• 數控機床100個問與答

    2014年08月15日
    數控機床100個問與答
    目錄
    1. 什么叫數控機床? 經常提到的“CNC”是什么意思?
    2. 數控機床特點有哪些?
    3. 數控機床是由哪幾部分組成的?
    4. 數控機床到底控制的是什么?
    5. 按工藝內容分類(特別是在模具制造中)數控機床有哪幾類?
    6. 數控機床的機械部分是由哪幾部分組成的?
    7. 主軸作為數控機床的關鍵組件在性能上有哪些要求?
    8. 數控機床上用于驅動的電動機有哪幾件?如何分類?
    9. 步進電機與交流伺服電機的特點、區別是什么?
    10. 進給驅動與絲杠的聯接結構有哪些?
    11. 在數控機床中您常聽說的刀庫,它的完整涵義是什么?
    12. 刀庫有哪幾種結構形式,它們的特點是什么?
    13. 數控系統是由哪幾個模塊組成的,應如何較形象地理解它?
    14. 金屬切削數控機床的結構特點有哪些?
    15. 常用的數控設備故障檢測方法有哪些?
    16. 目前國產數控機床現狀怎么樣?
    17. 如何防制數控機床的爬行與振動?
    18. 機床數控化改造機電如何設計和聯調?
    19. 數控裝置具有哪些運算功能?
    20. 數控裝置的工作過程包括哪些步驟?
    21. 數控機床程序編制的一般步驟和方法是什么?
    22. 經濟型數控系統具有哪些特點?在整機中的位置和作用是什么?
    23. 數控機床常用的維修器具有哪些?
    24. 數控機床的控制原理是什么?數控機床加工工件的具體步驟有哪些?
    25. 數控機床維修常用的方法有哪些?
    26. 數控機床為什么要經常檢查保存RAM內容的保持電池是否完好?
    27. 數控機床的維護為什么要定期進行?
    28. CK6163D數控機床的基本結構由哪幾部分組成?
    29. 數控機床焊接故障有哪些?應如何排除?
    30. 數控機床機械方面故障有哪些?應如何排除?
    31. 數控機床拔插印制電路板時應注意什么問題?
    32. 數控機床在使用時如何防止誤操作?
    33. 數控機床存儲器電路故障可采取哪些方法維修?
    34. 數控機床電動機過熱報警故障原因及排除方法有哪些?
    35. CK6163D數控機床主軸不能正確定向的原因及處理方法有哪些?
    36. 數控機床暴走(飛車)故障產生的原因及排除方法有哪些?
    37. 數控機床反饋通路上的故障如何檢測?
    38. 數控機床顯示板上常見故障及排除方法有哪些?
    39. 數控機床鍵盤板上常見故障及維修方法有哪些?
    40. 數控車床如何對刀?
    41. 加工中心的刀具如何選用?
    42. 金屬切削數控機床有什么結構特點?
    43. 進給伺服系統的常見故障有有哪幾種?
    44. 經濟型數控車床自動回轉刀架的故障如何分析及排除?
    45. 如何調試數控機床?
    46. 如何正確為數控機床選用刀具及編程?
    47. 數控車床的刀具安裝要注意哪些事項?
    48. 數控車床如何分類?
    49. 數控車床有什么結構特點?
    50. 數控車床的選用要點有哪些?
    51.數控車削的主要加工哪些對象?
    52.數控程序編制有哪些內容及步驟?
    53.數控機床如何編程?
    54.數控機床是如何產生的?
    55.數控機床的發展動向是什么?
    56.數控機床的故障如何分類?
    57.數控機床對機械結構有什么要求?
    58.數控機床如何維護保養?
    59.數控機床如何校準?
    60.數控機床的選用原則是什么?
    61.數控機床的運動方向如何確定?
    62.數控機床結構要求與總體布局有哪些?
    63.數控機床主運動機械部件有什么要求?
    64.數控機床故障排除有哪些方法?
    65.數控機床機械部分故障如何處理?
    66.數控機床加工精度異常故障如何維護?
    67.數控機床精度檢測項目常用工具有哪些?
    68.數控機床潤滑系統控制的如何改進?
    69.如何對數控加工工序進行劃分?
    70.數控加工順序的安排應遵循什么原則?
    71.數控加工工件裝夾方式的確定應注意那幾方面?
    72.如何確定對刀點比較合理?工件坐標系與編程坐標系有什么關系?
    73.如何選擇走刀路線?
    74.如何在數控加工過程中監控與調整?
    75.數控設備空運行與功能檢驗有哪些要求?
    76.數控設備驗收流程應注意哪些事項?
    77.數控維修的常用方法有哪些?
    78.數控臥式車床的空運行及功能檢驗方法有哪些?
    79.數控銑床的選用原則有哪些?
    80.數控銑床的進給傳動裝置有哪些要求?
    81.數控銑床加工有哪些特點?
    82.數控裝置日常如何維護與保養?
    83.如何選用數控鉆床與銑床?
    84.如何提高數控機床可靠性水平?
    85.現代數控技術在鈑金加工中如何應用?
    86.如何正確為數控機床選用刀具及編程?
    87.中國數控機床現狀及發展中的主要問題有哪些?
    88.立式加工中心刀具伸出長度的測量如何?
    89.全功能數控機床數控系統中的刀具如何補償?
    90.自動換刀裝置的結構原理與維修有哪些?
    91.數控系統的配置及功能如何選擇?
    92.數控系統在平面磨床中如何應用?
    93.常用的數控設備故障檢測方法有哪些?
    94.經濟型數控車床自動回轉刀架的故障如何排除?
    95.數控程序編制的內容及步驟有哪些?
    96.數控機床的正確操作步驟有哪些?
    97.直線電機在數控機床中如何應用?
    98.數控加工切削用量如何選擇?
    99.如何提高數控機床的精度的方法?
    100.如何合理使用數控機床?
    正文
    1.	什么叫數控機床? 經常提到的“CNC”是什么意思?
    答:國際信息處聯盟第五技術委員會對數控機床的定義是這樣的:數控機床是一種安裝了程序控制系統的機床。該系統能邏輯地處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規定的程序。( {- h' 
       “CNC”中第一個“C是”英文“計算機”的第一個字母,“N”是英文“數字”的字頭;最后一個字母“C”是英文“控制”的第一個字母。所以“CNC”系統用漢語說就是“計算機數字控制系統”。“CNC”系統是數控機床的核心部分。數控機床功能的強弱主要是由數控功能確定的。
    
    2.	數控機床特點有哪些?
    答:1) 加工精度高:3 v- e+ ^
    數控機床是精密機械和自動化技術的綜合體。機床的數控裝置可以對機床運動中產生的位
    移、熱變形等導致的誤差,通過測量系統進行補償而獲得很高且穩定的加工精度。由于數控機
    床實現自動加工,所以減少了操作人員素質帶來的人為誤差,提高了同批零件的一致性。8 Z) x#  
    2)生產較高:
    就生產效率而言,相對普通機床,數控機床的效率一般能提高2~3倍、甚至十幾倍。主要
    體現在以下幾個方面:
      a.一次裝夾完成多工序加工,省去了普通機床加工的多次變換工種、工序間的轉件以及
    劃線等工序。4 {7 q5 y* ~- l7 @
      b.簡化了夾具及專用工裝等,由于是一次裝夾完成加工。所以普通機床多工序的夾具省
    去了,即使偶爾必須用到專用夾具。由于數控機床的超強功能夾具的結構也可簡化。
    3)減輕勞動強度,數控機床的操作由體力型轉為智力型。
    4)改善勞動條件,如深揚公司的產品采用全封閉護罩,機床不會有水、油、鐵屑濺出,可有
    效保持工作環境的清潔。
    5)有利于生產管理:3 \5 R+ R' _; y
      a.  程序化控制加工、更換品種方便;
    0 b.  一機多工序加工,減化生產過程的管理,減少管理人員;
      c.  可實現無人化生產。" b
    * S$ k
    3.	數控機床是由哪幾部分組成的?
    答:數控裝置是數控機床的核心(相當于人的大腦),它所想要完成的工作通過伺服系統(相當于人的神經系統)帶動機床運動,測量及反饋系統(相當于人的 眼睛等感覺器官),把機床的工作狀態急時告訴數控裝置。數據傳輸系統的作用是:由于數控裝置的容量有限,各種控制信息要靠數控裝置以外的其它計算機等攜帶和傳輸,就像人的記憶有限,工作時常常要做些記錄,翻翻筆記本似的,作為數控機床的核心深揚公司選用的是世界三大系統制造商之一的日本原裝三菱數控系統。
    
    4.	數控機床到底控制的是什么?
    答:從數控機床最終要完成的任務看,主要以下三個方面:
          1)主軸運動控制。
          2)進給運動控制(也就是對工作臺運動的控制)。
          3) 輸入/輸出(I/O) 控制,也就是對機床的各種狀態的控制.如:冷卻、潤滑、起停刀具自動交換等。
    
    5.	按工藝內容分類(特別是在模具制造中)數控機床有哪幾類?
    答:1)數控銑床隨著模具制造工藝要求的提高,立式數控銑床已成為主流,既工作臺不能上下移動,Z軸是通過主軸箱的上下運動實現的,根據我國目前的國情看該類機床將是傳統機床)的主要更新換代產品。
         2)加工中心:加工中心與數控銑床的區別在于,加工中心配有可自動換刀的裝置和刀庫系統,在華南一帶也有將全封閉立式數控銑床和加工中心都統稱為加工中心,只是把前者叫做不帶刀庫的加工中心。
    ) l, I3)線切割機床 :這類機床在模具加工中是最為廣泛,也是最為獨特的一種數控機床,它是很難被其它加工工藝所取代的。 
    2 u;  4)電火花成型機床:它是模具型腔加工必不可少的設備,由于是高速銑削技術的發展,成型機的市場面臨新的挑戰,所以我公司的電火花成型機產品的發展是把性能價格比放在首位,不盲目擴張,而是發展中等規格的單軸數控電火花成型機床,廣泛應用于廣東及東南亞市場.
    
    6.數控機床的機械部分是由哪幾部分組成的?
    答:典型的數控機床的機械結構主要由基礎件、主軸傳動系統、進給傳動系統、回轉工作臺、自動換刀裝置以及其它機械功能部件組成。
        基礎件主要是指床身、立柱、工作臺、主軸箱體等大件。除特殊情況有采用板焊材料、人造花崗巖材料外絕大部分都是用鑄鐵材料。由于臺灣機床的涌入,現在常聽到一種叫“米漢納”的鑄鐵。讓廣大用戶摸不著頭實際就是個英文的譯音,是個外來語。不外乎是一種機械強度比較好的鑄鐵,也就是相當于我們常說的HT250、HT300鑄鐵而已。我公司的鑄鐵均為HT300樹脂沙造型,各導軌采用中音頻淬火硬度度深度達5mm,其鑄件質量完全可以同那個叫“米漢納”的叫板。
        其它機械功能部件,主要指潤滑、冷卻、排屑和監控機構。
    
    7.主軸作為數控機床的關鍵組件在性能上有哪些要求?
    答:主軸直接承受切削力,轉速范圍變化又較大。所以對主軸組件的主要性能提出如下要求:
            1)回轉精度:是指主軸在無負荷的轉動條件下,主軸前端工作部位的徑向和軸向跳動值,回轉精度的測量一般分為靜態測量、動態測量、間接測量。目前我國在生產中大都還是運用傳統的靜態測量。* Q2 p/ M* e, S. f: o7 @, j5 
            2)運動精度:是指工作狀態下的旋轉精度。這個精度通常與低速回轉精度有較大差別,運動狀態下的旋轉精度取決于主軸的工作速度、軸承性能以及主軸本身的平衡性能。# E9 r! w3 
            3)剛度:是指在受外力時,主軸抵抗變形的能力。剛性不足在切削力的作用下,主軸將產生較大的彈性變形。不僅影響加工質量,還會破壞軸承的正常工作條件、加快磨損。
            4)抗振性:是指切削加工時,主軸保持平穩運轉而又不發生振動的能力。; 
            5)主軸溫升:主軸運轉時,溫升過高會引起兩方面的不良結果。一是主軸及箱體受熱變形直接影響加工精度;二是軸承的正常潤滑條件遭到破壞,影響軸承的正常工作,甚至出現“抱軸”。' E( N/ k% u- f3 k
            6) 耐磨性:只有具備足夠的耐磨性,才能長期保持精度。因此主軸的關鍵部位(如主軸錐孔)要經良好的表面熱處理。& e8 U/ B0 k3 o& ~+ k0 Y) ?
        綜上所述您可以看出主軸組件的生產過程也一定是非常嚴格的,它不單是要有良好的設備,更需要的是要有嚴格的生產管理。后者恰是中國企業的弱項。
    
    8.數控機床上用于驅動的電動機有哪幾件?如何分類?
    答:以上的寫法是教學性的,實際上我們真正遇到的數控機床的電機也就是主軸驅動電機和進給驅動電機。概括地講主軸電機更強調力量,進給電機更強調的效率。目前數控機床常見的主軸電機有交流伺服電機、交流變頻電機。數控機床的進給電機常見的一種是檔次較低的步進電機、一種是交流伺服電機。其它的像直流伺服電機、直線電機等要不就是已遂步淘汰,要不就是價格高、技術復雜,中國還沒普及。淘汰的東西您不能要,沒普及的東西您同樣不能要(價格太高服務也跟不上)
    
    9.步進電機與交流伺服電機的特點、區別是什么?
    答:  1)步進電機一般用于開環伺服系統,由于沒有位置反饋環節,固位置控制的精度由步進電機和進給絲杠等等來決定。雖檔次低了點,但是結構簡單價格較低。在要求不高的場合仍有廣泛應用。在數控機床領域中大功率的步進電機一般用在進給運動(工作臺)控制上,但是就控制性能來說其特性遠不如交流伺服電機。振動、噪音也比較大。尤其是在過載情況下,步進電機會產生失步,嚴重影響加工精度。所以步進電機最常用的還是在對普通機床的數控化改造上。由于要改造的機床一般都是舊機床,所加工的對象一般是形狀雖然較復雜,但是精度要求并不很高。所以用步進電機是再合適不過了。我公司研發的并且得到廣泛應用的經濟型銑床數控系統和經濟型車床數控系統,就是配用的步進電機,在槍炮等兵器加工制造領域得到非常滿意的評價。還有就是用在線切割機上。由于線切割加工是靠放電加工,沒有切削力。所以永遠不存在過載現象,再加上線切割加工時進給速度很慢(步進電機還有一個缺點就是它的轉距會隨著轉速的增加而降低)。所以在快走絲線切割機上步進電機真正找到了自已的位置,幾乎是一統天下。
        2)流伺服電機, ?7 M- p/ V0 }9 @4 N, V
    數控機床用于進給驅動的交流伺服電機大多采用三相交流永磁同步電機,關于這種電機您有必要耐心的多了解一點。這種電機的定子裝有三相對稱的繞組,而轉子是永久磁極。當定子的繞組中通過三相電源后,定子與轉子之間必然產生一個旋轉場。這個旋轉磁場的轉速稱為同步轉速。電機的轉速也就是磁場的轉速。由于轉子有磁極,所以在極低頻率下也能旋轉運行。所以它比異步電機的調速范圍更寬。而與直流伺服電機相比,它沒有機械換向器,特別是它沒有了碳刷,完全排除了換向時產生火花對機械造成的磨損,另外交流伺服電機自帶一個編碼器?梢噪S時將電機運行的情況“報告”給驅動器,驅動器又根據得到的“報告”更精確的控制電機的運行。由此可見交流伺服電機優點確實很多?墒羌夹g含量也高了,價格也高了。最重要是對交流伺服電機的調試技術提高了。也就是電機雖好,如果調試不好一樣是問題多多。所以您也不要聽有些廠家的宣傳——“我公司選用的電機如何好。”沒用!還是了解一下他們的調試水平再說。
    
    10.進給驅動與絲杠的聯接結構有哪些?
    答:電機與滾珠絲杠聯接的最最重要的一點就是確保傳動無間隙。主要有三種聯接方式:直接聯接式、齒輪減速式、齒形帶式。目前使得最普遍的是直接聯接式,就是用一個可以微量擾動的聯軸器,將電機與絲杠直聯?梢娺@個聯軸器是個非常關鍵的東西。我公司數控機床產品上的聯軸器是選用德國進口的聯軸器,確保萬無一失。
    
    11.在數控機床中您常聽說的刀庫,它的完整涵義是什么?
    答:說到數控機床中的加工中心,必然要提到刀庫,實際它是對整個自動換刀系統的總稱。而刀庫只是這個系統中最形象也是最重要的一個部分。這個系統應包括刀庫、刀具交換機構,以及相關的控制元件。
    
    12.刀庫有哪幾種結構形式,它們的特點是什么?
    答:刀庫的容量、布局,針對不同的加工中心,其形式也是五花八門。但是根據刀庫所需的容量和取刀方式主要分以下幾種:" B8 a* U: x9 W3 ^. Q8 [( ^
        1)單盤式刀庫及無機械手換刀機構, `# s% B4 i) y. B2 q) R
        單盤式刀庫俗稱斗笠式刀庫(像個大斗笠),一般只能存16~24把刀具。不能太多,太多的話這個 “斗笠”就太大了,放不下了。這種斗笠式刀庫在換刀時整個刀庫向主軸移動。當主軸上的刀具進入刀庫的卡槽時,主軸向上移動脫離刀具,這時刀庫轉動。當要換的刀具對正主軸正下方時主軸下移,使刀具進入主軸錐孔內,夾緊刀具后,刀庫退回原來的位置。7 G6 J& Y-V
        2)鏈式刀庫及換刀機械手6 U( d  y+ ?8 w  |8 O
    鏈式刀庫的特點是存刀多。一般都在20把以上,多的可以存100把。它是通過鏈條將要換的刀具傳到指定位置。由機械手把刀裝到主軸上,全部換刀動作均采用電動機加機械凸輪的結構。結構簡化、工作可靠,但是價格很高。4 O2 X* M7
        斗笠式刀庫的換刀時間為5~7秒,而機械手的換刀時間是2~3秒。斗笠式的刀庫的換刀時間雖說比機械手慢,可它不過也只有5~7秒的時間。作為中國的企業這種效率完全可以接受了。所以要選哪種刀庫關鍵還是看您的加工對象一般需要多少把刀。
        對于刀庫本身的品質,由于現在的刀庫已經是專業化社會化生產。所以無論生產數控機床的 廠家是多么大,其刀庫都是買來的。所以不管數控機床生產廠家的規模大還是小,就刀庫及換刀裝置而言都是在同一起跑線上的。2 {/ v. K5 
        到此為止,前面所講的主要都是機械以及強電方面的內容,下面就要進入數字控制領域了。也就是說我們要從前面的形象領域走進機抽象領域。所以您的思維方式也要調整一下了。因為“電”本身就是看不見、摸不著(也不敢摸)而又神通廣大的東西?墒且I數控機床的企業往往又是搞機械加工的。所以對“電子”就更感到陌生,其實這也沒關系。因為您的企業必竟是應用它,而又不是研究它。而您本人只是了解它而不是操作它。所以您可以把抽象的東西,形象化的理解,充分打開您的想象力。
    
    13.數控系統是由哪幾個模塊組成的,應如何較形象地理解它?
    答:模塊是在自動化控制技術中常用的一種形象化的說法。它是把某一種功能相對獨立的一組元器件成品也可能還包括軟件,形象地理解為了一個“塊”,由此說來數控機床的數控系統也是由若干個“模塊”組成的。
    1)微機控制系統:; D/ T% a* M" u$ [: _$ R9 i
        數控機床的核心是數控系統,數控系統的核心是微機數控系統(就是幾張電路板放在一個盒子里)。微機控制的核心是中央處理器(通稱CPU)一個長滿腳的深色的薄的小方塊,就像一個人一樣。人的核心是腦袋,腦袋的核心是大腦,大腦的核心是中樞神經。# |* V" \0 S3 p& k3U
          2)可編程控制器(簡稱PLC):
          PLC是用來實現輔助化控制的。如換刀、潤滑、冷卻等。它是微機系統的補充,目的是讓微機系統把全部精力用于對零件加工的高精度控制上。不要為其它的輔助的“后勤”瑣事分散精力。PLC按配置方式分內裝型和外裝型。但現在較高檔次的PLC都采用內裝型。3 j+ Q4 X/ V+ 
          3)進給伺服控制模塊
          數控機床對進給軸的控制要求很高,它直接關系到機床位置、控制精度。進給伺服系統一般由速度控制與位置控制兩個環節組成。
          4)主軸控制模塊
          主要任務是控制主軸轉速和主軸定位。主軸電機有交流伺服電機和交流變頻電機。所以相應的驅動裝置也會為數字式交流伺服控制以及變頻調速控制。* M7 S0 Q) |) u( g* J
          5)測量模塊  完成主軸和進給的位置測量。檢測裝置有光電編碼器、光柵尺等
          6)輸入、輸出及通信模塊  完成程序的輸入、輸出,傳遞人、機界面所需的各種信息。
    
    14.金屬切削數控機床的結構特點有哪些?
    答:1 數控機床的特點
        數控在GB中的定義是“用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法”,F代數控機床是集高新技術于一體的典型機電一體化加工設備。數控加工設備主要分切削加工、壓力加工和特種加工(如數控電火花加工機床等)3類。切削加工類數控機床的加工過程能按預定的程序自動進行,消除了人為的操作誤差和實現了手工操作難以達到的控制精度,加工精度還可以用軟件來校正和補償。因此,可以獲得比機床精度還要高的加工精度及重復定位精度;工件在一次裝夾后,能先后進行粗、精加工,配置自動換刀裝置后,還能縮短輔助加工時間、提高生產率;由于機床的運動軌跡受可編程的數字信號控制,因而可以加工單件和小批量且形式復雜的零件,生產準備周期大為縮短。綜上所述,數控機床具有精度高、效率高、自動化程度高和柔性好的特點。 
        從數控機床的生產現狀和發展趨勢看,由于微電子技術、信息處理技術等新技術、新工藝在機床行業的滲透和應用,它與普通機床相比不僅在機械結構性能方面發生了“質”和“形”的變化,且其外觀造型也形成了自身獨特的風格和特點。
        2 數控機床機械結構設計的特點
        數控機床雖然也有普通機床所具有的床身和立柱、導軌、工作臺、刀架等部件。但為了與控制系統的高精度、高速度控制相匹配,對機床主機部分的結構設計還提出了高精度、高剛度、低慣量、低摩擦、無間隙、高諧振頻率、適當的阻尼比等要求。由于機械結構形式是體現其性能的具體手段,是實現性能的核心因素(當然結構也受材料和工藝的影響),因此,數控機床的關鍵部件在結構設計中也有了重大變化。
        2.1 基礎部件的結構特點
        數控機床的基礎件主要包括床身、立柱、工作臺等支承件,它們的基本功能是支承承載和保持各執行器官的相對位置。數控機床集粗精加工于一體,既要能夠承受粗加工時大吃刀、大走刀的最大切削力、又要能夠保證精加工時的高精度。因此,對基礎件的結構設計在強度、剛度、抗振性、熱變形和內應力等都提出了很高的要求,F行生產的數控機床采用的主要措施有:鑄件采用全封閉截面,合理布置內部隔板和肋條,含砂造型或填充混凝土等材料,導軌面加寬,車床采用傾斜的床身和導軌還利于排屑,床身、立柱采用鋼質焊接結構,可以明顯提高其剛度,根據熱對稱原則布局還能增加散熱隔熱效果。
        2.2 主傳動系統的結構特點
        主傳動系統實現各種刀具和工件所需的切削功率,且在盡可能大的轉速范圍內保證恒功率輸出,同時為使數控機床能獲得最佳的切削速度,主傳動須在較寬的范圍內實現無級變速,F行數控機床采用高性能的直流或交流無級調速主軸電機,較普通機床的機械分級變速傳動鏈大為簡化。對加工精度有直接影響的主軸組件的精度、剛度、抗振性和熱變形性能要求,可以通過主軸組件的結構設計和合理的軸承組合及選用高精度專用軸承加以保證。為提高生產率和自動化程度,主軸應有刀具或工件的自動夾緊、放松、切屑清理及主軸準停機構。最近日本又開發研制了新型的陶瓷主軸,重量輕,熱膨脹率低,用在加工中心上,具有高的剛性和精度。
        2.3 進給系統結構特點
        數控機床的進給系統是由伺服電機驅動,通過滾珠絲杠帶動刀具或工件完成各坐標方向的進給運動。為確定進給系統的傳動精度和工作穩定性,在設計機械裝置時,以“無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度”為原則,具體措施有: ①采用低摩擦、輕拖動、高效率的滾珠絲杠和直線滾動導軌; ②采用大扭矩、寬調速的伺服電機直接與絲杠相聯接,縮短和簡化進給傳動鏈; ③通過消隙裝置消除齒輪、絲杠、聯軸器的傳動間隙; ④對滾動導軌和絲杠預加載荷,預拉伸。
        2.4 數控回轉工作臺和自動交換工作臺
        數控鏜、數控銑和加工中心,采用內部結構具有數控進給驅動機構特點的回轉工作臺,實現圓周任意角度的分度和進給運動。對多工序數控機床,配置自動交換工作臺,進一步縮短輔助加工時間。
        2.5 刀架系統
        回轉刀架,更換主軸換刀和帶刀庫的自動換刀系統及多刀架、多主軸布局對提高生產效率和自動化水平發揮了重要作用。為使刀具在機床上迅速定位、夾緊,普遍采用標準刀具系統和機夾刀。
        2.6 數控附件
        機床附件的作用是配合機床實現自動化加工。數控機床專用的附件有:①對刀儀,②自動編程機,③自動排屑器,④物料儲運及上下料裝置,⑤自動冷卻、潤滑及各種新型配套件如導軌防護罩等。
        3 數控機床的外觀造型特點
        數控機床的外觀大都采用線型簡潔的板塊組合式全封閉安全防護罩,配備有現代特征的集操作、顯示、控制于一體的操作面板,淘汰了普通機床各種操作手柄、手輪和線型復雜零散的多面型表面形態。安全防護罩可防止高壓、大流量冷卻液及鐵屑飛濺,減少粉塵入侵,隔聲降噪,有利于機床的精度保持和環境保護,真正體現了機、電、液一體化的特點。
        依人機工程學宜人性原則設計的桌面式或懸掛式數控操作面版,是機床與操作者聯系和信息交流的唯一界面,指示燈、按鈕、按鍵的數量與排列及CRT的設計,既適合人的操作特性,又利于人機間的協調與交流,通過視覺良好的鍵面色彩,標準化的象形符號意象抽取,能準確反映和傳遞兩者間的信息。
        4 結論
    數控機床結構設計反映產品內在功能的深層特性,外觀表達的是產品表層特性,對用戶而言,深層次的與產品使用密切相關的結構性能要通過表層的外觀形態來傳遞和表達。全封閉防護罩雖然掩蓋了機床的主體結構,卻至少傳達了數控機床這樣幾個方面的深層內含:①先進的數控數顯裝置;②對機床的精度和剛度使用的可靠性、安全防護性及環保等有嚴格要求;③采用先進標準的刀具系統及安裝位置合理的自動換刀裝置;④采用整套商品化、標準化的新型配套件、自動排屑、潤滑和冷卻裝置等。概括為高精度、高效率、高自動化和機電液一體化。
    
    15.常用的數控設備故障檢測方法有哪些?
    答:現在數控設備使用越來越廣泛,隨之而來的是如何保證設備的有效利用率,設備出現故障時,要盡快將設備恢復正常使用。為了解決這個問題,首先要求維修人員應該有很高的素質,不但要求具有豐富的專業知識,如機電一體化技術、計算機原理、數控技術、PLC技術、自控技術、拖動原理、液壓技術等,還要掌握機械加工常識和數控裝置的簡單編程,另外還要具有一定的英語水平,能夠閱讀英文技術資料。要有足夠的資料,包括機、電、液圖紙,機床參數備份,系統使用維修手冊,PLC梯形圖等。還要有一定量的備件。另外需要維修人員具有一定的經驗,掌握一定的維修方法。筆者從事數控設備維修多年,積累了一定的經驗,總結一套維修數控設備的方法,現介紹如下以供參考。
        要搞清故障現象
        當數控設備出現故障時,首先要搞清故障現象,向操作人員了解第一次出現故障時的情況,在可能的情況下觀察故障發生的過程,觀察故障是在什么情況下發生的,怎么發生的,引起怎樣的后果。只有了解到第一手情況,才有利于故障的排除,把故障過程搞清了,問題就解決一半了。搞清了故障現象,然后根據機床和數控系統的工作原理,就可以很快地確診問題所在并將故障排除,使設備恢復正常使用。
        如,一臺采用美國BRYANT公司TEACHABLE Ⅲ系統的數控外圓磨床在自動加工時,砂輪將修整器磨掉一塊。為了觀察故障現象并防止意外再次發生,將砂輪拆下運行機床,這時再觀察故障現象,發現在自動磨削加工時,磨削正常沒有問題,工件磨削完之后,修整砂輪時,砂輪正常進給,而砂輪修整器旋轉非?,很快就壓上限位開關,如果這時砂輪沒拆,肯定砂輪又要撞到修整器上。根據機床的工作原理,砂輪修整器由E軸伺服電機帶動,用旋轉編碼器作為位置反饋元件。正常情況下修整器修整砂輪時,Z軸滑臺帶動E軸修整器移動到修整位置,修整器做30°~120°的擺動來修整砂輪。我們多次觀察故障現象發現,E軸在壓上限位開關時,在屏幕上E軸的坐標值只有60°左右,而實際位置大概在180°左右,顯然是位置反饋出現問題,但更換了位控板和編碼器都沒有解決問題。我們又經過反復的觀察和試驗,發現:E軸修整器在Z軸的邊緣時,回參考點和旋轉擺動都沒有問題,要利用系統的報警信息。
        現在數控系統的自診斷能力越來越強,設備的大部分故障數控系統都能夠診斷出來,并采取相應的措施,如停機等,一般都能產生報警顯示。當數控設備出現故障時,有時在顯示器上顯示報警信息,有時在數控裝置上、PLC裝置上和驅動裝置上還會有報警指示。這時要根據手冊對這些報警信息進行分析,有些根據報警信息就可直接確認故障原因,只要搞清報警信息的內容,就可排除數控設備出現的故障。
        如,一臺采用德國SIEMENS 810系統的數控溝道磨床,開機后就產生1號報警顯示“BATTERY ALARM POWER SUPPLY”,很明顯指示數控系統斷電保護電池沒電,更換新的電池后(注意:一定要在系統帶電的情況下更換電池),將故障復位,機床恢復使用。另一臺采用SIEMENS 3系統的數控磨床,開機后屏幕沒有顯示,檢查數控裝置,發現CPU板上一個發光二極管閃爍,根據說明書,分析其閃爍頻率,確認為斷電保護電池電壓低,更換電池后,重新啟動系統故障消失。
        如,一臺采用日本FANUC 0TC系統的數控車床,出現2043號報警,顯示“HYD. PRESSURE DOWN",指示液壓系統壓力低。根據報警信息,對液壓系統進行檢查,發現液壓壓力確實很低,對液壓壓力進行調整使機床恢復了正常使用。
        另一些故障的報警信息并不能反映故障的根本原因,而是反映故障的結果或者由此引起的其它問題,這時要經過仔細的分析和檢查才能確定故障原因,下面的方法對這類故障及沒有報警的一些故障的檢測是行之有效的。
    
    16.目前國產數控機床現狀怎么樣?
    答:2003年開始,中國就成了全球最大的機床消費國,也是世界上最大的數控機床進口國。目前正在提高機械加工設備的數控化率,1999年,我們國家機械加工設備數控華率是5-8%,目前預計是15-20%之間。   
      一、什么是數控機床   
      車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等等都是機械加工方法,所謂機械加工,就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀,包含尺寸精度和幾何精度兩個方面。能完成以上功能的設備都稱為機床,數控機床就是在普通機床上發展過來的,數控的意思就是數字控制。給機床裝上數控系統后,機床就成了數控機床。當然,普通機床發展到數控機床不只是加裝系統這么簡單,例如:從銑床發展到加工中心,機床結構發生變化,最主要的是加了刀庫,大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。   
      我們一般所說的數控設備,主要是指數控車床和加工中心。   
      我國目前各種門類的數控機床都能生產,水平參差不齊,有的是世界水平,有的比國外落后10-15年,但如果國家支持,追趕起來也不是什么問題,例如:去年,沈陽機床集團收購了德國西思機床公司,意義很大,如果大力消化技術,可以縮短不少差距。大連機床公司也從德國引進了不少先進技術。上海一家企業購買日本著名的機床制造商池貝。   
      近幾年隨著中國制造的崛起,歐洲不少企業倒閉或者被兼并,如馬毫、斯濱納等。日本經濟不景氣,有不少在80年代很出名的機床制造商倒閉,例如:新瀉鐵工所。   
      二、數控設備的發展方向   
      六個方面:智能化、網絡化、高速、高精度、符合、環保。目前德國和瑞士的機床精度最高,綜合起來,德國的水平最高,日本的產值最大。美國的機床業一般。中國大陸、韓國。臺灣屬于同一水平。但就門類、種類多少而言,我們應該能進世界前4名。   
      三、數控系統   
      由顯示器、控制器伺服、伺服電機、和各種開關、傳感器構成。目前世界最大的三家廠商是:日本發那客、德國西門子、日本三菱;其余還有法國扭姆、西班牙凡高等。國內由華中數控、航天數控等。國內的數控系統剛剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口。   
      華中數控這幾年發展迅速,軟件水平相當不錯,但差就差在電器硬件上,故障率比較高。華中數控也有意向數控機床業進軍,但機床的硬件方面不行,質量精度一般。目前國內一些大廠還沒有采用華中數控的。廣州機床廠的簡易數控系統也不錯。   
      我們國家機床業最薄弱的環節在數控系統。   
      四、機床精度   
      1、 機械加工機床精度分靜精度、加工精度(包括尺寸精度和幾何精度)、定位精度、重復定位精度等5種。   
      2、 機床精度體系:目前我們國家內承認的大致是四種體系:德國VDI標準、日本JIS標準、國際標準ISO標準、國標GB,國標和國際標準差不多。   
      3、 看一臺機床水平的高低,要看它的重復定位精度,一臺機床的重復定位精度如果能達到0.005mm(ISO標準.、統計法),就是一臺高精度機床,在0.005mm(ISO標準.、統計法)以下,就是超高精度機床,高精度的機床,要有最好的軸承、絲杠。   
      4、 加工出高精度零件,不只要求機床精度高,還要有好的工藝方法、好的夾具、好的刀具。   
      五、目前世界著名機床廠商在我國的投資情況   
      1、2000年,世界最大的專業機床制造商馬扎克(MAZAK)在寧夏銀川投資建了名為“寧夏小巨人機床公司”的機床公司,生產數控車床、立式加工中心和車銑復合中心。機床質量不錯,目前效益良好,年產600臺,目前正在建2期工程,建成后可以年產1200臺。   
      2、2003年,德國著名的機床制造商德馬吉在上海投資建廠,目前年組裝生產數控車床和立式加工中心120臺左右。   
      3、2002年,日本著名的機床生產商大隈公司和北京第一機床廠合資建廠,年生產能力為1000臺,生產數控車床、立式加工中心、臥式加工中心。   
      4、韓國大宇在山東青島投資建廠,目前生產能力不知。   
      5、臺灣省的著名機床制造商友嘉在浙江蕭山投資建廠,年生產能力800臺。   
      六、民營企業進入機床行業情況   
      1、浙江日發公司,2000年投產,生產數控車床、加工中心。年生產能力300臺。   
      2.2004年,浙江寧波著名的鑄塑機廠商海天公司投資生產機床,主要是從日本引進技術,目前剛開始,起點比較高。   
      3.2002年,西安北村投產,名字象日本的,其實老板是中國人,采用日本技術。生產小型儀表數控車床,水平相當不錯。   
      七、軍工企業技改情況   
      軍工企業得到國家撥款開始于當年“大使館被炸”,后來臺灣陳水扁上臺后,大規模技改開始了,軍工企業進入新一輪的技改高峰,我們很多軍工企業開始停止購買普通設備。尤其是近3年來,我們的軍工企業從歐洲和日本買了大批量的先進數控機床。也從國內機床廠哪里采購了大批普通數控機床,國內機床廠商為了迎接這次大技改,也引進了不少先進技術,爭取軍工企業的高端訂單。 聽在軍工企業的朋友講,陳水扁如果再能“頂”三年,我們的整體水平會上一個臺階。  
     
    17.如何防制數控機床的爬行與振動?
    答:數控機床中有很多明顯的不正,F象,但在有一些經濟數控系統中,卻沒有報警,即使有時出現報警,報警的信息表明也不是你所看到不正,F象的報警。機床出現爬行與振動就是一個明顯的例子。機床以低速運行時,機床工作臺是蠕動著向前運動;機床要以高速運行時,就出現震動。 
        關于機床爬行有的書上寫著:由于潤滑不好,而使機床工作臺移動時摩擦阻力增大。當電機驅動時,工作臺不向前運動,使滾珠絲杠產生彈性變形,把電機的能量貯存在變形上。電動機繼續驅動,貯存的能量所產的彈性力大于靜摩擦力時,機床工作臺向前蠕動,周而復始地這樣運動,而產生了爬行的現象。然而事實并非如此,仔細看一下導軌面潤滑的情況,就可以斷定不是這個問題。機床爬行和振動問題是屬于速度的問題。既然是速度的問題就要去找速度環,我們知道機床的速度的整個調節過程是由速度調節器來完成的。特別應該著重指出,速度調節器的時間常數,也就是速度調節器積分時間常數是以毫秒計的,因此,整個機床的伺服運動是一個過渡過程,是一個調節過程。 
        凡是與速度有關的問題,只能去查找速度調節器。因此,機床振動問題也要去查找速度調節器?梢詮囊韵逻@些地方去查找速度調節器故障:一個是給定信號,一個是反饋信號,再一個就是速度調節器的本身。 
        第一個是由位置偏差計數器出來經D/A轉換給速度調節器送來的模擬是VCMD,這個信號是否有振動分量,可以通過伺服板上的插腳(FANUC6系統的伺服板是X18腳)來看一看它是否在那里振動。如果它就是有一個周期的振動信號,那毫無疑問機床振動是正確的,速度調節器這一部分沒有問題,而是前級有問題,向 D/A轉換器或偏差計數器去查找問題。如果我們測量結果沒有任何振動的周期性的波形。那么問題肯定出在其他兩個部分。 
        我們可以去觀察測速發電機的波形,由于機床在振動,說明機床的速度在激烈的振蕩中,當然測速發電機反饋回來的波形一定也是動蕩不已的。但是我們可以看到,測速發電機反饋的波形中是否出現規律的大起大落,十分混亂現象。這時,我們最好能測一下機床的振動頻率與電機旋轉的速度是否存在一個準確的比率關系,譬如振動的頻率是電機轉速的四倍頻率。這時我們就要考慮電機或測速發電機有故障的問題。 
        因為振動頻率與電機轉速成一定比率,首先就要檢查一下電動機是否有故障,檢查它的碳刷,整流子表面狀況,以及機械振動的情況,并要檢查滾珠軸承的潤滑的情況,整個這個檢查,可不必全部拆卸下來,可通過視察官進行觀察就可以了,軸承可以用耳去聽聲音來檢查。如果沒有什么問題,就要檢查測速發電機。測速發電機一般是直流的。 
        測速發電機就是一臺小型的永磁式直流發電機,它的輸出電壓應正比于轉速,也就是輸出電壓與轉速是線性關系。只要轉速一定,它的輸出電壓波形應當是一條直線,但由于齒槽的影響及整流子換向的影響,在這直線上附著一個微小的交變量。為此,測速反饋電路上都加了濾波電路,這個濾波電路就是削弱這個附在電壓上的交流分量。 
    測速發電機中常常出現的一個毛病就是炭刷磨下來的炭粉積存在換向片之間的槽內,造成測速發電機片間短路,一旦出現這樣的問題就避免不了這個振動的問題。 
        這是因為這個被短路的元件一會在上面支路,一會在下面支路,一會正好處于換向狀態,這3種情況就會出現3種不同的測速反饋的電壓。在上面支路時,上面支路由于少了一個元件,電壓必然要小,而當它這個元件又轉到了下面支路時,下面的電壓也小,這時不論在上面支路,還是在下面支路中,都必然使這兩條支路的端電壓下降,且有一個平衡電流流過這兩條并聯的支路,又造成一定的電壓降。當這個元件處于換向,正好它也處于短路,這時上下兩個支路沒有短路元件,電壓得以恢復,且也無環流。這樣,與正常測速發電機狀態一樣。為此,三種不同情況下電壓做了一個周期地變化,這個電壓反饋到調節器上時,勢必引起調節器的輸出也做出相應地,周期地變化。這是僅僅說了一個元件被短路。特別嚴重時有一遍換向片全部被碳粉給填平了,全部短路,這樣就會更為嚴重的電壓波動。 
        反饋信號與給定信號對于調節器來說是完全相同的。所以,出現了反饋信號的波動,必然引起速度調節器的反方向調節,這樣就引起機床的振動。 
        這種情況發生時,非常容易處理,只要把電機后蓋拆下,就露出測速發電機的整流子。這時不必做任何拆卸,只要用尖銳的勾子,小心地把每個槽子勾一下,然后用細砂紙光一下勾起的毛刺,把整流片表面再用無水酒精擦一下,再放上炭刷就可以了。這里特別要注意的是用尖銳的勾子去勾換向片間槽口時,別碰到繞組,因為繞組線很細,一旦碰破就無法修復,只有重新更換繞組。再一個千萬不要用含水酒精去擦,這樣弄完了絕緣電阻下降無法進行烘干,這樣就會拖延修理期限。 
        除了我們上面討論過這些引起振動的原因外,還可能是系統本身的參數引起的振蕩。眾所周知;一個閉環系統也可能由于參數設定不好,而引起系統振蕩,但最佳的消除這個振蕩方法就是減少它的放大倍數,在FANUC的系統中調節RV1,逆時鐘方向轉動,這時可以看出立即會明顯變好,但由于RV1調節電位器的范圍比較小,有時調不過來,只能改變短路棒,也就是切除反饋電阻值,降低整個調節器的放大倍數。 
        采用這些方法后,還做不到完全消除振動,甚至是無效的,就要考慮對速度調節器板更換或換下后徹底檢查各處波形。 
        在這個實例中,出現爬行時,電機是在低速,一旦提高速度就震起來,這時電流就可能出現過流報警。產生這種報警的原因是機床工作臺面為了迅速跟限反饋信號的變化而變化,必須有一個很大的加速度才行,這個加速度就是由電機的轉矩給出的。電機轉矩的變化來響應這個速度給定信號(實際上是反饋信號)的變化。轉矩就是電流信號。大的轉矩,就是大的電流信號造成的,在電流環中出現了一個電流的激烈變化,從而出現了過電流現象。在振動時不報警,而在振動加大時,出現了過電流報警。 
        從這個例子中,我們可以這樣總結:位置問題去找位置環,而速度問題去找速度環。所謂位置環就是研究零件加工的尺寸問題,零件的尺寸的精度要去研究位置環。當然,零件尺寸的重復精度還和基準點有關,我們在后面還要討論基準點返回問題。但總的說來,尺寸問題,位置問題,要求考慮的對象是位置環,或者說與位置環有關的部分應是考慮的主要對象。速度的問題就要去研究速度環以及與速度環有關的部分。 
        加工零件形狀有了問題,這顯然是由幾個軸進行插補造成的。這就是NC對軸進行的脈沖分配,那么如果我們認為NC對軸的脈沖分配是正確的(常常是這樣,很少遇到是NC出了毛病,或插補軟件出了毛病而出現形狀不對的現象),那么各軸在忠實地執行NC的指令上肯定存在問題。我們可以去查各個軸伺服單元存在的問題。我們如果想加工一條有一定斜率的直線,那么這兩個軸的速度要按斜率的比率關系給定。 
        由于數控機床是機電一體化產品,這里邊影響機床正常工作的因素很多,例如上面我們曾討論過的加工形狀誤差的原因,除了電氣方面的問題之外,我們在數控機床的驗收一節中曾經討論過失動量的測定,這也是影響加工的幾何形狀一個重要問題,這個機械方面的問題也與電氣的問題混在一起,這種情況就十分難以分辨出到底哪個因素在這個問題中的比重占有多少。 
        這些相關的因素是制約我們迅速查出故障的重要因素。
    
