数控机床故障诊断与维修(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2021-02-18 10:49:45

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作者:韦伟松,岑华

出版社:电子工业出版社

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数控机床故障诊断与维修

数控机床故障诊断与维修试读:

前言

随着工业现代化的推进,产品结构和材料不断更新变化,对数控技术及生产效率提出了很高的要求,促进了数控技术的发展。随着数控机床的大量使用和高端数控系统的开发应用,对数控机床维修人员的素质要求越来越高。虽然,现在有不少高等院校已经出版了许多数控机床方面的专著、教材,但普遍是偏向理论与研究,不能满足实际应用的需要,很少有适合高职层次的以数控机床故障诊断与维修为主的教材。目前,企业的数控机床故障诊断与维修人员的培养几乎都只能依靠各种数控机床故障诊断与维修生产厂家的培训或产品使用手册,缺乏相关的系统学习与理论指导。因此,为适应数控维修技术人才及相关机电一体化专业人才的培养,编写一本以操作技能与理论知识有机结合的数控机床故障诊断与维修方面的职业院校课程教材和参考书是十分必要的。

本书主要介绍了数控机床故障诊断与维修的目的及特点,数控机床维护维修安全规范,数控机床的验收、安装与调试,数控机床机械调整及维护,以FANUC及广州数控系统为主线,详细介绍了数控系统组成、数控硬件连接辨别与诊断、数控机床伺服系统硬件连接与伺服参数设置、数控机床伺服系统位置检测装置故障诊断与维修,以及数控系统数据备份与恢复等内容,此外还介绍了数控机床主轴驱动及控制故障诊断与维修的相关内容。

本书以项目教学方式,基于工作过程设计教学内容。全书有7个模块,每个模块包括2个项目,由浅到深,详细地介绍了数控机床常用系统的故障诊断与维修,并将理论知识和实际操作有机结合,让学生通过本书的学习能够很好地掌握数控系统故障诊断与维修的理论知识,又能进行实际操作。本书由广西现代职业技术学院韦伟松、岑华担任主编,邓广、兰小光、林春宇担任副主编。其中模块一由韦伟松编写,模块二由兰小光、林杭编写,模块三由林春宇、陈猛编写,模块四由岑华编写,模块五由梁幼昌、容隶莹编写,模块六由莫寿生、陈启安编写,模块七由邓广编写。本书在编写过程中参阅了部分高职、高校同类教材内容及FANUC、广州数控公司编写的数控机床维修基础培训教程,在此一并表示衷心的感谢!

由于编者经验及知识水平有限,书中难免有疏漏和不足之处,诚请读者批评指正!编 者2018年2月模块一数控机床故障诊断与维护概论

本模块将重点介绍数控机床故障诊断及维修的意义、数控机床维护维修安全规范。旨在让同学们了解数控机床故障诊断及维修的意义,掌握相关数控机床维护维修的安全规范。学 习 目 标【知识目标】

1.了解数控机床诊断和维修的目的与意义。

2.了解数控机床故障的来源及分类。

3.掌握数控机床维修安全规范。【技能目标】

1.掌握数控机床维修安全急救技能。工 作 任 务

项目1-1数控机床故障诊断与维修的目的及特点。

项目1-2数控机床维护维修安全规范。项目1-1 数控机床故障诊断与维修的目的及特点

随着电子技术和自动化技术的发展,数控技术的应用越来越广泛。数控机床的应用给机械制造业的发展创造了条件,并带来了很大的经济效益。但同时,由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点,在维修理论、技术和手段上都需要较高要求。因此,学习和掌握数控机床故障诊断和维修技术,已经成为保证企业正常生产的关键技术之一。知 识 准 备一、数控机床故障诊断及维修的目的

数控机床是机电一体化技术应用在机械加工领域的典型产品,是将计算机、自动化、电动机及驱动、机床、传感器、气动和液压、机床电气及PLC等技术集于一体的自动化设备,它具有高精度、高效率和高适应性的特点。要发挥数控机床的高效益,就要保证它的开工率,这就对数控机床提出了稳定性和可靠性的要求。数控维修技术不仅是保障正常运行的前提,对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用,目前它已经成为一门专门的学科。

