATC装置及刀库容量选定后，刀柄的配置就显得十分重要。一般来讲，机床生产商会根据使用经验为用户提供一套常用的刀柄，但对每个具体用户不一定适用。因此，用户在订购机床时必须同时考虑订购刀柄的品种和数量。在数控机