    18.機床數控化改造機電如何設計和聯調?
    答:一、機床數控化改造的必要性
        數控技術是先進制造技術的核心技術,它的整體水平標志著一個國家工業現代化的水平和綜合國力的強弱,具有超越其經濟價值的戰略物資地位。目前我國企業機械制造整體水平與發達國家相比還有很大的差距。由于我國企業大部分數控機床和數控系統依賴進口,企業承受不了巨額購置費,且易受國外的控制,另外數控機械設備維修力量薄弱,進口的備件維修成本高,設備完好率低,大部分進口機床數控系統已經崩潰,有的甚至在進口后還沒使用就已因為各方面原因不能使用等等。因此目前我國企業機床數控化比例極低,不到5%,各企業使用的絕大部分為傳統老式機床,很難滿足企業高技術產品的生產需求和生產效率。為節約成本,進一步發揮老式傳統機床的功效和潛在價值,將大批傳統老式機床改造為數控機床是一種必然性和趨勢。
        二、機床數控化改造的分類
        機床的數控化改造可以分為以下幾種:
       1、其一是恢復原功能,對機床存在的故障部分進行診斷并恢復;
       2、其二是NC化,在普通機床上加數顯裝置,或加數控系統,改造成NC機床、CNC機床;
       3、其三是翻新,為提高精度、效率和自動化程度,對機械、電氣部分進行翻新,對機械部分重新裝配加工,恢復原精度;對其不滿足生產要求的CNC系統以最新CNC進行更新;
       4、其四是技術更新或技術創新,為提高性能或檔次,或為了使用新工藝、新技術,在原有基礎上進行較大規模的技術更新或技術創新,較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。
        三、機床數控化改造的內容
        下面按第三種改造方式以車床數控化改造為例,結合我公司在機床改造中的實際操作情況介紹一下其改造的主要內容和主要結構形式。
        1、進給軸的改造
        普通車床的X軸和Z軸均由同一電機驅動,走刀運動經走刀箱傳動絲杠及溜板箱,獲得不同的工件螺距即Z軸運動;走刀運動經走刀箱傳動光桿及溜板箱,獲得不同的進刀量即X軸運動。普通車床數控化改造時一般都去掉走刀箱及溜板箱,改用進給伺服(或步進)傳動鏈分別代替,具體體現為:
         Z軸:縱向電機→減速箱(或聯軸器)→縱向滾珠絲杠→大拖板,縱向按數控指令獲得不同的走刀量和螺距。
         X軸:橫向電機→減速箱(或聯軸器)→橫向滾珠絲杠→橫滑板,橫向按數控指令獲得不同的走刀量。
        改造后整個傳動鏈的傳動精度在保證機床剛性的前提下,與滾珠絲杠副的選擇和布置結構形式、機床導軌的精度情況等有很大的關系。
    
    19.數控裝置具有哪些運算功能?
    答:數控裝置要接受處理指令信息。指令信息的內容有邏輯動作控制以及形成幾何軌跡運動的進給坐標數值計算控制。其中邏輯動作控制主要是指主軸的起停、刀具的選擇、切削液的供給以及其它一些開關動作等。
        數控裝置具有如下運算功能:
        (1)輸入運算 在信息輸入過程中把十進制數轉換為二進制數,刀具補償也在刀具選擇輸入時進行計算。
        (2)運動軌跡運算(插補運算) 點位控制時,對運動軌跡沒有要求,往往不需要進行運動軌跡計算,只要作終點判別計算。而輪廓控制,即要求刀具相對于工件的運動軌跡時,常常要求兩個或兩個以上坐標的聯動,加工的任何時刻都要協調,就要進行運動軌跡運算。
        (3)準備運算 當輸人數據為絕對值時,要計算出增量值。當輸入增量值時,為了后續程序段的坐標值轉換,必須計算出現在運動終點的絕對值并加以保存。根據指令不同,以及滿足指令要求的處理方法不同就有不同的準備運算的內容。
    
    20.數控裝置的工作過程包括哪些步驟?
    答:數控裝置的工作過程包括如下步驟:
    (1)開機初始化 接通電源的一瞬間,先對整個數控裝置進行一系列的處理,為開機后正常工作做好準備。初始化的內容有:
        1)對RAM作為工作寄存器的單元置人初始狀態,一般的單元就是清零;對一些特殊的單元,例如各級中斷的保護區的返回地址寄存單元,置人該中斷服務程序入口地址及設置堆棧棧底地址等。
        2)對ROM進行奇偶校驗。如果檢查發現奇偶有錯,則初始化就停止進行,程序直接轉入ROM出錯處理,報警信號顯示主板出錯。
    3)為數控正常進行而設置一些所需的初始狀態。
        (2)數控程序的輸入 通過紙帶或手動輸入,把程序送入數控裝置。手動數據輸入方式是在鍵盤監控程序的控制下,由操作人員通過面板上的按鍵,把數控指令逐條輸入存儲器中。
        (3)起動機床 數控程序輸入完畢后,即可按下操作面板上的起動按鈕,計算機轉入“自動”狀態。
        (4)數控指令的譯碼處理 程序進入緩沖區中,緩沖區可以存放一個程序段的程序,然后對程序中的指令逐條譯碼處理并做語法檢查。若語法無錯誤,則根據指令的功能把它們存放在緩沖存儲區的專用單元中去。
        (5)刀具軌跡計算 根據工件所在坐標系和各軸坐標值、刀具號和刀具半徑進行刀具運動軌跡的計算,計算出刀具向各坐標軸方向的移動量,或者說是增量值。
        (6)插補運算 根據已知的沿各坐標軸的移動量的增量進行各軸的脈沖分配。計算出的脈沖量,再經過數模轉換,轉換成模擬量送給各坐標軸。
        (7)位置控制 數控系統中伺服系統就是把數控裝置給的位移指令轉換成機床移動部件的位移,然后再經過位置檢測元件把實際位移量反饋給數控裝置,數控裝置再通過軟件對位置進行調整,再一次向伺服系統輸出實際需要的進給量。
        為了提高精度,還可以通過軟件進行螺距誤差和齒隙的補償。
    
    21.數控機床程序編制的一般步驟和方法是什么?
    答:數控機床程序編制的一般步驟和方法如下:
        (1)確定工藝過程 根據圖樣上的工件形狀、技術條件及公差要求,對加工工件的加工方案進行分析,合理地確定出加工方法、定位夾緊方法及工藝順序,正確地選用加工的機床、刀具及切削用量。做到走刀路線短、走刀次數和換刀次數盡可能少,加工安全可靠。
    
        (2)運動軌跡坐標的計算 計算出粗、精加工各運動軌跡的坐標值,其中包括運動軌跡的起點和終點,圓弧的圓心等坐標尺寸。對圓形刀具,有時還要計算刀心運動軌跡坐標值,對非圓形曲線要計算出節點坐標值,并限制在允許誤差范圍內。
        (3)編寫加工程序單 按照數控裝置規定使用的功能指令代碼及程序格式,逐段編寫加工程序單,并寫上程序編號,后面還要加上此段程序結束符號。
        (4)制備控制介質 把編成的程序清單的內容直接制備到紙帶、磁帶或磁盤上,或者通過手動裝置按鈕送人到數控裝置的存儲器中。
        (5)程序的檢驗和備件的試切 把程序送到機床上進行空轉檢查或空轉畫圖,以此來檢查機床運動是否正確。但這種方法不能查出刀具調整不全或編程計算不準確造成的工件誤差的大小,所以還要進行備件試切。實際切削檢查,不僅可以檢查出程序或介質的錯誤,還可以檢查出加工精度。
    
    22.經濟型數控系統具有哪些特點?在整機中的位置和作用是什么?
    答:經濟型數控系統(國外又稱廉價系統),量大面廣、經濟實惠、利用率高,一般應具備以下幾個特點:
        (1)具有較高的性能價格比。
        (2)具有基本的功能,能滿足絕大多數的加工要求。
        (3)與高檔數控系統相比,價格較低。
        (4)具有緊湊、靈活的結構,操作方便。
        (5)失效率低,維修方便。
        經濟型數控系統在我國有很大的應用潛力。國內先后也有一些單位進行了經濟型數控系統的開發,北京機床研究所于1984年底首家推出商品化的經濟型直流伺服數控系統——BS03A經濟型數控系統,后又增加了B和C兩個型號。
        數控系統是數控機床的控制中心,它的控制功能可分為兩大類:
        (1)運動控制功能?刂齐妱訖C的轉速、轉角和轉向,通過機械接口轉化為對機床工作臺的移動速度、移動距離和移動方向的控制。
        (2)M(輔助)S(主軸速度)T(刀具)控制功能。根據程序中的指令,輸出相應的信號給機床電氣接口,實現對刀具、主軸速度和其它輔助功能的控制。
        機床生產廠家和設備改造單位在選定數控系統后,還需進行電氣接口和機械接口的設計。
    
    23.數控機床常用的維修器具有哪些?
    答:為了更好地維修數控機床,維修人員應當預備一些得心應手的維修器具及儀器儀表。常用的有:一字螺釘旋具、十字螺釘旋具、鋼絲鉗、試電筆、25W和75W電烙鐵、吸錫器、萬用表、大量程電流表、相序表、轉速表、示波器(最好是雙蹤示波器)。如有條件,還應備有慢掃描示波器和頻率計,具備可調節的直流穩壓電源(能輸出+5V、+24V、±15V),并且最好自己裝設一個調試臺。此外,常用材料應有松香、焊錫、砂紙、酒精、脫脂棉、粘合劑等。鑷子、剪子、放大鏡、小型吹風機等也是不可缺少的。
    
    24.數控機床的控制原理是什么?數控機床加工工件的具體步驟有哪些?
    答:數控機床的加工,是把刀具與工件的運動坐標分割成一些最小的單位量,即最小位移量,由數控系統按照工件程序的要求,使坐標移動若干個最小位移量,從而來實現刀具與工件的相對運動,以完成工件的加工。
        數控機床上加工工件的具體步驟如下:
        (1)根據工件的圖樣及工藝方案,用規定的代碼和程序的格式編寫程序單。
        (2)根據程序單,制作穿孔紙帶。
        (3)機床通過光電閱讀機,逐段把穿孔帶上的程序讀到數控裝置中去,也可以根據工件圖樣及工藝用手動方式(即MDI方式)直接通過鍵盤把程序信息輸入到數控裝置中。
        (4)數控裝置將代碼進行譯碼、寄存和運算之后,向機床各坐標軸的伺服機構發出信號,驅動機床各運動部件,并控制其它一些輔助操作,最后加工出合格工件。
    
    25.數控機床維修常用的方法有哪些?
    答:數控機床是由NC系統、伺服系統、位置檢測、強電部分及機床本體組成,比一般機床要復雜得多,故障的表現形式也就比較復雜。這就相應地要求維修人員多掌握幾種維修方法,遇到不同的故障才能靈活地使用不同的方法,力求在最短的時間內排除故障,保證機床正常運轉。
        (1)診斷法 利用NC系統自帶的診斷功能可以檢查輸入[MT(機床)→NC或PC(可編程序控制器)]信號、輸出(NC或PC→MT)信號、PC→NC信號、NC→PC信號及中間繼電器的狀態等。利用診斷可迅速確定故障點的產生部位,然后集中力量在該部位范圍內找出故障原因。
        (2)觀察法 觀察法在維修數控機床過程中是常用的。有時,有的故障用觀察法可很容易解決。觀察法一是用眼看,觀察電纜外皮有無破損,元器件有無冒煙、燒壞現象,插頭、接線有無脫落,按鈕、開關有無撞壞,指示燈是否完整,元器件表面有無大量塵埃等;二是用手摸,停電檢查時可用手輕輕搖撥變壓器的接線是否有松動、燒壞現象,端子和導線之間結合是否緊固,旋轉電動機軸是否過緊,電氣元器件是否發熱及焊接點是否牢固等;三是用耳聽,聽電動機旋轉時有無噪聲和異常聲響,變壓器有無蜂鳴聲。加工中機床振動異常及振動聲音過大等應引起注意,這些都會成為故障的因素。
        (3)測量法 測量法是查找數控機床故障的基本方法。當機床發生故障時,利用手中的儀器、儀表(示波器、萬用表等)參照電氣原理圖和控制系統的邏輯圖等資料,沿著發生故障的通道,一步一步地測量,直到找到故障點為止。
        用測量法找故障不一定要從起點一直測量到終點,可采用優選法進行,并要求維修人員不但要較好地掌握電路圖和邏輯圖,而且要較熟悉地了解電氣元器件的實際位置,才能迅速地排除故障。
        (4)代換法 代換法能夠迅速地把故障由大范圍縮小到小范圍,進而縮小到更小的范圍之內。電氣系統越是復雜用該方法越好。
        用代換法時有個問題必須注意:在調換電路板之前一定要保證該電路板的損壞不是因為電路板外原因(外部高壓竄人板內,或是板外負載短路等)造成的。在這種情況下,要首先排除相應故障后再代換,以免燒壞新更換上的好電路板。
        (5)經驗法 經驗法是對數控機床經常重復性發生的故障,憑借長期積累的經驗,針對故障的表現形式,便立即想到故障可能發生在哪一部位中。
        (6)綜合法 綜合法就是全面掌握以上各方法的技巧,綜合使用、融會貫通、靈活運用。這是因為,以上方法各有利弊、發生的故障又多是錯綜復雜的,單一使用某一方法難以收到預期的效果。
    
    26.數控機床為什么要經常檢查保存RAM內容的保持電池是否完好?
    答:保存RAM內容的保持電池一般是鋰電池,額定電壓是3.5V,而且壽命較長,但價格較貴。有時也可以采用錳鋅電池,加二極管降壓得到。這樣可作臨時補救。如果電壓下降到不允許的程度,會出現報警,此時一定要在開機通電的條件下更換電池。因為這時RAM保持電源可由交流電經數控裝置后得到,不致于丟失RAM中的內容。長時期沒有使用的設備也要經;蚨ㄆ跈z查電池,否則也會因電池失效,又沒有發報警,而丟失RAM中的內容,而要重新建立起這個內容是很費事的。
    27.數控機床的維護為什么要定期進行?
    答:數控機床維護的主要部分有:旋轉的電動機,其中包括伺服電動機,風扇電動機,測速發電機以及旋轉變壓器等。對于光電編碼器,沒有經驗的人切不可拆卸。其次就是一定要定期清理通風道,通風道堵塞后就會造成箱內元器件溫度過高,從而引起半導體元器件、大規模集成電路器件不能正常工作等一些不正,F象。例如,、開箱正常,關箱就不正常等現象。特別是數控機床加工的金屬屑吹到風道里堵塞風道,還會造成短路,把大功率、高電壓器件燒壞,造成很大的經濟損失。清理通風道不可僅從表面觀看檢查,往往外表觀看很好而里面卻已堵塞,一定要把護板拆下來一點一點清理。
    
    28.CK6163D數控機床的基本結構由哪幾部分組成?
    答:CK6163D數控機床(亦稱FANUC-3T-F)其組成部分如下:
        (1)3T-F控制箱 FANUC-3T系統F型是一個SNC(順序控制)系統,它把FAPT(數控自動編程語言)裝入了CNC(計算機數控)系統。利用本系統,編程人員可根據CRT(圖形顯示器)上的指令,操作一些相應的按鈕,就能編制成工件加工程序。并且,編程人員也可在機床加工過程中,利用FAPT功能編制下一個工件加工程序。
        SNC是一個高精度、高性能、固化軟件的車床系統?刂齐娐分惺褂昧烁咚傥⑻幚砥、專用LSI(大規模集成電路)和半導體存儲器,不僅提高了機床工作的可靠性,而且大大地改善了性能價格比。
        該控制箱內裝有CNC系統、FAPT板、電源單元、PC(可編程序控制器)控制單元、電池盒、x軸伺服單元板、z軸伺服單元板、伺服變壓器等。
        NC(數字控制)控制箱是整個數控車床的指揮中心,所有的輸出指令都要從這里發出,是數控車床的關鍵組成部分。
        (2)MDI(手動數據輸入)和CRT板 該板上有35cm(14in)彩色顯示屏幕,可顯示各種加工坐標值、工件程序的刀尖加工軌跡、刀具補償值、加工時間、主軸給定轉速及實際轉速、設定參數的內容、輸入輸出接口的狀態、中間寄存器地址單元的內容、報警內容等。另外MDI和CRT板上還有功能鍵和數字鍵,可進行各種操作及自動、手動編程。
        (3)閱讀機 穿在紙帶上的工件程序可通過閱讀機輸入到NC控制機中,閱讀機的接口插座裝在控制箱上,用戶如果需要使用閱讀機時,只需要將閱讀機的連接電纜插頭分別插在控制箱和閱讀機(本機床出廠時一般不帶閱讀機)上即可。
        (4)操縱盤 上面裝有開關、按鈕。手搖脈沖發生器和指示燈等,用來進行操作控制并顯示操作狀態和故障狀態。
        (5)強電箱 裝有交流盤、直流盤、插座板、變壓器、接觸器和穩壓電源等。強電箱的作用是進行信號轉換和放大,連接NC控制箱、液壓箱和機床,為電器元件提供電源。
        (6)液壓箱 用來控制車床動作。裝有液壓馬達、液壓泵、液壓閥、電接點壓力計和其它壓力計,能控制機床機械變檔、卡盤夾緊和卡盤松開、臺尾頂尖前進和后退
    
    29.數控機床焊接故障有哪些?應如何排除?
    答:數控機床焊接故障及排除方法如下:
    (1)元件焊腳處理不好。由于元件焊腳的氧化層處理不好,使焊錫和元件焊腳沒有結合上,可以直觀看到焊錫和元件焊腳之間有凹坑。
    (2)焊接的時間過短。若烙鐵接觸焊腳的時間過短,盡管從外表看焊錫全部包住了元件的焊腳,實際上焊錫內部和元件焊腳沒有充分地熔合在一起,工作一段時間后,焊錫和元件腳脫離,造成故障。
    
     (3)焊劑選擇不當。在焊接元件時由于錯誤地使用了酸性焊劑(如焊油),時間一長,元件的焊腳會被腐蝕。用眼觀察,焊腳變綠或電鍍層剝落,嚴重時,用鑷子撥動元件的焊腳時焊腳會斷開。
        元件虛焊時的故障表現為時有時無,或是開始正常,工作一段時間就出現故障。修這類的故障是看元件焊點如何,二是不停電用萬用表檢查元件有關點的電位。如果處在既不是高電位,又不是低電位的狀態,就應該大膽地懷疑它?傊附硬缓靡鸬墓收喜缓貌檎,要根據具體現象細心分析。
    
    30.數控機床機械方面故障有哪些?應如何排除?
    答:數控機床機械方面主要故障如下:
    (1)滑板的鑲條裝配過緊 滑板的鑲條裝配過緊會使滑板和床身導軌之間的摩擦力增大,使伺服電動機運轉困難,產生過熱,也使單脈沖進給時失步。
    (2)滾珠絲杠過緊 滾珠絲杠過緊也會使伺服電動機過載或使伺服變壓器過熱。造成絲杠過緊有兩方面的原因:一是滾珠絲杠和托架之間不同軸;另一方面是由于滾珠絲杠的滾珠損壞造成的。
        在維修中,一旦懷疑是機械造成的故障時,應想法創造條件使電氣部分和機械部分分開。確定電氣沒問題后,便可懷疑故障可能產生在機械方面。例如:查找刀架在進給時實際走的值與指示給定值不一致(指令值大于實際值)的故障。首先給出一個指令值,觀察屏幕上顯示的數值是否符合,如果顯示正確,把伺服電動機和機械脫開,觀察伺服電動機的旋轉角度是否正確;如果旋轉角度也正確,問題便產生在機械傳動的連接部分或機械的其它方面。
    
    31.數控機床拔插印制電路板時應注意什么問題?
    答:數控系統中的一些器件(如EPROM盒中的EPROM塊)及印制電路板,不要在通電狀態下進行拔插,以免出現一些無法補救的故障。一般地說,除RAM區的保持電池的更換要在帶電時進行,其它印制電路板一定要在停電之后進行拔插,并且不要經常拔插。
    
    32.數控機床在使用時如何防止誤操作?
    答:在數控機床剛剛投入使用時,由于操作者對復雜的數控面板(NC面板)和操作面板不很熟悉,常常出現誤操作,或者出現了某些現象而不知道怎么處理。因而在使用數控機床前一定要做好培訓工作,起碼應該看懂使用說明書,弄清NC面板、操作面板上的每個按鈕的作用,然后根據使用說明書一步一步地進行操作。特別要注意,出現故障或產生弄不懂的現象時千萬不要亂動按鈕。因為這樣做時會把磁泡存儲器中的參數表清掉,甚至會把打開數控裝置的軟件密碼給清洗掉,從而造成麻煩。特別注意通電一瞬間不可按動按鈕,因為這一瞬間可以清除很多存儲區的內容?傊,對所動按鈕一定要搞清其作用,不可盲目從事。
    
    33.數控機床存儲器電路故障可采取哪些方法維修?
    答:數控機床存儲器電路如果出現故障,參數和工件加工程序可能存不進去,即使表面上存進去了,但調出來檢查時,又不正確。有時也會出現一些有關的報警。采取的一般維修辦法是:
        (1)用調試軟件檢查,檢查結果將會顯示出來。
        (2)檢查有關的譯碼電路和總線驅動器。
        (3)用萬用表測靜態電阻。
        (4)采用試換法。
        (5)檢查印制電路板。
        (6)檢查元件是否插好。
        (7)存儲器是一些CMOS器件,價格較貴,怕靜電,應避免用帶靜電的手去接觸元件引腳。
    
    34.數控機床電動機過熱報警故障原因及排除方法有哪些?
    答:數控機床電動機過熱報警主要故障原因及排除方法如下:
        (1)若為熱管性能不良或風扇電動機故障,則應檢查風扇的電壓和配線并加以修改;檢查風扇同金屬網是否接觸,是否重新安裝;檢查風扇電動機故障,更換風扇電動機。
        (2)用負載儀檢查、或測電動機電樞電流是否超過額定值,若是超載運行,則應重新檢查切削條件和刀具,減小負載力矩,改善使用條件。
        (3)繞組絕緣不良、線圈內部短路或線路中有斷線時,則應檢查電動機,以及電動機和伺服裝置之間的接線,清掃換向器周圍尖埃和油污,甚至更換電動機。
        (4)若為電動機冷卻系統污染,則應用真空吸塵器對工作現場進行清潔。
    
    35.CK6163D數控機床主軸不能正確定向的原因及處理方法有哪些?
    答:CK6163D數控機床主軸不能正確定向的原因及處理方法見下。
    主軸不能正確定向的原因及處理方法
    故障原因:定向控制電路的設置和調整錯誤
    檢查方法:檢查設置和調整的數據
    措   施:參照FANUC交流主電動機維修說明書:主軸定向控制電路的設置和調整進行設置和調整
    故障原因:定向控制電路的印制電路板壞了
    檢查方法:更換印制電路板
    主軸控制印制電路板的調整不對
    調整印制電路板
    位置檢測器(位置編碼器)壞
    檢查位置編碼器的輸出波形
    更換位置編碼器
    
    36.數控機床暴走(飛車)故障產生的原因及排除方法有哪些?
    答:數控機床暴走(飛車)故障原因及排除方法如下:
    (1)若脈沖編碼器接線為正反饋時,應修改配線;
    (2)若十字聯軸器損壞,則需更換;
    (3)位置控制單元故障則應換主印制電路板;
    (4)若為速度控制單元故障時,則應檢查速度控制單元的標準設定,修理故障元件。
    
    37.數控機床反饋通路上的故障如何檢測?
    答:數控機床如果反饋通路出現故障,可能會引起定位不準或速度失控,并常常伴有報警。一般用下列方法檢測:
        (1)可用手轉動電動機,或轉動單個的編碼器來產生反饋信號,加在反饋通路上。
        (2)檢查接收器的輸出是否正常。
        (3)檢查倍頻電路是否有正、反相脈沖輸出,正常的情況是:當正向通道有脈沖時,反向通道無脈沖;當反向通道有脈沖時,正向通道無脈沖。
        (4)如果可編程計算器有正常的脈沖輸入,但反饋通道還存在問題,則需進一步檢查計數器的工作狀況。
    
    38.數控機床顯示板上常見故障及排除方法有哪些?
    答:數控機床顯示板上主要有兩部分電路:一是顯示電路;二是顯示板鍵盤掃描與接收電路。通常,這兩部分電路的失效率都非常低。
        如果顯示電路發生故障,可檢查總線驅動器、PIA、寄存器、顯示器的信號是否正常。根據具體情況再做深入的檢查。
        如果鍵盤掃描與接收電路發生故障,可與鍵盤板配合在一起,檢查掃描和接收信號。
    
    39.數控機床鍵盤板上常見故障及維修方法有哪些?
    答:鍵盤板比較簡單,印制板上只裝有鍵開關。出故障的可能主要是以下幾個方面,可根據情況具體維修:
    (1)鍵開關接觸不良。
    (2)印制電路斷裂或粘接,金屬化孔斷裂。
    (3)虛焊或脫焊。
    (4)連接器接觸不良。
    
    40.數控車床如何對刀?
    答:車床分有對刀器和沒有對刀器,但是對刀原理都一樣,先說沒有對刀器。
    車床本身有個機械原點,你對刀時一般要試切的啊,比如車外徑一刀后Z向退出,測量車件的外
    徑是多少,然后在G畫面里找到你所用刀號把光標移到X輸入X...按測量機床就知道這個刀位上
    的刀尖位置了,內徑一樣,Z向就簡單了,把每把刀都在Z向碰一個地方然后測量Z0就可以了. 
    這樣所有刀都有了記錄,確定加工零點在工件移里面(offshift),可以任意一把刀決定工件原
    點。
    這樣對刀要記住對刀前要先讀刀. 
        有個比較方便的方法,就是用夾頭對刀,我們知道夾頭外徑,刀具去碰了輸入外徑就可以,對內徑時可以拿一量塊用手壓在夾頭上對,同樣輸入夾頭外徑就可以了. 
    如果有對刀器就方便多了,對刀器就相當于一個固定的對刀試切工件,刀具碰了就記錄進去位置了. 
        所以如果是多種類小批量加工最好買帶對刀器的.節約時間. 
        數控車床基本坐標關系及幾種對刀方法比較 
        在數控車床的操作與編程過程中,弄清楚基本坐標關系和對刀原理是兩個非常重要的環節。這對我們更好地理解機床的加工原理,以及在處理加工過程中修改尺寸偏差有很大的幫助。 
    一、基本坐標關系 
        一般來講,通常使用的有兩個坐標系:一個是機械坐標系 ;另外一個是工件坐標系,也叫做程序坐標系。 
        在機床的機械坐標系中設有一個固定的參考點(假設為(X,Z))。這個參考點的作用主要是用來給機床本身一個定位。因為每次開機后無論刀架停留在哪個位置,系統都把當前位置設定為(0,0),這樣勢必造成基準的不統一,所以每次開機的第一步操作為參考點回歸(有的稱為回零點),也就是通過確定(X,Z)來確定原點(0,0)。 
    為了計算和編程方便,我們通常將程序原點設定在工件右端面的回轉中心上,盡量使編程基準與設計、裝配基準重合。機械坐標系是機床唯一的基準,所以必須要弄清楚程序原點在機械坐標系中的位置。這通常在接下來的對刀過程中完成。 
    二、對刀方法 
    1. 試切法對刀 
       試切法對刀是實際中應用的最多的一種對刀方法。下面以采用MITSUBISHI 50L數控系統的RFCZ12車床為例,來介紹具體操作方法。 
        工件和刀具裝夾完畢,驅動主軸旋轉,移動刀架至工件試切一段外圓。然后保持X坐標不變移動Z軸刀具離開工件,測量出該段外圓的直徑。將其輸入到相應的刀具參數中的刀長中,系統會自動用刀具當前X坐標減去試切出的那段外圓直徑,即得到工件坐標系X原點的位置。再移動刀具試切工件一端端面,在相應刀具參數中的刀寬中輸入Z0,系統會自動將此時刀具的Z坐標減去剛才輸入的數值,即得工件坐標系Z原點的位置。 
    例如,2#刀刀架在X為150.0車出的外圓直徑為25.0,那么使用該把刀具切削時的程序原點X值為150.0-25.0=125.0;刀架在Z為180.0時切的端面為0,那么使用該把刀具切削時的程序原點Z值為180.0-0=180.0。分別將(125.0,180.0)存入到2#刀具參數刀長中的X與Z中,在程序中使用T0202就可以成功建立出工件坐標系。 
    事實上,找工件原點在機械坐標系中的位置并不是求該點的實際位置,而是找刀尖點到達(0,0)時刀架的位置。采用這種方法對刀一般不使用標準刀,在加工之前需要將所要用刀的刀具全部都對好。 
    2. 對刀儀自動對刀 
    現在很多車床上都裝備了對刀儀,使用對刀儀對刀可免去測量時產生的誤差,大大提高對刀精度。由于使用對刀儀可以自動計算各把刀的刀長與刀寬的差值,并將其存入系統中,在加工另外的零件的時候就只需要對標準刀,這樣就大大節約了時間。需要注意的是使用對刀儀對刀一般都設有標準刀具,在對刀的時候先對標準刀。 
    下面以采用FANUC 0T系統的日本WASINO LJ-10MC車削中心為例介紹對刀儀工作原理及使用方法。。刀尖隨刀架向已設定好位置的對刀儀位置檢測點移動并與之接觸,直到內部電路接通發出電信號(通常我們可以聽到嘀嘀聲并且有指示燈顯示)。在2#刀尖接觸到a點時將刀具所在點的X坐標存入到所示G02的X中,將刀尖接觸到b點時刀具所在點的Z坐標存入到G02的Z中。其他刀具的對刀按照相同的方法操作。 
    事實上,在上一步的操作中只對好了X的零點以及該刀具相對于標準刀在X方向與Z方向的差值,在更換工件加工時再對Z零點即可。由于對刀儀在機械坐標系中的位置總是一定的,所以在更換工件后,只需要用標準刀對Z坐標原點就可以了。操作時提起Z軸功能測量按鈕“Z-axis shift measure”,CRT出現所示的界面
    手動移動刀架的X、Z軸,使標準刀具接近工件Z向的右端面,試切工件端面,按下“POSITION RECORDER”按鈕,系統會自動記錄刀具切削點在工件坐標系中Z向的位置,并將其他刀具與標準刀在Z方向的差值與這個值相加從而得到相應刀具的Z原點,其數值顯示在WORK SHIFT工作畫面上,。 
    Fanuc系統數控車床對刀及編程指令介紹 
    Fanuc系統數控車床設置工件零點常用方法 
    一, 直接用刀具試切對刀 
    1.用外園車刀先試車一外園,記住當前X坐標,測量外園直徑后,用X坐標減外園直徑,所的值輸入offset界面的幾何形狀X值里。 
    2.用外園車刀先試車一外園端面,記住當前Z坐標,輸入offset界面的幾何形狀Z值里。 
    二, 用G50設置工件零點 
    1.用外園車刀先試車一外園,測量外園直徑后,把刀沿Z軸正方向退點,切端面到中心(X軸坐標減去直徑值)。 
    2.選擇MDI方式,輸入G50 X0 Z0,啟動START鍵,把當前點設為零點。 
    3.選擇MDI方式,輸入G0 X150 Z150 ,使刀具離開工件進刀加工。 
    4.這時程序開頭:G50 X150 Z150 …….。 
    5.注意:用G50 X150 Z150,你起點和終點必須一致即X150 Z150,這樣才能保證重復加工不亂刀。 
    6.如用第二參考點G30,即能保證重復加工不亂刀,這時程序開頭 G30 U0 W0 G50 X150 Z150 
    7.在FANUC系統里,第二參考點的位置在參數里設置,在Yhcnc軟件里,按鼠標右鍵出現對話框,按鼠標左鍵確認即可。 
    三, 用工件移設置工件零點 
    1.在FANUC0-TD系統的Offset里,有一工件移界面,可輸入零點偏移值。 
    2.用外園車刀先試切工件端面,這時Z坐標的位置如:Z200,直接輸入到偏移值里。 
    3.選擇“Ref”回參考點方式,按X、Z軸回參考點,這時工件零點坐標系即建立。 
    4.注意:這個零點一直保持,只有從新設置偏移值Z0,才清除。 
    四, 用G54-G59設置工件零點 
    1.用外園車刀先試車一外園,測量外園直徑后,把刀沿Z軸正方向退點,切端面到中心。 
    2.把當前的X和Z軸坐標直接輸入到G54----G59里,程序直接調用如:G54X50Z50……。 
    3.注意:可用G53指令清除G54-----G59工件坐標系。 
        FANUC系統確定工件坐標系有三種方法。 
        第一種是:通過對刀將刀偏值寫入參數從而獲得工件坐標系。這種方法操作簡單,可靠性好,他通過刀偏與機械坐標系緊密的聯系在一起,只要不斷電、不改變刀偏值,工件坐標系就會存在且不會變,即使斷電,重啟后回參考點,工件坐標系還在原來的位置。 
        第二種是:用G50設定坐標系,對刀后將刀移動到G50設定的位置才能加工。對到時先對基準刀,其他刀的刀偏都是相對于基準刀的。 
        第三種方法是MDI參數,運用G54~G59可以設定六個坐標系,這種坐標系是相對于參考點不變的,與刀具無關。這種方法適用于批量生產且工件在卡盤上有固定裝夾位置的加工。 
        航天數控系統的工件坐標系建立是通過G92 Xa zb (類似于FANUC的G50)語句設定刀具當前所在位置的坐標值來確定。加工前需要先對刀,對到實現對的是基準刀,對刀后將顯示坐標清零,對其他刀時將顯示的坐標值寫入相應刀補參數。然后測量出對刀直徑Фd,將刀移動到坐標顯示X=a-d Z=b 的位置,就可以運行程序了(此種方法的編程坐標系原點在工件右端面中心)。在加工過程中按復位或急停健,可以再回到設定的G92 起點繼續加工。但如果出意外如:X或Z軸無伺服、跟蹤出錯、斷電等情況發生,系統只能重啟,重其后設定的工件坐標系將消失,需要重新對刀。如果是批量生產,加工完一件后回G92起點繼續加工下一件,在操作過程中稍有失誤,就可能修改工件坐標系,需重新對刀。鑒于這種情況,我們就想辦法將工件坐標系固定在機床上。我們發現機床的刀補值有16個,可以利用,于是我們試驗了幾種方法。 
        第一種方法:在對基準刀時,將顯示的參考點偏差值寫入9號刀補,將對刀直徑的反數寫入8號刀補的X值。系統重啟后,將刀具移動到參考點,通過運行一個程序來使刀具回到工件G92起點,程序如下: 
    N001 G92 X0 Z0; 
    N002 G00 T19; 
    N003 G92 X0 Z0; 
    N004 G00 X100 Z100; 
    N005 G00 T18; 
    N006 G92 X100 Z100; 
    N007 M30; 
        程序運行到第四句還正常,運行第五句時,刀具應該向X的負向移動,但卻異常的向X、Z的正向移動,結果失敗。分析原因懷疑是同一程序調一個刀位的兩個刀補所至。 
        第二種方法:在對基準刀時,將顯示的與參考點偏差的Z值寫入9號刀補的Z值,將顯示的X值與對刀直徑的反數之和寫入9好刀補的X值。系統重啟后,將刀具移至參考點,運行如下程序: 
    N001 G92 X0 Z0; 
    N002 G00 T19; 
    N003 G00 X100 Z100; 
    N004 M30; 
        程序運行后成功的將刀具移至工件G92起點。但在運行工件程序時,刀具應先向X、Z的負向移動,卻又異常的向X、Z的正向移動,結果又失敗。分析原因懷疑是系統運行完一個程序后,運行的刀補還在內存當中,沒有清空,運行下一個程序時它先要作消除刀補的移動。 
        第三種方法:用第二種方法的程序將刀具移至工件G92起點后,重啟系統,不會參考點直接加工,試驗后能夠加工。但這不符合機床操作規程,結論是能行但不可行。 
        第四種方法:在對刀時,將顯示的與參考點偏差值個加上100后寫入其對應刀補,每一把刀都如此,這樣每一把刀的刀補就都是相對于參考點的,加工程序的G92起點設為X100 Z100,試驗后可行。這種方法的缺點是每一次加工的起點都是參考點,刀具移動距離較長,但由于這是G00 快速移動,還可以接受。 
        第五種方法:在對基準刀時將顯示的與參考點偏差及對刀直徑都記錄下來,系統一旦重啟,可以手動的將刀具移動到G92 起點位置。這種方法麻煩一些,但還可行。
    