另外,数控机床是一种过程控制设备,这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效,都会使机床停机,从而造成生产中断。因此,对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维护维修就显得十分必要了。数控机床是十分昂贵的设备,在许多精密制造行业中,往往花费了几十万元甚至上千万元,并且均处于关键的生产环节,若在出现故障后得不到及时维修排除故障,就会造成较大的经济损失。图1-1-1 数控机床的精密加工

数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求外,还应具有高可靠性。衡量其高可靠性的指标有:

➢ MTBF(Mean Time Between Failure)——平均无故障时间。

MTBF=总工作时间/总故障次数。是平均无故障的修理时间,即两次故障间隔的平均时间。

➢ MTTR(Mean Time To Repair)——平均修复时间。

当设备发生故障后,需要及时进行排除,从开始排除故障直到数控机床能正常使用所需要的时间称为平均修复时间MTTR。排除故障的修理时间(MTTR)越短越好。

➢ 平均有效度A:A=MTBF/(MTBF+MTTR)

平均有效度A反映了数控机床的可维修性和可靠性。是指可维修的设备在某一段时间内维持其性能的概率,这是一个小于1的正数,数控机床故障的平均修复时间越短,则A就越接近1,那么数控机床的使用性能就越好,可靠性越强。

为了提高MTBF(平均无故障时间),降低MTTR(平均修复时间),一方面要加强机床的日常维护,延长其平均无故障时间;另一方面在出现故障后,要尽快诊断出故障的原因并加以修复。如果用人的健康来比喻,就是平时要注意保养,避免生病;生病后,要及时就医,诊断出病因,对症下药,尽快康复。数控机床的综合性和复杂性决定了数控机床的故障诊断及维护有自身的方法和特点,掌握好这些方法,就可以保证数控机床稳定、可靠的运行。二、数控机床故障诊断及维护的特点

数控机床的故障频率的高低,整个使用寿命期可以分为三个阶段,即初始使用阶段(跑合阶段)、相对稳定阶段(稳定磨损阶段)和快速磨损阶段,如图1-1-1和图1-1-2所示。图1-1-2 机械磨损故障的规律曲线图1-1-3 数控机床的故障发生规律曲线1.初始使用阶段

机床安装调试后,开始运行半年至一年期间为初始使用阶段。这个阶段的故障特点是故障概率比较高,随时间迅速下降。

从机械角度看,在这一阶段虽然经过了试生产磨合,但是由于零部件还存在着几何形状偏差,在完全磨合前,表面还比较粗糙;零件在装配中存在几何误差,在机床使用初期可能引起较大的磨合磨损,使机床相对运动部件之间产生过大间隙。

从电气角度看,数控系统及电气驱动装置使用大量的大规模集成电路和电子电力器件,在实际运行时,由于受交变负载、电路通断的瞬时浪涌电流及反馈电动势等的冲击,某些元器件经受不起初期考验,因电流或电压击穿而失效,致使整个设备出现故障。

从人为因素看,数控机床开始投入使用,使用人员对机床还不是很熟悉,对数控机床的参数不熟,使用的加工刀具和切削用量不合理等,致使数控机床出现故障。

为此,在数控机床的初始使用阶段要加强对机床的监测,定期对机床进行机电调整,保证设备各种运行参数处于技术范围之内。2.相对稳定阶段

设备在经历了初始使用阶段后,零部件得到充分的磨合,各部件之间的精度经过适当的调整,使用机床的人员更加熟悉机床,趋于达到人机合一,这个时候数控机床开始进入相对稳定的正常运行阶段。相对稳定阶段的时间比较长,一般达到7到10年。在这个阶段,数控机床性能稳定,机床各零部件的故障较少,但是不排除偶发性故障的产生,因此要坚持做好设备运行记录,以备排除故障时参考。另外,要坚持每隔半年对设备作一次机电综合检测和复校。在相对稳定阶段,数控机床的机电故障发生的概率很小,而且发生故障大多数都是可以排除的。3.快速磨损阶段

机床进入快速磨损阶段后,各种元器件开始加速磨损和老化,机床故障率开始逐年递增,故障性质趋于渐发性和实质性,如因密封件老化而漏油、轴承磨损失效、零件疲劳断裂,限位开关失效等,以及某些电子元器件品质因素导致性能的下降等。总之进入这个阶段,要坚持做好设备运行的记录,合理判断数控机床的使用年限,为设备充分发挥最大地经济效益。拓 展 知 识数控机床常见故障及其分类1.按故障发生的部位分类(1)主机故障