    41.加工中心的刀具如何選用?
    答:加工中心所用的刀具是由通用刀具(又稱工作頭或刀頭)和與加工中心主軸前端錐孔配套的刀柄等組成。在應用中,要根據加工中心機床的要求、夾具的要求、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具。刀具選擇總的原則是:刀具的安裝和調整方便,剛性好,耐用度和精度高。在保證安全和滿足加工要求的前提下,刀具長度應盡可能短,以提高刀具的剛性。
        在加工中心機床上,各種刀具分別裝在刀庫中,按程序的規定進行自動換刀。因此必須采用標準刀柄,以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的刀具能迅速、準確地裝到機床主軸上。編程人員應充分了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。
        加工中心機床所用的刀具必須適應加工中心高速、高效和自動化程度高的特點,其刀柄部分要聯接通用刀具并裝在機床主軸上,由于加工中心類型不同,其刀柄柄部的型式及尺寸不盡相同。JT(ISO7388)表示加工中心機床用的錐柄柄部(帶有機械手夾持槽),其后面的數字為相應的ISO錐度號,如50、45、和40分別代表大端直徑為69.85、57.15和44.45毫米的7:24錐度。ST(ISO297)表示一般數控機床用的錐柄柄部(沒有機械手夾持槽),數字意義與JT類相同。BT(MAS403)表示用于日本標準MAS403的帶有機械手夾持槽聯接。
        加工中心刀具的刀柄分為整體式工具系統和模塊式工具系統兩大類。模塊式工具系統由于其定位精度高,裝卸方便,連接剛性好,具有良好的抗振性,是目前用得較多的一種型式,它由刀柄、中間接桿以及工作頭組成。它具有單圓柱定心,徑向銷釘鎖緊的聯接特點,它的一部分為孔,而另一部分為軸,兩者之間進行插入連接,構成一個剛性刀柄,一端和機床主軸連接,另一端安裝上各種可轉位刀具便構成一個工具系統。根據加工中心類型,可以選擇莫氏及公制錐柄。中間接桿有等徑和變徑兩類,根據不同的內外徑及長度將刀柄和工作頭模塊相聯接。工作頭有可轉位鉆頭、粗鏜刀、精鏜刀、擴孔鉆、立銑刀、面銑刀、彈簧夾頭、絲錐夾頭、莫氏錐孔接桿、圓柱柄刀具接桿等多種類型?梢愿Р煌募庸すぜ叽绾凸に嚪椒,按需要組合成銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等各類工具進行切削加工。通用刀具根據制造所用的材料可分為以下幾種:(1)高速鋼刀具;(2)硬質合金刀具;(3)金剛石刀具;(4)其他材料刀具,如陶瓷刀具等。
        刀具的切削過程是非常復雜的,影響因素很多。在銑削加工時,刀具材料的性能、刀具類型、刀具幾何參數、切削速度、切削深度和進給量等都影響切削力,從而影響整個工藝系統,最終影響加工精度和質量。在加工中心機床上進行加工,其主軸轉速比普通機床的主軸轉速一般至少要高1到2倍,因此,在加工中心上進行銑加工,選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。
        平面銑削應選用不重磨硬質合金端銑刀或立銑刀。一般采用二次走刀,第一次走刀最好用端銑刀粗銑,沿工件表面連續走刀。選好每次走刀的寬度和銑刀的直徑,使接痕不影響精銑精度。因此,加工余量大又不均勻時,銑刀直徑要選小些。精加工時,銑刀直徑要選大些,最好能夠包容加工面的整個寬度。在實際工作中,平面的半精加工和精加工,一般用可轉位密齒面銑刀,可以達到理想的表面加工質量,甚至可以實現以銑代磨。密布的刀齒使進給速度大大提高,從而提高切削效率。精切平面時,可以設置2到4個刀齒。
        可轉位螺旋立銑刀適用于高效率粗銑大型工件的臺階面、立面及大型槽的加工。如更換不同牌號的刀片,可加工鋼、鑄鐵、鑄鋼、耐熱鋼等多種材料。
        硬質合金螺旋齒立銑刀是一種用于加工鑄鐵、鋼件、有色金屬的精加工刀具,刀片一般為焊接式。
        鑲硬質合金刀片的端銑刀和立銑刀主要用于加工凸臺、凹槽和箱口面。為了提高槽寬的加工精度,減少銑刀的種類,加工時采用直徑比槽寬小的銑刀,先銑槽的中間部分,然后再利用刀具半徑補償(或稱直徑補償)功能對槽的兩邊進行銑加工。
    銑削盤類零件的周邊輪廓一般采用立銑刀。所用的立銑刀的刀具半徑一定要小于零件內輪廓的最小曲率半徑。一般取最小曲率半徑的0.8到0.9倍即可。零件的加工高度(Z方向的吃刀深度)最好不要超過刀具的半徑。若是銑毛坯面時,最好選用硬質合金波紋立銑刀,它在機床、刀具、工件系統允許的情況下,可以進行強力切削。
    加工中心上用的立銑刀一般有三種形式:球頭刀(R=r)、端銑刀(r=0)和R刀
        加工空間曲面和變斜角輪廓外形時,由于球頭刀具的球面端部切削速度為零,而且在走刀時,每兩行刀位之間,加工表面不可能重疊,總存在沒有被加工去除的部分,每兩行刀位之間的距離越大,沒有被加工去除的部分就越多,其高度(通常稱為“殘留高度”) 就越高,加工出來的表面與理論表面的誤差就越大,表面質量也就越差。加工精度要求越高,走刀步長和切削行距越小,編程效率越低。因此,應在滿足加工精度要求的前提下,盡量加大走刀步長和行距,以提高編程和加工效率。而在兩軸及兩軸半加工中,為提高效率,應盡量采用端銑刀,由于相同的加工參數,利用球頭刀加工會留下較大的殘留高度。因此,在保證不發生干涉和工件不被過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀或R刀(帶圓角的立銑刀)。不過,由于平頭立銑刀和球頭刀的加工效果是明顯不同的,當曲面形狀復雜時,為了避免干涉,建議使用球頭刀,調整好加工參數也可以達到較好的加工效果。在選擇刀刃長度和刀桿長度時,應考慮機床的情況及零件的尺寸是否會干涉。在可能的情況下,應盡量選短一些,以提高刀具的剛度。
        鉆孔時,要用中心鉆打中心孔,用以引正鉆頭。先用較小的鉆頭鉆孔至所需深度Z,再用較大的鉆頭進行鉆孔,最后用所需的鉆頭進行加工,以保證孔的精度。在進行較深的孔加工時,特別要注意鉆頭的冷卻和排屑問題,一般利用深孔鉆削循環指令G83進行編程,可以工進一段后,鉆頭快速退出工件進行排屑和冷卻,再工進,再進行冷卻和排屑直至孔深鉆削完成。若工件為鑄件,則不能使用冷卻液。
        在選用刀具進行編程時,應注意區分刀尖和刀心,兩者均是刀具的對稱軸上的點,其間差一個刀角半徑。
        實際應用時,要規定刀具的結構尺寸,在刀具裝到機床上之前,應根據編程時確定的參數,在機外的預調裝置中調整到所需的尺寸。下面利用CAXA制造工程師軟件中“銑刀參數”對刀具參數進行說明。
    (1)當前銑刀名 為當前銑刀的名稱,用于刀具標識和列表,刀具名是唯一的。通過下拉列表,可以顯示刀具庫中的所有刀具,并可在列表中選擇當前刀具。
    (2)刀具號 刀具安裝在加工中心機床的刀具庫中的刀位號。用于后置處理的自動換刀指令。刀具號唯一。
    (3)刀具補償號 刀具補償值的序列號,其值可以與刀具號不一致。
    (4)刀具半徑 刀具的半徑值。該參數用于確定刀具半徑補償的量。
    (5)刀角半徑 刀具的刀角半徑,應不大于刀具半徑。
    (6)刀刃有效長度 刀具的刀桿可用于切削部分的長度。
    (7)刀桿長度 刀尖到刀柄之間的距離。刀桿長度應大于刀刃有效長度。并且一般刀桿長度要大于工件總切深。如果不大于總切深,一定要檢查刀柄是否會與工件相接觸。
    (8)增加刀具 用于增加刀具到軟件系統的刀具庫中,并非加工中心機床的刀具庫。單擊“增加銑刀”按鈕→彈出“增加銑刀”對話框→輸入增加的銑刀的名稱→單擊“確定”→可以修改刀具的各個參數。
    (9)刪除當前刀具 刪除CAXA系統的刀具庫中不需要的刀具。而不是刪除機床刀具庫中的刀具。選擇需刪除的刀具→鼠標單擊“刪除當前銑刀”按鈕→按“確認”按鈕后,該刀具即被刪除。
    (10)預顯刀具參數 修改刀具參數后,按“預顯刀具參數”按鈕可顯示參數修改后刀具的形狀。
    加工中心機床刀具是一個較復雜的系統,如何根據實際情況進行正確選用,是編程人員必須掌握的。只有對加工中心刀具結構和選用有充分的了解和認識,在實際工作中才能靈活運用,提高工作效率和安全生產。
    
    42.金屬切削數控機床有什么結構特點?
    答:1 數控機床的特點
      數控在GB中的定義是“用數字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法”,F代數控機床是集高新技術于一體的典型機電一體化加工設備。數控加工設備主要分切削加工、壓力加工和特種加工(如數控電火花加工機床等)3類。切削加工類數控機床的加工過程能按預定的程序自動進行,消除了人為的操作誤差和實現了手工操作難以達到的控制精度,加工精度還可以用軟件來校正和補償。因此,可以獲得比機床精度還要高的加工精度及重復定位精度;工件在一次裝夾后,能先后進行粗、精加工,配置自動換刀裝置后,還能縮短輔助加工時間、提高生產率;由于機床的運動軌跡受可編程的數字信號控制,因而可以加工單件和小批量且形式復雜的零件,生產準備周期大為縮短。綜上所述,數控機床具有精度高、效率高、自動化程度高和柔性好的特點。 
      從數控機床的生產現狀和發展趨勢看,由于微電子技術、信息處理技術等新技術、新工藝在機床行業的滲透和應用,它與普通機床相比不僅在機械結構性能方面發生了“質”和“形”的變化,且其外觀造型也形成了自身獨特的風格和特點。
    2 數控機床機械結構設計的特點
      數控機床雖然也有普通機床所具有的床身和立柱、導軌、工作臺、刀架等部件。但為了與控制系統的高精度、高速度控制相匹配,對機床主機部分的結構設計還提出了高精度、高剛度、低慣量、低摩擦、無間隙、高諧振頻率、適當的阻尼比等要求。由于機械結構形式是體現其性能的具體手段,是實現性能的核心因素(當然結構也受材料和工藝的影響),因此,數控機床的關鍵部件在結構設計中也有了重大變化。
    2.1 基礎部件的結構特點
      數控機床的基礎件主要包括床身、立柱、工作臺等支承件,它們的基本功能是支承承載和保持各執行器官的相對位置。數控機床集粗精加工于一體,既要能夠承受粗加工時大吃刀、大走刀的最大切削力、又要能夠保證精加工時的高精度。因此,對基礎件的結構設計在強度、剛度、抗振性、熱變形和內應力等都提出了很高的要求,F行生產的數控機床采用的主要措施有:鑄件采用全封閉截面,合理布置內部隔板和肋條,含砂造型或填充混凝土等材料,導軌面加寬,車床采用傾斜的床身和導軌還利于排屑,床身、立柱采用鋼質焊接結構,可以明顯提高其剛度,根據熱對稱原則布局還能增加散熱隔熱效果。
    2.2 主傳動系統的結構特點
      主傳動系統實現各種刀具和工件所需的切削功率,且在盡可能大的轉速范圍內保證恒功率輸出,同時為使數控機床能獲得最佳的切削速度,主傳動須在較寬的范圍內實現無級變速,F行數控機床采用高性能的直流或交流無級調速主軸電機,較普通機床的機械分級變速傳動鏈大為簡化。對加工精度有直接影響的主軸組件的精度、剛度、抗振性和熱變形性能要求,可以通過主軸組件的結構設計和合理的軸承組合及選用高精度專用軸承加以保證。為提高生產率和自動化程度,主軸應有刀具或工件的自動夾緊、放松、切屑清理及主軸準停機構。最近日本又開發研制了新型的陶瓷主軸,重量輕,熱膨脹率低,用在加工中心上,具有高的剛性和精度。
    2.3 進給系統結構特點
      數控機床的進給系統是由伺服電機驅動,通過滾珠絲杠帶動刀具或工件完成各坐標方向的進給運動。為確定進給系統的傳動精度和工作穩定性,在設計機械裝置時,以“無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度”為原則,具體措施有: ①采用低摩擦、輕拖動、高效率的滾珠絲杠和直線滾動導軌; ②采用大扭矩、寬調速的伺服電機直接與絲杠相聯接,縮短和簡化進給傳動鏈; ③通過消隙裝置消除齒輪、絲杠、聯軸器的傳動間隙; ④對滾動導軌和絲杠預加載荷,預拉伸。
    2.4 數控回轉工作臺和自動交換工作臺
      數控鏜、數控銑和加工中心,采用內部結構具有數控進給驅動機構特點的回轉工作臺,實現圓周任意角度的分度和進給運動。對多工序數控機床,配置自動交換工作臺,進一步縮短輔助加工時間。
    2.5 刀架系統
      回轉刀架,更換主軸換刀和帶刀庫的自動換刀系統及多刀架、多主軸布局對提高生產效率和自動化水平發揮了重要作用。為使刀具在機床上迅速定位、夾緊,普遍采用標準刀具系統和機夾刀。
    2.6 數控附件
      機床附件的作用是配合機床實現自動化加工。數控機床專用的附件有:①對刀儀,②自動編程機,③自動排屑器,④物料儲運及上下料裝置,⑤自動冷卻、潤滑及各種新型配套件如導軌防護罩等。
    3 數控機床的外觀造型特點
      數控機床的外觀大都采用線型簡潔的板塊組合式全封閉安全防護罩,配備有現代特征的集操作、顯示、控制于一體的操作面板,淘汰了普通機床各種操作手柄、手輪和線型復雜零散的多面型表面形態。安全防護罩可防止高壓、大流量冷卻液及鐵屑飛濺,減少粉塵入侵,隔聲降噪,有利于機床的精度保持和環境保護,真正體現了機、電、液一體化的特點。
      依人機工程學宜人性原則設計的桌面式或懸掛式數控操作面版,是機床與操作者聯系和信息交流的唯一界面,指示燈、按鈕、按鍵的數量與排列及CRT的設計,既適合人的操作特性,又利于人機間的協調與交流,通過視覺良好的鍵面色彩,標準化的象形符號意象抽取,能準確反映和傳遞兩者間的信息。
    4 結論
      數控機床結構設計反映產品內在功能的深層特性,外觀表達的是產品表層特性,對用戶而言,深層次的與產品使用密切相關的結構性能要通過表層的外觀形態來傳遞和表達。全封閉防護罩雖然掩蓋了機床的主體結構,卻至少傳達了數控機床這樣幾個方面的深層內含:
    ①先進的數控數顯裝置;
    ②對機床的精度和剛度使用的可靠性、安全防護性及環保等有嚴格要求;
    ③采用先進標準的刀具系統及安裝位置合理的自動換刀裝置;
    ④采用整套商品化、標準化的新型配套件、自動排屑、潤滑和冷卻裝置等。概括為高精度、高效率、高自動化和機電液一體化。
    
    43.進給伺服系統的常見故障有有哪幾種?
    答:進給伺服系統的常見故障有以下幾種:
      1.超程 
        當進給運動超過由軟件設定的軟限位或由限位開關設定的硬限位時,就會發生超程報警,一般會在CRT上顯示報警內容,根據數控系統說明書,即可排除故障,解除報警。 
      2.過載 
        當進給運動的負載過大,頻繁正、反向運動以及傳動鏈潤滑狀態不良時,均會引起過載報警。一般會在CRT上顯示伺服電動機過載、過熱或過流等報警信息。同時,在強電柜中的進給驅動單元上、指示燈或數碼管會提示驅動單元過載、過電流等信息。 
      3.竄動 
        在進給時出現竄動現象:①測速信號不穩定,如測速裝置故障、測 
    速反饋信號干擾等;②速度控制信號不穩定或受到干擾;③接線端子接觸不良,如螺釘松動等。當竄動發生在由正方向運動與反向運動的換向瞬間時,一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統增益過大所致。 
      4.爬行 
        發生在起動加速段或低速進給時,一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態不良、伺服系統增益低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是:伺服電動機和滾珠絲杠聯接用的聯軸器,由于聯接松動或聯軸器本身的缺陷,如裂紋等,造成滾珠絲杠轉動與伺服電動機的轉動不同步,從而使進給運動忽快忽慢,產生爬行現象。 
      5.機床出現振動 
        機床以高速運行時,可能產生振動,這時就會出現過流報警。機床振動問題一般屬于速度問題,所以就應去查找速度環;而機床速度的整個調節過程是由速度調節器來完成的,即凡是與速度有關的問題,應該去查找速度調節器,因此振動問題應查找速度調節器。主要從給定信號、反饋信號及速度調節器本身這三方面去查找故障。 
      6.伺服電動機不轉 
        數控系統至進給驅動單元除了速度控制信號外,還有使能控制信號,一般為DC+24V繼電器線圈電壓。伺服電動機不轉,常用診斷方法有:①檢查數控系統是否有速度控制信號輸出;②檢查使能信號是否接通。通過CRT觀察I/O狀態,分析機床PLC梯形圖(或流程圖),以確定進給軸的起動條件,如潤滑、冷卻等是否滿足;③對帶電磁制動的伺服電動機,應檢查電磁制動是否釋放;④進給驅動單元故障;⑤伺服電動機故障。
    
    44.經濟型數控車床自動回轉刀架的故障如何分析及排除?
    答:經濟型數控車床一般都配有四工位自動回轉刀架,它是根據微機數控系統改造傳統機床設備的需要,同時兼顧刀架在機床上能夠獨立控制的需要而設計的,F有自動回轉刀架,其結構主要有插銷式和端齒盤式。由于刀架生產廠家無統一標準,因此,其結構、尺寸各異。而無論是哪一類刀架,要使其正常工作,均涉及到機械、電氣、控制系統等多方面的穩定、可靠工作。一旦出現某種故障現象,則可能是機械原因,也可能是電氣、控制系統方面的原因。因此,應根據不同故障類型,找準原因,準確迅速確定故障點,方能及時排除故障。
        現以目前使用較多的端齒盤式四工位自動刀架可能出現的各種故障現象加以分析,確定其排除方法。其它類型的刀架,雖其結構、尺寸、元器件類型號各有差異,但故障原因大多雷同,也可參照此法加以排除。
      1.刀架不能啟動
      1.1 機械方面的原因
      1)刀架預緊力過大。當用六角扳手插入蝸桿端部旋轉時不易轉動,而用力時,可以轉動,但下次夾緊后刀架仍不能啟動。此種現象出現,可確定刀架不能啟動的原因是預緊力過大,可通過調小刀架電機夾緊電流排除之。
      2)刀架內部機械卡死。當從蝸桿端部轉動蝸桿時,順時針方向轉不動,其原因是機械卡死。首先,檢查夾緊裝置反靠定位銷是否在反靠棘輪槽內,若在,則需將反靠棘輪與螺桿連接銷孔回轉一個角度重新打孔連接;其次,檢查主軸螺母是否鎖死,如螺母鎖死,應重新調整;再次,由于潤滑不良造成旋轉件研死,此時,應拆開,觀察實際情況,加以潤滑處理。
      1.2電器方面的原因
      1)電源不通、電機不轉。檢查溶芯是否完好、電源開關是否良好接通、開關位置是否正確。當用萬用表測量電容時,電壓值是否在規定范圍內,可通過更換保險、調整開關位置、使接通部位接觸良好等相應措施來排除。除此以外,電源不通的原因還可考慮刀架至控制器斷線、刀架內部斷線、電刷式霍爾元件位置變化導致不能正常通斷等情況。
      2)電源通,電機反轉,可確定為電機相序接反。通過檢查線路,變換相序排除之。
      3)手動換刀正常、機控不換刀,應重點檢查微機與刀架控制器引線、微機I/O接口及刀架到位回答信號。
      2.刀架連續運轉、到位不停
      由于刀架能夠連續運轉,所以,機械方面出現故障的可能性較小,主要從電氣方面檢查:檢查刀架到位信號是否發出,若沒有到位信號,則是發訊盤故障?蓹z查:發訊盤彈性觸頭是否磨壞、發訊盤地線是否斷路或接觸不良或漏接。此時需要更換彈性片觸頭或重修,針對其線路中的繼電器接觸情況、到位開關接觸情況、線路連接情況相應地進行線路故障排除。當僅出現某號刀不能定位時,則是由于該號刀位線斷路所至。
      3.刀架越位過沖或轉不到位
      刀架越位過沖故障的機械原因可能性較大。主要是后靠裝置不起征作用。首先檢查后靠定位銷是否靈活,彈簧是否疲勞。此時應修復定位銷使其靈活或更換彈簧。其次,檢查后靠棘輪與蝸桿連接是否斷開,若斷開,需更換連接銷。若仍出現過沖現象,則可能是由于刀具太長過重,應更換彈性模量稍大的定位銷彈簧。
      出現刀架運轉不到位(有時中途位置突然停留),主要是由于發訊盤觸點與彈性片觸點錯位,即刀位信號膠木盤位置固定偏移所至。此時,應重新調整發訊盤與彈性片觸頭位置并固定牢靠。若仍不能排除故障,則可能是發訊盤夾緊螺母松動,造成位置移動。
      4.刀架不能正常夾緊
      出現該故障時,首先檢查夾緊開關位置是否固定不當,并調整至正常位置;其次,用萬用表檢查其相應線路繼電器是否能正常工作,觸點接觸是否可靠。若仍不能排除,則應考慮刀架內部機械配合是否松動。有時會出現由于內齒盤上有碎屑造成夾緊不牢而使定位不準,此時,應調整其機械裝配并清潔內齒盤。
      5.其它故障現象
      除以上故障外,有時還出現:無法機控選刀、夾緊后無回答信號、啟動或松開手控按紐刀架返原來位置等故障現象。出現這些故障的主要原因是電路中繼電器接觸不良、膠木盤位置不正、電源相序不對所致,可分別讀其加以調整、修復,使故障排除。
    熟悉以上分析、檢查方法及解決措施,對于及時、有效地找到病源,對癥下藥,迅速排除孤障至關重要。當然,除此之外,還可以能出現其它意外孤障,但在掌握上述方法的基礎上,便能夠就果循因,加以排除。
    
    45.如何調試數控機床?
    答:8 0 %以上的機床在安裝時必須在現場調試后才能符合其技術指標,這一步的正確與否在很大程序上決定了數控機床能否發揮正常的經濟效率以及它本身的使用壽命。因此,在新機床驗收時進行檢測,使機床一開始安裝就能保證達到其技術指標及預期的質量和效率。新機床在使用半年后需再次進行檢測,之后可每年檢定一次,定期檢測機床誤差并及時校正螺距、反向間隙等。
      數控機床開機,調試應按下列的步驟進行:
      一、調試前準備
      機床調試前,應首先調整機床床身水平位置,粗調機床主要幾何精度,再調整重新組裝的主要運動部件與主機的相對位置,如機械手、刀庫與主機換刀位置的校正等。之后,按照機床說明書要求加裝潤滑油、液壓油、切削液,接通外接氣源。
      二、機床通電試車
      機床通電試車一般采用各部件分別通電試驗后,再作全面供電試驗,根據機床說明書檢查機床主要部件功能是否正常齊全,使機床各部件都能操作運動。
      三、機床精度和功能的調試
      1、使用精密水平儀等檢測工具,主要通過調整墊鐵的方式精調機床主床身的水平,使機床幾何精度達到允許公差范圍;
      2、對自動換刀裝置,調整好刀庫、機械手位置、行程參數等,再用指令進行動作檢查,要求準確無誤;
      3、對帶有 APC 自動交換工作臺的機床,調整好相對位置后進行承載自動交換;
      4、機床調整完畢后,仔細檢查數控系統和可編程控制器中參數設定值是否符合隨機指標中規定的數據,然后試驗各主要操作功能、安全措施,常用指令執行情況等。
      5、檢查機床輔助功能及附件的正常工作。
      四、機床試運行
      試運行是指數控機床在帶有一定負載的條件下,經過較長時間的自動運行,比較全面地檢查機床功能及工作可靠性的過程。在此過程中,除操作失誤引起的故障外,不允許機床有其它故障出現。
      試運行中采用的程序叫考機程序,可以采用隨箱技術文件中的考機程序,也可自行編制一個考機程序。一般考機程序中應包括:
      1、每個坐標的全部運動;
      2、數控系統主要功能;
      3、主軸最高、最低及常用轉速;
      4、快速及常用的進給速度;
      5、自動交換工作臺的動作;
      6、裝滿刀具的刀庫選刀及換刀動作。
    
    46.如何正確為數控機床選用刀具及編程?
    答:數控刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容,它不僅影響數控機床的加工效率,而且直接影響加工質量。CAD/CAM技術的發展,使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能,特別是DNC系統微機與數控機床的聯接,使得設計、工藝規劃及編程的整個過程全部在計算機上完成,一般不需要輸出專門的工藝文件。 
        目前,許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能,這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規劃的有關問題,如,刀具選擇、加工路徑規劃、切削用量設定等,編程人員只要設置了有關的參數,就可以自動生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。 
        因此,數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態下完成的,這與普通機床加工形成鮮明的對比,同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則,在編程時充分考慮數控加工的特點,能夠正確選擇刀刃具及切削用量。 
        數控加工常用刀具的種類及特點
        數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點,一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床動力頭上,因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。
    根據刀具結構可分為: 
    整體式; 
    鑲嵌式,采用焊接或機夾式聯接,機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種; 
    特殊型式,如復合式刀具、減震式刀具等。
        根據制造刀具所用的材料可分為: 
    高速鋼刀具; 
    硬質合金刀具; 
    金剛石刀具; 
    其他材料刀具,如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
        從切削工藝上可分為: 
    車削刀具,分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種; 
    鉆削刀具,包括鉆頭、鉸刀、絲錐等; 
    鏜削刀具; 
    銑削刀具等。
        為了適應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等的要求,近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用,在數量上達到整個數控刀具的30%~40%,金屬切除量占總數的80%~90%。 
        數控刀具與普通機床上所用的刀具相比,有許多不同的要求,主要有以下特點: 
    剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形; 
    互換性好,便于快速換刀; 
    壽命高,切削性能穩定、可靠; 
    刀具的尺寸便于調整,以減少換刀調整時間; 
    刀具應能可靠地斷屑或卷屑,以利于切屑的排除; 
    系列化、標準化,以利于編程和刀具管理。
        數控加工刀具的選擇
    刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。 
        選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應選硬質合金刀片銑刀;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 
        在進行自由曲面(模具)加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般采用頂端密距,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭刀,因此,只要在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,必須引起注意的是,在大多數情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。 
        在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程序規定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄,以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統,其刀柄有直柄(3種規格)和錐柄(4種規格)2種,共包括16種不同用途的刀柄。 
        在經濟型數控機床的加工過程中,由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,因此,必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則:①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾后,應完成其所能進行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸規格的刀具;④先銑后鉆 ;⑤先進行曲面精加工,后進行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應盡可能利用數控機床的自動換刀功能,以提高生產效率等。 
        加工過程中切削用量的確定
        合理選擇切削用量的原則是:粗加工時,一般以提高生產率為主,但也應考慮經濟性和加工成本;半精加工和精加工時,應在保證加工質量的前提下,兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊,并結合經驗而定。具體要考慮以下幾個因素: 
        切削深度ap。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下,ap就等于加工余量,這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度。
    
    47.數控車床的刀具安裝要注意哪些事項?
    答:一、數控車床常用刀具及選擇 
      1、數控車床常用刀具 
      在數控車床上使用的刀具有外圓車刀、鉆頭、鏜刀、切斷刀、螺紋加工刀具等,其中以外圓車刀、鏜刀、鉆頭最為常用。 
      數控車床使用的車刀、鏜刀、切斷刀、螺紋加工刀具均有焊接式和機夾式之分,除經濟型數控車床外,目前已廣泛使用機夾式車刀,它主要由刀體、刀片和刀片壓緊系統三部分組成,如圖所示,其中刀片普遍使用硬質合金涂層刀片。
      2、刀具選擇 
      在實際生產中,數控車刀主要根據數控車床回轉刀架的刀具安裝尺寸、工件材料、加工類型、加工要求及加工條件從刀具樣本中查表確定,其步驟大致如下: 
      (1)確定工件材料和加工類型(外圓、孔或螺紋); 
      (2)根據粗、精加工要求和加工條件確定刀片的牌號和幾何槽形; 
      (3)根據刀架尺寸、刀片類型和尺寸選擇刀桿。 
    二、刀具安裝 
      如前選擇好合適的刀片和刀桿后,首先將刀片安裝在刀桿上,再將刀桿依次安裝到回轉刀架上,之后通過刀具干涉圖和加工行程圖檢查刀具安裝尺寸 。 
    三、注意事項 
      在刀具安裝過程中應注意以下問題: 
      1、安裝前保證刀桿及刀片定位面清潔,無損傷; 
      2、將刀桿安裝在刀架上時,應保證刀桿方向正確; 
      3、安裝刀具時需注意使刀尖等高于主軸的回轉中心。
    
    48.數控車床如何分類?
    答:數控車床可分為臥式和立式兩大類。臥式車床又有水平導軌和傾斜導軌兩種。檔次較高的數控臥車一般都采用傾斜導軌。按刀架數量分類,又可分為單刀架數控車床和雙刀架數控車,前者是兩坐標控制,后者是4坐標控制。雙刀架臥車多數采用傾斜導軌。
      數控車床與普通車床一樣,也是用來加工零件旋轉表面的。一般能夠自動完成外圓柱面、圓錐面、球面以及螺紋的加工,還能加工一些復雜的回轉面,如雙曲面等。車床和普通車床的工件安裝方式基本相同,為了提高加工效率,數控車床多采用液壓、氣動和電動卡盤。
      數控車床的外形與普通車床相似,即由床身、主軸箱、刀架、進給系統壓系統、冷卻和潤滑系統等部分組成。數控車床的進給系統與普通車床有質的區別,傳統普通車床有進給箱和交換齒輪架,而數控車床是直接用伺服電機通過滾珠絲杠驅動溜板和刀架實現進給運動,因而進給系統的結構大為簡化。
      數控車床品種繁多,規格不一,可按如下方法進行分類。
    一、按車床主軸位置分類
      1、立式數控車床 
      立式數控車床簡稱為數控立車,其車床主軸垂直于水平面,一個直徑很大的圓形工作臺,用來裝夾工件。這類機床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小的大型復雜零件。
      2、臥式數控車床 
      臥式數控車床又分為數控水平導軌臥式車床和數控傾斜導軌臥式車床。其傾斜導軌結構可以使車床具有更大的剛性,并易于排除切屑。
    二、按加工零件的基本類型分類
      1、卡盤式數控車床 
      這類車床沒有尾座,適合車削盤類(含短軸類)零件。夾緊方式多為電動或液動控制,卡盤結構多具有可調卡爪或不淬火卡爪(即軟卡爪)。
      2、頂尖式數控車床 
      這類車床配有普通尾座或數控尾座,適合車削較長的零件及直徑不太大的盤類零件。
    三、按刀架數量分類
      1、單刀架數控車床 
      數控車床一般都配置有各種形式的單刀架,如四工位臥動轉位刀架或多工位轉塔式自動轉位刀架。
      2、雙刀架數控車床 
      這類車床的雙刀架配置平行分布,也可以是相互垂直分布。
    四、按功能分類
      1、經濟型數控車床 
      采用步進電動機和單片機對普通車床的進給系統進行改造后形成的簡易型數控車床,成本較低,但自動化程度和功能都比較差,車削加工精度也不高,適用于要求不高的回轉類零件的車削加工。
      2、普通數控車床 
      根據車削加工要求在結構上進行專門設計并配備通用數控系統而形成的數控車床,數控系統功能強,自動化程度和加工精度也比較高,適用于一般回轉類零件的車削加工。這種數控車床可同時控制兩個坐標軸,即X軸和Z軸。
      3、車削加工中心 
      在普通數控車床的基礎上,增加了C軸和動力頭,更高級的數控車床帶有刀庫,可控制X、Z和C三個坐標軸,聯動控制軸可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C軸和銑削動力頭,這種數控車床的加工功能大大增強,除可以進行一般車削外可以進行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中心線不在零件回轉中心的孔和徑向孔的鉆削等加工,
    五、其它分類方法
      按數控系統的不同控制方式等指標,數控車床可以分很多種類,如直線控制數控車床,兩主軸控制數控車床等;按特殊或專門工藝性能可分為螺紋數控車床、活塞數控車床、曲軸數控車床等多種。
    
    49.數控車床有什么結構特點?
    答:與傳統車床相比,數控車床的結構有以下特點:
      (1)由于數控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電動機驅動,所以它的傳動鏈短。不必使用掛輪、光杠等傳動部件,用伺服電動機直接與絲杠聯結帶動刀架運動。伺服電動機絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯結。
      (2)多功能數控車床是采用直流或交流主軸控制單元來驅動主軸,按控制指令作無級變速,主軸之間不必用多級齒輪副來進行變速。為擴大變速范圍,現在一般還要通過一級齒輪副,以實現分段無級調速,即使這樣,床頭箱內的結構已比傳統車床簡單得多。數控車床的另一個結構特點是剛度大,這是為了與控制系統的高精度控制相匹配,以便適應高精度的加工。
      (3)數控車床的第三個結構特點是輕拖動。刀架移動一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數控車床的關鍵機械部件之一,滾珠絲杠兩端安裝的滾動軸承是專用鈾承,它的壓力角比常用的向心推力球輛承要大得多。這種專用軸承配對安裝,是選配的,最好在軸承出廠時就是成對的。
      (4)為了拖動輕便,數控車床的潤滑都比較充分,大部分采用油霧自動潤滑。
      (5)由于數控機床的價格較高、控制系統的壽命較長,所以數控車床的滑動導軌也要求耐磨性好。數控車床一般采用鑲鋼導軌,這樣機床精度保持的時間就比較長,其使用壽命也可延長許多。
      (6)數控車床還具有加工冷卻充分、防護較嚴密等特點,自動運轉時一般都處于全封閉或半封閉狀態。
      (7)數控車床一般還配有自動排屑裝置。
    
    50.數控車床的選用要點有哪些?
    答:數控車床、車削中心,是一種高精度、高效率的自動化機床。它具有廣泛的加工藝性能,可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補、圓弧插補各種補償功能,并在復雜零件的批量生產中發揮 了良好的經濟效果。合理選用數控車床,應遵循如下原則: 
    一、選用原則 
      1、前期準備 
      確定典型零件的工藝要求、加工工件的批量,擬定數控車床應具有的功能是做好前期準備,合理選用數控車床的前提條件。 
      (1)滿足典型零件的工藝要求 
      典型零件的工藝要求主要是零件的結構尺寸、加工范圍和精度要求。根據精度要求,即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求來選擇數控車床的控制精度。 
      (2)根據可靠性來選擇 
      可靠性是提高產品質量和生產效率的保證。數控機床的可靠性是指機床在規定條件下執行其功能時,長時間穩定運行而不出故障。即平均無故障時間長,即使出了故障,短時間內能恢復,重新投入使用。選擇結構合理、制造精良,并已批量生產的機床。一般,用戶越多,數控系統的可靠性越高。 
      2、機床附件及刀具選購 
      機床隨機附件、備件及其供應能力、刀具,對已投產數控車床、車削中心來說是十分重要的。選擇機床,需仔細考慮刀具和附件的配套性。 
      3、注重控制系統的同一性 
      生產廠家一般選擇同一廠商的產品,至少應選購同一廠商的控制系統,這給維修工作帶來極大的便利。教學單位,由于需要學生見多識廣,選用不同的系統,配備各種仿真軟件是明智的選擇。 
      4、根據性能價格比來選擇 
      做到功能、精度不閑置、不浪費,不要選擇和自已需要無關的功能。 
      5、機床的防護 
      需要時,機床可配備全封閉或半封閉的防護裝置、自動排屑裝置。 
      在選擇數控車床、車削中心時,應綜合考慮上述各項原則。 
    二、安裝方法 
      1、起吊和運輸 
      機床的起吊和就位,應使用制造廠提供的專用起吊工具,不允許采用其他方法進行。不需要專用起吊工具,應采用鋼絲繩按照說明書規定部位起吊和就位。 
      2、基礎及位置 
      機床應安裝在牢固的基礎上,位置應遠離振源;避免陽光照射和熱幅射;放置在干燥的地方,避免潮濕和氣流的影響。機床附近若有振源,在基礎四周必須設置防振溝。 
      3、機床的安裝
      機床放置于基礎上,應在自由狀態下找平,然后將地腳螺栓均勻地鎖緊。對于普通機床,水平儀讀數不超過0.04/1000mm,對于高精度的機床,水平儀超過0.02/1000mm。在測量安裝精度時,應在恒定溫度下進行,測量工具需經一段定溫時間后再使用。機床安裝時應竭力避免使機床產生強迫變形的安裝方法。機床安裝時不應隨便拆下機床的某些部件,部件的拆卸可能導致機床內應力的重要新分配,從而影響機床精度。 
      
    三、試運轉前的準備 
      機床幾何精度檢驗合格后,需要對整機進行清理。用浸有清洗劑的棉布或綢布,不得用棉紗或紗布。清洗掉機床出廠時為保護導軌面和加工面而涂的防銹油或防銹漆。清洗機床外表面上的灰塵。在各滑動面及工作面涂以機床規定使滑油。 
      仔細檢查機床各部位是否按要求加了油,冷卻箱中是否加足冷卻液。機床液壓站、自動間潤滑裝置的油是否到油位批示器規定的部位。 
      檢查電氣控制箱中各開關及元器件是否正常,各插裝集成電路板是否到位。 
      通電啟動集中潤滑裝軒,使各潤滑部位及潤滑油路中充滿潤滑油。做好機床各部件動作前的一切準備
    
    51.數控車削的主要加工哪些對象?
    答:一、要求高的回轉體零件 
    1. 精度要求高的零件 
        由于數控車床的剛性好,制造和對刀精度高,以及能方便和精確地進行人工補償甚至自動補償,所以它能夠加工尺寸精度要求高的零件。一般來說,車削七級尺寸精度的零件應該沒什么困難。在有些場合可以以車代磨。此外由于數控車削時刀具運動是通過高精度插補運算和伺服驅動來實現的,再加上機床的剛性好和制造精度高,所以它能加工對母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。對圓弧以及其它曲線輪廓的形狀,加工出的形狀與圖紙上的目標幾何形狀的接近程度比仿形車床要好得多。車削曲線母線形狀的零件常采用數控線切割加工并稍加修磨的樣板來檢查。數控車削出來的零件形狀精度,不會比這種樣板本身的形狀精度差。數控車削對提高位置精度特別有效。不少位置精度要求高的零件用傳統的車床車削達不到要求,只能用爾后的磨削或其它方法彌補。車削零件位置精度的高低主要取決與零件的裝夾次數和機床的制造精度。在數控車床上加工如果發現位置精度較高,可以用修改程序內數據的方法來校正,這樣可以提高其位置精度。而在傳統車床上加工是無法作這種校正的。 
    2. 表面粗糙度好的回轉體 
        數控車床能加工出表面粗糙度小的零件,不但是因為機床的剛性和制造精度高,還由于它具有恒線速度切削功能。在材質、精車留量和刀具已定的情況下,表面粗糙度取決于進刀量和切削速度。在傳統的車床上車削端面時,由于轉速在切削過程中恒定,理論上只有某一直徑處的粗糙度最小。實際上也可發現端面內的粗糙度不一致。使用數控車床的恒線速度切削功能,就可選用最佳線速度來切削端面,這樣切出的粗糙度既小又一致。數控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用減小走刀量的方法來達到,而這在傳統車床上是做不到的。 
    3. 超精密、超低表面粗糙度的零件 
        磁盤、錄象機磁頭、激光打印機的多面反射體、復印機的回轉鼓、照相機等光學設備的透鏡及其模具,以及隱形眼鏡等要求超高的輪廓精度和超低的表面粗糙度,它們適合于在高精度、高功能的數控車床上加工,以往很難加工的塑料散光用的透鏡,現在也可以用數控車床來加工。超精加工的輪廓精度可達0.1μm,表面的粗糙度可達0.02μm,超精加工所用數控系統的最小設定單位應達到0.01μm。超精車削零件的材質以前主要是金屬,現已擴大到塑料和陶瓷。 
    二、表面形狀復雜的回轉體零件 
        由于數控車床具有直線和圓弧插補功能,部分車床數控裝置還有某些非圓曲線插補功能,所以可以車削由任意直線和平面曲線組成的形狀復雜的回轉體零件和難以控制尺寸的零件,如具有封閉內成型面的殼體零件。圖5-1所示殼體零件封閉內腔的成型面,“口小肚大”,在普通車床上是無法加工的,而在數控車床上則很容易加工出來。 
    
    組成零件輪廓的曲線可以是數學方程式描述的曲線,也可以是列表曲線。對于由直線或圓弧組成的輪廓,直接利用機床的直線或圓弧插補功能。對于由非圓曲線組成的輪廓,可以用非圓曲線插補功能;若所選機床沒有曲線插補功能,則應先用直線或圓弧去逼近,然后再用直線或圓弧插補功能進行插補切削。如果說車削圓弧零件和圓錐零件既可選用傳統車床也可選用數控車床,那么車削復雜形狀回轉體零件就只能使用數控車床了。
    三、 帶橫向加工的回轉體零件 
        帶有鍵槽或徑向孔,或端面有分布的孔系以及有曲面的盤套或軸類零件,如帶法蘭的軸套、帶有鍵槽或方頭的軸類零件等,這類零件宜選車削加工中心加工。當然端面有分布的孔系、曲面的盤類零件也可選擇立式加工中心加工,有徑向孔的盤套或軸類零件也常選擇臥式加工中心加工。這類零件如果采用普通機床加工,工序分散,工序數目多。采用加工中心加工后,由于有自動換刀系統,使得一次裝夾可完成普通機床的多個工序的加工,減少了裝夾次數,實現了工序集中的原則,保證了加工質量的穩定性,提高了生產率,降低了生產成本。 
    四、帶一些特殊類型螺紋的零件 
        傳統車床所能切削的螺紋相當有限,它只能車等節距的直、錐面公、英制螺紋,而且一臺車床只限定加工若干種節距。數控車床不但能車任何等節距的直、錐和端面螺紋,而且能車增節距、減節距,以及要求等節距、變節距之間平滑過渡的螺紋和變徑螺紋。數控車床車削螺紋時主軸轉向不必象傳統車床那樣交替變換,它可以一刀又一刀不停地循環,直到完成,所以它車削螺紋的效率很高。數控車床可以配備精密螺紋切削功能,再加上采用機夾硬質合金螺紋車刀,以及可以使用較高的轉速,所以車削出來的螺紋精度較高、表面粗糙度小?梢哉f,包括絲杠在內的螺紋零件很適合于在數控車床上加工
    
    52.數控程序編制有哪些內容及步驟?
    答:數控編程是指從零件圖紙到獲得數控加工程序的全部工作過程。如圖所示,編程工作主要包括:
      (1)分析零件圖樣和制定工藝方案
      這項工作的內容包括:對零件圖樣進行分析,明確加工的內容和要求;確定加工方案;選擇適合的數控機床;選擇或設計刀具和夾具;確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。這一工作要求編程人員能夠對零件圖樣的技術特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進行分析,并結合數控機床使用的基礎知識,如數控機床的規格、性能、數控系統的功能等,確定加工方法和加工路線。
      (2)數學處理
      在確定了工藝方案后,就需要根據零件的幾何尺寸、加工路線等,計算刀具中心運動軌跡,以獲得刀位數據。數控系統一般均具有直線插補與圓弧插補功能,對于加工由圓弧和直線組成的較簡單的平面零件,只需要計算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點或切點的坐標值,得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標值等,就能滿足編程要求。當零件的幾何形狀與控制系統的插補功能不一致時,就需要進行較復雜的數值計算,一般需要使用計算機輔助計算,否則難以完成。
    
    53.數控機床如何編程?
    答:數控編程的主要理論基礎知識,內容包括機床坐標系的定義、正負方向;數控加工工藝以及參數的合理選;數控刀具及其選用;數控編程實例等。數控編程的基本步驟是按工件的圖紙要求對工件進行工藝分析,確定加工工藝和工藝參數,然后用數控機床規定的格式和標準的指令,把工藝過程、工藝參數及其輔助操作,按動作順序編成加工程序,輸入數控系統,最后通過伺服系統控制刀具切削工件。
    工件坐標系的原點通常設在工件的設計基準和工藝基準上, 用統一基準標注的方法設定刀具運動軌跡的坐標,這將給編程帶來很大的方便。
        常用金屬切削刀具材料為高速鋼和硬質合金,按國內標準硬質合金刀具材料種類又分為YT、YG、和YW三種,相對應的國際ISO標準為P、K、M,分別為加工鋼、鑄鐵和合金鋼以及不易加工的材料。常用非金屬刀具材料有陶瓷、聚晶金剛體和立方氮化硼,其中聚晶金剛體主要用于對耐磨、高硬度的非金屬和非鐵合金材料進行精加工。立方氮化硼適用于加工淬火鋼、硬鑄鐵、高溫合金和硬質合金,它能起到以車代磨的作用。為提高刀具材料的耐磨性和使用壽命,刀具材料的表面可用TiN、TiCN、Al2O3等材料作渡層處理。
        金屬切削刀具可分為三大類:車削刀具、銑削刀具和孔加工刀具,在數控機床加工中,為提高機床的工作效率和減少機床加工的輔助時間,普遍使用可轉位不重磨刀片,銑削刀具發展為模塊組合式,形成了標準系列的數控銑刀工具系統。
        數控機床加工工藝包括確定工藝過程、計算刀具軌跡坐標值、編寫加工程序、輸入程序到數控系統、程序檢驗五個步驟?梢詳嘌,如果加工工藝不合理,即使是高精度的數控機床也不能加工出合格的零件,由此可見加工工藝在切削加工中是非常重要的。合理選擇切削用量的原則是充分利用刀具材料的切削性能和數控機床的工作特點,不但要保證工件加工質量,而且要獲得高的生產率和低的加工成本,因此選用切削用量要綜合考慮,合理選用。
    
    54.數控機床是如何產生的?
    答:數控機床綜合應用了自動控制、計算機、微電子、精密測量和機床結構等方面的最新成就。40多年來,隨著科學技術的發展,機床數控技術亦經歷了數代的變化,當前又出現了一些新的發展動向。 
        從1952年至今,數控機床按照控制機的發展,已經歷了五代。 
        1959年,由于在計算機行業中研制出晶體管元件,因而在數控系統中廣泛采用晶體管和印刷電路板,從而跨入了第二代。 
        1965年,出現小規模集成電路,由于它體積小、功耗低,使數控系統的可靠性得以進一步提高。數控系統發展到第三代。 
        以上三代系統,都是采用專用控制計算機的硬接線數控系統,我們稱之為硬線系統,統稱為普通數控系統(NC)。 
        隨著計算技術的發展,小型計算機的價格急劇下降,激烈地沖擊著市場。數控系統的生產廠家認識到,采用小型計算機來取代專用控制計算機,經濟上是合算的,許多功能可以依靠編制專用程序存在計算機的存儲器中,構成所謂控制軟件而加以實現,提高了系統的可靠性和功能特色。這種數控系統,稱為第四代系統,即計算機數控系統(CNC)。 
        但是,計算機技術的發展是日新月異的,就在1970年前后,美國英特爾(Intel)公司開發和使用了四位微處理器,微處理芯片滲透到各個行業,數控技術也不例外。我們把以微處理機技術為特征的數控系統稱為第五代系統(MNC)。
    
    55.數控機床的發展動向是什么?
    答:從數控系統的發展來看,數控機床已發展了五代。在實際應用中,除了機床行業之外,數控技術還應用在其他部門,產生了各種數控設備。最初,人們考慮的是在一臺設備上如何提高自動化程度。例如,增加控制坐標軸的個數,如多軸數控系統(目前世界上的數控系統,最多控制的軸數是24軸)。又如,在一臺設備上實現多工序自動控制,“加工中心”就是一臺多工序數控機床,在一臺機床上,可以實現車、銑、鉆、鏜、攻絲等多種功能。后來,人們發現電子計算機處理數據的速度比數控設備的加工速度快,利用一臺計算機可控制多臺數控設備,即我們習慣稱之為群控系統或直接數控系統(DNC)。
        當前,國內外在數控裝置、機床結構等的研究與開發方面不斷取得成果,其水平和功能也日臻提高和完善,出現了新的發展特點。從數控系統方面看,主要有:
    (1) 主控機向著多位的微處理機化發展。
    (2) 數控裝置向著集成化和智能化的方向發展。
    (3) 數控系統采用模塊化結構。
    (4) 數控編程更加圖形化和自動化。
    (5) 數控系統更加可靠和宜人化。
        在數控機床的結構方面,一是其驅動裝置正向著交流和數字化的方向發展;二是機床床體部分的設計和制造不斷選用新的材料;三是其加工刀具等輔助工具的材料引人注目。
    
    56.數控機床的故障如何分類?
    答:數控機床全部或部分喪失了規定的功能的現象稱為數控機床的故障。
        數控機床是機電一體化的產物,技術先進、結構復雜。數控機床的故障也是多種多樣、各不相同,故障原因一般都比較復雜,這給數控機床的故障診斷和維修帶來不少困難。為了便于機床的故障分析和診斷,本節按故障的性質、故障產生的原因和故障發生的部位等因素大致把數控機床的故障劃分為以下幾類。
      1、按數控機床發生的故障性質分類
      (1)系統性故障
        這類故障是指只要滿足一定的條件,機床或者數控系統就必然出現的故障。例如電網電壓過高或者過低,系統就會產生電壓過高報警或者過低報警;切削量過大時,就會產生過載報警等。
        例如一臺采用SINUMERIK810系統的數控機床在加工過程中,系統有時自動斷電關機,重新啟動后,還可以正常工作。根據系統工作原理和故障現象懷疑故障原因是系統供電電壓波動,測量系統電源模塊上的24V輸人電源,發現為22.3V左右,當機床加工時,這個電壓還向下波動,特別是切削量大時,電壓下降就大,有時接近21V,這時系統自動斷電關機,為了解決這個問題,更換容量大的24V電源變壓器將這個故障徹底消除。
      (2)隨機故障
        這類故障是指在同樣條件下,只偶爾出現一次或者二次的故障。要想人為地再現同樣的故障則是不容易的,有時很長時間也很難再遇到一次。這類故障的分析和診斷是比較困難的。一般情況下,這類故障往往與機械結構的松動、錯位,數控系統中部分元件工作特性的漂移、機床電氣元件可靠性下降有關。
        例如一臺數控溝槽磨床,在加工過程中偶爾出現問題,磨溝槽的位置發生變化,造成廢品。分析這臺機床的工作原理,在磨削加工時首先測量臂向下擺動到工件的卡緊位置,然后工件開始移動,當工件的基準端面接觸到測量頭時,數控裝置記錄下此時的位置數據,然后測量臂抬起,加工程序繼續運行。數控裝置根據端面的位置數據,在距端面一定距離的位置磨削溝槽,所以溝槽位置不準與測量的準確與否有非常大的關系。因為不經常發生,所以很難觀察到故障現象。因此根據機床工作原理,對測量頭進行檢查并沒有發現問題;對測量臂的轉動檢查時發現旋轉軸有些緊,可能測量臂有時沒有精確到位,使測量產生誤差。將旋轉軸拆開檢查發現已嚴重磨損,制作新備件,更換上后再也沒有發生這個故障。
      2、按故障類型分類
        按照機床故障的類型區分,故障可分為機械故障和電氣故障。
      (1)機械故障
        這類故障主要發生在機床主機部分,還可以分為機械部件故障、液壓系統故障、氣動系統故障和潤滑系統故障等。
        例如一臺采用SINUMERIK 810系統的數控淬火機床開機回參考點、走X軸時,出現報警1680“SERVOENABLETRAV.AXISX",手動走X軸也出現這個報警,檢查伺服裝置,發現有過載報警指示。根據西門子說明書產生這個故障的原因可能是機械負載過大、伺服控制電源出現問題、伺服電動機出現故障等。本著先機械后電氣的原則,首先檢測X軸滑臺,手動盤動X軸滑臺,發現非常沉,盤不動,說明機械部分出現了問題。將X軸滾珠絲杠拆下檢查,發現滾珠絲杠已銹蝕,原來是滑臺密封不好,淬火液進人滾珠絲杠,造成滾珠絲杠的銹蝕,更換新的滾珠絲杠,故障消除。
      (2)電氣故障
        電氣故障是指電氣控制系統出現的故障,主要包括數控裝置、PLC控制器、伺服單元、CRT顯示器、電源模塊、機床控制元件以及檢測開關的故障等。這部分的故障是數控機床的常見故障,應該引起足夠的重視。
      3、按數控機床發生的故障后有無報警顯示分類
        按故障產生后有無報警顯示,可分為有報警顯示故障和無報警顯示故障兩類。
      (1)有報警顯示故障
        這類故障又可以分為硬件報警顯示和軟件報警顯示兩種。
      1)硬件報警顯示的故障。硬件報警顯示通常是指各單元裝置上的指示燈的報警指示。在數控系統中有許多用以指示故障部位的指示燈,如控制系統操作面板、CPU主板、伺服控制單元等部位,一旦數控系統的這些指示燈指示故障狀態后,根據相應部位上的指示燈的報警含義,均可以大致判斷故障發生的部位和性質,這無疑會給故障分析與診斷帶來極大好處。因此維修人員在日常維護和故障維修時應注意檢查這些指示燈的狀態是否正常。
      2)軟件報警顯示的故障。軟件報警顯示通常是指數控系統顯示器上顯示出的報警號和報警信息。由于數控系統具有自診斷功能,一旦檢查出故障,即按故障的級別進行處理,同時在顯示器上顯示報警號和報警信息。
        軟件報警又可分為NC報警和PLC報警,前者為數控部分的故障報警,可通過報警號,在《數控系統維修手冊》上找到這個報警的原因與怎樣處理方面的內容,從而確定可能產生故障的原因;后者的PLC報警的報警信息來自機床制造廠家編制的報警文本,大多屬于機床側的故障報警,遇到這類故障,可根據報警信息,或者PLC用戶程序確診故障。
      (2)無報警顯示的故障
        這類故障發生時沒有任何硬件及軟件報警顯示,因此分析診斷起來比較困難。對于沒有報警的故障,通常要具體問題具體分析。遇到這類問題,要根據故障現象、機床工作原理、數控系統工作原理、PLC梯形圖以及維修經驗來分析診斷故障。
        例如一臺數控淬火機床經常自動斷電關機,停一會再開還可以工作。分析機床的工作原理,產生這個故障的原因一般都是系統保護功能起作用,所以首先檢查系統的供電電壓為24V,沒有間題;在檢查系統的冷卻裝置時,發現冷卻風扇過濾網堵塞,出故障時恰好是夏季,系統因為溫度過高而自動停機,更換過濾網,機床恢復正常使用。
        又如一臺采用德國SINUMERIK 810系統的數控溝槽磨床,在自動磨削完工件、修整砂輪時,帶動砂輪的Z軸向上運動,停下后砂輪修整器并沒有修整砂輪,而是停止了自動循環,但屏幕上沒有報警指示。根據機床的工作原理,在修整砂輪時,應該噴射冷卻液,冷卻砂輪修整器,但多次觀察發生故障的過程,卻發現沒有切削液噴射。切削液電磁閥控制原理圖如圖所示,在出現故障時利用數控系統的PLC狀態顯示功能,觀察控制切削液噴射電磁閥的輸出Q4.5,其狀態為“1”,沒有問題,根據電氣原理圖它是通過直流繼電器K45來控制電磁閥的,檢查直流繼電器K45也沒有問題,接著檢查電磁閥,發現電磁閥的線圈上有電壓,說明問題是出在電磁閥上,更換電磁閥,機床故障消除。
      4、按故障發生部位分類
        按機床故障發生的部位可把故障分為如下幾類:
      (1)數控裝置部分的故障
        數控裝置部分的故障又可以分為軟件故障和硬件故障。
      1)軟件故障。有些機床故障是由于加工程序編制出現錯誤造成的,有些故障是由于機床數據設置不當引起的,這類故障屬于軟件故障。只要將故障原因找到并修改后,這類故障就會排除。
      2)硬件故障。有些機床故障是因為控制系統硬件出現問題,這類故障必須更換損壞的器件或者維修后才能排除故障。
        例如一臺數控沖床出現故障,屏幕沒有顯示,檢查機床控制系統的電源模塊的24V輸人電源,沒有問題,NC-ON信號也正常,但在電源模塊上沒有5V電壓,說明電源模塊損壞,維修后,機床恢復正常使用。
      (2)PLC部分的故障
        PLC部分的故障也分為軟件和硬件故障兩種。
      1)軟件故障。由于PLC用戶程序編制有問題,在數控機床運行時滿足一定的條件即可發生故障。另外,PLC用戶程序編制的不好,經常會出現一些無報警的機床側故障,所以PLC用戶程序要編制的盡量完善。
      2)硬件故障。由于PLC輸人輸出模塊出現問題而引起的故障屬于硬件故障。有時個別輸入輸出口出現故障,可以通過修改PLC程序,使用備用接口替代出現故障的接口,從而排除故障。
        例如一臺采用德國SIEMENS810系統的數控磨床,自動加工不能連續進行,磨削完一個工件后,主軸砂輪不退回修整,自動循環中止。分析機床的工作原理,機床的工作狀態是通過機床操作面板上的鈕子開關設定的,鈕子開關接人PLC的輸人E7.0,利用數控系統的PLC狀態顯示功能,檢查其狀態,但不管怎樣撥動鈕子開關,其狀態一直為“0”,不發生變化,而檢查開關沒有發現問題,將該開關的連接線連接到PLC的備用輸人接口E3.0上,這時觀察這個狀態的變化,正常跟隨鈕子開關的變化,沒有問題,由此證明PLC的輸人接接口E7.0損壞,因為手頭沒有備件,將鈕子開關接到PLC的E3.0的輸人接口上,然后通過編程器將PLC程序中的所有E7.0都改成E3.0,這時機床恢復了正常使用。
      (3)伺服系統故障
        伺服系統的故障一般都是由于伺服控制單元、伺服電動機、測速裝置、編碼器等出現問題引起的。
        例如:一臺數控車床使用FANUC 0iTC系統,系統出現417報警,報警信息為“SERVO ALARM:2-TH AXIS PARAMETER INCORRECT”,檢查伺服系統參數設置發現,參數NO:2023被人修改成為負值。(該參數為電機一轉的速度反饋脈沖數)。修改此參數,系統報警解除。
      (4)機床主體部分的故障
        這類故障大多數是由于外部原因造成的,機械裝置不到位、液壓系統出現問題、檢查開關損壞、驅動裝置出現問題。機床主軸、導軌、絲杠、軸承、刀庫等由于種種原因,會出現喪失精度、爬行、過載等問題。這些問題往往會造成數控系統的報警。因此,數控系統的故障判斷是一個綜合問題。
      5、按故障發生的破壞程度分類
        按故障發生時的破壞程度分為破壞性故障和非破壞性故障。
      (1)破壞性故障
        這類故障出現會對操作者或設備造成傷害或損害,如超程運行、飛車、部件碰撞等。
        發生破壞性故障后,例如,一臺數控車床在正常加工的情況下,刀具撞到工件,造成重大的損失,經過仔細的分析,發現返回參考點錯誤,認真地分析發現行程開關(檔塊)位置與電子柵格位置重合,(偶而)造成Z方向進給多出一個電子柵格,從而造成刀具工件相撞的破壞性故障。移動行程開關位置,從問題得到圓滿解決。
      (2)非破壞性故障
        數控機床的絕多數故障屬于這類故障,出現故障時對機床和操作人不會造成任何傷害,所以診斷這類故障時,可以再現故障,并可以仔細觀察故障現象,通過故障現象對故障進行分析和診斷。
    
    57.數控機床對機械結構有什么要求?
    答:在數控機床發展的最初階段,其機械結構與通用機床相比沒有多大的變化,只是在自動變速、刀架和工作臺自動轉位和手柄操作等方面作些改變。隨著數控技術的發展,考慮到它的控制方式和使用特點,才對機床的生產率、加工精度和壽命提出了更高的要求。數控機床的主體機構有以下特點:1)由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統,數控機床的極限傳動結構大為簡化,傳動鏈也大大縮短;2)為適應連續的自動化加工和提高加工生產率,數控機床機械結構具有較高的靜、動態剛度和阻尼精度,以及較高的耐磨性,而且熱變形;3)為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度,更多地采用了高效傳動部件,如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等;4)為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產率,采用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。根據數控機床的適用場合和機構特點,對數控機床結構因提出以下要求:
        一、較高的機床靜、動剛度
        數控機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加工的。由于機械結構(如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產生的定位誤差在加工過程中不能為地調整與補償,因此,必須把各處機械結構部件產生的彈性變形控制在最小限度內,以保證所要求的加工精度與表面質量。
        為了提高數控機床主軸的剛度,不但經常采用三支撐結構,而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承鉸接出相信忒力軸承 ,以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機床大件的剛度,采用封閉界面的床身,并采用液力平衡減少移動部件因位置變動造成的機床變形。為了提高機床各部件的接觸剛度,增加機床的承載能力,采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點,并在結合面之間施加足夠大的預加載荷,以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。
    為了充分發揮數控機床的高效加工能力,并能進行穩定切削,在保證靜態剛度的前提下,還必須提高動態剛度。常用的措施主要有提高系統的剛度、增加阻尼以及調整構件的自振頻率等。試驗表明,提高阻尼系數是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結構既可以增加靜剛度、減輕結構重量,又可以增加構件本身的阻尼。因此,近年來在數控機床上采用了鋼板焊接結構的床身、立柱、橫梁和工作臺。封砂鑄件也有利于振動衰減,對提高抗振性也有較好的效果。
        二、減少機床的熱變形
        在內外熱源的影響下,機床各部件將發生不同程度的熱變形,使工件與刀具之間的相對運動關系遭到破環,也是機床季度下降。對于數控機床來說,因為全部加工過程是計算的指令控制的,熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形,在數控機床結構中通常采用以下措施。
        減少發熱
        機床內部發熱時產生熱變形的主要熱源,應當盡可能地將熱源從主機中分離出去。
        控制溫升
        在采取了一系列減少熱源的措施后,熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機床的內外熱源通常是十分困難的,甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升,以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機床的發熱部位強制冷卻,也可以在機床低溫部分通過加熱的方法,使機床各點的溫度趨于一致,這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。
        改善機床機構
        在同樣發熱條件下,機床機構對熱變形也有很大影響。如數控機床過去采用的單立柱機構有可能被雙柱機構所代替。由于左右對稱,雙立柱機構受熱后的主軸線除產生垂直方向的平移外,其它方向的變形很小,而垂直方向的軸線移動可以方便地用一個坐標的修正量進行補償。
        軸的熱變形發生在刀具切入的垂直方向上。這就可以使主軸熱變形對加工直徑的影響降低到最小限度。在結構上還應盡可能減小主軸中心與主軸向地面的距離,以減少熱變形的總量,同時應使主軸箱的前后溫升一致,避免主軸變形后出現傾斜。
        數控機床中的滾珠絲杠常在預計載荷大、轉速高以及散熱差的條件下工作,因此絲杠容易發熱。滾珠絲杠熱生產造成的后果是嚴重的,尤其是在開環系統中,它會使進給系統喪失定位精度。目前某些機床用預拉的方法減少絲杠的熱變形。對于采取了上述措施仍不能消除的熱變形,可以根據測量結果由數控系統發出補償脈沖加以修正。 
        三、減少運動間的摩擦和消除傳動間隙
        數控機床工作臺(或拖板)的位移量十一脈中當量為最小單位的,通常又要求能以基地的速度運動。為了使工作臺能對數控裝置的指令作出準確響應,就必須采取相應的措施。目前常用的滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統中用滾珠絲杠代替滑動絲杠也可以收到同樣的效果。目前,數控機床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動。
        數控機床(尤其是開環系統的數控機床)的加工精度在很大程度上取決于進給傳動鏈的精度。除了減少傳動齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外,另一個重要措施是采用無間隙傳動副。對于滾珠絲杠螺距的累積誤差,通常采用脈沖補償裝置進行螺距補償。
        四、提高機床的壽命和精度保持性
        為了提高機床的壽命和精度保持性,在設計時應充分考慮數控機場零部件的耐磨性,尤其是機床導軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中,應保證數控機床各部件潤滑良好。
        五、減少輔助時間和改善操作性能
        數控機床的單件加工中,輔助時間(非切屑時間)占有較大的比重。要進一步提高機床的生產率,就必須采取促使最大限度地壓縮輔助時間。目前已經有很多數控機床采用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等,以減少換刀時間。對于切屑用量加大的數控機床,床身機構必須有利于排屑。
    
    58.數控機床如何維護保養?
    答:數控機床種類多,各類數控機床因其功能,結構及系統的不同,各具不同的特性。其維護保養的內容和規則也各有其特色,具體應根據其機床種類、型號及實際使用情況,并參照機床使用說明書要求,制訂和建立必要的定期、定級保養制度。下面是一些常見、通用的日常維護保養要點。
     。1)嚴格遵守操作規程和日常維護制度
      數控設備操作人員要嚴格遵守操作規程和日常維護制度,操作人員的技術業務素質的優劣是影響故障發生頻率的重要因素。當機床發生故障時,操作者要注意保留現場,并向維修人員如實說明出現故障前后的情況,以利于分析、診斷出故障的原因,及時排除。
     。2)防止灰塵污物進入數控裝置內部
      在機加工車間的空氣中一般都會有油霧、灰塵甚至金屬粉末,一旦它們落在數控系統內的電路板或電子器件上,容易引起元器件間絕緣電阻下降,甚至導致元器件及電路板損壞。有的用戶在夏天為了使數控系統能超負荷長期工作,采取打開數控柜的門來散熱,這是一種極不可取的方法,其最終將導致數控系統的加速損壞,應該 盡量減少打開數控柜和強電柜門。
      應該檢查數控柜上的各個冷卻風扇工作是否正常。每半年或每季度檢查一次風道過濾器是否有堵塞現象,若過濾網上灰塵積聚過多,不及時清理,會引起數控柜內溫度過高。
      80年代以前生產的數控機床,大多帶有光電式紙帶閱讀機,如果讀帶部分被污染,將導致讀入信息出錯。為此,必須按規定對光電閱讀機進行維護。
      直流電動機電刷的過度磨損,會影響電動機的性能,甚至造成電動機損壞。為此,應對電動機電刷進行定期檢查和更換。數控車床、數控銑床、加工中心等,應每年檢查一次。
      一般數控系統內對CMOS RAM存儲器件設有可充電電池維護電路,以保證系統不通電期間能保持其存儲器的內容。在一般情況下,即使尚未失效,也應每年更換一次,以確保系統正常工作。電池的更換應在數控系統供電狀態下進行,以防更換時RAM內信息丟失。
      備用的印制電路板長期不用時,應定期裝到數控系統中通電運行一段時間,以防損壞。
      定期調整主軸驅動帶的松緊程度,防止因帶打滑造成的丟轉現象;檢查主軸潤滑的恒溫油箱、調節溫度范圍,及時補充油量,并清洗過濾器;主軸中刀具夾緊裝置長時間使用后,會產生間隙,影響刀具的夾緊,需及時調整液壓缸活塞的位移量。
      定期檢查、調整絲杠螺紋副的軸向間隙,保證反向傳動精度和軸向剛度;定期檢查絲杠與床身的連接是否有松動;絲杠防護裝置有損壞要及時更換,以防灰塵或切屑進入。
      嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫,以避免機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具發生碰撞;經常檢查刀庫的回零位置是否正確,檢查機床主軸回換刀點位置是否到位,并及時調整;開機時,應使刀庫和機械手空運行,檢查各部分工作是否正常,特別是各行程開關和電磁閥能否正常動作;檢查刀具在機械手上鎖緊是否可靠,發 現不正常應及時處理。
      定期對各潤滑、液壓、氣壓系統的過濾器或分濾網進行清洗或更換;定期對液壓系統進行油質化驗檢查、添加和更換液壓油;定期對氣壓系統分水濾氣器放水。
      定期進行機床水平和機械精度檢查并校正。機械精度的校正方法有軟硬兩種。其軟方法主要是通過系統參數補償,如絲杠反向間隙補償、各坐標定位精度定點補償、機床回參考點位置校正等;硬方法一般要在機床大修時進行,如進行導軌修刮、滾珠絲杠螺母副預緊調整反向間隙等。
      數控設備是一種自動化程度高、結構較復雜的先進加工設備,要充分發揮數控設備的高效性,就必須正確的操作和精心的維護保養,以保證設備的正常運行和高的利用率。其集機、電、液于一身,因此數控設備對維修維護人員要求較高,除本文所提到常規維護保養外,還應根據具體數控設備的詳細操作說明手冊作具體的專門維護和保養
    
    59.數控機床如何校準?
    答:當需要嚴格考慮質量問題時,校準和補償會直接影響周期時間。一臺在精度指標范圍內的機床可以高速工作并同時保持加工精度。校準允許進行工件在線檢測,節約了工件在機床和三坐標測量機之間來回移動的時間。此外,定期校準還可以用來預報機床是否即將偏離精度指標。 
        以前操作激光校準儀器要求專業的計量人員。需要打開機床罩,這樣可以在工作臺、主軸以及獨立的三角架上調整光學元件?臻g校準的過程需要幾天時間,這取決于機床的大小。因此,當工件經三坐標測量機測量是在公差范圍內時,空間校準就顯得不是那么必要了。 
        隨著技術的進步,目前激光校準設備的成本大大降低,比如美國光動公司(Optodyne)的產品,同時也不需要專業的計量人員及外部服務,機床停機時間也大大降低。一個受過一天激光校準培訓的機械師能夠在半天內完成1立方米機床的空間測量。軟件可以自動寫出補償表并上載到機床的控制器。
    
    60.數控機床的選用原則是什么?
    答:至今日,10年來我國數控機床品種又有了較大發展,產品性能、質量和可靠性也有了較大提高。據不完全統計,到2004年我國國產數控機床產品品種已達 1500種,數控機床產量已突破5萬臺,在五軸聯動、復合加工、高速加工、超精加工和數字化設計等一批關鍵技術的掌握上也取得較大進展,一些高檔數控機床已進入交通、能源、航空航海、軍工等重點領域,有力地支援了國家建設項目,并形成了一批中檔數控機床產業化基地,使我國中檔(普及型)數控機床在產量中的比重由2000年的25%提高到2004年的43.5%為廣大用戶提供了更為廣闊的選擇余地。
       對數控機床的選用原則,雖然本文寫于10年之前,但我們覺得 在當前仍具有指導意義,特將原文轉載,供廣大讀者參閱。有關近年來投入市場的數控新產品,本刊也將陸續予以推介。
      從世界上第一臺數控機床誕生以來,迄今已有40多年的歷史。如今,數控機床的品種幾乎覆蓋了所有的機床門類,在機械加工領域中的應用范圍越來越廣。
      由 于數控機床是運用數字控制技術控制的機床,它是隨著電子元器件、電子計算機、傳感技術、信息技術和自動控制技術的發展而發展起來,是涉及到電子、機械、電 氣、液壓、氣動、光學等多種學科的綜合技術產物,因此,數控機床的選擇、使用、操作和維修,遠比一般傳統機床要復雜得多。
      同一般傳統機床相比,數控機床具有以下明顯特點:
    ⑴適合于復雜異形零件的加工。依靠數控系統實現多坐標控制和多坐標聯動,形成復合運動,可以進行復雜型面的加工,例如平面凸輪、立體凸輪、樣板、模具型面、螺旋葉輪等。
    ⑵由于實現計算機控制,可以排除操作中的人為誤差,保持加工條件的重復。這樣按預先編制的數控程序,通過指令使機床實現加工,可以保證一致的加工質量,尤其是加工尺寸的一致性好,重復精度高。
    ⑶由于通過計算機軟件可以實現精度補償和優化控制,能夠獲得比傳統機床加工更高的零件精度。
    ⑷在數控機床基礎上發展起來的加工中心、車削中心、磨削中心、電加工中心等,具有刀庫和換刀功能(或換砂輪、換電極),可以使工件在機床上一次裝夾后,完 成多道工序的加工,把原來需多次裝夾、分散的工序變為一次裝夾定位后集中加工。這樣,減少裝夾次數,不僅大大減少輔助時間,縮短制造周期,而且可以保證加 工基準的一致,提高加工精度。
    ⑸數控機床使機械加工設備增加了柔性化的特點。
      柔性化體現在數控機床的單機上是生產不同零件時換批方便。一般來說,在數控機床上加工可不采用專用的夾具,只要改變輸入程序,改變刀具的配置,就可以實現其他件的加工。因此數控機床不僅適合于多品種、中小批量生產中使用,也適用于大批量生產。
      柔性加工單元(FMC),能在一臺機床上交替完成兩種或更多種不同零件的加工,這樣除了更換刀具的功能外,又增加了自動變換工件的功能,可以實現夜間無人看管的操作。
      可變換主軸箱的數控機床(加工中心),實際上是使剛性加工的組合機床柔性化,使原來只能加工一種零件的專用的組合機床也具備有變換工件的可能。
      由幾臺數控機床(加工中心)組成的柔性制造系統(FMS)是集數控加工技術、計算機管理技術和柔性搬運與倉儲技術于一起,組成具有更高柔性的自動化制造系統,包括加工、裝配和檢驗等環節,使剛性生產的自動生產線實現柔性化。
      柔性化的進一步擴大是計算機集中制造系統(CIMS)。它是一個包括制造工廠的全部生產、管理和經營活動在內的,適用于多品種、中小批量和大批量生產的高效益、高柔性和高質量的智能制造系統。
      以上這些特點充分地表明,由于數控技術的應用,大大地擴展了機床的加工范圍,使機床用戶有了極為廣闊的選擇余地。
      從另一個角度看,數控機床發展到目前的階段,除去門類廣、品種多外,而且技術層次也呈現多樣化,由此價格相差十分懸殊。按我國的具體情況,數控機床可劃分為三個層次:
    1)高檔型數控機床
    高檔型數控機床是指加工復雜形狀的多軸控制或工序集中、自動化程度高、高度柔性的數控機床。一般采用的數控系統具有32位或64位微處理器;機床的進給大 多采用交流伺服驅動,能控制5軸或5軸以上,并實現5軸或5軸以上的聯動;進給分辨率為0.1μm,快速進給速度可達100m/min,且具有通訊聯網、 監控、管理等功能。這類機床功能齊全、價格昂貴。這類機床有5軸以上的數控銑床,大、重型數控機床、五面加工中心,車削中心和柔性加工單元,柔性制造系統 等。 
    2)普及型數控機床
        這一檔次的數控機床,具有人機對話功能,應用較廣,價格適中,通常稱 之為全功能數控機床。所配置的數控系統采用16位或32位微處理器,機床的進給多用交流或直流伺服驅動,其控制的軸數和聯動軸數在4軸和4軸以下,進給分 辨率為1μm,快速進給速度為20m/min以上。這類數控機床的品種門類極多,幾乎覆蓋了各種機床類別。這類數控機床總的趨勢是趨向于簡單、實用、不追 求過多的功能,從而使機床的價格適當地降低。 
    3)經濟型數控機床
    這一檔次的數控機床僅能滿足 一般精度要求的加工,能加工形狀較簡單的直線、斜線、圓弧及帶螺紋類的零件。采用的數控系統是單板機或單片機,機床進給由步進電機實現開環驅動,控制的軸 數和聯動軸數在3軸或3軸以下,進給分辨率為10μm,快速進給速度可達10m/min。經濟型數控機床是我國的特色產品, 特點是結構簡單,精度中等,但價格便宜。在品種上,已較普遍采用的是數控車床和快速走絲的數控線切割機。近幾年又已經擴大范圍,出現了數控鉆床、數控銑 床、數控磨床、數控專用機床和數控鍛壓機械等。而且隨著技術的發展,經濟型數控系統的功能也有進一步發展,能解決比以前更多的數控加工問題。因此可以說, 經濟型數控機床是一類很有前途的數控機床,適用面還將進一步擴大,技術上也會更趨于成熟,而且有出口的前景。
      由上述可知,不同的數控機床各有特色,任何數控機床都絕非萬能。對一臺具體的數控機床來說,只能具備其中的部分功能。因此在選用數控機床時,必須做具體的研 究和分析。選用得合理,就能使有限的投資獲得極佳的效果和效益。反之,也有可能花費很大的代價,不能達到解決問題的目的,反而會造成累贅。
    選用數控機床需遵循的原則是:
    1)實用性 
        選用數控機床時總是有一定的出發點,目的是解決生產中的某一個或幾個問題。因此選是為了用,這是最首要的。實用性就是要使選中的數控機床最終能最佳程度 地實現預定的目標。例如選數控機床是為了加工復雜的零件?是為了提高加工效率?是為了提高精度?還是為了集中工序,縮短周期?或是實現柔性加工要求?有了 明確的目標,有針對性地選用機床,才能以合理的投入,獲得最佳效果。近幾年來,國外機床企業發展機床產品有一個新的趨勢。以往機床企業在開發機床產品時, 常常是提高機床的萬能性,使一種機床具有較多的功能,使用戶在選用機床時有很大的選擇余地。但這必然造成結構復雜,生產成本提高,制造周期加長,而且用戶 購置機床的投資也增加。而在機床的實際使用中,對每一個具體用戶來說又往往是只用其中少部分功能,結果造成功能浪費。因此,現在機床產品(也包括數控機 床)的發展趨向是功能專門化和品種多樣化。這種變革,大大地簡化了機床結構,降低了生產成本,并且縮短了交貨周期,給用戶帶來了極大的好處。機床用戶在選 用設備時需要有明確的使用要求。 
    2)經濟性
        經濟性是指所選用的數控機床在滿足加工要求的條件 下,所支付的代價是最經濟的或者是較為合理的。經濟性往往是和實用性相聯系的,機床選得實用,那么經濟上也會合理。在這方面要注意的是不要以高代價換來功 能過多而又不合用的較復雜的數控機床。否則,不僅是造成了不必要的浪費,而且也會給使用、維護保養及修理等方面帶來困難,況且數控系統的更新期越來越縮 短,兩年不用,就有新的系統和新的機床出現,而且到那時候所需花費的代價會比現在更低。因此在選用數控機床中一定要量“力”而行。 
    3)可操作性
        用戶選用的數控機床要與本企業的操作和維修水平相適應。選用了一臺較復雜、功能齊全、較為先進的數控機床,如果沒有適當的人去操作使用、沒有熟悉的技工 去維護修理,那么再好的機床也不可能用好,也發揮不了應有的作用。因此,在選用數控機床時要注意對加工零件的工藝分析、考慮到零件加工工序的制訂、數控編 程、工裝準備、機床安裝與調試,以及在加工過程中進行的故障排除與及時調整的可能性,這樣才能保證機床能長時期正常運轉。愈是高檔的、復雜的數控機床,可 能在操作時非常簡單,而加工前準備和使用中的調試和維修卻比較復雜。因此,在選用數控機床時,要注意力所能及。
    4)穩定可靠性
        這雖是指機床本身的質量,但卻與選用有關。穩定可靠性高,既有數控系統的問題,也有機械部分的問題,尤其是數控系統(包括伺服驅動)部分。數控機床如果 不能穩定可靠地工作,那就完全失去了意義。要保證數控機床工作時穩定可靠,在選用時,一定要選擇名牌產品(包括主機、系統和配套件),因為這些產品技術上 成熟、有一定生產批量和已有相當的用戶。
      以上的數控機床選用原則,只能提示在選用數控機床中應該注意到的一些問題。理解數控機床與普通機床之間的差別,了解數控機床選用中的復雜性,因此不要簡單地 像訂購通用機床那樣去選購數控機床。在國外,機床企業接受數控機床的訂貨時都要經過雙方詳細的討論,才能最后確定下來,并且還有一些咨詢服務機構來幫助用 戶選擇和用好數控機床。在國內,也已經注意到這個方面,不少生產企業開始加強售前服務,幫助用戶做好數控機床的選擇,但在程度上還很不夠,因此需要由用戶 作客觀的判別。此外,專門的咨詢服務機構已經出現,但為數不多,工作也還有待于在實踐中積累經驗。
    
    61.數控機床的運動方向如何確定?
    答:Z坐標的運動
      Z坐標的運動,是由傳遞切削力的主軸所決定,與主軸軸線平行的坐標軸即為Z坐標。對于車床、磨床等主軸帶動工件旋轉;對于銑床、鉆床、鏜床等主軸帶著刀具旋轉,那么與主軸平行的坐標軸即為Z坐標。如果機床沒有主軸(如牛頭刨床),Z軸垂直于工件裝卡面。
      Z坐標的正方向為增大工件與刀具之間距離的方向。如在鉆鏜加工中,鉆入和鏜入工件的方向為Z坐標的負方向,而退出為正方向。
    (2)X坐標的運動
      X坐標是水平的,它平行于工件的裝卡面。這是在刀具或工件定位平面內運動的主要坐標。對于工件旋轉的機床(如車床、磨床等),X坐標的方向是在工件的徑向上。刀具離開工件旋轉中心的方向為X軸正方向。對于刀具旋轉的機床(如銑床、鏜床、鉆床等),如Z軸是垂直的,當從刀具主軸向立柱看時,X運動的正方向指向右,如Z軸(主軸)是水平的,當從主軸向工件方向看時,X運動的正方向指向右方。
    (3)Y坐標的運動
      Y坐標軸垂直于X、Z坐標軸。Y運動的正方向根據X和Z坐標的正方向,按照右手直角迪卡兒坐標系來判斷。
    (4)旋轉運動A、B和C
      A、B和C相應地表示其軸線平行于X、R和Z坐標的旋轉運動。A、B和C的正方向,相應地表示在X、Y和Z坐標正方向上按照右旋螺紋前進的方向。
    (5)附加坐標
      如果在X、Y、Z主要坐標以外,還有平行于它們的坐標,可分別指定為U、Y、W。如還有第三組運動,則分別指定為P、Q和R。
    (6)對于工件運動時的相反方向
      對于工件運動而不是刀具運動的機床,必須將前述為刀具運動所作的規定,作相反的安排。用帶“’”的字母,如+X,表示工件相對于刀具正向運動指令。而不帶“’”的字母,如+X,則表示刀具相對于工件的正向運動指令。二者表示的運動方向正好相反。對于編程人員、工藝人員只考慮不帶“’”的運動方向
    (7)主軸旋轉運動的方向參考JB3208—83《數控機床穿孔帶程序段格式中的準備功能G和輔助功能M的代碼》。
    
    62.數控機床結構要求與總體布局有哪些?
    答: 在數控機床發展的最初階段,其機械結構與通用機床相比沒有多大的變化,只是在自動變速、刀架和工作臺自動轉位和手柄操作等方面作些改變。隨著數控技術的發展,考慮到它的控制方式和使用特點,才對機床的生產率、加工精度和壽命提出了更高的要求。數控機床的主體機構有以下特點:
      1、由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統,數控機床的極限傳動結構大為簡化,傳動鏈也大大縮短;
      2、為適應連續的自動化加工和提高加工生產率,數控機床機械結構具有較高的靜、動態剛度和阻尼精度,以及較高的耐磨性,而且熱變形;
      3、為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度,更多地采用了高效傳動部件,如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等;
      4、為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產率,采用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。根據數控機床的適用場合和機構特點,對數控機床結構因提出以下要求:
    (一)較高的機床靜、動剛度
      數控機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加工的。由于機械結構(如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產生的定位誤差在加工過程中不能人為地調整與補償,因此,必須把各處機械結構部件產生的彈性變形控制在最小限度內,以保證所要求的加工精度與表面質量。
      為了提高數控機床主軸的剛度,不但經常采用三支撐結構,而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承鉸接出相信忒力軸承 ,以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機床大件的剛度,采用封閉界面的床身,并采用液力平衡減少移動部件因位置變動造成的機床變形。為了提高機床各部件的接觸剛度,增加機床的承載能力,采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點,并在結合面之間施加足夠大的預加載荷,以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。
      為了充分發揮數控機床的高效加工能力,并能進行穩定切削,在保證靜態剛度的前提下,還必須提高動態剛度。常用的措施主要有提高系統的剛度、增加阻尼以及調整構件的自振頻率等。試驗表明,提高阻尼系數是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結構既可以增加靜剛度、減輕結構重量,又可以增加構件本身的阻尼。因此,近年來在數控機床上采用了鋼板焊接結構的床身、立柱、橫梁和工作臺。封砂鑄件也有利于振動衰減,對提高抗振性也有較好的效果。
    (二)減少機床的熱變形
      在內外熱源的影響下,機床各部件將發生不同程度的熱變形,使工件與刀具之間的相對運動關系遭到破環,也是機床季度下降。對于數控機床來說,因為全部加工過程是計算的指令控制的,熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形,在數控機床結構中通常采用以下措施。
    1、減少發熱
      機床內部發熱時產生熱變形的主要熱源,應當盡可能地將熱源從主機中分離出去。
      2、控制溫升
      在采取了一系列減少熱源的措施后,熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機床的內外熱源通常是十分困難的,甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升,以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機床的發熱部位強制冷卻,也可以在機床低溫部分通過加熱的方法,使機床各點的溫度趨于一致,這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。
      3、改善機床機構
      在同樣發熱條件下,機床機構對熱變形也有很大影響。如數控機床過去采用的單立柱機構有可能被雙柱機構所代替。由于左右對稱,雙立柱機構受熱后的主軸線除產生垂直方向的平移外,其它方向的變形很小,而垂直方向的軸線移動可以方便地用一個坐標的修正量進行補償。
      對于數控車床的主軸箱,應盡量使主軸的熱變形發生在刀具切入的垂直方向上。這就可以使主軸熱變形對加工直徑的影響降低到最小限度。在結構上還應盡可能減小主軸中心與主軸向地面的距離,以減少熱變形的總量,同時應使主軸箱的前后溫升一致,避免主軸變形后出現傾斜。
      數控機床中的滾珠絲杠常在預計載荷大、轉速高以及散熱差的條件下工作,因此絲杠容易發熱。滾珠絲杠熱生產造成的后果是嚴重的,尤其是在開環系統中,它會使進給系統喪失定位精度。目前某些機床用預拉的方法減少絲杠的熱變形。對于采取了上述措施仍不能消除的熱變形,可以根據測量結果由數控系統發出補償脈沖加以修正。
    (三)減少運動間的摩擦和消除傳動間隙
      數控機床工作臺(或拖板)的位移量十一脈中當量為最小單位的,通常又要求能以基地的速度運動。為了使工作臺能對數控裝置的指令作出準確響應,就必須采取相應的措施。目前常用的滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統中用滾珠絲杠代替滑動絲杠也可以收到同樣的效果。目前,數控機床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動。
      數控機床(尤其是開環系統的數控機床)的加工精度在很大程度上取決于進給傳動鏈的精度。除了減少傳動齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外,另一個重要措施是采用無間隙傳動副。對于滾珠絲杠螺距的累積誤差,通常采用脈沖補償裝置進行螺距補償。
    (四)提高機床的壽命和精度保持性
      為了提高機床的壽命和精度保持性,在設計時應充分考慮數控機場零部件的耐磨性,尤其是機床導軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中,應保證數控機床各部件潤滑良好。
    (五)減少輔助時間和改善操作性能
      在數控機床的單件加工中,輔助時間(非切屑時間)占有較大的比重。要進一步提高機床的生產率,就必須采取促使最大限度地壓縮輔助時間。目前已經有很多數控機床采用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等,以減少換刀時間。對于切屑用量加大的數控機床,床身機構必須有利于排屑。
    