数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。主机常见的故障主要有:

◆ 因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障。

◆ 因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障。

◆ 因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障,等等。

主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良,是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养、控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施。(2)电气控制系统故障

从所使用的元器件类型上,根据通常习惯,电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类。“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/CRT以及伺服驱动单元、输出单元等。“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元器件、接插件,以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出错、数据丢失等故障,常见的有加工程序出错,系统程序和参数的改变或丢失,计算机运算出错等。“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及由其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便,但由于它处于高压、大电流工作状态,发生故障的几率要高于“弱电”部分,必须引起维修人员足够的重视。2.按故障的性质分类(1)确定性故障

确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件,数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象在数控机床上最为常见,但由于它具有一定的规律,因此也给维修带来了方便。

确定性故障具有不可恢复性,故障一旦发生,如不对其进行维修处理,机床不会自动恢复正常。但只要找出发生故障的根本原因,维修完成后机床立即可以恢复正常。正确地使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。(2)随机性故障

随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障。此类故障的发生原因较隐蔽,很难找出其规律性,故常称之为“软故障”,随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难,一般而言,故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。

随机性故障有可恢复性,故障发生后,通过重新开机等措施,机床通常可恢复正常,但在运行过程中,又可能发生同样的故障。加强数控系统的维护检查,确保电气箱的密封,可靠的安装、连接,正确的接地和屏蔽是减少、避免此类故障发生的重要措施。3.按故障的指示形式分类(1)有报警显示的故障

数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种情况。

◆ 指示灯显示报警

指示灯显示报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯(一般由LED发光管或小型指示灯组成)显示的报警。根据数控系统的状态指示灯,即使在显示器故障时,仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质。因此,在维修、排除故障过程中应认真检查这些状态指示灯的状态。

◆ 显示器显示报警

显示器显示报警是指可以通过CNC显示器显示出报警号和报警信息的报警。由于数控系统一般都具有较强的自诊断功能,如果系统的诊断软件以及显示电路工作正常,一旦系统出现故障,可以在显示器上以报警号及文本的形式显示故障信息。数控系统能进行显示的报警少则几十种,多则上千种,它是故障诊断的重要信息。在显示器显示报警中,又可分为NC 的报警和PLC的报警等两类。前者为数控生产厂家设置的故障显示,它可对照系统的“维修手册”来确定可能产生该故障的原因;后者是由数控机床生产厂家设置的PLC 报警信息文本,它可对照机床生产厂家所提供的“机床维修手册”中的有关内容,来确定故障所产生的原因。(2)无报警显示的故障

这类故障发生时,机床与系统均无报警显示,其分析诊断难度通常较大,需要通过仔细、认真的分析判断才能予以确认。特别是对于一些早期的数控系统,由于系统本身的诊断功能不强,或无PLC 报警信息文本,出现无报警显示的故障情况则更多。

对于无报警显示故障,通常要具体情况具体分析,根据故障发生前后的变化,进行分析判断,原理分析法与PLC 程序分析法是解决无报警显示故障的主要方法。4.按故障产生的原因分类(1)数控机床自身故障

这类故障的发生是由于数控机床自身的原因所引起的,与外部使用环境条件无关。数控机床所发生的绝大多数故障均属此类故障。(2)数控机床外部故障

这类故障是由于外部原因所造成的。供电电压过低、过高或波动过大;电源相序不正确或三相输入电压的不平衡;环境温度过高;有害气体、潮气、粉尘授入;外来振动和干扰等都是引起故障的原因。此外,人为因素也是造成数控机床故障的外部原因之一,据有关资料统计,首次使用数控机床或由不熟练工人来操作数控机床,在使用的第一年,操作不当所造成的外部故障要占机床总故障的三分之一以上。任 务 实 施

请列举出衡量数控机床的可靠性指标,说明数控机床不同阶段的故障特点(见项目任务书和项目任务报告)。1.项目任务书项目任务书2.项目任务报告项目任务报告项目1-2 数控机床维护维修安全规范

在维护维修数控机床时,若不遵守有关的安全操作规范,容易造成设备损坏,甚至发生人身伤害事故。在维护维修数控机床前,除了要熟悉数控机床厂家提供的机床操作手册外,还须经过专业的安全和技术培训。因此,掌握好本课程的安全规范非常重要。

数控机床的维修作业伴有各种危险,所以这类作业应由充分接受过有关维修和安全方面培训的技术人员负责进行。为了更加安全地维修数控机床,本项目描述了与数控机床装置相关的一般注意事项。在具体特定型号的机床维修时,还应该参阅机床制造商提供的说明书。此外,在维修作业中进行机床的运转确认时,应在充分理解机床制造商和数控系统开发公司提供的说明书的基础上进行运转。知 识 准 备一、警告、注意和注释

为保证操作者人身安全,预防机床损坏,“为了安全维修”中根据有关安全的注意事项的重要程度,在各数控机床控制系统或机床制造商提供的说明书中,一般都以“警告”和“注意”来描述,有关的补充说明以“注释”来描述。1.警告

适用于:如果错误操作,则有可能导致操作者死亡或受重伤。2.注意

适用于:如果错误操作,则有可能导致操作者受轻伤或损坏设备。3.注释

适用于:除警告和注意以外的补充说明。二、维修作业有关的警告(1)在拆下机床盖板的状态下确认机床的运转情况时

1)在拆开外罩的情况下开动数控机床时,衣物可能会卷到主轴或其他部件中,导致操作者受伤。因此,应站在离机床远点的地方进行检查操作,以确保衣物不会被卷到主轴或其他部件中。

2)请在不进行实际加工的空运行状态下运转机床。因迫不得已而进行实际加工时,会由于机床的错误操作而引起工件夹具脱落,刀具的刀尖破损并飞散的情况,从而引起操作者受伤。因此,应在安全的位置进行确认作业。(2)打开强电盘的门进行确认作业时

1)强电盘上有高压部分(标有标记的部分),触摸到高电压部分有可能会导致触电。请在确认高电压部分已经盖上盖板之后再进行作业。此外,在进行高电压部分的确认时,直接触摸端子将会导致触电。

2)强电盘内有各类单元的角等凸起物,凸起物可能会导致作业人员受伤,作业时要引起注意。(3)在维修作业中需要进行实际加工工件时,在未完成下面项目的确认前,不能运转机床。运转机床前要充分确认机床的动作状态,需要确认的项目包括:使用单程序段、进给速度倍率、机床锁住等功能或没有安装刀具和工件时的空载运转。如果不能肯定机床运转正常,有可能会损坏工件或者机床,甚至导致操作者受伤。(4)在数控机床运行之前要认真检查所输入的数据,防止数据输入错误。自动运行操作中由于程序或数据错误,可能引起机床动作失控而损坏工件和机床,或导致操作者受伤。(5)要确保给定的进给速度和打算进行的操作相适应。一般来说对于每一台数控机床有一个可允许的最大进给速度,根据运转内容的不同,所适用的最佳进给速度不同,应参照机床制造商提供的说明书确定最合适的进给速度,否则会加速机床磨损,甚至造成事故。(6)当采用刀具补偿功能时,要检查补偿方向和补偿量,使用不正确的数据运转机床,会因为机床预想不到的运转而损坏工件和机床,或导致操作者受伤。三、更换作业有关的警告(1)更换电子元器件必须在关闭CNC的电源和强电主电源后进行。在仅仅关闭CNC的电源的情况下,伺服部的电源可能尚处在激活状态,在这种情况下更换单元时可能会使其损坏,同时,操作人员也有触电的危险。(2)更换大、重的单元时,必须由2名以上的作业人员配合进行。如果仅由1名作业人员进行,有时会由于更换单元的落下而导致作业人员受伤。(3)至少要在关闭电源20分钟后,才可以更换放大器。在关闭电源后,伺服放大器和主轴放大器的电压会保留一段时间,因此,即使在放大器关闭后也有被电击的危险,至少要在关闭电源20分钟后,残余的电压才会消失,如图1-2-1所示的FANUC伺服放大器。图1-2-1 FANUC伺服放大器(4)在更换电气单元时,应使更换后的单元与更换前的单元的设定和参数保持一致。如果前后单元的设定和参数不一致,有可能会因为机床预想不到的动作而损坏工件和机床,或导致操作者受伤。四、参数设定有关的警告和注意事项(1)为避免由于输入错误的参数造成机床失控,在修改完参数后第一次加工工件时,要在盖上机床盖板的状态下运转机床,同时在运转机床前须充分确认机床的动作状态是否满足要求。须确认的项目包括:利用单程序段功能、进给速度倍率功能、机床锁定功能或采用不装刀具和工件时的空载运转。验证机床的运行,然后才可正式使用自动加工循环等功能。如果不能确保机床处于正常运转状态,会因为机床预想不到的运转而损坏工件或机床,甚至导致操作者受伤。(警告。)(2)CNC和PLC的参数在出厂时被设定在最佳值,所以,通常不需要修改其参数。由于某些原因必须修改其参数时,在修改之前要确认已完全了解其功能。如果错误地设定了参数值,机床可能会出现意外的运动,造成事故。(注意事项。)五、日常维护相关的警告和注意事项1.存储器备用电池的更换