    63.數控機床主運動機械部件有什么要求?
    答:數控機床的主傳動運動是指生產切屑的傳動運動,例如,數控車床上主軸帶動工件的旋轉運動,立式加工中心上主軸帶動銑刀、鏜刀和砂輪等的旋轉運動。數控機床的主傳動運動是通過主傳動電機拖動的。
    (一)主傳動運動的變速系統
      目前,數控機床的主傳動電機已經基本不再使用普通交流異步電機和傳統的直流調速電機,他們與逐步被新興的交流變頻調速伺服電機和直流伺服調速電機代替。
      數控機床的主運動要求有較大的調速范圍,以保證加工時能選用合理的切屑用量,從而獲得最佳的生產率、加工精度和表面質量。
      為了適應各種工件和各種工件材料的要求,自動換刀的數控機床和加工中心主運動的調速范圍應進一步擴大。數控機床的變速時按照控制指令自動進行的,因此變速機構必須適應自動操作的要求。 
      由于直流和交流變速主軸電機的調速系統日趨完善,不僅能方便地實現寬范圍的無級變速,而且減少了中間傳遞環節和提高了變速控制的可靠性,因此在數控機床的主傳動系統中更能顯示出它的優越性。
      為了確保低速時的扭矩,有的數控機床在交流和直流電機無級變速的基礎上配以齒輪變速。由于主運動采用了無級變速,在大型數控車床上測斜端面時就可實現恒速切屑控制,以便進一步提高生產效率和表面質量。數控機床主傳動主要有三種配置方式。
      1、帶有變速齒輪的主傳動
      這是大、種型數控機床采用較多的一種方式。通過少數幾對齒輪減速,擴大了輸出扭矩,以滿足主軸對輸出扭矩特性的要求。一部分小型數控機床業采用此種傳動方式,以獲得強力切屑時所需要的扭矩;讫X輪的移位大都采用液壓撥*或直接由液壓油缸帶動齒輪實現。
      2、通過皮帶傳動的主傳動
      這主要應用在小型數控機床上,可以避免齒輪傳動是引起的振動與噪聲。但它只能使用與要求的扭矩特性的主軸。
      3、由調速電機直接驅動的主傳動
      這種主傳動方式大大簡化了主軸箱體與主軸的結構,有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小,電機發熱對主軸的精度影響較大。
    (二)數控擊穿主軸部件
      數控機床主軸部件的精度、剛度和熱變形對加工質量有直接影響。由于加工過程中不對數控機床進行人工調整,因此這些影響就更為嚴重。目前數控機床的主軸廠主要有三種型式。
      1、前后支撐采用不同軸承
      前支撐采用雙列短圓柱滾子軸承和60°角接觸雙列向心推力球軸承組合,后支撐采用成對向心推力球軸承。此配置形式使主軸的綜合剛度大幅度提高,可以滿足強力切屑的要求,因此普遍應用于各類數控機床。
      2、前軸承采用高精度雙列向心推力球軸承
      向心推力球軸承高速時性能良好,主軸最高轉速可達4000r/min。但是,它的承載能力小,因而適用于高速、輕載和緊密的數控車床。
    
    64.數控機床故障排除有哪些方法?
    答:當數控系統出現報警發生故障時,維修人員不要急于動手處理,而應多進行觀察和試驗。
      1.充分調查故障現場
      這是維修人員取得第一手材料的一個重要手段。一方面要向操作者調查,詳細詢問出現故障的全過程,查看故障記錄單,了解發生過什么現象,曾采取過什么措施等;另一方面,要對現場要做細致的勘查。從系統的外觀到系統內部各印刷線路板都應細心地察看是否有異常之處。在確認系統通電無危險有情況下,方可通電,觀察系統有何異常,CRT顯示的內容等。
      2.認真分析產生故障的起因
      當前的CNC系統智能化程度都比較低,系統尚不能自動診斷出發生故障的確切原因。往往是同一報警號可以有多種起因,不可能將故障縮小到具體的某一部件。因此,在分析故障的起因時,一定要思路開闊。往往有這種情況,自診斷出系統的某一部分有故障,但究其起源,卻不在數控系統,而是在機械部分。所以,無論是CNC系統,機床強電,還是機械、液壓、氣路等,只要有可能引起該故障的原因,都要盡可能全面地列出來,進行綜合判斷和篩選,然后通過必要的試驗,達到確診和最終排除故障的目的。
      造成數控系統故障而又不易發現的另一個重要原因是干擾。根據經驗,大致有下面幾種原因:
      (1)機床生產廠的裝配工藝問題
      裝配工藝不好反映在干擾方面的表現大致有如下幾點。①沒有采用一點接地法。有些機床生產為了圖省事,到處就近接地,結果造成多點接地,形成地環流。②由于接地點選擇不當或接觸不良,甚至虛焊造成接地電阻變大而引起噪聲干擾。③CNC系統與主機的信號通訊,有許多是采用屏蔽線連接的,若對屏蔽地處理不當,沒有按照規定連接(如有的屏蔽地按規定只許接在系統側,而不能接在機床側)也是造成干擾的一種因素。
      (2)強電干擾
      數控機床的強電柜中的接觸器、繼電器等電磁部件均是CNC系統的干擾源 。交流接觸器,交流電機的頻繁起動、停止時,其電磁感應現象會使CNC系統控制電路中產生尖峰或波涌等噪聲,干擾系統的正常工作。因此,一定要對這些電磁干擾采取措施,予以消除。
      通常是采用在交流接觸器線圈的兩端或交流電機的三相輸入端并聯RC網絡,而在直流接觸器或在直流電磁閥的線圈兩端反相并入一個續流二極管等的辦法來抑制這些電器產生的干擾噪聲。但要注意一點,這些并入的吸收網絡的連線不應大于20cm,否則,其效果就不理想。
      同時,查CNC系統的控制電路的輸入電源部分,也要采取措施。一般多用浪涌吸收器并聯在電源線間,從而可有效地吸收電網中的尖峰電壓,起到一定的保護作用。
    
    65.數控機床機械部分故障如何處理?
    答:數控機床機械部分的修理,凡與常規機床機械部分相同的故障可用常規機床機械故障處理規定對待。但由于數控機床多采用電氣控制,是機械結構簡化,所以機械故障率有明顯的降低。
      1.進給傳動鏈故障的處理:
      由于數控機床的傳動鏈大多采用滾動摩擦副,所以這方面的故障大多表現為運動品質下降而造成。如反向間隙增大,定位精確達不到要求、機械爬行現象,軸承噪聲變大(尤其有機械硬碰撞之后易產生)等。這部分的維修常與運動副的預緊力,松動環和補償環節的調整有密切關聯。
      2.主軸部件故障的處理:
      這部分故障多與刀柄的自動拉緊裝置、自動變檔裝置及主軸運動精度下降等有關。因為數控機床采取電氣自動調速后已取消了機械變速箱裝置,有時雖有變速箱但也十分簡單,結構上簡化使故障大為減少。
      3.ATC刀具自動變換裝置故障的處理:
      據統計ATC刀具自動變換裝置故障占數控機床機械故障的一半以上。主要故障現象有:
      .刀庫運動故障
      .定位誤差超差
      .機械手夾持刀柄不穩定
      .機械手運動動作不準
      所有這些故障現象,都會導致換刀動作緊急停止,整機因不能實現ATC刀具自動變換而停機
      4.位置檢查用行程開關壓合故障的處理:
      數控機床配備了很多限位運動的行程開關,使用一段時間后,使運動部件的運動特性起了變化以及壓合行程開關的機械可靠性與行程開關本身的品質、特性都會影響整機的運動。這就需要很好的檢查、更換或調整。
    
      5.配套附件可靠性下降產生故障的處理:
      數控機床的配套附件包括:
      .冷卻裝置
      .排屑裝置
      .防護裝置(其中有冷卻液防護罩、導軌防護罩等)
      .主軸冷卻恒溫箱以及液壓油箱
      .主動泵及恒壓氣柜等
      這些部件的損壞或動作不靈都會產生故障,使機床運動停止。因此,對這些部位的檢查不應忽略,如有的加工中心換刀動力依靠壓縮空氣,若氣泵供壓不夠,或貯氣柜漏氣使氣壓下降,會使機床換刀動作暫停、機床的運動約束條件不滿足也會產生報警而停機。只有排除了這些因素使機床約束條件得到滿足,就會取消報警轉入正常工作。
    
    66.數控機床加工精度異常故障如何維護?
    答:系統參數發生變化或改動、機械故障、機床電氣參數未優化電機運行異常、機床位置環異;蚩刂七壿嫴煌,是生產中數控機床加工精度異常故障的常見原因,找出相關故障點并進行處理,機床均可恢復正常。 
      生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有五個方面:(1)機床進給單位被改動或變化。(2)機床各軸的零點偏置(NULL OFFSET)異常。(3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常。(4)電機運行狀態異常,即電氣及控制部分故障。(5)機械故障,如絲桿、軸承、軸聯器等部件。此外,加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素,也可能導致加工精度異常。 
      1.系統參數發生變化或改動 
      系統參數主要包括機床進給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數控系統,其進給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理,常常影響到零點偏置和間隙的變化,故障處理完畢應作適時地調整和修改;另一方面,由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數實測值的變化,需對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。 
      2.機械故障導致的加工精度異常 
      一臺THM6350臥式加工中心,采用FANUC 0i-MA數控系統。一次在銑削汽輪機葉片的過程中,突然發現Z軸進給異常,造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。調查中了解到:故障是突然發生的。機床在點動、MDI操作方式下各軸運行正常,且回參考點正常;無任何報警提示,電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認為,主要應對以下幾方面逐一進行檢查。 
    。1)檢查機床精度異常時正運行的加工程序段,特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54~G59)的校對及計算。 
    。2)在點動方式下,反復運動Z軸,經過視、觸、聽對其運動狀態診斷,發現Z向運動聲音異常,特別是快速點動,噪聲更加明顯。由此判斷,機械方面可能存在隱患。 
    。3)檢查機床Z軸精度。用手脈發生器移動Z軸,(將手脈倍率定為1×100的擋位,即每變化一步,電機進給0.1mm),配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動,手脈每變化一步,機床Z軸運動的實際距離d=d1=d2=d3…=0.1mm,說明電機運行良好,定位精度良好。而返回機床實際運動位移的變化上,可以分為四個階段:①機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);②表現出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);③機床機構實際未移動,表現出最標準的反向間隙;④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1),恢復到機床的正常運動。 
      無論怎樣對反向間隙(參數1851)進行補償,其表現出的特征是:除第③階段能夠補償外,其他各段變化仍然存在,特別是第①階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發現,間隙補償越大,第①段的移動距離也越大。 
      分析上述檢查認為存在幾點可能原因:一是電機有異常;二是機械方面有故障;三是存在一定的間隙。為了進一步診斷故障,將電機和絲杠完全脫開,分別對電機和機械部分進行檢查。電機運行正常;在對機械部分診斷中發現,用手盤動絲杠時,返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下,應能感覺到軸承有序而平滑的移動。經拆檢發現其軸承確已受損,且有一顆滾珠脫落。更換后機床恢復正常。 
      3.機床電氣參數未優化電機運行異常 
      一臺數控立式銑床,配置FANUC 0-MJ數控系統。在加工過程中,發現X軸精度異常。檢查發現X軸存在一定間隙,且電機啟動時存在不穩定現象。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴重,啟停時不太明顯,JOG方式下較明顯。 
    分析認為,故障原因有兩點,一是機械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統的參數功能,對電機進行調試。首先對存在的間隙進行了補償;調整伺服增益參數及N脈沖抑制功能參數,X軸電機的抖動消除,機床加工精度恢復正常。 
      4.機床位置環異;蚩刂七壿嫴煌 
      一臺TH61140鏜銑床加工中心,數控系統為FANUC 18i,全閉環控制方式。加工過程中,發現該機床Y軸精度異常,精度誤差最小在0.006mm左右,最大誤差可達到1.400mm。檢查中,機床已經按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI方式下,以G54坐標系運行一段程序即“G90 G54 Y80 F100;M30;”,待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”,記錄下該值。然后在手動方式下,將機床Y軸點動到其他任意位置,再次在MDI方式下執行上面的語句,待機床停止后,發現此時機床機械坐標數顯值為“-1046.992”,同第一次執行后的數顯示值相比相差了0.387mm。按照同樣的方法,將Y軸點動到不同的位置,反復執行該語句,數顯的示值不定。用百分表對Y軸進行檢測,發現機械位置實際誤差同數顯顯示出的誤差基本一致,從而認為故障原因為Y軸重復定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進行仔細檢查,重新作補償,均無效果。
    
    67.數控機床精度檢測項目常用工具有哪些?
    答:對每個工廠來講,購買數控機床都是一筆相當可觀的投資。為使投資的設備在生產中真正發揮中堅作用,保證加工出合格的零件,盡快回收成本是至關重要的。 
      經驗表明,80%以上的機床在安裝時必須在現場調試后才能符合其技術指標。因此在新機床驗收時,要進行檢定,使機床一開始安裝就能保證達到其技術指標及預期的質量和效率。 
      另外經驗也表明,80%已投入生產使用的機床在使用一段時間后,處在非正常超性能工作狀態,甚至超出其潛在承受能力。因此通常新機床在使用半年后需再次進行檢定,之后可每年檢定一次。定期檢測機床誤差并及時校正螺距、反向間隙等可切實改善生產使用中的機床精度,改善零件加工質量,不至于產生廢品,大大提高機床利用率?傊,及時揭示機床問題可避免導致機床精度損失及破壞性地使用機床。 
      隨著數控技術的進一步推廣應用,越來越多的數控機床利用自身帶有的測頭系統來進行工件、刀具尺寸檢測及進行仿形數字化。要知道上述功能的實現,與機床自身的精度密切相關,若機床精度不作定期校準,則談不上準確地完成上述工作。 
      雷尼紹ML10激光干涉儀線性位移測量軟件可提供按下述標準進行的數據分析:BS4656英國三測機標準;BS3800英國機床標準;ISO 230-2國際標準;VDI/DGQ 3441德國工程師學會機床標準;VDI 2617德國工程師學會三測機標準;NMTBA美國機床協會標準;GB10931-89中國國家標準;ASME B89.1.12M美國機械工程師學會標準;ASME B5.54美國機械工程師學會標準;E60—099法國標準;JISB2330日本國家標準。
    2 英國雷尼紹公司先進技術 
      英國雷尼紹公司是專門從事設計、制造高精度檢測儀器與設備的世界性跨國公司。主要產品為三坐標測量機及數控機床用測頭、激光干涉儀、球桿儀等,為機械制造工業提供了序前(激光干涉儀和球桿儀)、序中(數控機床用工件測頭及對刀測頭)和序后(三測機用測頭及配置)檢測的成系列質量保證手段。她的全部技術與產品都旨在保證數控機床精度,改善數控機床性能,提高數控機床效率,可保證和改善數控機床制造廠工作母機的加工精度與質量,擴大制成品的市場。 
    2.1ML10激光干涉儀 
      雷尼紹ML10激光干涉儀為機床檢定提供了一種高精度儀器,它精度高,達到±1.1PPM(在0~40℃下),測量范圍大(線性測長40m,任選80m),測量速度快(60m/min),分辨率高(0.001μm),便攜性好。由于雷尼紹激光干涉儀具有自動線性誤差補償功能,可方便恢復機床精度,更受到用戶歡迎! 
      為使大家進一步了解ML10激光干涉儀在檢測數控機床精度方面所具有的獨特優點,下面著重介紹ML10激光干涉儀在精度檢測中的應用。 
    (1)幾何精度檢測可用于檢測直線度、垂直度、俯仰與偏擺、平面度、平行度等。 
    (2)位置精度的檢測及其自動補償可檢測數控機床定位精度、重復定位精度、微量位移精度等。利用雷尼紹ML10激光干涉儀不僅能自動測量機器的誤差,而且還能通過RS232接口自動對其線性誤差進行補償,比通常的補償方法節省了大量時間,并且避免了手工計算和手動數控鍵入而引起的操作者誤差,同時可最大限度地選用被測軸上的補償點數,使機床達到最佳精度,另外操作者無需具有機床參數及補償方法的知識。 
    (3)數控轉臺分度精度的檢測及其自動補償現在,利用ML10激光干涉儀加上RX10轉臺基準還能進行回轉軸的自動測量。它可對任意角度位置,以任意角度間隔進行全自動測量,其精度達±1。新的國際標準已推薦使用該項新技術。它比傳統用自準直儀和多面體的方法不僅節約了大量的測量時間,而且還得到完整的回轉軸精度曲線,知曉其精度的每一細節,并給出按相關標準處理的統計結果。 
    (4)雙軸定位精度的檢測及其自動補償雷尼紹雙激光干涉儀系統可同步測量大型龍門移動式數控機床,由雙伺服驅動某一軸向運動的定位精度,而且還能通過RS232接口,自動對兩軸線性誤差分別進行補償。 
    (5)數控機床動態性能檢測利用RENISHAW動態特性測量與評估軟件,可用激光干涉儀進行機床振動測試與分析(FFT),滾珠絲杠的動態特性分析,伺服驅動系統的響應特性分析,導軌的動態特性(低速爬行)分析等。 
    2.2QC10球桿儀 
      在數控機床精度檢測中,QC10球桿儀和ML10激光干涉儀是兩種互為相輔的儀器,缺一不可。ML10激光干涉儀著重檢測機床的各項精度;而QC10球桿儀主要用來確定機床失去精度的原因及診斷機床的故障。但與ML10激光干涉儀相比,QC10球桿儀目前還沒有被廣大用戶所了解。為此以下將著重介紹QC10球桿儀原理、功能及在檢測中的應用。 
    2.2.1什么是球桿儀 
      雷尼紹QC10球桿儀是用于數控機床兩軸聯動精度快速檢測與機床故障分析的一種工具。它由一安裝在可伸縮的纖維桿內的高精度位移傳感器構成,該傳感器包括兩個線圈和一個可移動的內桿,其工作原理類同于使用LVDT技術的位移傳感器。當其長度變化時,內桿移入線圈,感應系數發生變化,檢測電路將電感信號轉變成分辨率為0.1μm位移信號,通過接口傳入PC機。其精度經激光干涉儀檢測達±0.5μm(在20℃)。 
      當機床按預定程序以球桿儀長度為半徑走圓時,QC10傳感器檢測到機床運動半徑方向的變化,雷尼紹QC10分析軟件可迅速將機床的直線度、垂直度、重復性、反向間隙、各軸的比例如否匹配及伺服性能等從半徑的變化中分離出來。 
    2.2.2主要功能 
    (1)機床精度等級的快速標定通過在不同進給速度下用球桿儀檢測機床,使操作者可選用滿足加工工件精度要求的進給速度進行加工,從而避免了廢品的產生。 
    (2)機床故障及問題的快速診斷與分析球桿儀可以快速找出并分析機床問題所在,主要可檢查反向差,絲杠背隙差,伺服增益不匹配、垂直度誤差、絲桿周期誤差等性能,譬如機床發生撞車事故后,可用球桿儀檢測并快速告訴操作者機床精度狀況及是否可繼續使用。在ISO標準中已規定了用球桿儀檢測機床精度的方法。 
    (3)方便機床的保養與維護球桿儀可以告訴用戶機床精度變化情況,這樣可提醒維修工程師注意機床的問題,進行預防性維護,不致釀成大故障。 
    (4)縮短新機床開發研制周期用球桿儀檢測可分析出機床潤滑系統、伺服系統、軸承副等的選用對機床精度性能的影響。這樣可根據測試情況更改原設計,因而縮短新機床研制周期。 
    (5)方便機床驗收試驗對機床制造廠來說,可用球桿儀快速進行機床出廠檢驗,檢查其精度是否達到設計要求。球桿儀現已被國際機床檢驗標準如ISO230、 ANSI B5.54推薦采用。對機床用戶廠來說,可用球桿儀來進行機床驗收試驗,以取代NAS試件切削,或在用球桿儀檢測好機床后再切試件即可。 
    2.2.3工作精度檢測 
      QC10球桿儀是一種快速(10~15min)、方便、經濟地檢測數控機床兩軸聯動性能的儀器,可用于取代工作精度的NAS試件切削。
    
    68.數控機床潤滑系統控制的如何改進?
    答:機床潤滑系統的設計、調試和維修保養,對于提高機床加工精度、延長機床使用壽命等都有著十分重要的作用。但是在潤滑系統的電氣控制方面,仍存在以下問題:一是潤滑系統工作狀態的監控。數控機床控制系統中一般僅設油箱油面監控,以防供油不足,而對潤滑系統易出現的漏油、油路堵塞等現象,不能及時做出反應。二是設置的潤滑循環和給油時間單一,容易造成浪費。數控機床在不同的工作狀態下,需要的潤滑劑量是不一樣的,如在機床暫停階段就比加工階段所需要的潤滑油量要少。針對上述情況,在數控機床電氣控制系統中,對潤滑控制部分進行了改進設計,時刻監控潤滑系統的工作狀況,以保證機床機械部件得到良好潤滑,并且還可以根據機床的工作狀態,自動調整供油、循環時間,以節約潤滑油。 
      1 潤滑系統工作狀態的監控
      潤滑系統中除了因油料消耗,油箱油過少而使潤滑系統供油不足外,常見的故障還有油泵失效、供油管路堵塞、分流器工作不正常、漏油嚴重等。因此,在潤滑系統中設置了下述檢測裝置,用于對潤滑泵的工作狀態實施監控,避免機床在缺油狀態下工作,影響機床性能和使用壽命。
      過載檢測 在潤滑泵的供電回路中使用過載保護元件,并將其熱過載觸點作為PMC系統的輸入信號,一旦潤滑泵出現過載,PMC系統即可檢測到并加以處理,使機床立即停止運行。
      油面檢測 潤滑油為消耗品,因此機床工作一段時間后,潤滑泵油箱內潤滑油會逐漸減少。如果操作人員沒有及時添加,當油箱內潤滑油到達最低油位,油面檢測開關隨即動作,并將此信號傳送給PMC系統進行處理。
      壓力檢測 機床采用遞進式集中潤滑系統,只要系統工作正常,每個潤滑點都能保證得到預定的潤滑劑。一旦潤滑泵本身工作不正常、失效,或者是供油回路中有一處出現供油管路堵塞、漏油等情況,系統中的壓力就會顯現異常。根據這個特點,設計時在潤滑泵出口處安裝壓力檢測開關,并將此開關信號輸入PMC系統,在每次潤滑泵工作后,檢查系統內的壓力,一旦發現異常則立即停止機床工作,并產生報警信號。
      2 潤滑時間及潤滑次數的控制
      為了要使機床運動副的磨損減小,必須在運動副表面保持適當的清潔的潤滑油膜,即維持摩擦表面之間恒量供油以形成油膜。但是數控機床運動副需要的潤滑油量不是太多時,采用連續供油方式既不經濟也不合理。因為過量供油與供油不足同樣是有害的、會產生附加熱量、污染和浪費。因此,潤滑系統均采用定期、定量的周期工作方式。
      集中潤滑系統本身可以配置微處理器,專門用于設定潤滑泵停止的時間和每次供油時間,以控制潤滑泵間隙工作,設計人員往往也借此來簡化自己的PMC程序。
      但機床在不同的工作狀態下,如剛剛通電初始工作階段、加工運行和因調整、檢測工件而使機床暫停運行時,機床對潤滑油的需求量各不相同。在配置FANUC數控系統的機床中,通常通過控制潤滑泵工作的時間來調節提供的潤滑油量,但是,習慣考慮的是潤滑系統在機床加工運行狀態下的供油方式,而沒有顧及其它工作狀態,這樣,當機床處于其它工作狀態時,潤滑系統所提供的潤滑油量要么不夠,要么過多。
      機床導軌需要的潤滑油量近似可用下面公式計算:(長度+移動行程)×寬度×K。從公式中可以看出,機床導軌需要的潤滑油量與該導軌上的軸的移動距離有關。歐美生產的數控系統大多以行程量作為依據,來控制潤滑泵工作,間隙供油,并在系統中提供了相應的參數,便于機床制造商通過PMC程序對潤滑泵進行電氣控制。而在FANUC 0i系統中沒有類似的控制方法,為了能在配置FANUC 0i的數控機床上,采用近似的供油方式控制潤滑泵工作,我們改進了潤滑控制部分的電氣設計,讓控制系統能根據機床的具體工作情況自動調整潤滑泵工作頻率和每次的工作時間,在機床暫停時適當減少供油量,而機床初始工作時適當增加。
      現將潤滑泵的工作狀態分成三類,分別設置潤滑泵工作時間和頻率。開機初始階段 機床開機,潤滑泵即刻開始工作,連續供油一段時間,此時潤滑泵工作的時間T1比正常狀態下的要長,以便在短時間內提供足夠潤滑油,使機床導軌上迅速形成一層油膜。潤滑泵運行時間由PMC程序中的TMRB指令設定。與TMR指令不同,由TMRB設定的時間,用戶不能隨意修改調整。
      加工運行階段 機床開機以后,經過空載運行預熱后,進入穩定工作狀態。此后,控制系統控制潤滑泵間歇工作,以保證機床導軌能夠得到定期、定量的潤滑。潤滑泵每次工作的時間和其停止的時間由PMC程序中的TMR指令設定。TMR設定的時間參數,用戶可以在PMC數據窗口中根據需要適當調整。
      暫停階段 工件待加工或加工完畢時,機床往往處于暫停工作狀態,潤滑油的需求量相應減少,因此,需要及時調整控制方式,適當延長潤滑泵停止工作的時間,以減少其工作頻率,從而減少油品消耗。實現的關鍵是機床處于暫停狀態時,系統如何獲知。FANUC 0i數控系統中提供了信號MVX(F102.0)、MVY(F102.1)、MVZ(F102.3),用于反映機床各軸的移動狀態。如果該信號狀態為“0”,表明相應機床軸靜止不動,如果所有移動軸均靜止不動,則表明機床此時處于暫停工作狀態。所以,只要上述所有信號狀態都為“0”,通過設計,PMC程序自動改變潤滑泵工作及停止時間。此時,潤滑泵工作的時間T2和停止的時間T3均使用TMRB指令設定,同樣,用戶不可以隨意修改這兩個時間參數。
      3 潤滑報警信號的處理
      壓力異常 數控機床中潤滑系統為間歇供油工作方式。因此,潤滑系統中的壓力采用定期檢查方式,即在潤滑泵每次工作以后檢查。如果出現故障,如漏油、油泵失效、油路堵塞,潤滑系統內的壓力就會突然下降或升高,此時應立即強制機床停止運行,進行檢查,以免事態擴大。
      油面過低 以往習慣的處理方法是將“ 油面過低”信號與“ 壓力異常”報警信號歸為一類,作為緊急停止信號。一旦PMC系統接收到上述信號,機床立即進入緊急停止狀態,同時讓伺服系統斷電。但是,與潤滑系統因油路堵塞或漏油現象而造成“ 壓力異常”的情況不同,如果潤滑泵油箱內油不夠,短時間不至于影響機床的性能,無需立即使機床停止工作。但是,出現此現象后,控制系統應及時顯示相應的信息,提醒操作人員及時添加潤滑油。如果操作人員沒有在規定時間內予以補充,系統就會控制機床立即進入暫停狀態。只有及時補給潤滑油后,才允許操作人員運行機床,繼續中斷的工作。針對“油面過低”信號,這樣的處理方法可以避免發生不必要的停機,減少輔助加工時間,特別是在加工大型模具的時候。在設計時,我們將“ 油面過低”信號歸為電氣控制系統“ 進給暫停”類信號,采用“提醒——警告——暫停,禁止自動運行”的報警處理方式。一旦油箱內油過少,不僅在操作面板上有紅色指示燈提示,在屏幕上也同時顯示警告信息,提醒操作人員。如果該信號在規定的時間內沒有消失,則讓機床迅速進入進給暫停狀態,此時暫停機床進行任何自動操作。操作人員往油箱內添加足夠的潤滑油后,只需要按“循環啟動”按鈕,就可以解除此狀態,讓機床繼續暫停前的加工操作。
      4 結語
      數控機床電氣控制設計過程中,潤滑系統的處理若被忽視,對于機床的使用者而言,機床各部件能否定期定量得到潤滑,卻是十分重要的問題。應不斷改進、完善產品的設計,減少機床出現故障的次數,提高產品的可靠性。
    
    
    69.如何對數控加工工序進行劃分?
    答:數控加工工序的劃分一般可按下列方法進行:
     。1)刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序,用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它們可以完成的其它部位。這樣可減少換刀次數,壓縮空程時間,減少不必要的定位誤差。
     。2)以加工部位分序法 對于加工內容很多的零件,可按其結構特點將加工部分分成幾個部分,如內形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面,后加工孔;先加工簡單的幾何形狀,再加工復雜的幾何形狀;先加工精度較低的部位,再加工精度要求較高的部位。
     。3)以粗、精加工分序法 對于易發生加工變形的零件,由于粗加工后可能發生的變形而需要進行校形,故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。 字串7 
        綜上所述,在劃分工序時,一定要視零件的結構與工藝性,機床的功能,零件數控加工內容的多少,安裝次數及本單位生產組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則,要根據實際情況來確定,但一定力求合理。
    
    70.數控加工順序的安排應遵循什么原則?
    答:加工順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況,以及定位夾緊的需要來考慮,重點是工件的剛性不被破壞。順序一般應按下列原則進行:
      (1)上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊,中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。
      (2)先進行內形內腔加工序,后進行外形加工工序。
      (3)以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行,以減少重復定位次數,換刀次數與挪動壓板次數。
      (4)在同一次安裝中進行的多道工序,應先安排對工件剛性破壞小的工序。
    
    71.數控加工工件裝夾方式的確定應注意那幾方面?
    答:在確定定位基準與夾緊方案時應注意下列三點:
     。1) 力求設計、工藝、與編程計算的基準統一。
     。2) 盡量減少裝夾次數,盡可能做到在一次定位后就能加工出全部待加工表面。 字串2 
     。3) 避免采用占機人工調整方案。
     。4) 夾具要開暢,其定位、夾緊機構不能影響加工中的走刀(如產生碰撞),碰到此類情況時,可采用用虎鉗或加底板抽螺絲的方式裝夾。
    
    72.如何確定對刀點比較合理?工件坐標系與編程坐標系有什么關系?
    答:1.對刀點可以設在被加工零件的上,但注意對刀點必須是基準位或已精加工過的部位,有時在第一道工序后對刀點被加工毀壞,會導致第二道工序和之后的對刀點無從查找,因此在第一道工序對刀時注意要在與定位基準有相對固定尺寸關系的地方設立一個相對對刀位置,這樣可以根據它們之間的相對位置關系找回原對刀點。這個相對對對刀位置通常設在機床工作臺或夾具上。其選擇原則如下: 
      1) 找正容易。 
      2) 編程方便。 
      3) 對刀誤差小。 
      4) 加工時檢查方便、可*。 
      2. 工件坐標系的原點位置是由操作者自己設定的,它在工件裝夾完畢后,通過對刀確定,它反映的是工件與機床零點之間的距離位置關系。工件坐標系一旦固定,一般不作改變。工件坐標系與編程坐標系兩者必須統一,即在加工時,工件坐標系和編程坐標系是一致的。 
    
    73.如何選擇走刀路線?
    答:走刀路線是指數控加工過程中刀具相對于被加工件的運動軌跡和方向。加工路線的合理選擇是非常重要的,因為它與零件的加工精度和表面質量密卻相關。在確定走刀路線是主要考慮下列幾點: 
      1) 保證零件的加工精度要求。 
      2) 方便數值計算,減少編程工作量。 
      3) 尋求最短加工路線,減少空刀時間以提高加工效率。 
      4) 盡量減少程序段數。 
      5) 保證工件輪廓表面加工后的粗糙度的要求,最終輪廓應安排最后一走刀連續加工出來。 
      6) 刀具的進退刀(切入與切出)路線也要認真考慮,以盡量減少在輪廓處停刀(切削力突然變化造成彈性變形)而留下刀痕,也要避免在輪廓面上垂直下刀而劃傷工件。
    
    74.如何在數控加工過程中監控與調整?
    答:工件在找正及程序調試完成之后,就可進入自動加工階段。在自動加工過程中,操作者要對切削的過程進行監控,防止出現非正常切削造成工件質量問題及其它事故。 字串3
      對切削過程進行監控主要考慮以下幾個方面: 
      1.加工過程監控 粗加工主要考慮的是工件表面的多余余量的快速切除。在機床自動加工過程中,根據設定的切削用量,刀具按預定的切削軌跡自動切削。此時操作者應注意通過切削負荷表觀察自動加工過程中的切削負荷變化情況,根據刀具的承受力狀況,調整切削用量,發揮機床的最大效率。 
      2.切削過程中切削聲音的監控 在自動切削過程中,一般開始切削時,刀具切削工件的聲音是穩定的、連續的、輕快的,此時機床的運動是平穩的。隨著切削過程的進行,當工件上有硬質點或刀具磨損或刀具送夾等原因后,切削過程出現不穩定,不穩定的表現是切削聲音發生變化,刀具與工件之間會出現相互撞擊聲,機床會出現震動。此時應及時調整切削用量及切削條件,當調整效果不明顯時,應暫停機床,檢查刀具及工件狀況。 
      3.精加工過程監控 精加工,主要是保證工件的加工尺寸和加工表面質量,切削速度較高,進給量較大。此時應著重注意積屑瘤對加工表面的影響,對于型腔加工,還應注意拐角處加工過切與讓刀。對于上述問題的解決,一是要注意調整切削液的噴淋位置,讓加工表面時刻處于最佳]的冷卻條件;二是要注意觀察工件的已加工面質量,通過調整切削用量,盡可能避免質量的變化。如調整仍無明顯效果,則應停機檢察原程序編得是否合理。
    
    75.數控設備空運行與功能檢驗有哪些要求?
    答:在機床完成安裝的相關工作,并完成了就位安裝的相關驗收工作后,機床可以進行功能驗收和調試,為后續的幾何精度和工作精度的驗收和調試進行前期的準備工作。通常而言,只有完成了功能驗收和空運轉后,才能進行幾何精度和工作精度的驗收、調試工作。
        空運轉檢驗是在無負荷狀態下運轉機床,檢驗各機構的運轉狀態、溫度變化、功率消耗、操縱機構動作的靈活性、平穩性、可靠性及安全性試驗。
        機床的主運動機構應從最低速度起依次運轉,每級速度的運轉時問不得少于2分鐘。用交換齒輪、皮帶傳動變速和無級變速的機床,可作低、中、高速運轉。在最高速度時應運轉足夠的時間(不得少于1小時),使主軸軸承(或滑枕)達到穩定溫度。
        進給機構應作依次變換進給量(或進給速度)的空運轉試驗。對于正常生產的產品,檢驗時,可僅作低、中、高進給量(或進給速度)試驗。有快速移動的機構,應作快速移動的試驗。在空運轉過程中,還應該做以下的具體檢驗。
    1、溫升檢驗
        在主軸軸承達到穩定溫度時,檢驗主軸軸承的溫度和溫升,其值均不得超過表5-3主軸軸承溫度和溫升的規定。
        注:機床經過一定時間的運轉后,其溫度上升幅度不超過每小時50C時,一般可認為已達到穩定溫度。
    2、主運動和進給運動的檢驗
        檢驗主運動速度和進給速度(進給量)的正確性,并檢查快速移動速度(或時間)。在所有速度下,機床工作機構均應平穩、可靠。
    3、動作檢驗
       機床動作試驗包括以下內容:
    (1)用一個適當速度檢驗主運動和進給運動的起動、停止 (包括制動、反轉和點動等) 動作是否靈活、可靠;
    (2)檢驗自動機構 (包括自動循環機構) 的調整和動作是否靈活、可靠;
    (3)反復變換主運動和進給運動的速度,檢查變速機構是否靈活、可靠以及指示的準確性;
    (4)檢驗轉位、定位、分度機構動作是否靈活、可靠;
    (5)檢驗調整機構、夾緊機構、讀數指示裝置和其他附屬裝置是否靈活、可靠;
    (6)檢驗裝卸工件、刀具、量具和附件是否靈活、可靠;
    (7)與機床連接的隨機附件應在該機床上試運轉,檢查其相互關系是否符合設計要求;
    (8)檢驗其他操縱機構是否靈活、可靠;
    (9)檢驗有刻度裝置的手輪反向空程量及手輪、手柄的操縱力?粘塘繎嫌嘘P標準的規定。操縱力應符合手輪、手柄的操縱力表的要求;
    4、安全防護裝置和保險裝置的檢驗
       按GB 15760-2004《金屬切削機床安全防護通用技術條件》等標準的規定,檢驗安全防護裝置和保險裝置是否齊備、可靠。
    5、噪聲檢驗
        機床運動時不應有不正常的尖叫聲和沖擊聲。在空運轉條件下,對于精度等級為Ⅲ級和Ⅲ級以上的機床,噪聲聲壓級不得超過75 dB(A);對于其他機床精度等級的機床,噪聲聲壓級不應超過85 dB(A)。
    6、液壓、氣動、冷卻、潤滑系統的檢驗
      一般應有觀察供油情況的裝置和指示油位的油標,潤滑系統應能保證潤滑良好。機床的冷卻系統應能保證冷卻充分、可靠。機床的液壓、氣動、冷卻和潤滑系統及其他部位均不得漏油、漏水、漏氣。冷卻液不得混入液壓系統和潤滑系統。
    7、整機連續空運轉試驗時間控制
        對于自動、半自動和數控機床,應進行連續空運轉試驗,整個運轉過程中不應發生故障連續運轉時間應符合表5-4整機連續空運轉時間表規定。試驗時自動循環應包括所有功能和全部工作范圍,各次自動循環之間休止時問不得超過1分鐘。
    8、檢驗場地應符合有關標準要求,通常包含以下條件:
    (1)環境溫度:15~350C;
    (2)相對濕度:45%~75%;
    (3)大氣壓力:86~106kPa;
    