更换存储器备用电池应在机床(CNC)电源接通下进行,并使机床紧急停止,这项工作是在接通电源和电器柜打开状态下进行的,要防止触及高压电路,防止触电。(警告。)

由于CNC利用电池来保存其存储器中的内容,在断电时换电池,将使存储器中的程序和参数等数据丢失。当电池电压不足时,在机床操作面板和CRT屏幕上会显示出电池电压不足报警,当显示出电池电压不足报警时,应在一周内更换电池,否则,CNC存储器的内容会丢失。更换电池时要按规定的方法进行,电池更换方法参见本项目拓展知识。(注释。)2.绝对脉冲编码器备份电池的更换

打开机柜更换绝对脉冲编码器备份电池时,要小心不要接触高压电路部分。触摸不加盖板的高压电路,会导致触电。(警告。)

绝对脉冲编码器利用电池来保存绝对位置。如果电池电压下降,会在机床操作面板或CRT屏幕上显示低电池电压报警,当显示出低电池电压报警时,要在一周内更换电池,否则,保留在脉冲编码器中的绝对位置数据会丢失。(注释。)3.保险丝的更换

保险丝烧断后需要进行更换前,要排除保险丝烧断的原因后再进行更换。在打开机柜更换保险丝时,小心不要接触到高压电路部分,以免发生触电。拓 展 知 识电池的更换方法

偏置数据和系统参数都存储在控制单元的SRAM 存储器中。SRAM 的电源由安装在控制单元上的锂电池供电。因此,即使主电源断开,上述数据也不会丢失。电池是机床制造商在发货之前安装的。该电池可将存储器内保存的数据保持一年。

当电池的电压下降时,在 LCD 画面上则闪烁显示警告信息“BAT”。 同时向PMC输出电池报警信号。出现报警信号显示后,应尽快更换电池。1~2周只是一个大致标准,实际能够使用多久则因不同的系统配置而有所差异。

如果电池的电压进一步下降,则不能对存储器提供电源。在这种情况下接通控制单元的外部电源,就会导致存储器中保存的数据丢失,系统警报器将发出报警。在更换完电池后,就需要清除存储器的全部内容,然后重新输入数据。因此,建议用户不管是否产生电池报警而每年定期更换一次电池。1.使用锂电池时的更换方法

锂电池时的更换示意图如图1-2-2所示,具体操作步骤如下:(1)准备好相应型号的锂电池。(2)接通数控机床(CNC)的电源并保持通电大约30秒时间,然后断开电源。(3)拆下连接器,从电池盒中取出电池(连接器上没有闩锁,只要拉电缆即可拔下连接器)。(4)更换电池,连接上连接器。(5)夹紧电池电缆,如图1-2-3所示。图1-2-2 锂电池的更换示意图图1-2-3 电池电缆夹紧示意图警告:如果没有正确更换电池,可能会导致电池爆炸。电池型号须符合。注意:从步骤(1)至(4)应在30分钟内完成。如果电池脱开的时间太长,存储器中保存的数据将会丢失。如果不能在30分钟内完成更换作业,则应事先将SRAM中的数据全部保存在存储卡中。这样,即使存储器中保存的数据丢失,也容易进行恢复。2.使用外设电池时的更换方法

外设电池的更换示意图如图1-2-4所示。具体操作步骤如下。(1)准备好相应型号的外设电池和外设电池盒。(2)接通数控机床(CNC)的电源并保持通电大约30秒时间,然后断开电源。(3)拆下连接器,从电池盒中取出电池。(4)将外设电池装入外设电池盒中,然后将外设电池盒连接上连接器,如图1-2-5所示。(5)将外设电池盒及电缆固定夹紧。图1-2-4 外设电池的更换示意图图1-2-5 外设电池盒电池的安装示意图任 务 实 施

请总结维护维修时的安全注意事项,更换电子元器件时的注意事项,设定参数时的注意事项及日常维护的注意事项(见项目任务书和项目报告)。1.项目任务书项目任务书2.项目任务报告项目任务报告教 学 评 价

教学评价包括学生自评、学生互评和教师评价。1.学生自评学生自评表         年 月 日2.学生互评学生互评表        年 月 日3.教师评价教师评价表        年 月 日学 后 感 言

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__________________________________________________________。任 务 习 题

1.衡量机床高可靠性的指标有哪些?在实际维修中我们应该提高哪一个指标和降低哪一个指标?

2.数控机床的机械磨损故障有什么特点,请画出其规律曲线。

3.数控机床的故障可大致分为几个阶段?每个阶段有什么特点?请画出数控机床的故障发生规律曲线。

4.厂家提供的说明书中的“警告”、“注意”和“注释”分别表示什么?

5.维修作业时应该注意哪些事项?

6.更换作业时应该注意哪些事项?

7.参数设定时应该注意哪些事项?

8.日常维护时应该注意哪些事项?模块二数控机床的验收、安装调试

本模块将重点介绍数控机床的验收、数控机床的安装与调试。旨在让同学们了解数控机床验收的内容,了解掌握数控机床相关验收、安装及调试内容,为日后工作打下基础。学 习 目 标【知识目标】

1.了解数控机床的验收标准。

2.了解数控机床精度检查内容。

3.了解数控机床尾架、刀架的结构。【技能目标】

1.学会拆装数控车床尾架方法。

2.学会拆装数控车床刀架方法。

工 作 任 务

项目2-1数控机床的验收。

项目2-2数控机床的安装与调试。项目2-1 数控机床的验收

数控机床设备的验收是在正式投入使用前的一项极为重要的工作。正确地进行调试验收是对维修人员的基本要求,也是保证数控机床发挥效能的前提条件。机床的验收工作包括非常多的内容,并且有时需要交叉进行调整和试验工作,具有很强的技术性。因此,需要掌握好相关验收知识。知 识 准 备一、数控机床验收概述

数控机床是比较昂贵的装备,在购买时双方都签订了一定的标准要求。机床的验收简单地说就是在机床到位以后根据双方签订好的标准要求进行检验机床是否达到要求。

数控机床在出厂前,机床的制造商是已经进行了相关的检验(制造方厂内验收)。但即使一切技术参数都已经符合相关的标准,在包装运输的过程中,也可能会因为各种原因导致机床的各部分的位置关系发生变化,导致某些零部件磨损或损坏。若不进行再次验收而直接投入使用,会导致采购方此次采购合同的失败以及带来重大的经济损失。因此,作为购买方的维修人员和相关技术人员,在数控机床到厂后重新按照合同要求的各项标准,以及通用类验收标准和检测手段对机床进行最终的调试验收是十分必要的。1.制造方厂内验收

保证机床在制造过程中,或者在制造环节能够达到签订的标准以及用户的需求。2.采购方的最终验收

按照合同要求的各项标准,以及通用的检验验收标准和检测手段进行对机床的最终验收(包括开箱检验、外观检查、机床性能及功能检验),以保证机床能够满足生产需要。3.机床的验收内容

总体来说,机床的验收涉及的主要工作包括:开箱检验和外观检查、机床性能和数控功能检验。

■ 机床性能的检验

包括检验主轴、进给、换刀、机床噪声、电气装置、数控装置、气动液压装置、附属装置的运行是否达到设计要求或出厂说明书要求。

■ 数控功能的检验

数控功能的检验主要包括运动指令功能、准备指令功能、操作功能、显示功能等。一般是由考机程序来体现出系统性能。二、数控机床的验收标准

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:通用类标准和产品类标准。1.通用类标准

通用类标准主要是对数控机床这一大类产品,规定了通用的调试验收及检验方法,对相关检验检测工具的使用,以及一些涉及到具体数据做了规定。2.产品类标准

产品类标准是对具体某种形式的数控机床的检验方法,制造和调试验收的具体要求。

在实际的采购合同中,就某一个产品的具体验收方法,是由机床生产厂家和客户在合同签订过程中谈判协商最终形成大家都能够接受的标准。国内常见的验收标准如表2-1-1。表2-1-1 国内常见的验收标准表三、数控机床的精度检查内容