    76.數控設備驗收流程應注意哪些事項?
    答:機床的包裝箱到達安裝現場后,設備管理部門要及時組織有關人員開箱檢查,參加人員應包括設備管理人員、設備采購人員和設備計劃調配員、檔案人員和供應方的指定負責人。如果是進口設備,則需要商務代理、海關商檢人員等。
    一、搬運和拆箱的注意事項
    1、提貨時應該檢查包裝箱是否完好,如果發現問題,應該記錄在案。
    2、了解機床凈重、毛重,選擇合適的起運工具,并檢查吊具和起吊鋼絲是否完好。
    3、吊運時,必須注意機床包裝箱的吊運位置及重心位置。
    4、起吊時,嚴禁將身體的任何部位置于起吊的包裝箱下面,嚴禁將起吊的包裝箱從人頭頂越過。
    5、起吊時,不得使包裝箱發生傾斜。
    6、鏟運時,鏟尖應該超過重心位置適當的距離。
    7、拆箱時,嚴禁頂蓋及四側包裝物掉入或擠入包裝箱內,以免損壞機床零件或電器件等。
    8、機床未就位前,嚴禁拆卸機床活動部件的固定物。
    9、嚴禁用鋼管直接墊在床身下面滾動搬運機床。
    二、相關檔案的驗收和歸檔
    1、 包裝箱上的銘牌是否符合采購合同要求的產品。
    2、 裝箱是否完好,是否受潮。如果包裝箱已經損壞、受潮等,應該保留相應證據,并更換設備。
    3、 設備開箱后由檔案人員進行資料歸檔,這樣可以避免資料流失到單位或個人手中。應該歸檔的開箱檢驗資料包括:
    (1)裝箱單、出廠合格證。
    (2)出廠精度檢驗報告。
    (3)隨機操作手冊、維修手冊、說明書,圖紙資料、計算機資料及管理系統(軟件)等技術文件
    (4)設備開箱驗收單。
    開箱檢驗階段的資料收集需注意以下問題:
    (1)在檔案驗收過程中,裝箱單是不可以代替設備開箱驗收單的。因為,很多生產廠家隨機資料不包含購置合同中另行提出的其它資料,這就要求檔案部門除收集裝箱單歸檔外,還要按合同規定,對照裝箱單清點附件、備件、工具的數量、規格及完好情況,逐項登記,認真填寫出一份用于歸檔的開箱驗收單。
    (2)設備出廠精度檢驗單是供方根據購貨合同中設備性能、指標條款規定,出具的設備出廠原始精度檢測數據,這是用戶在設備進廠后調試初始精度的依據數據,也是設備進入大中修階段維修調試時的依據數據,該份資料對于需方很有保存價值,必須要求歸檔。如果沒有,應及時與設備提供方索取。
    (3)要求用戶在進口數控機床到貨后,必須請地方商檢局進行商檢并將商檢報告歸檔。對在采購運輸過程中發生的事故或被盜事件,對檢查主機、數控柜、操作臺等有無碰撞損傷、受潮、銹蝕、各防護罩是否齊全完好等影響設備質量的情況,以及出現的調試達不到合同規定的性能、指標等問題,應及時向有關部門反映,對查詢、取證或索賠的資料應收集齊全并及時歸檔。
    按照我國GB 5226.1-2002《機械安全 機械電氣設備 第1部分 通用技術條件》國家規范,為了安裝、操作和維護機械電氣設備所需的資料,應以簡圖、圖、表圖、表格和說明書的形式提供。提供的資料可隨提供的電氣設備的復雜程度而異。對于很簡單的設備,有關資料可以包容在一個文件中,只要這個文件能顯示電氣設備的所有器件并使之能夠連接到供電網上。
    設備供方應確保隨每臺數控設備應該提供以下的電氣技術資料:
    1、安裝圖
       安裝圖應給出安裝機械的準備工作所需的所有資料,在復雜情況下,可能需要參閱詳細的裝配圖。
        應清楚表明現場安裝電源電纜的推薦位置、類型和截面積。
        應給定機械電氣設備電源線用的過電流保護器件的形式、特性、額定和調定電流選擇所需的數據。
        如果必要,應詳細說明由用戶準備的地基中的通道的尺寸、用途和位置。
        應詳細說明機械和用戶自備的有關設備之間的通道、電纜托架或電纜支承物的尺寸、類型及用途。
        如果必要,圖上應表明移動或維修電氣設備所需的空間。
        在需要的場合應提供互連接線圖或互連接線表。這種圖或表應給出所有外部連接的完整信息。如果電氣設備預期使用一個以上電源供電,則互連接線圖或表應指明使用的每個電源所要求的變更或連接方法。
    2、框圖(系統圖)和功能圖
        如果需要便于了解操作的原理,則應提供框圖(系統圖)?驁D(系統圖)象征性地表示電氣設備及其功能關系。
        功能圖可用作框圖的一部分,或除了框圖之外還有功能圖。
    3、電路圖
       如果框圖(系統圖)不能充分詳細表明電氣設備的基本原理,則應提供電路圖。這些圖應示出機械及其有關電氣設備的電氣電路。機械上的和貫穿于所有文件中的器件和元件的符號和標志應是完全一致的。
        在適當的場合應提供表明接口連接端子的電路圖。為了簡化,這種圖可與電路圖一起使用。電路圖應包括每個單元詳細電路圖的參考資料。
        在機電圖上,開關符號應展示為電源全部斷開狀態(如電、空氣、水、潤滑劑的開關),而機械及其電氣設備應展示為正常起動的狀態。
    4、操作說明書
        技術文件中應包含有一份詳述安裝和使用設備的正確方法的操作說明書。應特別注意所提出的安全措施和預料到的不合理的操作方法。
        如果能為設備操作編制程序,則應提供編程方法、需要的設備、程序檢驗和附加安全措施的詳細資料。
    5、維修說明書
        技術文件中應包含有一份詳述調整、維護、預防性檢查和修理的正確方法的維修說明書。維修記錄有關建議應為該說明書的一部分。
    6、元器件清單
        元器件清單至少應包括訂購備用件或替換件所需的信息(如元件、器件、軟件、測試設備和技術文件)。這些文件是預防性維修和設備保養所需要的,其中包括建議由設備的用戶在倉庫中儲備的元器件。
        在開箱檢驗和資料歸檔時,應該按照以上的六項文件進行詳細的查閱,不然的話,后續設備使用和檢修都非常的不方便,不能將設備的效益充分的發揮出來。常見的開箱驗收通常只進行資料的有無驗收,而沒有資料內容的完整性進行驗收。而多數廠商都提供以上的六項資料,但是很多廠商的資料非常的不規范,給實際的數控設備使用廠商帶來很多不便。
    對金屬切削機床廠商、設備采購方而言,隨機技術文件的更詳細的要求,也可以參照JB/T 9875-1999《金屬切削機床.隨機技術文件的編制》的規范進行資料的驗收和歸檔。
    三、外觀質量檢查對于開箱后的機床外觀質量的驗收,應該包含以下的內容:
    1、機床外觀表面不應有圖樣未規定的凸起、凹陷、粗糙不平和其他損傷口。
    2、機床的防護罩應平整、勻稱,不應翹曲、凹陷。
    3、機床零、部件外露結合面的邊緣應整齊、勻稱,不應有明顯的錯位,錯位量及不勻稱量不得超過表5-2的規定。
        機床的門、蓋與機床的結合面應貼合,貼合縫隙值不得大于表5-2的規定。
    4、外露的焊縫應修整平直、均勻。
    5、裝入沉孔的螺釘不應突出于零件表面,其頭部與沉孔之間不應有明顯的偏心,固定銷一般應略突出于零件外表面,螺栓尾端應略突出于螺母端面,外露軸端應突出于包容件的端面,突出值約為倒棱值,內孔表面與殼體凸緣間的壁厚應均勻對稱,其凸緣壁厚之差不應大于實際最大壁厚的25%。
    6、機床外露零件表面不應有磕碰、銹蝕。螺釘、鉚釘、銷子端部不得有扭傷、錘傷等缺陷。
    7、金屬手輪輪緣和操縱手柄應有防銹層
    8、鍍件、發藍件、發黑件色調應一致,防護層不得有褪色、脫落現象。
    9、電氣、液壓、潤滑和冷卻等管道的外露部分應布置緊湊,排列整齊.必要時應用管災固定,管子不應產生扭曲、折疊等現象。
    10、機床零件未加工的表面應涂以油漆?刹鹦兜难b配結合面的接縫處,在涂漆以后應切開,切開時不應扯破邊緣。
        機床上的各種標牌應清晰、耐久。銘牌應固定在明顯位置。標牌的固定位置應正確、平整牢固、不歪斜。
    
    77.數控維修的常用方法有哪些?
    答:數控系統的故障診斷有故障檢測,故障判斷及隔離和故障定位。為了及時發現系統出現故障,快速確定故障所在部位并能及時排除,要求:1)故障檢測應簡便,不需要復雜的操作和指示。2)故障診斷所需要的儀器應盡可能少,為此可以采用以下的診斷方法。
    1   問
      由于機床發生故障的前后機床操作人員都在現場, 他們對故障發生的前因,過程和結果都是非常清楚的 ,所以從他們的回答可以了解到機床故障的一些重要信息. 問題一般有如下要點: 
    1)故障發生的經過(何時發生,怎樣發生)
    2)故障發生后造成的結果和現象
    3)故障是漸發的,還是突發的
    4)以前是否出現過該現象
    5)維修紀錄
    例1 LK—32+928TC,在切削螺紋時,螺距不準.
    分析   在一系列的提問中得知,該故障已經發生了十多天了,廠家也一直派維修人員維修過XZ 軸的機械傳動部件,并更換了系統主板,但故障一直不能排除.既然不是機械,也不是主板問題,本來懷疑是加工工藝問題,但故障發生前他們也是這樣加工步驟,所以排除,后經問得知在此故障前也出現過失步,但換主板之后失步消失,但切削螺紋功能就不正常,因此懷疑維修人員在更換主板時沒有恢復原來機機床的參數,由于928TC中的11號參數的LINE是選擇編碼器線性的,假如該位參數設置不對,是可能出現上述故障的.LINE為1時表示該機床應該是配1024的編碼器,為0表示該機床應該是配1200的編碼器,但由于本機床的編碼器的標注已經消失,所以只能把該位的參數改為以原來相反的數,修改后試車,螺紋功能正常.
    例2 蘭溪數控銑床,在回零時,X軸一直快速移動,直到撞機床.從而系統有X軸報警.
    分析   經詢問該故障是昨天的一次撞機后出現.此可知有可能是在撞機時把回零接近開關撞壞或撞開了,使接近開關感應到減速檔板,使CNC一直沒有接收到減速信號,從而出現上述故障,拆下鈑金發現回零接近開關已經撞裂,更換調整后回零正常.
    2 看
    在維修過程中,有些故障點是可以觀察到的.如下:
    
    1)燒焦和打火現象
    2)機械卡死和機械部件變形.
    3)接線松動,斷路,虛焊等.
    4)故障現象表現特征.
    例3 廣機6136+DA98+980,當運行切削螺紋指令時,有時機床停止不動,有時又正常工作。
    分析 運行切削螺紋時,也即是當系統遇到G92指令時,系先檢查主軸光電編碼器反饋回來的一轉信號和轉速信號,當接收到這些數據后,系統才根據這些數據和G92里的數據進行運算,然后發出指令使機床開始切削。
      排除步驟 :我們根據故障現象和切削螺紋的工作原理可知,引起故障可能是編碼器回路某地方接觸不好,使電路時斷時通,系統接收到的信號時有時沒,從而出現上述的故障,首先觀察編碼器線兩頭的插座是否虛焊,再檢查系數接收電路和編碼器內部電路,當拆開編碼器插頭發現有引腳焊點已經生銹,更換插頭后,一切正常。
    例4 荊州6136+980+DA98,Z軸運動時,偶爾系統顯示Z軸驅動器報警,而DA98顯示9號報警。
    工作原理: 在980T中,驅動器報警報警信號從驅動器發送過來,一般有高電平和低電平有效兩種選擇, 當9號參數為11時表示高電平有效,為0時表示低電平有效,在980T+DA98一般是設高電平有效,也即是當驅動有高電平輸入到系統,系統就顯示報警。由于驅動也報警,所示可以排除是系統故障,驅動器9號報警是編碼器出錯報警,只要檢查電機反饋端到驅動接收這一環就可以,拆下鈑金發現電機編碼器已破裂,更換后報警消除。
    例5 南通銑配990M,手動移動Z軸時,套筒不能上下移動。
    分析 套筒不能移動,有可能是機械卡死,也有可能是皮帶松動打滑,拆下保護電機鈑金和Z軸箱蓋發現皮帶已裂開,更換皮帶后工作正常。
    3 聽
    聽是根據聲音來判斷故障原因,在維修過程可以聽的聲音有:
    1)主軸噪音
    2)進給軸移動聲。
    3)各電 機轉動聲
    4)繼電器,接觸器動作聲等
    例6   德州6140機床,MST功能不正常,有時行,有時不行。
    分析 MST功能不正常,我們可以分三層來分析,首先是系統的MST輸出電路,假如+24V和芯片2803不正常。其次,控制電路 控制電壓110V不正常。最后是主電路中的380V電壓不正常。上述三種都可以引MST功能不正常。我們首先檢查強電柜,當打開電柜箱時,聽到控制變壓器“吱吱”響,而正常是不會發出這種聲音的,假如真的是電壓器不正常,就符合第二種推斷。更換同型號變壓器后MST功能正常。
    例7   武義6132在手動移動X軸拖板時,拖板來回振蕩。
    分析 X軸拖板來回振蕩有可能是機械卡死引起皮帶打滑,也有可能是電機內部卡死或缺相供電。為了區別是機械卡死還是電氣故障。把電機拆下,用鈑手手動移動拖板,拖板可以來回自由移動。排除機械故障。給拆下的電機上電使其轉動,電機在來回振蕩,懷疑電機損壞,更換電機現象如舊。最后拆開電機插頭發現一相接線已脫落,重新焊上工作正常。
    4 嗅覺和觸摸
      有時機床出故障時,通過嗅覺和觸摸也可以定位出故障點,一般有芯片和電線燒焦的糊味,而手摸電器表面感覺溫度,機械部件的振動和反向間隙等。
    例8   云南機床廠6140+980T在上電加工一個小時,換刀時無動作,但停機半小時再上電時換刀正常。
    分析 由于故障出現后手動換刀時,強電柜的交流觸接器一直有動作,說明系統輸出的刀架正轉信號是正常的,出現上述故障有可能是刀架的絕緣性不好,當工作一段時間發熱引起短路跳閘。查強電柜的空氣斷路器肯確已跳閘保護,后用觸摸刀架電機明顯發熱,更換刀架電機上電工作兩小時正常,說明推測正確。
    5 互換法
      在數控系統中常有型號完全相同的電路板,模塊,集成電路和其它零部件。我們可將相同部分互相交換,觀察故障轉移情況,以快速確定故障部位。當數控系統某個軸運動不正常,如爬行,抖動,時動時不動,一個方向另一個方向不動等故障時。常采互換法來確定故障部位。
    例9 配980T+DA98系統的LK---32型數控車床出現X軸進給正常,反向不正常。時動時不動。采用手輪進給也如此。
    分析 980T系統是以位置,方向脈沖兩路信號差分式輸出 到DA98進行運算放大,以三相正弦波驅動伺服電機動轉。
      由上述故障說明系統輸出的位置脈沖正常,但由于反向失常,有如下的可能:
    1) 系數方向脈沖不正常。
    2)也有可能是方向脈沖傳輸線路時斷時好。
    3)驅動方向接收電路失常。
    4)電機故障。先把X軸和Z軸信號線系統端的插頭對調。也即是把XS30和XS31的插頭對調。上電在手動方式下+Z和-Z來回按住,觀察X軸的拖板會不會來回走動,若來回走動說明是第一種可能。若還是不正常,即X軸和Z軸的信號線整根對換,若正常,說明是信號線的問題,若不正常,對換X軸和Z軸驅動器輸出到電機的三相電線和電機反饋回來的信號線插頭。若X軸正常就明是驅動器故障,若不正常即說明是電機故障。通過上面的更換法為驅動器故障,更換后工作正常。
    例10 配980T+變頻器的CK6132I 數控切削螺紋時,重復切削幾次時,把牙全部掃平。
    分析 出現上述現象可由多方面原因引起,我們只能一個個排除。
    1)機床的機械故障。
    2)設置參數不當。
    3)主板故障。
    4) 編碼器故障。 
    5)編碼器反饋線接觸不好。首先通過更換法來排除,更換編碼器,假如正常,說明編器故障,否則更換編碼器反饋線,若正常,說明編碼器反饋線接觸不好,否則更換主板,正?赡茉O置參數不當和主板故障。否則為機械故障。
    5   隔離法
      在維修過程中,有些故障是關系到一個很長的鏈,如果一個個部件排除,既費時,又煩瑣。以某一部件為界隔離一部分后再進行排除,有時起到事半功倍的效果。
    例11 荊州荷花6125+980T+DF3A,在換刀時出現跳閘。
    分析 由于跳閘是在換刀時出現的,我們可以得知是刀架控制回路某處漏電引起跳閘保護。但由于不知某個部件,假如一個個排除不必要,我們可以把強電柜的接線排的刀架三相電斷開,使刀架電機斷開,然后上電換刀觀察是否跳閘,假如有,即是三相輸入到接線排的線路有漏電現象,否則是接線排到刀架電機線路有漏電現象。經觀察,斷開上電換刀并沒跳閘,說明是接線排到刀架電機線路有漏電現象。由于機床的刀架電機是采用內接法,而接線排到刀架電機的連線點在刀架底下一個槽內。由于加工加冷卻液時,有冷卻液滲透到槽內引起短路。拆下刀架把線取出吹干,用熱縮重新包好,裝進槽再用玻璃膠封好。裝好上電換刀正常。
    例12   中星數控6125+980T+DA98,在加工過程中X軸驅動器出現4號報警。關機重新上機移動X軸就出現報警。
    分析 查驅動器說明書4號報警為位置超差報警。
    原因有:1)電路板故障。
    2)電機U,V,W引線接錯。
    3)編碼器電纜引線接錯。
    4)編碼器故障。
    5)設定位置超差檢測范圍太小。
    6) 位置比例增益太小。
    7)轉矩不足。由于是在加工過程出現報警,所以2,3,4和5的可能性先排除,余下的1 ,4和6。1和4的可能是電氣故障,而6的可能是由于機械卡死而使轉矩不足,為了弄清是電氣故障和機械故障,可以把電機和絲杠分開,上電移動X軸觀察電機是否轉動,若轉動則說明是機械卡死,否則電氣故障。拆下上電觀察電機是可以轉動,后來拆下絲杠的鈑金,發現絲杠的螺母座有很多鐵屑。用鈑手也轉不動絲杠,說明是機械卡死。后來把螺母座用汽油清洗一次重新裝好上電一切正常。
    6 自診斷
      自診斷技術是當今數控系統的一項十分重要技術,它是評價系統性能一項重要技術的主要指標。數控系統自診斷越來越強,從原來的簡單的診斷朝著多功能化的方向發展,其報警種類也越來越多。當數控系統一旦出現故障,借助系統的診斷功能可以迅速,準確地查明原因并確定故障部位。因此,對維修人員來說,熟悉系統的自診斷功能是十分重要。
    1)開機自診斷
      數控系統通電后,系統自診斷軟件會對系統最關鍵的硬件和控制軟件檢查,如CPU ,RAM,ROM等芯片,I/O口及監控軟件,如果正常,將進入正常操作界面。如檢測不通過,即在液晶上顯示報警信息或報警號。指出哪個部分發生了故障,將故障原因定位在一定的范圍內,然后通過維修手冊找出造成故障的真正原因,根據書上的說明進行排除。
    例13   配980T的數控機床每次開機會顯示“未能保持有效型數據”。
    分析 在查維修手冊該報警為RAM對新設置的參數和程序存儲不了,為RAM損壞,更換主板兩片RAM芯片上電開機一切正常。
    例14   南通銑配990M開機時出現“科能報警”。
    分析 在查維修手冊該報警為CPU 處理出錯。一般由于工作電壓偏低或偏高;或是芯片的引腳接觸不良。先用萬用表測電源盒的+5V是否正常。如不正?梢杂眯÷萁z刀調節電源盒的電位器使輸出為+5V。如正常,可把系統的主板拆下,把CPU,CLPD等芯片撥出,然后把IC座的觸頭重新調整再把芯片插回。
    2) 運行自診斷
      運行自診斷是數控系統正常時,運行內部診斷程序對系統本身,位置伺服單元以及數控裝置相連的其它外部裝置進行自動測試并顯示有關信息和故障信號。只要系統不斷電,這種診斷將會反復進行下去,不會停止。診斷信息有:CNC與機床之間的I/O接口;CNC內部各存儲器的信息;伺服系統的狀態信息;MDI面板操作面板的狀態信息等。
    例15   數控系統為980TA,伺服為DA98,開機運行時系統顯示X軸驅動器報警,而驅動器顯示11號報警。
    分析 驅動器11號報警可從驅動器使用說明書可了解其故障原因和排除故障方法。
    原因:1)電路板故障。 
    2)驅動U、V、W之間短路。 
    3)電機絕緣損壞 。
    4)供電電壓偏低 等。按上面的互換法把X軸和Z軸的驅動對換,驅動報警并沒清除。故可排除X軸驅動器。后來把電機的插頭扭下進發現插頭的絕緣體已經燒焦使驅動U、V、W之間短路。 后來更換電機插頭上電一切正常。
    78.數控臥式車床的空運行及功能檢驗方法有哪些?
    答:通常對于最大車削直徑200~1000 mm,最大車削長度至 5000 mm的數控臥式車床型式通常按以下的要求進行空運行和功能檢驗。
    1、手動功能檢驗:
       用按鍵、開關或人工操縱對機床進行功能試驗,試驗其動作的靈活性、平穩性和可靠性。
    (1)任選一種主軸轉速和動力刀具主軸轉速,啟動主軸和動力刀架機構進行正轉、反轉、停止(包括制動)的連續試驗,連續操作不少于7次。
    (2)主軸和動力刀具主軸做低、中、高轉速變換試驗,轉速的指令值與顯示值(或實測值)之差不得大于5%。
    (3)任選一種進給量,將啟動進給和停止動作連續操縱,在Z軸、 X軸、C’軸的全部行程上做工作進給和快速進給試驗, Z軸、X軸快速行程應大于1/2全行程。正、反方向連續操作不少于7次。并測量快速進給速度及加、減速特性。測試伺服電機電流的波動,其允許差值由制造廠規定。
    (4)在Z軸、X軸、C’軸的全部行程上,做低、中、高進給量變換檢驗。
    (5)用手搖脈沖發生器或單步移動溜板、滑板、C’軸的進給檢驗。
    (6)用手動或機動使尾座和尾座主軸在其全部行程上作移動檢驗。
    (7)有鎖緊機構的運動部件,在其全部行程的任意位置上作鎖緊試驗,傾斜和垂直導軌的滑板,切斷動力后不應下落。
    (8)回轉刀架進行各種轉位夾緊檢驗。
    (9)液壓、潤滑、冷卻系統做密封、潤滑、冷卻性能試驗,要求調整方便、動作靈活、潤滑良好、冷卻充分,各系統不得滲漏。
    (10)排屑、運屑裝置檢驗。
    (11)有自動裝夾換刀機構的機床,應進行自動裝夾換刀檢驗。
    (12)有分度定位機構的C’軸應進行分度定位檢驗。
    (13)數字控制裝置的各種指示燈、程序讀入裝置、通風系統等功能檢驗。
    (14)卡盤的夾緊、松開,檢驗其靈活性及可靠性。
    (15)機床的安全、保險、防護裝置功能檢驗;
    (16)在主軸最高轉數下,測量制動時間,取7次平均值;
    (17)自動監測、自動對刀、自動測量、自動上下料裝置等輔助功能檢驗;
    (18)液壓潤滑、冷卻系統做密封、潤滑、冷卻性能檢驗,要求操作方便、動作靈活、潤滑良好、冷卻充分、各系統無滲漏。
    2、控制功能驗收
       用CNC控制指令進行機床的功能檢驗,檢驗其動作的靈活性和功能可靠性。
    (1)主軸進行正轉、反轉、停止及變換主軸轉速檢驗(無級變速機構做低、中、高速檢驗;有級變速機構做各級轉速檢驗);
    (2)進給機構做低、中、高進給量及快速進給變換檢驗;
    (3)C’軸、X軸和Z軸聯動檢驗;
    (4)回轉刀架進行各種轉位夾緊試驗,選定一個工位測定相鄰刀位和回轉1800的轉位時間,連續7次,取其平均值;
    (5)試驗進給坐標的超程、手動數據輸人、坐標位置顯示、回基準點、程序序號指示和檢索、程序停、程序結束、程序消除、單步進給、直線插補、圓弧插補、直線切削循環、錐度切削循環、螺紋切削循環、圓弧切削循環、刀具位置補償、螺距補償、間隙插補及其他說明書規定的面板及程序功能的可靠性和動作的靈活性;
    3、溫升檢驗
        測量主軸高速和中速空運轉時主軸軸承、潤滑油和其他主要熱源的溫升及其變化規律。檢驗應連續運轉180分鐘。為保證機床在冷態下開始試驗,試驗前16 小時內不得工作。試驗不得中途停車。試驗前應檢查潤滑油的數量和牌號,并符合使用說明書的規定。
        溫度測量應在主軸軸承(前、中、后)處及主軸箱體,電機殼和液壓油箱等產生熱量的地方。
        主軸連續運轉,每隔15分鐘測量一次。最后用被測部位溫度值繪成時間-溫升曲線圖,以連續運轉180分鐘的溫升值作為考核數據。
        在實際的檢驗過程中,應該注意以下幾點:
    (1)溫度測點應選擇盡量靠近被測部件的位置。主軸軸承溫度應以測溫工藝孔為測點。在無測溫工藝孔的機床上,可在主軸前、后法蘭盤的緊固螺釘孔內裝熱電偶,螺孔內灌注潤滑脂,孔口用橡皮泥或膠布封;
    (2)室溫測點應設在機床中心高處離機床 500mm的任意空間位置,油箱測溫點應盡量靠近吸油口的地方。
    
    79.數控銑床的選用原則有哪些?
    答:根據被加工零件的尺寸選用
      規格較小的升降臺式數控銑床,其工作臺寬度多在400mm以下,它最適宜中小零件的加工和復雜形面的輪廓銑削任務。規格較大的如龍門式銑床,工作臺在500—600mm以上,用來解決大尺寸復雜零件的加工需要。
      根據加工零件的精度要求選用
      我國已制定了數控銑床的精度標準,其中數控立式銑床升降臺銑床已有專業標準。標準規定其直線運動坐標的定位精度為0.04/300mm,重復定位精度為0.025mm,銑圓精0.035mm。實際上,機床出廠精度均有相當的儲備量,比國家標準的允差值大約壓縮20左右。因此,從精度選擇來看,一般的數控銑床即可滿足大多數零件的加工需要。對于精度要求比較高的零件,則應考慮選用精密型的數控銑床。
      根據加工零件的加工特點來選擇
      對于加工部位是框形平面或不等高的各級臺階,那么選用點位---直線系統的數控銑床即可。假如加工部位是曲面輪廓,應根據曲面的幾何外形決定選擇兩坐標聯動和三坐標聯動的系統。
      也可根據零件加工要求,在一般的數控銑床的基礎上,增加數控分度頭或數控回轉工作臺,這時機床的系統為四坐標的數控系統,可以加工螺旋槽、葉片零件等。
      根據零件的批量或其他要求選擇
      對于大批量的,用戶可采用專用銑床。假如是中小批量而又是經常周期性重復投產的話,那么采用數控銑床是非常合適的,因為第一批量中預備好多工夾具、程序等可以存儲起來重復使用。
      從長遠考慮,自動化程度高的銑床代替普通銑床,減輕勞動者的勞動量提高生產率的趨勢是不可避免的。
      數控銑床的安裝
      一般的數控銑床是機電一體化設計,從制造廠發貨到用戶,都是整機裝運,不需解體包裝。因此用戶收到機床后,只需按說明書的規定進行即可。注重以下幾個方面:
      開箱
      機床開箱后,首先根據包裝標志找到隨機技術文件,按技術文件中的裝箱清單清點附件、工具、備件等。如箱內實物與裝箱單不符,應及時與制造廠聯系。然后,仔細閱讀說明書,按說明書指導進行安裝工作。
      吊運
      按照說明書中的吊裝圖,在適當的位置墊上木塊或厚布,防止鋼絲繩碰傷油漆和加工面。在吊運過程中,應盡量降低機床的重心。假如,數控機床的電龜是分離的,則電柜頂部一般有吊環供吊運時使用。
      調整
      對于數控銑床,主機是整機發運,出廠前都一調整好,用戶在安裝中應注重:油壓的調整、自動潤滑的調整以及重點檢查防止升降臺垂向下滑裝置是否起作用等。
    
    80.數控銑床的進給傳動裝置有哪些要求?
    答:數控銑床的進給傳動裝置 ,數控銑床的進給傳動裝置多采用伺服電機直接帶動滾珠絲杠旋轉,在電動機軸和滾珠絲杠之間用錐環無鍵連接或高精度十字聯軸器結構,以獲得較高的傳動精度。
      一、進給傳動系統作用 數控機床的進給傳動系統負責接受數控系統發出的脈沖指令,并經放大和轉換后驅動機床運動執行件實現預期的運動。   
      二、對進給傳動系統的要求 為保證數控機床高的加工精度,要求其進給傳動系統有高的傳動精度、高的靈敏度(響應速度快)、工作穩定、有高的構件剛度及使用壽命、小的摩擦及運動慣量,并能清除傳動間隙。
      三、進給傳動系統種類 1、步進伺服電機伺服進給系統 一般用于經濟型數控機床。 2、直流伺服電機伺服進給系統 功率穩定,但因采用電刷,其磨損導致在使用中需進行更換。一般用于中檔數控機床。 3、交流伺服電機伺服進給系統 應用極為普遍,主要用于中高檔數控機床。 4、直線電機伺服進給系統 無中間傳動鏈,精度高,進給快,無長度限制;但散熱差,防護要求特別高,主要用于高速機床。
      四、進給系統傳動部件 1、滾珠絲杠螺母副 數控加工時,需將旋轉運動轉變成直線運動,故采用絲杠螺母傳動機構。數控機床上一般采用滾珠絲杠, 它可將滑動摩擦變為滾動摩擦,滿足進給系統減少摩擦的基本要求。該傳動副傳動效率高,摩擦力小,并可消除間隙,無反向空行程;但制造成本高,不能自鎖,尺寸亦不能太大,一般用于中小型數控機床的直線進給。 2、回轉工作臺 為 了擴大數控機床的工藝范圍,數控機床除了沿 X、 Y、 Z 三個坐標軸作直線進給外,往往還需要有繞 Y 或 Z 軸的圓周進給運動。數控機床的圓周進給運動一般由回轉工作臺來實現,對于加工中 心,回轉工作臺已成為一個不可缺少的部件。 數控機床中常用的回轉工作臺有分度工作臺和數控回轉工作臺 。 ( 1 ) 分度工作臺 分度工作臺只能完成分度運動,不能實現圓周進給,它是按照數控系統的指令,在需要分度時將工作臺連同工件回轉一定的角度。分度時也可以采用手動分度。分度工作臺一般只能回轉規定的角度 ( 如 90、 60 和 45 度 等 ) 。 ( 2 ) 數控回轉工作臺 數控回轉工作臺外觀上與分度工作臺相似,但內部結構和功用大不相同。 數控回轉工作臺的主要作用是根據數控裝置發出的指令脈沖信號,完成圓周進給運動,進行各種圓弧加工或曲面加工,它也可以進行分度工作。 3、導軌 導軌是進給傳動系統的重要環節,是機床基本結構的要素之一,它在很大程度上決定數控機床的剛度、精度與精度保持性。目前,數控機床上的導軌形式主要有滑動導軌、滾動導軌和液體靜壓導軌等。 ( 1 ) 滑動導軌 滑動導軌具有結構簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優點, 在數控機床上應用廣泛,目前多數使用金屬對塑料形式,稱為貼塑導軌,如圖2-20所示 。 貼塑滑動導軌的特點:摩擦特性好、耐磨性好、運動平穩、工藝性好、速度較低。 ( 2 ) 滾動導軌 滾動導軌是在導軌面之間放置滾珠、滾柱或滾針等滾動體,使導軌面之間為滾動摩擦而不是滑動擦擦。 滾動導軌與滑動導軌相比,其靈敏度高,摩擦系數小,且動、靜摩擦系數相差很小,因而運動均勻,尤其是在低速移動時,不易出現爬行現象;定位精度高,重復定位精度可達0.2 μ m ;牽引力小 ,移動輕便 ;磨損小,精度保持性好,使用壽命長。但滾動導軌的抗振性差,對防護要求高, 結構復雜,制造困難,成本高 。
    
    81.數控銑床加工有哪些特點?
    答:數控銑削加工除了具有普通銑床加工的特點外,還有如下特點: 
      1、零件加工的適應性強、靈活性好,能加工輪廓形狀特別復雜或難以控制尺寸的零件,如模具類零件、殼體類零件等。 
      2、能加工普通機床無法加工或很難加工的零件,如用數學模型描述的復雜曲線零件以及三維空間曲面類零件。 
      3、能加工一次裝夾定位后,需進行多道工序加工的零件。 
      4、加工精度高、加工質量穩定可靠。 
      5、生產自動化程序高,可以減輕操作者的勞動強度。有利于生產管理自動化。 
      6、生產效率高。 
      7、從切削原理上講,無論端銑或是周銑都屬于斷續切削方式,而不像車削那樣連續切削,因此對刀具的要求較高,具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。在干式切削狀況下,還要求有良好的紅硬性。
    
    82.數控裝置日常如何維護與保養?
    答:數控系統是數控機床電氣控制系統的核心。每臺機床數控系統在運行一定時間后,某些元器件難免出現一些損壞或者故障。為了盡可能地延長元器件的使用壽命,防止各種故障,特別是惡性事故的發生,就必須對對數控系統進行日常的維護與保養。主要包括:數控系統的使用檢查和數控系統的日常維護。 
        CNC系統的日常維護主要包括以下幾方面:
    1. 嚴格制訂并且執行CNC系統的日常維護的規章制度
        根據不同數控機床的性能特點,嚴格制訂其CNC系統的日常維護的規章制度,并且在使用和操作中要嚴格執行。
    2. 應盡量少開數控柜門和強電柜的門
        因為,在機械加工車間的空氣中往往含有油霧、塵埃,它們一旦落入數控系統的印刷線路板或者電氣元件上,則易引起元器件的絕緣電阻下降,甚至導致線路板或者電氣元件的損壞。所以,在工作中應盡量少開數控柜門和強電柜的門。
    3. 定時清理數控裝置的散熱通風系統,以防止數控裝置過熱
        散熱通風系統是防止數控裝置過熱的重要裝置。為此,應每天檢查數控柜上各個冷卻風扇運轉是否正常,每半年或者一季度檢查一次風道過濾器是否有堵塞現象,如果有則應及時清理。
    4. 注意CNC系統的輸入/輸出裝置的定期維護
       例如CNC系統的輸入裝置中磁頭的清洗。
    5. 定期檢查和更換直流電機電刷
       在20世紀80年代生產的數控機床,大多數采用直流伺服電機,這就存在電刷的磨損問題,為此對于直流伺服電機需要定期檢查和更換直流電機電刷。
    6. 經常監視CNC裝置用的電網電壓
        CNC系統對工作電網電壓有嚴格的要求。例如FANUC公司生產的CNC系統,允許電網電壓在額定值的85%~110%的范圍內波動,否則會造成CNC系統不能正常工作,甚至會引起CNC系統內部電子元件的損壞。為此要經常檢測電網電壓,并控制在定額值的–15%~+10%內。
    7. 存儲器用電池的定期檢查和更換
       通常,CNC系統中部分CMOS存儲器中的存儲內容在斷電時靠電池供電保持。一般采用鋰電池或者可充電的鎳鎘電池。當電池電壓下降到一定值時,就會造成數據丟失,因此要定期檢查電池電壓。當電池電壓下降到限定值或者出現電池電壓報警時,就要及時更換電池。更換電池時一般要在CNC系統通電狀態下進行,這才不會造成存儲參數丟失。一旦數據丟失,在調換電池后,可重新就參數輸入。
    8. CNC系統長期不用時的維護
        當數控機床長期閑置不用時,也要定期對CNC系統進行維護保養。在機床未通電時,用備份電池給芯片供電,保持數據不變。機床上電池在電壓過低時,通常會在顯示屏幕上給出報警提示。在長期不使用時,要經常通電檢查是否有報警提示,并及時更換備份電池。經常通電可以防止電器元件受潮或印制板受潮短路或斷路等長期不用的機床,每周至少通電兩次以上。具體做法是:
        首先,應經常給CNC系統通電,在機床鎖住不動的情況下,讓機床空運行。其次,在空氣濕度較大的梅雨季節,應天天給CNC系統通電,這樣可利用電器元件本身的發熱來驅走數控柜內的潮氣,以保證電器元件的性能穩定可靠。生產實踐證明,如果長期不用的數控機床,過了梅雨天后則往往一開機就容易發生故障。
        此外,對于采用直流伺服電動機的數控機床,如果閑置半年以上不用,則應將電動機的電刷取出來,以避免由于化學腐蝕作用而導致換向器表面的腐蝕,確保換向性能。 
    9. 備用印刷線路板的維護
       對于已購置的備用印刷線路板應定期裝到CNC裝置上通電運行一段時間,以防損壞。
    10. CNC發生故障時的處理
        一旦CNC系統發生故障,操作人員應采取急停措施,停止系統運行,并且保護好現場。并且協助維修人員做好維修前期的準備工作。
    
    83.如何選用數控鉆床與銑床?
    答:數控鉆床和數控銑床是線路板加工中的一種重要設備,該設備價格昂貴,選用數控機床不但對于操作、工藝設定和維護包括對于生產產品的質量都有十分重要。
    作為一個工藝人員出于純的技術及操作方面的考慮,數控機床的選用指標一般從以下方面著手:      
    1.機床臺面的剛性和穩定性:
        為了使機床有足夠的穩定性、剛性避免振動許多廠商都采用大理石作為床身的材料,某些日本的廠商采用鋼材做床身,由于鋼材在不同的溫度下的變形比大理石大,不穩定,廠商會在軟件中采用補償來消除變形造成的精度損失。
        目前大多數廠商采用都是天然大理石或人造大理石作為床身,建議采用大理石床身的設備,大理石在平時維護使用洗潔精和水擦洗,不可用酒精。擦完以后用干布擦干,等水分完全揮發后才可以工作。
    2.轉軸的轉速和穩定度:
        目前采用的轉軸有兩種一種為滾動軸承轉速最高8萬轉,另一種為空氣軸承轉速最高可達12萬轉。如果是銑床應采用滾動軸承,因其縱向的承載較空氣軸承好,其鉆夾頭也是采購是重點的考察范圍,有些鉆夾頭不容易更換維護困難,有些鉆夾頭磨損很快成了耗材且更換費用很貴,有些則需每日維護浪費時間。
        轉軸的壓腳也是另一個,其壽命和設計不合理也會造成很大的麻煩,如軸和壓腳之間沒有密封造成吸塵器要很大的功率造成吸塵器采購的資金浪費或中央吸塵的功率浪費,并有可能產生線路板孔內排屑不良的情況。
    3.臺面的移動精度和位移重復精度:
        這是選用時最重要的一點,也是無法通過圖片或普通的運行可看見的,只有購買以后經測試才可認證,目前的設備在剛出廠時都可以達到設計標準,關鍵是運行一至二年以后的精度是否十分穩定,在這方面歐洲生產的機床做的較好。
    4.X、Y、Z軸的進給速率:
        進給速率目前一般的用絲桿步進電機,速度為25米每分鐘,而新的產品已采用伺服電機,高的進給速度可提高產能20%-40%,Z軸的速度受到鉆頭和所鉆材料的影響進給速率,對生產效率影響不是很大,
    5.臺面的移動及固定裝置:臺面的移動承載以前許多以導軌為主  
    6.最大加工尺寸:
       最大加工尺寸是根據需要來采購,目前大部分機床都能滿足你的需要,除了某些單軸或雙軸的用于試樣或制作測試夾具的機床外。
    7.操作系統和控制系統:
        現在許多機床采用通用的windows操作系統界面十分友好,有的還采用中文,較容易上手學習和操作,但是其缺點會中計算機病毒穩定性稍差且管理較困難,有的采用工業系統或Unix系統,該種系統優點是穩定性好,不易出故障,管理方便。但操作界面都是英文,操作上手稍慢。從工藝和設備維護的角度來講推薦采用后者。
    8.刀具管理系統:
        以前的機床刀具較少有的只有8個刀具夾,現在大部分的數控機床刀具都可安放上百個鉆頭,有的系統還有斷鉆自動檢測及直徑檢測長度和徑向跳動系統,在選型的時候需注意的項目是,大部分數控床的鉆頭放在臺面的前端,該設計方式有一個缺點,如果在工作時加工的線路板因固定出問題跳起逃出很容易打壞全部鉆頭包括鉆頭夾具。有些鉆頭夾具設計放在機床上方,如部分瑞士生產的機床則不會產生該問題,檢測機構的靈敏度太高和太低對機床都不好一般以偏低一點好。
    9.光尺系統的選購:
        目前大部分的數控機床的測量系統都采用了光尺作為位置與精度測量反饋系統,也有采用磁尺,采用光尺的系統穩定性及分辯率高,因光尺的讀頭與尺身沒有接觸摩擦,所以壽命很長,但平時要保持設備清潔盡量減少粉塵污染。
    10.吸塵系統:
        如公司沒有中央吸塵系統而采用普通工業吸塵器作為配套的話,要注意吸塵器功率要大,最好比原設計需要的功率大30-50%,因在實際的使用過程中由于過濾器的堵塞功率會下降很多,其次吸塵器的粉袋要有足夠的容量,如果容量太小會使工人經常停工處理粉塵影響生產效率。
    