由表2-1-1可知,对数控机床的验收工作几乎都集中于数控机床精度的调试检验,即数控机床的精度检查是机床验收的重中之重。

数控机床精度可以分为:几何精度、定位精度以及工作精度。充分理解数控机床的几个精度,才能更好地把握机床精度的检测内容。1.几何精度

机床主体的几何精度可以综合反映机床各个关键的零部件及机床组装后的综合几何形状和位置误差,它包括各零部件自身精度和零部件相互之间的位置精度。常规的验收可以采用部件单项静态精度检测工作来进行,因数控机床设备几何精度的检测内容、工具以及方法都与普通机床相似,故按机床附有的检验报告或者相关精度的检测标准来进行即可。2.定位精度

在普通机床上是没有定位精度这个检验项目的,常规的精度标准规定了定位精度、重复定位精度和反向偏差值,而它们中的每项又分为直线运动精度和回转运动精度,在检查时需要注意以下几个方面:(1)检查时的环境温度应保证在15℃~25℃之间,且在此温度下等温12小时。(2)需对其进行空运转及功能试验。(3)检查应在无负荷条件下进行。3.工作精度

数控机床的工作精度主要指机床的切削加工精度。而切削精度在反映出机床的几何精度和定位精度的同时,它还反映出包括环境温度、试件材料及硬度、刀具性能及切削量等因素可能造成的影响。工作精度的验收工作通过综合性的动态精度检测工作来进行。所以为了检测机床真实的切削精度,在验收过程中应尽量排除其他的影响因素。

在对试件进行切削时,可以参照JB2670-82中规定的有关条文来进行,或按机床所附有关技术资料规定的具体条件进行。切削精度检测可分为单项加工精度检测和综合加工精度检测,针对不同类型机床的检测内容的不同,可根据自己的检测条件和要求,进行合理选择。任 务实 施一、任务描述

现有一台数控机床到达使用现场,请完成对该机床的验收工作,如表2-1-2所示。表2-1-2 数控机床验收流程表(续表)(续表)(续表)(续表)(续表)二、实施准备

请根据表2-1-3进行准备相关工具。表2-1-3 机床验收所需工具三、实施过程

数控机床的验收一般都包含以下几个阶段:机床验收前的准备工作、机床安装前的验收、机床安装后的验收、机床调试过程中的验收、机床试运行与综合实验时的验收。四、实施项目任务书及报告(1)项目任务书项目任务书(2)项目任务报告项目任务报告项目2-2 数控机床的安装与调试

数控机床的安装与调试是数控机床投入生产前极为重要的一项工作,是保证机床能够正常运行的前提,直接影响着机床的使用效能和使用寿命,也是作为维修人员必备的技能之一,应熟悉掌握好本项目的知识技能,为日后工作做好准备。知 识 准 备一、安装调试前的准备

按照工艺流程(工艺布局图),选择好机床安装位置,然后按照机床厂家提供的机床基础图和外形图进行车间现场实际放线工作。检查机床与周边设备、走道、设施(消防栓、低压控制柜、暖气装置、各种管道、立柱加强筋)等有无干涉。(一)安装环境的准备工作

安装环境的准备工作如表2-2-1所示。表2-2-1 安装环境的准备工作一览表(二)基本工具的准备1.电气测量仪器、仪表

电气测量仪器、仪表需要准备包括万用表、逻辑测试笔和脉冲信号笔、示波器、PLC编程器、IC测试仪、IC在线测试仪、短路追踪仪,以及逻辑分析仪等基本工具。2.机械测量仪器

对于机械测量仪器的准备,需要准备精密水平仪、速度计、测量心轴、平尺、90°角尺和量块、游标卡尺、百分表、千分表,以及标准刻线尺、激光干涉仪等。3.常规工具

常规工具还应备齐钳类工具、旋具和扳手,以及其他如剪刀、镊子等需要用到的工具。二、数控机床安装前的开箱检查

机床设备运到现场后,将设备的包装箱打开,以备检查和安装,这道工序称为设备开箱。设备在安装前的开箱检查是一道重要的工序。

机床开箱检查需要注意的几点内容:

1.开箱前,应查明设备名称、型号、规格,核对箱号和箱数以及包装情况。

2.开箱时,应将箱板上的灰尘扫干净,防止灰尘落入设备中。拆除外包装时应选择合适的工具,切记不可用力过猛损伤设备,在拆除外包装时还应注意周围设备和人员的安全。拆除外包装后首先应检查内包装是否完好无损。

3.机床设备上的防护物和内包装应该根据施工的工序适时地拆装。开箱后,安装单位应同有关部门人员对设备进行清点检查,包括所有附件和技术文件是否完整,机床部件、配件、工具、电缆数量、型号和基本参数是否有误等。三、数控机床安装

对于各种数控机床,其总体安装原则是:选择良好的工作环境(避开阳光直射、电弧光与热源辐射、强电及强磁干扰,工作场地要清洁、防震、空气干燥、温差较小等),确定机床各部分的安装位置,校正机床水平位置,牢固机床,使得最终符合数控机床安装技术的各项规定。

机床安装步骤如下:(1)床体就位。机床在开箱检查没有问题之后,按照机床所附文件和说明书,分析安装资料,确定安装方案;按机床结构图的规定合理调整安装件位置;然后安放机床床体。(2)床体调平。在恒温状态下,在机床床体主要的安装基准面、工作面上,利用水平仪进行校正,使水平仪的读数一般小于0.04/1000mm;调平机床床体后均匀锁紧安装螺栓。(3)部件清理。机床各部件、零件安装之前应先清理准备安装的各部件、零件表面,检查各部件、零件安装结构与安装件,若需要预先组装的部件、零件,应完成组装,并按规定涂润滑油。(4)部件安装。部件、零件清理完成后即可进行安装。将电器柜、数控柜、刀库(刀架)等部件按说明装在机体上。需要注意的是:安装部件、零件时必须使用机床厂配置的原装定位安装元器件,不允许随意更换其他型号的定位安装元器件。(5)系统连接。数控系统的连接是针对数控装置和伺服系统而进行的,包括外部电缆连接、系统电源线连接和水、油、气管线连接(见表2-2-2)。表2-2-2 系统连接表四、数控机床通电测试1.参数的通电测试(1)根据检查所附的文件和说明书,仔细阅读系统对应的参数表与参数设置手册,分析数控系统参数的数量、类型与用途,制定设定方案。(2)通电开机,使用数控系统操作面板上的软键(一般是F1键到F10键),调出数控系统的参数。(3)对照参数表与机床手册的相关内容,根据自己使用的实际要求和条件,设置、修改每一个参数。注意不能缺少任一参数。主要设定的参数有以下几个:

1)控制部分的主机板、ROM电路板、旋转变压器或同步感应器的控制板及附加轴控制板等的参数。这些参数的设定与机床返回参考点的方法、速度反馈检测元器件及分度精度调整等参数有关。

2)速度控制单元电路板的参数。这些参数的设定主要用来选择检测反馈元器件的种类以及机床是否会产生各种报警(信号及类型)等。

3)主轴控制单元电路板的参数。这些参数的设定主要用在交流或直流主轴的伺服单元,用来选择主轴电动机的电源极限值和主轴转速等参数。

4)设定方法有以下两种。

短接棒设定:数控系统的一部分电路板上,有很多待连接的短路点,需要使用短路接棒以短路方式来设定某些参数,从而满足不同型号数控机床设备的不同要求。

数字设定:对于数字式进给和主轴控制单元,将按照机床所附说明书或维修手册中所给的参数表,直接以数字设定或确定其设定的数字(参数)。因此参数表是一份极其重要的技术资料,当机床需要维修,特别是当数控系统中的某些参数因故丢失或发生错乱时,需要恢复机床的各种性能,这时参数表就是必不可少的原始依据。2.空载功能试验

空载功能试验又包括基本运行试验、手动运行功能试验和自动运行功能试验,几种功能试验的内容又有所不同。基本运行试验见表2-2-3,手动运行功能试验见表2-2-4,自动运行功能试验见表2-2-5。表2-2-3 基本运行试验表2-2-4 手动运行功能试验表2-2-5 自动运行功能试验

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