    84.如何提高數控機床可靠性水平?
    答:眾所周知,在機床設計中選用高性能、高可靠性的數控系統、伺服驅動裝置和優質的配套元部件可使國產數控機床的可靠性大大提高。由于同類型的數控機床選用的也是同類型的數控系統,因此國產機床在精度和性能方面與進口數控機床相比,差距并不太大,而且在售后服務和價格上還占有一定的優勢,但兩者在用戶心目中的信譽卻不相同。這是擺在國內數控機床制造廠面前亟待解決的問題。究其原因是多方面的,其關鍵還在源頭,即國內數控機床制造廠的設計、服務和管理水平。 
      下面介紹我公司如何在設計制造多工位數控組合機床過程中,通過可靠性設計增強員工的質量意識,用工作質量保證產品質量,提高數控機床的可靠性,向用戶提供滿意、適用的產品,并不斷贏得用戶訂貨。 
      1 通過工藝試驗論證產品設計方案的可行性 
      我公司設計制造的多工位數控組合機床是一臺用于深小孔加工的專用機床。在深入了解用戶需求的基礎上,首先對用戶需求涉及的關鍵技術——“深小孔加工工藝”進行了工藝試驗,通過工藝試驗論證產品設計方案的可行性,保證設計的產品能滿足用戶需求。 
      2 采用技術成熟的模塊化部件 
      多工位數控組合機床的結構設計采用我公司經大量生產驗證的模塊化部件,如采用直線滾動導軌的數控滑臺、小型鉆孔動力頭、高精度數控轉臺等。 
      3 總結經驗、教訓 
      對以往生產組合機床和售后服務反饋的質量信息進行分析,對如機床的防護、布線及外觀等問題提出改進要求。 
      4 選用高質量控制系統和零部件 
      機床選用高性能、高可靠性的數控系統、伺服驅動裝置、配套功能部件、電器元件、檢測元件,以保證機床可靠性。 
      機床的數控系統選用日本FANUC公司的POWER MATE-D運動控制器,它具有兩軸控制功能,還可控制一個模擬/數字主軸,兩個伺服軸可配置在一個通道中,亦可分別配置在兩個通道中。系統具有集成的 PLC,通過FANUC I/OLINK串行數據傳輸總線可將多達16個POWER MATE-D運動控制器連接在一起。多個運動控制器可共享一個CRT/MDI顯示器。這些特性使采用該運動控制器組成的集散式控制系統具有良好的可擴展性,尤其適用于具有不同工位數的各種多工位數控組合機床。 
      伺服驅動裝置配用FANUCa系列數字交流伺服系統。高精度數控轉臺閉環位置檢測元件選用德國海德漢公司生產的圓光柵。 
      5 正確使用數控系統的功能 
        1. 高性能的數控系統在應用中,由于不正確的參數設置、不合理的邏輯控制程序往往使數控機床帶著問題出廠,在用戶使用時才發現存在問題,影響了產品的聲譽。如在應用系統的螺距誤差補償功能對數控轉臺的定位精度進行修正時,不正確的參數設置會使轉臺向同一方向旋轉定位,反而帶來越來越大的誤差;不正確的加減速時間常數設置會造成對機床傳動機構的沖擊等。 
        2. 應用系統的宏功能B實現參數化編程,簡化操作。根據深小孔加工的工藝特征,應用系統的宏功能 B,實現參數化編程,使用戶在使用時,只需在相應的屏幕上修改相應的工藝參數(總加工長度、分級占用的次數、進給速度、進給長度等),使不了解數控編程的操作者也能操作機床。此外,應用系統的工件號檢索功能使機床在加工不同零件時,通過選擇開關即可選擇相應的加工程序。 
      6 精心設計邏輯控制程序,增強診斷功能 
      重視數控機床邏輯控制程序的設計,除精心設計機床必須的邏輯控制程序、安全聯鎖功能外,還應用系統PLC具有的信息功能、報警功能,設計必要的操作提示和診斷信息,增強數控機床的診斷功能,便于指導用戶操作和維修。 
      7 精心制造,嚴格考核 
      公司領導重視員工教育,全體員工用工作質量保證產品質量,嚴格遵守工藝規范,堅持對數控機床進行100h連續運行的考核,考核運行的速度按用戶要求的生產率進行。在數控機床的聯機調試中,應用FANUC數控系統的伺服診斷功能可輔助檢查進給傳動機構的零件加工質量和裝配質量。 
      8 做好數控機床的軟件備份和版本管理 
      FANUC POWER MATE-D運動控制器配有閃存卡,可對系統參數、PLC邏輯控制程序和零件加工程序進行備份。當系統發生故障需要更換系統時,利用此備份可使系統很快恢復正常運行。當然,也為數控機床制造廠批量生產,縮短聯機調試周期提供了便利。 
      9 建設良好的服務手段 
      編制詳細的使用說明書、維修說明書,指導用戶使用和維修。做好用戶培訓和售后服務工作,使用戶滿意。
    
    
    85.現代數控技術在鈑金加工中如何應用?
    答:隨著微電子和計算機技術的日益成熟,推動了我國數控技術的發展,國產數控系統相繼開發成功,使我國數控機床在品質上、性能上得到了保障。由于數控機床有著對工件改型的適應性強、加工精度高、提高生產率等特點,因此在各領域得到了推廣應用。 
        數控技術在鈑金機床上得到了廣泛應用,它解決了鈑金加工中存在的零件精度高、形狀復雜、批量大等問題。數控鈑金機床包括數控剪板機、數控激光切割機、數控沖床、數控彎板機、焊接機、火焰切割機等。它們在生產中的應用大大提高了鈑金加工能力、使鈑金件在質量上、產量上得到保證,同時也大大的降低了工人的勞動強度。 
        剪板下料在鈑金加工過程中是第一道工序,下料的準確度直接影響后面工序的加工質量,數控剪板機的應用保證了下料的尺寸及下料對角線的工差。數控剪板機是由數控裝置、伺服系統、測量裝置及機床組成。伺服系統是由三部伺服電動機和伺服驅動裝置組成。機床前定位有兩部伺服電機,通常一臺主電機單獨工作,加工范圍2—500mm,如加工斜邊則副電機工作,數控系統給出兩個不同的指令形成斜邊。后定位有一部伺服電機,主要加工大板面的產品,加工范圍150~4000mm 。如上海產QC12K系列數控剪板機配備瑞士CYBELEC DNC60系列可儲存36個順序,內部存儲記憶量100個順序。 
        S沖壓是鈑金加工中一個重要環節,數控沖床可以代替過去三臺沖床的加工能力。大大提高了生產率。數控沖床是一種用途廣泛的機床,有單沖頭和轉塔兩種。本文以CNC1000型為例,該機床產地意大利。屬于C型結構的機床,加工范圍:1270×1000mm,轉塔有19個模具工位,分上下兩部分分別裝模具的凸模和凹模,凹模外部尺寸直徑25.4mm、47.62mm、 88.9mm、125.43mm、158.4mm、210.00mm,數控沖床一般有X、Y、Z三軸。X軸是機床0度方向,Y軸是機床90度方向,Z軸安裝在轉塔上是控制模具角度的裝置。 
        機床操作者根據零件圖和工藝要求確定加工方案編寫程序單。操作者通過機床的操作面板,在EDIT方式直接將程序寫入程序內存中;隨著CAD/CAM和CIMS機術的發展,操作員可以通過計算機相關軟件將圖形輸入到計算機內生成程序,拷入磁盤通過磁盤驅動器輸入數控系統。還可以用計算機與數控系統串行的方法輸入。數控沖床的編程指令分為G代碼M代碼,G代碼是用來指令機床進行加工運動和插補方式的功能。如G91增量命令、G90絕對命令、G29弧形沖孔、G68步沖園弧。M代碼是指令機床做一些輔助動作的代碼。如M30程序停止。檢驗程序正確后,松開卡鉗放入工件關閉卡鉗。起動油泵及沖頭執行程序完成加工。 
        數控沖床具有以下特點: 
    (1)全自動集中潤滑; 
    (2)沖床模具自動冷卻和潤滑 
    (3)液壓超載保護器屏幕顯示和自動重新設置; 
    (4)配備有氣動/液壓操作可變壓力板料夾; 
    (5)可全面支撐大型板料的特大工作臺; 
    (6)高準確性,高速低噪音的液壓數控沖床; 
    (7)能簡易進行模具更換和安全連鎖的滑動工作臺; 
    (8)聚氨脂自由滾珠裝置,防止材料表面劃傷。 
        數控沖床加工工藝具有以下特點: 
        加工精度高?走吘喙げ0.2mm,孔距工差0.5mm/m。 
        由于轉塔上裝有多種模具,使得工件一次裝夾即刻完成全部加工內容。 
        機床可對工件單獨加工或用群命令G98對工件批量加工,提高生產率。 
        工件在經歷了下料、沖壓兩道工序后到達折彎工序。數控彎板機有著普通機床無法比擬的優點。如CASPRINI產地意大利,西門子數控系統,輸入方法為手工編程,(1)通過控制面板直接輸入板厚、模具號、抗拉強度、X軸尺寸、角度、工件長度、行程高度來完成編寫。(2)對于一些形狀復雜精度要求高的工件通過控制面板輸入2D或3D圖形,板厚,模具號利用人機對話的功能確定折彎順序生成程序。程序生成后存放在程序緩充區內,如今后還要使用則存放在機床內存內,程序如需大量反復使用則要通過專用磁盤拷出備份。數控彎板機通常有前后兩個拖料架,由數控系統控制根拒折彎角度確定拖料架仰起高度,這樣就減輕了操作者的勞動強度。普通的數控彎板機有兩個伺服電機驅動機床的X軸、Y軸。檢測組件采用光柵尺,感應同步器,編碼器等通常安裝在機床的絲杠上,檢測反饋裝置將絲杠的位移量轉換成電信號,并且反饋給數控裝置,如果與指令值有0.02mm誤差,則控制絲杠做出調整。高性能的彎板機在X軸兩邊各安裝一個電機,使X軸可以加工斜邊。在軸上各安裝一個電機可加工兩邊不同角度的工件。在后擋板下面增加一個電機使后擋板可以上下移動更方便了操作加工。普通的上動式彎板機由于液壓系統在機床上面長期的使用造成下模彎曲,因此數控彎板機在機床下放安裝一套液壓系統,當上下模相互工作時該系統對下模施力減小下模的變形,延長下模的使用時間。 
        數控彎板機的特點: 
    (1)程序建立后可自動或半自動工作,程序自動循環使工件一次加工完成從而改變了半自動加工時工件批量大、工序復雜的不便。 
    (2)數控系統自動計算油壓避免超壓對機床造成損壞。 
    (3)2D、3D圖形輸入功能的引入方便了復雜工件的加工,提高了加工效率。 
    (4)各種裝置的增加改進了加工工藝,減小了操做者的勞動強度。 
        隨著鈑金機械在航天、鐵路交通、環保設備、空調電器、煙草機械、包裝印刷、工程機械、紡織機械等許多行業的廣泛應用。鈑金加工也需要更多的高技術工人進行操作,良好的設備加上優秀的員工才能制造出良好的產品,使世界上有更多優秀的中國制造產品
    
    86.如何正確為數控機床選用刀具及編程?
    答:數控刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容,它不僅影響數控機床的加工效率,而且直接影響加工質量。CAD/CAM技術的發展,使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能,特別是DNC系統微機與數控機床的聯接,使得設計、工藝規劃及編程的整個過程全部在計算機上完成,一般不需要輸出專門的工藝文件。 
    目前,許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能,這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規劃的有關問題,如,刀具選擇、加工路徑規劃、切削用量設定等,編程人員只要設置了有關的參數,就可以自動生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。 
    因此,數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態下完成的,這與普通機床加工形成鮮明的對比,同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則,在編程時充分考慮數控加工的特點,能夠正確選擇刀刃具及切削用量。 
    數控加工常用刀具的種類及特點
    數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點,一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床動力頭上,因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為: 
    整體式; 
    鑲嵌式,采用焊接或機夾式聯接,機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種; 
    特殊型式,如復合式刀具、減震式刀具等。
    根據制造刀具所用的材料可分為: 
    高速鋼刀具; 
    硬質合金刀具; 
    金剛石刀具; 
    其他材料刀具,如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
    從切削工藝上可分為: 
    車削刀具,分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種; 
    鉆削刀具,包括鉆頭、鉸刀、絲錐等; 
    鏜削刀具; 
    銑削刀具等。
        為了適應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等的要求,近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用,在數量上達到整個數控刀具的30%~40%,金屬切除量占總數的80%~90%。 
    數控刀具與普通機床上所用的刀具相比,有許多不同的要求,主要有以下特點: 
    剛性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及熱變形; 
    互換性好,便于快速換刀; 
    壽命高,切削性能穩定、可靠; 
    刀具的尺寸便于調整,以減少換刀調整時間; 
    刀具應能可靠地斷屑或卷屑,以利于切屑的排除; 
    系列化、標準化,以利于編程和刀具管理。
    數控加工刀具的選擇
        刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。 
    選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應選硬質合金刀片銑刀;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 
    在進行自由曲面(模具)加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般采用頂端密距,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭刀,因此,只要在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,必須引起注意的是,在大多數情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。 
        在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程序規定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄,以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統,其刀柄有直柄(3種規格)和錐柄(4種規格)2種,共包括16種不同用途的刀柄。 
    在經濟型數控機床的加工過程中,由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,因此,必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則:①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾后,應完成其所能進行的所有加工步驟;③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸規格的刀具;④先銑后鉆 ;⑤先進行曲面精加工,后進行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應盡可能利用數控機床的自動換刀功能,以提高生產效率等。 
    加工過程中切削用量的確定
    合理選擇切削用量的原則是:粗加工時,一般以提高生產率為主,但也應考慮經濟性和加工成本;半精加工和精加工時,應在保證加工質量的前提下,兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊,并結合經驗而定。具體要考慮以下幾個因素: 
    切削深度ap。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下,ap就等于加工余量,這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度,一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。 
    切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經濟型數控機床的加工過程中,一般L的取值范圍為:L=(0.6~0.9)d。 
    切削速度V。提高V也是提高生產率的一個措施,但v與刀具耐用度的關系比較密切。隨著v的增大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外,切削速度與加工材料也有很大關系,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時,v可采用8m/min左右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時,V可選200m/min以上。 
    主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。計算公式為:V=pnd/1000。數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關,可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。 
        進給速度Vf。vF應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。Vf的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時,Vf可選擇得大些。在加工過程中,Vf也可通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整,但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。
        隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用,量化生產線的形成,數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控程序的編制過程中,要在人機交互狀態下即時選擇刀具和確定切削用量。因此,編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則,從而保證零件的加工質量和加工效率,充分發揮數控機床的優點,提高企業的經濟效益和生產水平。
    
    87.中國數控機床現狀及發展中的主要問題有哪些?
    答:當今世界,工業發達國家對機床工業高度重視,競相發展機電一體化、高精、高效、高自動化先進機床,以加速工業和國民經濟的發展。長期以來,歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭,已形成一條無形戰線,特別是隨微電子、計算機技術的進步,數控機床在20世紀80年代以後加速發展,各方用戶提出更多需求,早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO后,正式參與世界市場激烈競爭,今後如何加強機床工業實力、加速數控機床產業發展,實是緊迫而又艱巨的任務。 
      數控機床的技術特點及其發展條件 
      1948年美國空軍部門為制造飛機雜零件,提供設備研經費,由G&L公司與MIT合作研究四年,於1952年試制出世界第一臺數控銑床,立即生產100臺交付軍工使用。在成果上顯示了它是社會需求、科技水平、人員素質三者的結晶;在技術上則顯示出機電一體化機床在控制方面的巨大創新。 
      數控機床的技術特點 
      數控機床具有以下三大突出的特點: 
      利用二進制數學方式輸入,加工過程可任意編程,主軸及進給速度可按加工工藝需要變化,且能實現多座標聯動,易加工雜曲面。對於加工對象具有“易變、多變、善變”的特點,換批調整方便,可實現雜件多品種中小批柔性生產,適應社會對產品多樣化的需求。但價格較昂貴,需要正確分析其使用的經濟合理性; 
      利用硬件和軟件相組合,能實現信息反饋、補償、自動加減速等功能,可進一步提高機床的加工精度、效率、自動化程度; 
      是以電子控制為主的機電一體化機床,充分發揮了微電子、計算機技術特有的優點,易於實現信息化、智能化、網絡化,可較易地組成各種先進制造系統,如FMS、FTL、FA,甚至將來的CIMS,能最大限度地提高工業的生產率、勞動生產率。 
      數控機床發展的條件 
      任何事物都有其特點與發展條件,人們掌握後才能加速其發展。數控機床的發展條件主要包括: 
      它是機、電、液、氣、光多學科各種高科技的綜合性組合,特別是以電子、計算機等現代先進技術為基石,必須具有鞏固的技術基礎,互相配套,缺一不可。如不齊備,則數控機床難以順利發展; 
      數控機床是由主機、各種元部件(功能部件)和數控系統三大部分組成,還需先進的自動化刀具配合,才能實現加工,各個環節在技術上、質量上必須切實過關,確保工作可靠、穩定,才能保數控機床工作的精度、效率和自動化,否則,難以在生產實際中使用; 
      它是社會需求、科技水平和人員素質三者的結合,缺一不成。如果人員素質差、科技水平達不到,則難以滿足社會需求。人是一切活動的主體,需要各種精通業務的專家、人才和熟練技術工人,互相配合,共同完成。否則,數控機床難以順利發展。 
      工業發達國家發展數控機床的主要經驗 
      數控機床出現至今的50年,隨科技、特別是微電子、計算機技術的進步而不斷發展。美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上,技術最先進、經驗最多的國家。因其社會條件不同,各有特點。 
      美國的特點是,政府重視機床工業,美國國防部等部門不斷提出機床的發展方向、科研任務和提供充足的經費,且網羅世界人才,特別講究“效率”和“創新”,注重基礎科研。因而在機床技術上不斷創新,如1952年研制出世界第一臺數控機床、1958年創制出加工中心、70年代初研制成FMS、1987年首創開放式數控系統等。由於美國首先結合汽車、軸承生產需求,充分發展了大量大批生產自動化所需的自動線,而且電子、計算機技術在世界上領先,因此其數控機床的主機設計、制造及數控系統基礎扎實,且一貫重視科研和創新,故其高性能數控機床技術在世界也一直領先。當今美國不僅生產宇航等使用的高性能數控機床,也為中小企業生產廉價實用的數控機床(如Haas、Fadal公司等)。其存在的教訓是,偏重於基礎科研,忽視應用技術,且在上世紀80代政府一度放松了引導,致使數控機床產量增加緩慢,於1982年被後進的日本超過,并大量進口。從90年代起,糾正過去偏向,數控機床技術上轉向實用,產量又逐漸上升。 
      德國政府一貫重視機床工業的重要戰略地位,在多方面大力扶植。特別講究“實際”與“實效”,堅持“以人為本”,師徒相傳,不斷提高人員素質。在發展大量大批生產自動化的基礎上,於1956年研制出第一臺數控機床後,一直堅持實事求是,講求科學精神,不斷穩步前進。德國特別注重科學試驗,理論與實際相結合,基礎科研與應用技術科研并重。企業與大學科研部門緊密合作,對用戶產品、加工工藝、機床布局結構、數控機床的共性和特性問題進行深入的研究,在質量上精益求精。德國的數控機床質量及性能良好、先進實用、貨真價實,出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密數控機床。德國特別重視數控機床主機及配套件之先進實用,其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數控系統、各種功能部件,在質量、性能上居世界前列。如西門子公司之數控系統和Heidenhain公司之精密光柵,均為世界聞名,競相采用。 
      日本政府對機床工業之發展異常重視,通過規劃、法規(如“機振法”、“機電法”、“機信法”等)引導發展。在重視人才及機床元部件配套上學習德國,在質量管理及數控機床技術上學習美國,甚至青出於藍而勝於藍。日本也和美、德兩國相似,充分發展大量大批生產自動化,繼而全力發展中小批柔性生產自動化的數控機床。自1958年研制出第一臺數控機床後,1978年產量(7,342臺)超過美國(5,688臺),至今產量、出口量一直居世界首位(2001年產量46,604臺,出口27,409臺,占59%)。戰略上先仿後創,先生產量大而廣的中檔數控機床,大量出口,占去世界廣大市場。在上世紀80年代開始進一步加強科研,向高性能數控機床發展。在策略上,首先通過學習美國全面質量管理(TQC),變為職工自覺群體活動,保產品質量。進而加速發展電子、計算機技術,進入世界前列,為發展機電一體化的數控機床開道。日本在發展數控機床的過程中,狠抓關鍵,突出發展數控系統。日本FANUC公司戰略正確,仿創結合,針對性地發展市場所需各種低中高檔數控系統,在技術上領先,在產量上居世界第一。該公司現有職工3,674人,科研人員超過600人,月產能力7,000套,銷售額在世界市場上占50%,在國內約占70%,對加速日本和世界數控機床的發展起了重大促進作用。 
      中國數控機床現狀及發展中的主要問題 
      數控機床的現狀 
      目前,中國機床工業廠多人眾。2000年,金切機床制造廠約358家(20.6萬人),成形機床制造廠191家(約6.5萬人),共計549家(27.1萬人)。其中生產數控金切機床的約150家,生產數控成形機床的約30家,共計約180家,占廠家總數的1/3。2001年金切機床產量19.2萬臺,內數控金切機床17,521臺,約占9%。 
      總的來說:數控機床產量不斷增長,2001年為1991年的3.6倍;進口量增長較快,達29倍,出口量有所增加,但數目較小,為4.8倍;數控機床消費量增加較快,達7.9倍。產量滿足不了社會發展的需求。 
      從金額上看,2001年數控機床進口17,679臺,計14.1億美元,出口2,509臺,計0.44億美元,進口額為出口額之32倍。進口大、出口小。 
      中國發展數控機床存在的主要問題 
      中國於1958年研制出第一臺數控機床,發展過程大致可分為兩大階段。在1958~1979年間為第一階段,從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識,在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下,一哄而上又一哄而下,曾三起三落、終因表現欠佳,無法用於生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大,缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先後引進數控系統技術,從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國(地區)引進數控機床先進技術和合作、合資生產,解決了可靠性、穩定性問題,數控機床開始正式生產和使用,并逐步向前發展。在20余年間,數控機床的設計和制造技術有較大提高,主要表現在三大方面:培訓一批設計、制造、使用和維護的人才;通過合作生產先進數控機床,使設計、制造、使用水平大大提高,縮小了與世界先進技術的差距;通過利用國外先進元部件、數控系統配套,開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床,供應國內市場的需求,但對關鍵技術的試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐,不能獨立發展,基本上處於從仿制走向自行開發階段,與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括:缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引;嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人;缺少深入系統的科研工作;元部件和數控系統不配套;企業和專業間缺乏合作,基本上孤軍作戰,雖然廠多人眾,但形成不了合力。 
      中國加速數控機床產業發展之路 
      中國今後要加速發展數控機床產業,既要深入總結過往的經驗教訓,切實改善存在的問題,又要認真學習國外的先進經驗,沿正確的道路前進。建議切實做好以下幾點: 
      中國廠多人眾,極需正確的方針、政策對數控機床的發展進行有力的指引。應學習美、德、日經驗,政府高度重視、正確決策、大力扶植。在方針政策上,應講究科學精神、經濟實效,以切實提高生產率、勞動生產率為原則。在方法上,深入用戶,精通工藝,低中高檔并舉,學習日本,首先解決量大而廣的中檔數控機床,批量生產,占領市場,減少進口,擴大出口。在步驟措施上,必須使國產數控系統先進、可靠,狠抓產品質量與配套件過關,打好技術基礎。近期重在打基礎,建立信譽,擴大國產數控機床的國內市場份額,遠期謀求趕超世界先進水平,大步走向世界市場。
    
    
    88.立式加工中心刀具伸出長度的測量如何?
    答:立式加工中心刀具伸出長度的測量摘要:激光加工技術在機械制造業中的應用成組夾具技術在小批量銑加工生產中的應用WRD130Q落地銑鏜床下線儀式日前在昆明舉行基于ACIS平臺開發三維變量化特征造型系統的關鍵技術研組合刀具的合理使用及選擇CNC加工中尖角過渡處理和切入切出程序設計汽車平板縱梁與“U”形縱梁腹底沖孔生產線焊接機器人的選購應用金屬切削基本規律的應用(4)機床主軸動平衡的方法以及應用范圍研究宏程序用好循環指令數控立式車削中心的數控化改造CNC編程技巧汽輪機調節系統改造方案淺析PDM領域呈現出的重大“突破”大飛機為何有中國造而無中國標準機床電氣CAD系統研究與開發示波器知識百問圓弧插補的中點判別法新型塑料機械生產線研制成功[標簽:tag]加工中心加工前,用戶必須測出刀具在主軸上的伸出長度及其直徑等補償參數。目前常用的補償參數測量方法有:試切法、使用電子測頭、機械式、光學式對刀儀。試切法已很少采用,電子測頭價格昂貴,對刀儀在機外使用,應用較廣。用電子測頭或對刀儀對刀,均在靜態條件下進. 加工中心加工前,用戶必須測出刀具在主軸上的伸出長度及其直徑等補償參數。目前常用的補償參數測量方法有:試切法、使用電子測頭、機械式、光學式對刀儀。試切法已很少采用,電子測頭價格昂貴,對刀儀在機外使用,應用較廣。用電子測頭或對刀儀對刀,均在靜態條件下進行。實際切削時,因為切削力及振動的影響,加工后的實際結果與靜態對刀數據并不完全一致。當刀具質量可靠,加工過程穩定時,軸向、徑向有0.01mm-0.02mm的修正量。需由操作者根據機床與刀具系統的具體情況,憑經驗調節。
      1.測量座2.壓縮彈簧3.測量桿4.刀具5.主軸6.千分表7.量塊8.墊片9.螺母在機床上對刀的簡易對刀裝置作者曾針對本單位所購臺灣友嘉公司的立式加工中心,設計出一種在機床上對刀的簡易對刀裝置。在此基礎上加以改進,設計出如圖所示的對刀儀,考慮到軸線方向切削力的作用,可在一定程度上減少因軸向切削力造成的誤差。使用步驟如下:加工前對刀,先根據加工中心、切削用量、刀具、工件材料,用現有的一些經驗公式,大致估算切削力大小。松開螺母,使彈簧只承受測量桿的重量。再根據切削力、彈簧剛度,上緊螺母,壓縮彈簧。使彈簧彈力基本等于切削力。將測量裝置按圖示裝好,放在工作臺上。千分表6打在量塊7(或數塊量塊疊加)頂端后,將表頭置“0”,確定一個測量基準。用千分表打在測量桿3上表面。下降主軸5,使刀具4接觸測量桿上表面,并繼續壓縮彈簧2,使其產生變形,記下讀數。此時,螺母9、墊片8應與測量座1脫離接觸,刀具承受與切削力基本相同的彈簧彈力。千分表讀數所顯示的變形或忽略,移開千分表,升起刀具回原點。刀具伸出長度=加工中心z軸行程-此時z軸坐標值-量塊長度-千分表讀數不考慮加工中心測量裝置的誤差,不考慮加工中心工作臺的制造誤差與磨損,采用比較法測量,量塊、千分表配合,測量的極限誤差為0.03mm。若加工過程中,切削力變化很大,可以根據不同切削力在切削中的作用情況進行加權平均。在進行重要表面加工時,若切削力相差較大,也可對每一種切削力都進行相應的對刀操作,將所有結果輸入數控系統,切削時,分別調用具體的補償參數。該對刀儀應根據加工中心規格、刀具、工件、切削用量具體設計。彈簧兩端并緊磨平,剛度要適當,應能產生所需的彈力,并且彈力應在其工作范圍內。刀具接觸測量桿表面前后,應以0.01mm為單位緩慢進給。為保證套筒與測量桿的相對運動,可采用H6/h5間隙配合。刀具壓縮彈簧時,有可能造成測量座與測量桿兩軸線偏斜,導致測量桿上表面傾斜,增加測量誤差?蓪y量桿上表面進行精磨,使其平面度達到3-4級。測量時,千分表在測量桿上表面外圈打一圈,取最小與最大值的平均值為千分表讀數。
    
    89.全功能數控機床數控系統中的刀具如何補償?
    答:全功能數控機床數控系統中的刀具補償摘要:什么是變頻器的閉環控制?淺談數控線切割機床的選型某槳軸類零件數控加工的一些特點淺談“甩圖紙”與制造企業全面設計數字化蠕墨鑄鐵的高速加工工具工業的發展及其對刀具材料的要求S系列交流主軸伺服系統維修經驗Pfeiffer推出新型渦輪真空泵人機界面監控系統的過去、現在和未來21/4Cr-1Mo厚壁乙烯裂解爐管焊接工藝機床特征矩陣與成組相似系數沖裁模模具鋼的研究FANUC系統的原點和原點回歸的幾種方法Autodesk制造業解決方案數控銑削中心可視化智能自動編程軟件的設計高速軸承的安裝配合與調整高真感數控車削加工過程仿真研究數控車床可靠性數據的采集及數據庫建立運動控制卡在數控沖床系統中的應用沖壓安全管理規程[標簽:tag]一、刀具補償的提出用立銑刀在數控機床上加工工件,可以清楚看出刀具中心運動軌計與工件輪廓不重合,這是因為工件輪廓是立銑刀運動包絡形成的。立銑刀的中心稱為刀具的刀位點(4、5坐標數控機床稱為刀位矢量),刀位點的運動軌計即代表刀具的運動軌跡。在數控加工中,. 
      一、刀具補償的提出用立銑刀在數控機床上加工工件,可以清楚看出刀具中心運動軌計與工件輪廓不重合,這是因為工件輪廓是立銑刀運動包絡形成的。立銑刀的中心稱為刀具的刀位點(4、5坐標數控機床稱為刀位矢量),刀位點的運動軌計即代表刀具的運動軌跡。在數控加工中,是按工件輪廓尺寸編制程序,還是按刀位點的運動軌跡尺寸編制程序,這要根據具體情況來處理。數控機床立銑刀加工在全功能數控機床中,數控系統有刀具補償功能,可按工件輪廓尺寸進行編制程序,建立、執行刀補后,數控系統自動計算,刀位點自動調整到刀具運動軌跡上。直接利用工件尺寸編制加工程序,刀具磨損,更換加工程序不變,因此使用簡單、方便。經濟型數控機床結構簡單,售價低,在生產企業中有一定的擁有量。在經濟型數控機床系統中,如果沒有刀具補償功能,只能按刀位點的運動軌跡尺寸編制加工程序,這就要求先根據工件輪廓尺寸和刀具直徑計算出刀位點的軌跡尺寸。因此計算量大、復雜,且刀具磨損、更換需重新計算刀位點的軌跡尺寸,重新編制加工程序。
      二、全功能數控機床系統中刀具補償1.數控車床刀具補償數控車床刀具補償功能包括刀具位置補償和刀具圓弧半徑補償兩方面。在加工程序中用T功能指定,TXXXX中前兩個XX為刀具號,后兩個XX為刀具補償號,如T0202。如果刀具補償號為00,則表示取消刀補。(1)刀具位置補償刀具磨損或重新安裝刀具引起的刀具位置變化,建立、執行刀具位置補償后,其加工程序不需要重新編制。辦法是測出每把刀具的位置并輸入到指定的存儲器內,程序執行刀具補償指令后,刀具的實際位置就代替了原來位置。如圖2所示的加工情況,如果沒有刀具補償,刀具從0點移動到1點,對應程序段是N60 G00 C45 X93 T0200,如果刀具補償是X= 3,Z= 4,并存入對應補償存儲器中,執行刀補后,刀具將從0點移動到2點,而不是1點,對應程序段是N60 G00 X45 Z93 T0202。(2)刀具圓弧半徑補償編制數控車床加工程序時,車刀刀尖被看作是一個點(假想刀尖P點),但實際上為了提高刀具的使用壽命和降低工件表面粗糙度,車刀刀尖被磨成半徑不大的圓弧(刀尖AB圓弧),如圖3所示,這必將產生加工工件的形狀誤差。另一方面,刀尖圓弧所處位置,車刀的形狀對工件加工也將產生影響,而這些可采用刀具圓弧半徑補償來解決。車刀的形狀和位置參數稱為刀尖方位,如圖4所示,用參數0~9表示,P點為理論刀尖點。(3)刀補參數每一個刀具補償號對應刀具位置補償(X和Z值)和刀具圓弧半徑補償(R和T值)共4個參數,在加工之前輸入到對應的存儲器,CRT上顯示如圖5所示。在自動執行過程中,數控系統按該存儲器中的X、Z、R、T的數值,自動修正刀具的位置誤差和自動進行刀尖圓弧半徑補償。2.加工中心、數控銑床刀具補償加工中心、數控銑床的數控系統,刀具補償功能包括刀具半徑補償、夾角補償和長度補償等刀具補償功能。(1)刀具半徑補償(G41、G42、G40)刀具的半徑值預先存入存儲器HXX中,XX為存儲器號。執行刀具半徑補償后,數控系統自動計算,并使刀具按照計算結果自動補償。刀具半徑左補償(G41)指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的左方(如圖1所示),刀具半徑右補償(G42)指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的右方。取消刀具半徑補償用G40,取消刀具半徑補償也可用H00。使用中需注意:建立、取消刀補時,即使用G41、G42、G40指令的程序段必須使用G00或G01指令,不得使用G02或G03,當刀具半徑補償取負值時,G41和G42的功能互換。刀具半徑補償有B功能和C功能兩種補償形式。由于B功能刀具半徑補償只根據本段程序進行刀補計算,不能解決程序段之間的過渡問題,要求將工件輪廓處理成圓角過渡,因此工件尖角處工藝性不好,C功能刀具半徑補償能自動處理兩程序段刀具中心軌跡的轉接,可完全按照工件輪廓來編程,因此現代CNC數控機床幾乎都采用C功能刀具半徑補償。這時要求建立刀具半徑補償程序段的后續兩個程序段必須有指定補償平面的位移指令(G00、G01,G02、G03等),否則無法建立正確的刀具補償。(2)夾角補償(G39) 兩平面相交為夾角,可能產生超程過切,導致加工誤差,可采用夾角補償(G39)來解決。使用夾角補償(G39)指令時需注意,本指令為非模態的,只在指令的程序段內有效,只能在G41和G42指令后才能使用。(3)刀具長度偏置(G43、G44、G49)利用刀具長度偏置(G43、G44)指令可以不改變程序而隨時補償刀具長度的變化,補償量存入由H碼指令的存儲器中。G43表示存儲器中補償量與程序指令的終點坐標值相加,G44表示相減,取消刀具長度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05與中,假如05存儲器中值為16,則表示終點坐標值為72mm。存儲器中補償量的數值,可用MDI或DPL預先存入存儲器,也可用程序段指令G10 P05 R16.0表示在05號存儲器中的補償量為16mm。
      三、經濟型數控機床中刀具軌跡的計算經濟型數控機床系統,如果沒有刀具補償指令,則只能計算出刀位點的運動軌跡尺寸,然后按此編程,或者進行局部補償加工。1.刀具中心(刀位點)軌跡的計算在需要計算刀具中心軌跡的數控系統中,要算出與零件輪廓的基點和節點對應的刀具中心上基點和節點的坐標。圖1所示為用φ8立銑刀加工工件曲線時的刀具中心運動軌跡?梢钥闯,刀具運動軌跡是零件輪廓的等距線,由零件輪廓和刀具半徑可求出。直線的等距線方程:所求等距線在原直線上邊時,取“+”號,反之取“-”號。圓的等距線方程:所求等距線為外等距線時,取“+”號,反之取“-”號。求解等距線上的基點坐標,只需將相關等距線方程聯立求解。例求3′點的坐標,2點坐標(40,85),3點坐標(70,105)。A=y2-y3=-20 B=x3-x2=30 C=x3y2-ybx2=1750 求出圓心坐標為(85,105)。兩等距線方程聯立:-20x 30y=1750 144.222 (x-85) (y-105)=(15 4)       解出x=66.134y=107.231 即3′點的坐標為(66.34,107.231),刀具中心軌跡上其他基點或節點的坐標用相同的方法可求出,然后按此編程。2.數控車床假想刀尖點的偏置計算在數控車削加工中,為了對刀方便,常以假想刀尖P點來對刀。如果沒有刀尖圓弧半徑補償,在車削錐面或圓弧時,會產生欠切現象。當零件精度要求較高且有錐面或圓弧時,解決辦法為:計算刀尖圓弧中心軌跡尺寸,然后按此編積,進行局部補償計算。圖3所示為在車削維面時,由于刀尖圓弧半徑r引起的刀位補償量。采用在Z向和X向同時進行刀具位置補償時,實際刀刃與工件接觸點A移動到編程時刀尖設定點P上,r的補償量可按下式計算:在編制加工工件錐面程序時,其基點坐標為工件輪廓基點坐標(Z和X)加上刀尖圓弧半徑r的補償量(Dz和DX),這樣就解決了沒有刀尖圓弧半徑補償的問題。
      四、結論在數控加工中,由于刀尖有圓弧,工件輪廓是刀具運動包絡形成,因此刀位點的運動軌跡與工件的輪廓是不重合的。在全功能數控系統中,可應用其刀具補償指令,按工件輪廓尺寸,很方便地進行編程加工。在經濟型數控系統中,可以根據工件輪廓尺寸、刀具等計算出刀位點的運動軌跡,按此編程,也可按局部補償的方法來解決。
    
    90.自動換刀裝置的結構原理與維修有哪些?
    答:自動換刀裝置的結構原理與維修摘要:李屏致:走規;a經營發展之路哈斯機床的神秘營銷配方?氣動工具型號表示方法數控技術概論車用硼合金板材的加壓淬火技術V型塊定位問題新探GE Fanuc五軸車銑CNC系統16i Model B 18i MB5系列SKF配對單列角接觸球軸承三菱交流伺服主軸驅動系統在數控加工中心上的應用在數控線切割機床上實現模具拋光梯形活塞環斜端面磨削專用機床螺紋類零件7的數控車床加工編程塑料擠脹成型技術及裝備國內將鍛造焊接技術應用到電站截止閥中捷機床推出數控刨臺臥式銑鏜床滑動螺旋副的設計計算拉刀使用時斷裂的原因機遇與挑戰并存,中國工具行業必須適時調整發展戰略現在,誰也不能小瞧了中國機床[標簽:tag]動換刀裝置的形式自動換刀裝置是加工中心的重要執行機構,它的形式多種多樣,目前常見的有以下幾種。1.回轉刀架換刀數控機床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置,有四方刀架、六角刀架,即在其上裝有四把、六把或更多的刀具;剞D刀架必須具有良好的強度和剛度. 
      自動換刀裝置是加工中心的重要執行機構,它的形式多種多樣,目前常見的有以下幾種。
      1.回轉刀架換刀
      數控機床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置,有四方刀架、六角刀架,即在其上裝有四把、六把或更多的刀具;剞D刀架必須具有良好的強度和剛度,以承受粗加工的切削力:同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。
      圖1為數控車床六角回轉刀架,它適用于盤類零件的加工。在加工軸類零件時,可以用四方回轉刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同,更換刀架十分方便。
     
      圖1數控車床六角回轉刀架1-活塞2-刀架體3、7-齒輪4-齒圈5-空套齒輪6-活塞8-齒條9-固定插銷10、11-推桿12-觸頭
      回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制,它的動作分為4個步驟:
      (1)刀架抬起當數控裝置發出換刀指令后,壓力油由a孔進入壓緊液壓缸的下腔,活塞1上升,刀架體2抬起,使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫開。同時,活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結合。
      (2)刀架轉位當刀架抬起后,壓力油從c孔進入轉位液壓缸左腔,活塞6向右移動,通過聯接板帶動齒條8移動,使空套齒輪5作逆時針方向轉動。通過端齒離合器使刀架轉過60o;钊男谐虘扔邶X輪5分度圓周長的1/6,并由限位開關控制。
      (3)刀架壓緊刀架轉位之后,壓力油從b孔進入壓緊液壓缸上腔,活塞1帶動刀架體2下降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個帶斜楔的圓柱固定插銷9,利用活動插銷10消除定位銷與孔之間的間隙,實現反靠定位。刀架體2下降時,定位活動插銷10與另一個固定插銷9卡緊,同時齒輪3與齒圈4的錐面接觸,刀架在新的位置定位并夾緊。這時,端齒離合器與空套齒輪5脫開。
      (4)轉位液壓缸復位刀架壓緊之后,壓力油從d孔進入轉位液壓缸的右腔,活塞6帶動齒條復位,由于此時端齒離合器已脫開,齒條帶動齒輪3在軸上空轉。
      如果定位和夾緊動作正常,推桿11與相應的觸頭12接觸,發出信號表示換刀過程已經結束,可以繼續進行切削加工;剞D刀架除了采用液壓缸轉位和定位銷定位之外,還可以采用電動機帶動離合器定位,以及其他轉位和定位機構。
      2.更換主軸頭換刀
      在帶有旋轉刀具的數控機床中,更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有臥式和立式兩種,而且常用轉塔的轉位來更換主軸頭,以實現自動換刀。在轉塔的各個主軸頭上,預先安裝有各工序所需的旋轉刀具。當發出換刀指令時,各主軸頭依次地轉到加工位置,并接通主軸運動,使相應的主軸帶動刀具旋轉,而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。
      圖2為臥式八軸轉塔頭。轉塔頭上徑向分布著八根結構完全相同的主軸7,主軸的回轉運動由齒輪12輸入。當數控裝置發出換刀指令時,先通過液壓撥叉將移動齒輪3與齒輪12脫離嚙合,同時在中心液壓缸14的上腔通壓力油。由于活塞桿和活塞15固定在底座上,因此中心液壓缸14帶著由兩個推力軸承17和16支承的轉塔刀架體18抬起,離合器2和1脫離嚙合。然后壓力油進入轉位液壓缸,推動活塞齒條,再經過中間齒輪使大齒輪4與轉塔刀架體18一起回轉45o,將下一工序的主軸轉到工作位置。轉位結束后,壓力油進入中心液壓缸14的下腔,使轉塔頭下降,離合器2和1重新嚙合,實現了精確的定位。在壓力油的作用下,轉塔頭被壓緊,轉位液壓缸退回原位。最后,通過液壓撥叉移動齒輪3,使它與新換上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結構的裝配工藝性,整個主軸部件裝在套筒5內,只要卸去螺釘10,就可以將整個部件抽出。主軸前軸承9采用錐孔雙列圓柱滾子軸承,調整時,先卸下端蓋6,然后擰緊螺母8,使內環做軸向移動,以便消除軸承的徑向間隙。
     
      圖2臥式八軸轉塔頭1、2一離合器3、4、12一齒輪5一套筒6一端蓋7一主軸8一螺母9、16、17一軸承10一螺釘1l一推動桿13一操縱桿14一液壓缸15一活塞18一轉塔刀架體
      為了便于卸出主軸錐孔內的刀具,每根主軸都有操縱桿13,只要按壓操縱桿,就能通過斜面推動桿11,頂出刀具。
      轉塔主軸頭的轉位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作臺極為相似,但因為在轉塔上分布著許多回轉主軸部件,使結構更為復雜。
      由于空間位置的限制,主軸部件的結構不可能設計得十分堅實,因而影響了主軸系統的剛度。為了保證主軸的剛度,主軸數目必須加以限制,否則將會使結構尺寸大為增加。
      轉塔主軸頭換刀方式的主要優點在于省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作。從而提高了換刀的可靠性,并顯著地縮短了換刀時間。但由于上述結構上的原因,轉塔主軸頭通常只是用于工序較少、精度要求不太高的機床,例如數控鉆床等。
      3.帶刀庫的自動換刀系統
      帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和刀具交換機構組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準刀柄上,在機外進行尺寸預調整后,按一定的方式放入刀庫中去。換刀時先在刀庫中進行選刀,并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具,在進行交換刀具之后,將新刀具裝入主軸,把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量,它既可以安裝在主軸箱的側面或上方,也可作為單獨部件安裝到機床以外,并由搬運裝置運送刀具。
      與轉塔主軸頭相比較,由于帶刀庫的自動換刀裝置數控機床主軸箱內只有一個主軸,設計主軸部件就有可能充分增強它的剛度,因而能滿足精密加工的要求。另外,刀庫可以存放數量很大的刀具,因而能夠進行復雜零件的多工序加工,這樣就明顯提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用于數控鉆床、數控銑床和數控鏜床。
    
    91.數控系統的配置及功能如何選擇?
    答:數控系統是數控機床的重要組成部分,配置什麼樣的數控系統及選擇哪些數控功能,都是機床生產廠家和最終用戶所關注的問題。
      數控統的配置伺服控制單元的選擇數控系統的位置控制方式
      開環控制系統:采用步進電機作為驅動部件,沒有位置和速度反饋器件,所以控制簡單,價格低廉,但它們的負載能力小,位置控制精度較差,進給速度較低,主要用于經濟型數控裝置;
      半閉環和閉環位置控制系統:采用直流或交流伺服電機作為驅動部件,可以采用內裝於電機內的脈沖編碼器,旋轉變壓器作為位置/速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統,也可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件,來構成高精度的全閉環位置控制系統。
      由于螺距誤差的存在,使得從半閉環系統位置檢測器反饋的絲杠旋轉角度變化量,還不能精確地反映進給軸的直線運動位置。但是,經過數控系統對螺距誤差的補償後,它們也能達到相當高的位置控制精度。與全閉環系統相比,它們的價格較低,安裝在電機內部的位置反饋器件的密封性好,工作更加穩定可靠,幾乎無需維修,所以廣泛地應用于各種類型的數控機床。
      直流伺服電機的控制比較簡單,價格也較低,其主要缺點是電機內部具有機械換向裝置,碳刷容易磨損,維修工作量大。運行時易起火花,使電機的轉速和功率的提高較為困難。
      交流伺服電機是無刷結構,幾乎不需維修,體積相對較小,有利于轉速和功率的提高,目前已在很大範圍內取代了直流伺服電機。
      伺服控制單元的種類
      分離型伺服控制單元,其特點是數控系統和伺服控制單元相對獨立,也就是說,它們可以與多種數控系統配用,NC系統給出的指令是與軸運動速度相關的DC電壓(例如0-10V),而從機床返回的是與NC系統匹配的軸運動位置檢測信號(例如編碼器?感應同步器等輸出信號)。伺服數據的設定和調整都在伺服控制單元側進行(用電位器調節或通過數字方式輸入)。
      串行數據傳輸型伺服控制單元,其特點是NC系統與伺服控制單元之間的數據傳送是雙向。與軸運動相關的指令數據、伺服數據和報警信號是通過相應的時鐘信號線、選通信號號、發送數據線、接收數據線、報警信號線傳送。從位置編碼器返回NC裝置的有運動軸的實際位置和狀態等信息。
      網絡數據傳輸型伺服控制單元,其特點是軸控制單元密集安裝在一起,由一個公用的DC電源單元供電。NC裝置通過FCP板上的網絡數據處理模塊的連接點SR、ST與各個軸控制單元(子站)的網絡數據處理模塊的SR、ST點串聯,組成伺服控制環。各個軸的位置編碼器與軸控制單元之間是通過二根高速通信線連接,反饋的信息有運動軸位置和相關的狀態信息。
      串行數據傳輸型和網絡數據傳輸型伺服控制單元的伺服參數在NC裝置中用數字設定,開機初始化時裝入伺服控制單元,修改和調整都十分方便。
      網絡數據傳輸型伺服控制單元(例如大隈OSP-U10/U100系統)在相應的控制軟件配合下,具有實時的調整能力,例如在Hi-G型定位加減速功能中,可以根據電機的速度和扭矩特性求出相應的函數,再以其函數控制高速定位時的加減速度,從而抑制高速定位時可能引起的振動。定位速度的提高可以縮短非切削時間,提高加工效率。又如在Hi-Cut型進給速度控制功能中,系統可以在讀入零件加工程序後,自動識別數控指令要求加工的零件形狀(圓弧、棱邊等),自動調節加工速度,使之最佳化,進而實現高速高精度加工。
      采用高速微處理器和專用數字信號處理機(DSP)的全數字化交流伺服系統出現後,硬件伺服控制變為軟件伺服控制,一些現代控制理論的先進算法得到實現,進而大大地提高了伺服系統的控制性能。
    伺服控制單元是數控系統中與機械直接相關聯的部件,它們的性能與機床的切削速度和位置精度關系很大,其價格也占數控系統的很大部分。相對來說,伺服部件的故障率也較高,約占電氣故障的70%以上,所以選配伺服控制單元十分重要。
      伺服故障除了與伺服控制單元的可靠性有關外,還與機床的使用環境、機械狀況和切削條件密切相關。例如環境溫度過高,易引起器件過熱而損壞;防護不嚴可能引起電機進水,造成短路;導軌和絲杠潤滑不好或切削負荷過重會引起電機過流。機械傳動機構卡死更會引起功率器件的損壞,雖然伺服控制單元本身有一定的過載保護能力,但是故障情況嚴重或者多次發生時,仍然會使器件損壞。有些數控系統具有主軸和進給軸的實時負載顯示功能(例如大隈OSP系統的“當前位置”頁面上不僅可以顯示軸運動的實時位置數據,而且還同時顯示各軸的實時負載百分比,用戶可以利用這些信息,采取措施來防止事故的發生。
      進給伺服電機的選擇
      輸出扭矩是進給電機負載能力的指標。從圖2可見,在連續操作狀態下,輸出扭矩是隨轉速的升高而減少的,電機的性能愈好,這種減少值就愈小。為進給軸配置電機時應滿足最高切削速度時的輸出扭矩。雖然在快速進給時不作切削,負載較小,但也應考慮最高快速進給速度下的起動扭矩。高速時的輸出扭矩下降過多也會影響進給軸的控制特性。
      主軸伺服電機的選擇
      輸出功率是主軸電機負載能力的指標。從圖3可見主軸電機的額定功率是指在恒功率區(速度N1到N2)內運行時的輸出功率,低于基本速度N1時達不到額定功率,速度愈低,輸出功率就愈小。為了滿足主軸低速時的功率要求,一般采用齒輪箱變速,使主軸低速時的電機速度也在基本速度N1以上,此時,機械結構較為復雜,成本也會相應增加。在主軸與伺服電機直接連接的數控機床中,有兩種方法來滿足主軸低速時的功率要求,其一是選擇基本速度較低或額定功率高一檔的主軸電機,其二是采用特種的繞組切換式主軸伺服電機(例如日本大隈的YMF型主軸電機),這種電機的三相繞組在低速運行時接成星形,而在高速運行時接成三角形,從而提高了主軸電機的低速功率特性,降低主軸機械部件的成本。
      這兒要特別指出的是,雖然高速加工是提高數控機床生產效率的有效途徑,但高速、高精度切削會給伺服驅動和計算機部件帶來更高的要求,必然增加數控系統的成本,而高速加工的另一個重要應用領域是輕金屬和薄壁零件的加工,所以,應該按機床的實際需要選擇主軸和進給電機的速度。
      位置檢測器件的選擇
      機械原點是數控機床所有座標系的基準點,機械原點的穩定性是數控機床極為重要的技術指標,也是穩定加工精度的基本保證,機械原點的建立方法有兩種:
      在采用相對位置編碼器、感應同步器或光柵作為位置反饋器件的數控機床中,數控系統將各進給軸的回零減速開關(或標記)之後由位置反饋器件產生的第一個零點標記信號作為基準點。這類機床在每次斷電或緊急停機後都必須重新作各進給軸的回零操作,否則,實際位置可能發生偏移,回零減速開關與其撞塊的相對位置調整不妥,也會引起機械原點位置的不穩定,這些都是應該重視的;
      在采用絕對位置編碼器作為位置反饋器件的數控機床中,絕對位置編碼器能夠自動記憶各進給軸全行程內的每一點位置,不需回零開關,每次斷電或緊急停機後,都不必重新作基準點的設定操作;鶞庶c位置設定後永久不變,并由專供絕對位置編碼器使用的存儲器記憶,特別適用于鼠牙盤定位的旋轉工作臺零點位置的設定,不僅穩定性好,而且給操作和調整帶來極大方便。
      機械設計方案的選擇
      機床是由機械和電氣兩部分組成,在設計總體方案時應從機電兩方面來考慮機床各種功能的實施方案,數控機床的機械要求和數控系統的功能都很復雜,所以更應機電溝通,揚長避短。下面舉例說明。
      例一主軸轉速的調節有采用伺服電機或變頻電機實現自動無級調速和用普通三相異步電機驅動、機械齒輪分級變速、進行人工換檔兩類方法。
      加工中心機床使用多種刀具進行連續的不同種類(銑、鉆、鏜和攻絲等)的切削加工,所以主軸的轉速是經常變化的,而且必須由加工程序的S指令自動實現,自動換刀時還必須進行主軸定向,所以必須采用帶有定向功能的自動無級調速方式。
      對于主軸轉速要求不高的普通數控銑床來說,刀具的更換都是用手動方式進行,而且在加工過程中,同一把刀具選擇不同轉速的機會并不多見,在手動換刀的同時進行手動變速對生產效率的影響并不大,所以經常采用機械齒輪分級變速、人工換檔的控制方式。與采用伺服電機進行無級調速的方案相比,可以顯著地降低生產成本,節省能源,維修也簡單,是很實用的選擇。
      例二使用臥式加工中心對零件進行多面加工時,往往需要更換夾具并多次裝卡,必須占用可貴的機床運行時間,選用有雙工位自動托板交換(APC)裝置的臥式加工中心,可以大大地節省零件裝卡的占機時間,從而提高機床的生產效率,而且該功能的控制是由PLC控制程序來完成,除了多用幾個輸入/輸出控制點外,數控系統的成本增加不多,是個功能/價格比很高的選擇。
      例三加工中心機床的換刀時間對生產效率有很大影響,而換刀速度與機械結構有很大的關系。例如,由油缸控制的機械手換刀時間一般在10秒以上,在2~3秒內能完成換刀動作的機械手一般采用伺服電機驅動,配有凸輪和內外油缸松刀機構。與機構不相當的換刀速度,可能使故障率增加。選擇合理的切削路徑、采用高質量的刀具、切削條件的最佳化也是提高生產效率的重要手段,應綜合考慮。
      數控功能的選擇
      除基本功能以外,數控系統還為用戶提供多種可選功能,各知名品牌的數控系統的基本功能差別不大,所以,合理地選擇適合機床的可選功能,放棄可有可無或不實用的可選功能,對提高產品的功能/價格比大有好處,下面列舉幾個例子供參考。
        動畫/軌跡顯示功能
      該功能用于模擬零件加工過程,顯示真實刀具在毛坯上的切削路徑,可以選擇直角座標系中的兩個不同平面的同時顯示,也可選擇不同視角的三維立體顯示?梢栽诩庸さ耐瑫r作實時的顯示,也可在機械鎖定的方式下作加工過程的快速描繪。這是一種檢驗零件加工程序、提高編程效率和實時監視的有效工具。
      軟盤驅動器
      通過這種數據傳送工具可以將系統中已經調試完畢的加工程序存入軟盤後存檔,也可以通過它將在其它計算機生成的加工程序存入NC系統,從而減少加工程序的輸入占機時間,更可以用它作各種機床數據的備份或存儲,給程編和操作人員帶來很大方便。
      DNC-B通信功能
      眾所周知,由非圓曲線或曲面組成的零件加工程序的編制十分困難,通常的辦法是借助于通用計算機,將它們細分為微小的三維直線段後再編寫加工程序,所以程序容量極大。在模具加工中,這種長達幾百K字節(4K字節約等于10米紙帶長度)的加工程序經常遇到,而一般數控系統提供的基本程序存儲容量為64?128K字節,這給模具加工帶來很大困難。
      DNC-B通信功能具有兩種工作方式,其一是在個人計算機和數控系統的加工程序存儲區之間進行雙向的程序傳送,其二是將個人計算機的加工程序一段一段地傳送到數控系統的緩沖運行存儲器,邊加工邊傳送,直到加工結束。這就徹底解決了大容量程序零件的加工問題。雖然選用這項功能需要增加一定的費用,但它確實是功能/價格比很高的選項。
      當然,選擇擴充內存容量也是解決曲面模具加工的有效方法,例如大隈OSP系統的最大運行緩沖存儲器容量為512K字節。程序存儲器容量可以擴充到4096K字節,這樣就可以滿足極大部分模具加工的需要,與采用DNC-B方式相比,它的優點是省去了個人計算機這個環節,使運行更加可靠,操作也比較方便。
      簡化編程的功能
      為了提高編程的效率,縮短加工程序的長度,發揮程序存儲器的潛力,數控系統提供了一些簡化程序編制的方法。
      固定循環
      將常用的加工工序(例如鉆孔、鏜孔、攻絲及腔體和周邊加工等)編寫成參數式的固定循環程序,編程時由用戶填入相應的數據(如基面、孔深、每次切入量以及主軸轉速和進給速度等)就可完成預定的加工工序,并可多次重復使用。
      座標計算功能
      利用數控系統的實時計算能力,將以各種規則分布的孔加工工序(例如斜線、圓周和網格等)編寫成參數式的固定循環程序,編程時由用戶填入相應的數據(如角度、半徑、孔數、行數和列數等)就可完成預定的加工工序。
      子程序功能
      用戶可以將零件中多處用到的同一加工工序編成子程序,在相應的部位調用,從而縮短加工程序的長度。
      用戶宏程序
      用戶可以利用系統提供的各種算術、邏輯和函數運算符以及各種分支語句,來組成描述加工零件形狀的數學表達式,在程序執行過程中,數控系統邊運算,邊輸出結果,用很短的程序就可以實現特種曲線和曲面的加工。
      剛性攻絲功能
      剛性攻絲功能必須采用伺服電機來驅動主軸,不僅要求在主軸上增加位置傳感器,而且對主軸傳動機構的間隙和慣量都有嚴格的要求,所以不能忽略這個功能的成本。對用戶來說,如果沒有特殊的要求(例如高速高精度、特種材料或大直徑孔加工等),可以采用彈性伸縮卡頭,在一般主軸上進行柔性攻絲來滿足加工要求,就不必選用剛性攻絲功能。
      刀具壽命管理功能
      在加工中心上是否要選用刀具壽命管理功能,必須考慮加工零件的批量、刀具和毛坯質量的一致性以及刀庫的容量等因素,否則,不僅會造成許多人為的錯誤,影響生產的正常進行,而且備用刀具占用的刀位也將大大減少刀庫的有效容量,使一些復雜零件因刀位不足而無法加工。
      自動刀具半徑/長度和工件測量功能
      加工程序中的刀具運動軌跡通常按刀具中心和刀尖編寫,所以在程序執行前必須輸入相應的刀具半徑和長度,這對加工中心尤其重要。
      刀具半徑和長度可以用普通的量具手工測量,也可用專門的刀具測量儀測量。操作者可以通過每把刀的刀尖在Z軸方向相對于機床上同一“對刀面”的位置差來作為長度偏移值進行補償,采用數控系統本身提供的“半自動刀具長度測量”功能,輸入相對于“標準刀具”的長度補償值。
      自動刀具半徑/長度和工件測量功能,需要配備專用的接觸式傳感器及激光測頭和信號接收器。選用此功能時應明確以下幾點:
      接觸式傳感器和信號接收器安裝在機床工作區內,它的防護十分重要,切削量大,使用噴淋沖洗的機床不宜安裝;
      進行上述測量需要占用機床加工時間,可能影響機床的效率;
      工件測量功能的一般用途是測量工件毛坯上作為程編原點的基準孔中心或其它基準點的位置,代替人工“對刀”,它的精度不會高于機床本身的定位精度
    
    92.數控系統在平面磨床中如何應用?
    答:數值模擬技術在大型鍛件生產中的應用秦川機床二廠為用戶“量身定制”產品三相交流電動機正反轉固態繼電器在高速走絲電火花線切重型臥式車床及軋輥車床數控化改造設計塑料導軌應用技術長治鉅星鍛壓公司兩項新品問世軸類零件1的數控車床加工基于Matlab的數控加工代碼仿真檢驗Cimatron E軟件在模具制造中的應用利用成像技術進行測量光電式坐標傳感器的設計超硬刀具電火花刃磨技術的研究面向對象的機床主傳動CAD軟件的設計焊接安全操作軸承工業對數控設備的要求機床改造大有可為鑄造業何以出現人才斷檔之憂工控軟件安全性的設計問題探討機床主軸動平衡的方法以及應用范圍PLC下載網址匯總應用平面及其數控功能控制數控系統開發公司系統引言現代工業生產批量零件生產產品數量比例越來越零件復雜性精度要求迅速提高傳統普通機床已經越來越難以適應現代化生產要求數控機床具有高精度高效率多用完成復雜加工特點特別是計算機技術迅猛發展廣泛應用于數控系統數控裝置主要功能幾乎軟件實現硬件幾乎. 
      一、引言
      現代工業生產中,中、小批量零件的生產占產品數量的比例越來越高,零件的復雜性和精度要求迅速提高,傳統的普通機床已經越來越難以適應現代化生產的要求,而數控機床具有高精度、高效率、一機多用,可以完成復雜型面加工的特點,特別是計算機技術的迅猛發展并廣泛應用于數控系統中,數控裝置的主要功能幾乎全由軟件來實現,硬件幾乎能通用,從而使其更具加工柔性,功能更加強大。
      制造業的竟爭已從早期降低勞動力成本、產品成本,提高企業整體效率和質量的竟爭,發展到全面滿足顧客要求、積極開發新產品的竟爭,將面臨知識——技術——產品的更新周期越來越短,產品批量越來越小,而對質量、性能的要求更高,同時社會對環境保護、綠色制造的意識不斷加強。因此敏捷先進的制造技術將成為企業贏得竟爭和生存、發展的主要手段。計算機信息技術和制造自動化技術的結合越來越緊密,作為自動化柔性生產重要基礎的數控機床在生產機床中所占比例將越來越多。
      二、數控平磨現狀及主要數控系統
      平面磨床相對于車床、銑床等采用數控系統較晚,因為它對數控系統的特殊要求。近十幾年來,借助CNC技術,磨床上砂輪的連續修整,自動補償,自動交換砂輪,多工作臺,自動傳送和裝夾工件等操作功能得以實現,數控技術在平面磨床上逐步普及。在近年漢諾威、東京、芝加哥、及國內等大型機床展覽會上,CNC磨床在整個磨床展品中已占大多數,如德國BLOHM公司,ELB公司等著名磨床制造廠已經不再生產普通磨床,日本的岡本、日興等公司也成批生產全功能CNC平磨,在開發高檔數控平磨的同時,積極發展中、低檔數控平磨。
      前幾年德國ELB公司生產的BRILLIANT系列二坐標CNC成型磨床,其垂直和橫向為數控軸,縱向為液壓控制,砂輪修整采用安裝在工作臺上的金剛石滾輪,適用范圍較廣;SUPER-BRILLIANT系列是三坐標CNC平面和成型磨床,床身用天然花崗巖制成,幾何精度極高,導軌用直線滾動導軌,機械驅動無反沖,從而保證工件有較好的表面光潔度;BRILLIANT-FUTURE為以上二個系列的改進產品,床身用人造花崗巖制作,縱向用靜壓導軌,齒形帶傳動,垂直和橫向導軌為預加荷直線滾動導軌,滾珠絲杠傳動,三軸CNC控制AC伺服電機,0.5μm的測量分辯率。同時ELB公司開發了具有當代最新技術的磨床產品,即以機電一體化和計算機技術為基礎的CAM-MASTER系列柔性磨加工單元,CAD-MASTER系列和COMPACT-MASTER系列磨削加工中心,控制軸最多可達到24軸,另外由于全面推行模塊化設計,使專用磨床制造周期縮短,ELB公司還開發了多種高效專用磨床,如SFVG100/2專用磨床,具有可傾斜磨頭,連續修整,緩進給,斜切入磨削功能,用十一根CNC控制軸,如同一臺磨加工中心。英國JONES%26amp;SHIPMAN公司與美國A-B公司開發了A-B8600數控系統用于FORMAT5型數控平磨,由CNC控制液壓閥,驅動縱向可調速運動,橫向與磨頭進給用滾珠絲杠副,直流伺服電機驅動,間斷式砂輪修整,CRT圖形模擬顯示。同時還可以配用其他型號的數控系統,以滿足不同用戶的要求。
      目前,隨半導體集成度的不斷提高,新推出的系統在外型上越來越小,結構上越來越緊湊,功能上增加了遠程通訊,遠程診斷,多機聯網等等;操作界面向WINDOWS系統*近,增加鼠標,搖控器等操作件。FANUC公司今年主要推出18I、16I、20I、21I系統,SIEMENS是840D、810D、802D均為結構緊湊型系統。還有一些廠商如:臺灣精密機械研究發展中心開發的PA8000NT系列CNC控制器,就使用了WINDOWS NC操作系統,和NT即時多工處理核心,單節程序處理速度達2000塊/秒,單節預讀處理數可達1000塊,具有AART(預適應調節技術)及參數最佳化學習功能,可使跟隨誤差趨近于零,軟件加工路徑濾波器可降低切削過程中,因加速度變化過大所產生的機械共振,從而改善表面粗糙度;配用伺服靈活,具備+、-10V類比伺服界面,同時提供國際標準的SERCOS數字伺服通訊界面;PLC程序設計有梯形圖、結構語句、功能塊、指令碼、流程圖等五種語法,便于設計、溝通和維護;具有計算機遠程通訊,即時遠程維護功能;控制軸和主軸最多可擴展到64軸,I/O點可擴展到792/528點,采用奔騰處理器,高速PLC處理速度達到25K。
      世界上除有名的SIEMENS、FANUC等數控系統專業廠已經開發生產了許多適用于平面或成型磨削的系統外,一些平磨生產廠本身也積極開發了適用于其磨床的數控系統。主要有:
      西門子公司的SINUMERIK 840D系統,該系統具有二十多根伺服軸,坐標連續行程控制,手動數據輸入或通過外部計算機輸入,遠程診斷,可隨砂輪直徑減小而變化行程,砂輪修整量自動補償,滾珠絲杠間隙誤差補償等。
      西門子3G系統是專為磨削加工而開發的,裝有用來人機對話的操作提示裝置,在軸線傾斜時,也可進行直線和圓弧插補,在磨削中經常出現的運行循環,如主軸擺動,用外部信號中斷執行程序,砂輪切入,砂輪修整等專用準備功能,編制固定循環程序。其不僅能使用外部測量裝置(開關信號),還能當連接上一個合適的測量頭時能直接去控制裝置與最終尺寸進行比較。
      美國ALLEY-BRANDLY公司生產的8400CNC、8600CNC數控系列,適用于車床、銑床和磨床,其8400CNC最多可控制6根伺服軸,任2軸可進行圓弧插補,任3軸可進行螺旋線插補,6軸直線插補。8600CNC系列最多能控制17個坐標,包括8個參與插補軸,8個位控制軸及1個主軸,具有圖形顯示,擴展分支程序,顯示加工時間,高速程序校驗,刀具壽命監測等功能。
      日本FANUC公司開發了OG高速高性能數控系統,其中O-GSG適用于平面磨床,可根據磨削零件不同形狀,有四種不同的磨削方法,具有砂輪軸角度傾斜控制功能,荒磨、粗磨、精磨、無火花磨削一整套磨削循環,砂輪滾壓修整后位置補償功能,修整器相對于被修整輪法線方向控制功能,修整滾輪外緣圓弧半徑補償功能,砂輪形狀圖形顯示功能及磨削參數顯示等,系統最小設定單位0.1μm,屬“緊湊”型數控系統,價格較低。
      另外還有如德國ELB公司與大學聯合研制的UNICON系統。日本大隈鐵工所OSP5000G-G,OSP30-NF等自行開發的平面和成型磨削數控系統,其OSP5000G-G最多可控制9個坐標,其中6個坐標可聯動,帶12英寸彩顯,人機對話編程,自動確定切削系數,可采用軟盤輸入,納入FMS系統,最小脈沖當量、移動當量和檢測當量均為0.1μm,平磨上還采用了感應同步器全閉環方式。
      還有的平磨制造廠雖采用數控主機廠的系統,但自行開發軟件,使用之更適合平面和成型磨削,如德國JUNG公司以西門子SINUMERIK 810為基礎,采用該公司專用軟件,用JUNG KONTUR編程語言對砂輪進行成型修整,并有圖形輔助操作功能。日本岡本公司在FANUC公司數控系統硬件上,開發了OPL語言用于磨削加工,等等。
      當今直線電機、動平衡等技術、工藝的日益發展應有,又大大提高了機床的工效,適宜的測量技術應用對數控系統的開發利用,增強機床的電氣自動控制功能如虎添翼。
      三、國內數控平磨的發展
      我國從80年代開始生產數控平面磨床,各開發廠家分別走過了自行研制,與大學及科研單位合作開發至直接引進成熟數控系統的發展道路。例如:杭州機床廠是一家具有五十年歷史,專業生產平面磨床的制造廠,它從80年代中期開始生產數控平磨,先后開發生產了MGK7132臥軸矩臺高精度平磨,MK7130系列普通數控平磨,MLK7140數控緩進給成型磨,MGK7120、MK7163、MK7150臥軸矩臺數控平磨,MKY7760立軸數控雙端面磨,MKY7660、MKY7650/101臥軸數控雙端面磨,以及HZ-K1610,HZ-K2010,HZ-050 CNC,HZ-KD2010、HZ-K3015、HZ-K3020、HZ-K4020等專用數控龍門式平面與導軌磨床。數控系統的開發應用,有與大專院校及科研單位合作研制的單板機系統,也有自行開發的以單片機為主機的簡易控制系統,及采用數控主機廠生產的成熟數控系統等。
      其生產的MGK7120高精度平磨,采用了日本FANUC公司的POWER MATE-D雙軸數控系統,控制磨頭進給,最小進給量0.1μm,具有自動完成磨削循環功能。
      MKY7650/101全自動數控雙端面磨床是與意大利VIOTTO公司技術合作產品,采用西門子SIMATIC S5-115U可編程控制器控制,CRT顯示,機床的左、右磨頭由二軸直流伺服電機驅動,機床能進行手動調整和自動磨削循環選擇。配有意大利馬爾波斯E9型測量系統,二個測量頭,一個測量砂輪,將砂輪磨損量反饋給控制系統,進行砂輪補償;另一個測量頭測量磨削后的工件,并將測量結果輸入控制系統,由伺服電機進行補償進給;左、右磨頭用VIOTTO光柵作位置測量控制,實現了整機從工件上料到磨削完畢的全閉環和全自動加工。
      HZ-050CNC數控直線滾動導軌專用磨床,是為上海市科技結合生產重點工業項目第三次科技攻關項目而開發的專用磨床。既具有平面磨削功能又有成型磨削功能,它采用了美國A-B公司生產的8400MP數控系統,機床有7根數控軸,X、Y、Z三根磨頭進給軸和U、V、W三根砂輪修整軸由系統直接控制,另一軸Q為臥式砂輪橫向進給(磨削平面用)通過SLC可編程控制器加IMC定位模塊,由系統I/O口輸入8400MP主機,控制其位置,具有在磨削中連續修整砂輪或間隙式砂輪修整補償進給等自動加工能力。
      HZ-KD2010六軸數控龍門式雙磨頭平面磨床,采用FANUC-0MC數控系統,用四根CNC軸分別控制兩個磨頭的橫向和垂直進給,用一根PMC軸控制周邊磨頭的砂輪修整器金剛筆進給,另一根PMC軸控制萬能磨頭的分度旋轉。充分利用了系統性能,降低生產成本,提高了機床的性價比。
      四、杭州機床廠數控磨床的發展展望
      杭州機床廠數控磨床發展到現在,已經具有了相當的實力,作為主機生產廠,杭州機床廠的數控系統應有開發,已經走過了從完全依賴系統供應商到自己初步具有一般開發能力的過程,但數控系統的應用尚在提高機械傳動鏈性能、替代機械手輪、簡單加工循環階段,與先進水平相比,還有著許多差距,在機床的精度、自動化功能、加工效率、可*性等方面都有許多需要提高、突破的問題,有待解決。我認為應該對廠目前生產的各類產品的各種結構、產品的使用工藝加以總結,分析其長短得失,產品究競要實現怎樣的自動功能,如何逐步發展有個規劃,以利學習和工作;重視數控軟件的開發,有條件引進技術或外派學習,跟上發展潮流,硬件上結合市場需要,在產品制造中將新技術、新功能逐項實踐應用,以縮小與世界先進水平的差距。
      隨著數控系統性能與可*性的提高,價格更趨合理,使數控磨床與普通磨床的比價為廣大用戶所接受,同時隨著先進制造與自動化技術在生產中的要求提高,數控磨床的使用也將越來越廣泛。數控平磨及其它磨床將向加工柔性更好的高檔磨加工中心和更加高效的專用數控磨床方向發展。我們相信伴隨著計算機、信息技術革命的深入,數控磨床在其智能化、系統信息控制等方面,將會有很大的進步。如何緊跟歷史前進的步伐,找到適合于我們自己特點的發展道路,尋找技術進步的突破點,是我們工作的重點,因為這是關系到企業未來發展及生存的關鍵問題。
    
    93.常用的數控設備故障檢測方法有哪些?
    答:現在數控設備使用越來越廣泛,隨之而來的是如何保證設備的有效利用率,設備出現故
    障時,要盡快將設備恢復正常使用。為了解決這個問題,首先要求維修人員應該有很高的素
    質,不但要求具有豐富的專業知識,如機電一體化技術、計算機原理、數控技術、PLC技術、
    自控技術、拖動原理、液壓技術等,還要掌握機械加工常識和數控裝置的簡單編程,另外還
    要具有一定的英語水平,能夠閱讀英文技術資料。要有足夠的資料,包括機、電、液圖紙,
    機床參數備份,系統使用維修手冊,PLC梯形圖等。還要有一定量的備件。另外需要維修人
    員具有一定的經驗,掌握一定的維修方法。筆者從事數控設備維修多年,積累了一定的經驗,
    總結一套維修數控設備的方法,現介紹如下以供參考。
    要搞清故障現象
    當數控設備出現故障時,首先要搞清故障現象,向操作人員了解第一次出現故障時的情
    況,在可能的情況下觀察故障發生的過程,觀察故障是在什么情況下發生的,怎么發生的,
    引起怎樣的后果。只有了解到第一手情況,才有利于故障的排除,把故障過程搞清了,問題
    就解決一半了。搞清了故障現象,然后根據機床和數控系統的工作原理,就可以很快地確診
    問題所在并將故障排除,使設備恢復正常使用。
    如,一臺采用美國BRYANT公司TEACHABLE Ⅲ系統的數控外圓磨床在自動加工時,砂輪
    將修整器磨掉一塊。為了觀察故障現象并防止意外再次發生,將砂輪拆下運行機床,這時再
    觀察故障現象,發現在自動磨削加工時,磨削正常沒有問題,工件磨削完之后,修整砂輪時,
    砂輪正常進給,而砂輪修整器旋轉非?,很快就壓上限位開關,如果這時砂輪沒拆,肯定
    砂輪又要撞到修整器上。根據機床的工作原理,砂輪修整器由E軸伺服電機帶動,用旋轉編
    碼器作為位置反饋元件。正常情況下修整器修整砂輪時,Z軸滑臺帶動E軸修整器移動到修
    整位置,修整器做30°~120°的擺動來修整砂輪。我們多次觀察故障現象發現,E軸在壓上
    限位開關時,在屏幕上E軸的坐標值只有60°左右,而實際位置大概在180°左右,顯然是
    位置反饋出現問題,但更換了位控板和編碼器都沒有解決問題。我們又經過反復的觀察和試
    驗,發現:E軸修整器在Z軸的邊緣時,回參考點和旋轉擺動都沒有問題,要利用系統的報
    警信息。
    現在數控系統的自診斷能力越來越強,設備的大部分故障數控系統都能夠診斷出來,并
    采取相應的措施,如停機等,一般都能產生報警顯示。當數控設備出現故障時,有時在顯示
    器上顯示報警信息,有時在數控裝置上、PLC裝置上和驅動裝置上還會有報警指示。這時要
    根據手冊對這些報警信息進行分析,有些根據報警信息就可直接確認故障原因,只要搞清報
    警信息的內容,就可排除數控設備出現的故障。
    如,一臺采用德國SIEMENS 810系統的數控溝道磨床,開機后就產生1號報警顯示
    “BATTERY ALARM POWER SUPPLY”,很明顯指示數控系統斷電保護電池沒電,更換新的電池
    后(注意:一定要在系統帶電的情況下更換電池),將故障復位,機床恢復使用。另一臺采用
    SIEMENS 3系統的數控磨床,開機后屏幕沒有顯示,檢查數控裝置,發現CPU板上一個發光
    二極管閃爍,根據說明書,分析其閃爍頻率,確認為斷電保護電池電壓低,更換電池后,重
    新啟動系統故障消失。
    如,一臺采用日本FANUC 0TC系統的數控車床,出現2043號報警,顯示“HYD. PRESSURE 
    DOWN",指示液壓系統壓力低。根據報警信息,對液壓系統進行檢查,發現液壓壓力確實很
    低,對液壓壓力進行調整使機床恢復了正常使用。
    另一些故障的報警信息并不能反映故障的根本原因,而是反映故障的結果或者由此引起
    的其它問題,這時要經過仔細的分析和檢查才能確定故障原因,下面的方法對這類故障及沒
    有報警的一些故障的檢測是行之有效的。
    
    94.經濟型數控車床自動回轉刀架的故障如何排除?
    答:經濟型數控車床一般都配有四工位自動回轉刀架,它是根據微機數控系統改造傳統機床
    設備的需要,同時兼顧刀架在機床上能夠獨立控制的需要而設計的,F有自動回轉刀架,其
    結構主要有插銷式和端齒盤式。由于刀架生產廠家無統一標準,因此,其結構、尺寸各異。
    而無論是哪一類刀架,要使其正常工作,均涉及到機械、電氣、控制系統等多方面的穩定、
    可靠工作。一旦出現某種故障現象,則可能是機械原因,也可能是電氣、控制系統方面的原
    因。因此,應根據不同故障類型,找準原因,準確迅速確定故障點,方能及時排除故障。
    現以目前使用較多的端齒盤式四工位自動刀架可能出現的各種故障現象加以分析,確定
    其排除方法。其它類型的刀架,雖其結構、尺寸、元器件類型號各有差異,但故障原因大多
    雷同,也可參照此法加以排除。
     1.刀架不能啟動
     1.1 機械方面的原因
     1)刀架預緊力過大。當用六角扳手插入蝸桿端部旋轉時不易轉動,而用力時,可以轉
    動,但下次夾緊后刀架仍不能啟動。此種現象出現,可確定刀架不能啟動的原因是預緊力過
    大,可通過調小刀架電機夾緊電流排除之。
     2)刀架內部機械卡死。當從蝸桿端部轉動蝸桿時,順時針方向轉不動,其原因是機械
    卡死。首先,檢查夾緊裝置反靠定位銷是否在反靠棘輪槽內,若在,則需將反靠棘輪與螺桿
    連接銷孔回轉一個角度重新打孔連接;其次,檢查主軸螺母是否鎖死,如螺母鎖死,應重新
    調整;再次,由于潤滑不良造成旋轉件研死,此時,應拆開,觀察實際情況,加以潤滑處理。 
      1.2電器方面的原因
      1)電源不通、電機不轉。檢查溶芯是否完好、電源開關是否良好接通、開關位置是否
    正確。當用萬用表測量電容時,電壓值是否在規定范圍內,可通過更換保險、調整開關位置、
    使接通部位接觸良好等相應措施來排除。除此以外,電源不通的原因還可考慮刀架至控制器
    斷線、刀架內部斷線、電刷式霍爾元件位置變化導致不能正常通斷等情況。
      2)電源通,電機反轉,可確定為電機相序接反。通過檢查線路,變換相序排除之。
      3)手動換刀正常、機控不換刀,應重點檢查微機與刀架控制器引線、微機I/O接口及
    刀架到位回答信號。
      2.刀架連續運轉、到位不停
      由于刀架能夠連續運轉,所以,機械方面出現故障的可能性較小,主要從電氣方面檢
    查:檢查刀架到位信號是否發出,若沒有到位信號,則是發訊盤故障?蓹z查:發訊盤彈性
    觸頭是否磨壞、發訊盤地線是否斷路或接觸不良或漏接。此時需要更換彈性片觸頭或重修,
    針對其線路中的繼電器接觸情況、到位開關接觸情況、線路連接情況相應地進行線路故障排
    除。當僅出現某號刀不能定位時,則是由于該號刀位線斷路所至。
      3.刀架越位過沖或轉不到位
      刀架越位過沖故障的機械原因可能性較大。主要是后靠裝置不起征作用。首先檢查后
    靠定位銷是否靈活,彈簧是否疲勞。此時應修復定位銷使其靈活或更換彈簧。其次,檢查后
    靠棘輪與蝸桿連接是否斷開,若斷開,需更換連接銷。若仍出現過沖現象,則可能是由于刀
    具太長過重,應更換彈性模量稍大的定位銷彈簧。
      出現刀架運轉不到位(有時中途位置突然停留),主要是由于發訊盤觸點與彈性片觸
    點錯位,即刀位信號膠木盤位置固定偏移所至。此時,應重新調整發訊盤與彈性片觸頭位置
    并固定牢靠。若仍不能排除故障,則可能是發訊盤夾緊螺母松動,造成位置移動。
      4.刀架不能正常夾緊
      出現該故障時,首先檢查夾緊開關位置是否固定不當,并調整至正常位置;其次,用
    萬用表檢查其相應線路繼電器是否能正常工作,觸點接觸是否可靠。若仍不能排除,則應考
    慮刀架內部機械配合是否松動。有時會出現由于內齒盤上有碎屑造成夾緊不牢而使定位不
    準,此時,應調整其機械裝配并清潔內齒盤。
      5.其它故障現象
      除以上故障外,有時還出現:無法機控選刀、夾緊后無回答信號、啟動或松開手控按
    紐刀架返原來位置等故障現象。出現這些故障的主要原因是電路中繼電器接觸不良、膠木盤
    位置不正、電源相序不對所致,可分別讀其加以調整、修復,使故障排除。
    熟悉以上分析、檢查方法及解決措施,對于及時、有效地找到病源,對癥下藥,迅速排
    除孤障至關重要。當然,除此之外,還可以能出現其它意外孤障,但在掌握上述方法的基礎
    上,便能夠就果循因,加以排除。
    
    95.數控程序編制的內容及步驟有哪些?
    答:數控編程是指從零件圖紙到獲得數控加工程序的全部工作過程。如圖所示,編程工作主要包括:
      (1)分析零件圖樣和制定工藝方案
      這項工作的內容包括:對零件圖樣進行分析,明確加工的內容和要求;確定加工方案;選擇適合的數控機床;選擇或設計刀具和夾具;確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。這一工作要求編程人員能夠對零件圖樣的技術特性、幾何形狀、尺寸及工藝要求進行分析,并結合數控機床使用的基礎知識,如數控機床的規格、性能、數控系統的功能等,確定加工方法和加工路線。
      (2)數學處理
      在確定了工藝方案后,就需要根據零件的幾何尺寸、加工路線等,計算刀具中心運動軌跡,以獲得刀位數據。數控系統一般均具有直線插補與圓弧插補功能,對于加工由圓弧和直線組成的較簡單的平面零件,只需要計算出零件輪廓上相鄰幾何元素交點或切點的坐標值,得出各幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心坐標值等,就能滿足編程要求。當零件的幾何形狀與控制系統的插補功能不一致時,就需要進行較復雜的數值計算,一般需要使用計算機輔助計算,否則難以完成。
    
    96.數控機床的正確操作步驟有哪些?
    答:(1)數控系統通電前的檢查
      1)檢查CNC裝置內的各個印刷線路板是否緊固,各個插頭有無松動。
      2)認真檢查CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機提供的連接手冊的規定,正確而可靠地連接。
      3)交流輸入電源的連接是否符合CNC裝置規定的要求。
      4)確認CNC裝置內的各種硬件設定是否符合CNC裝置的要求。
      只有經過上述檢查,CNC裝置才能投入通電運行。
      (2)數控系統通電后的檢查
      1)首先要檢查數控裝置中各個風扇是否正常運轉。
      2)確認各個印刷線路或模塊上的直流電源是否正常,是否在允許的波動范圍之內。
      3)進一步確認CNC裝置的各種參數。
      4)當數控裝置與機床聯機通電時,應在接通電源的同時,作為按壓緊急停止按鈕的準備,以備出現緊急情況時隨時切斷電源。
      5)用手動以低速給移動各個軸,觀察機床移動方向的顯示是否正確。
      6)進行幾次返回機床基準點的動作,用來檢查數控機床是否有返回基準點功能,以及每次返回基準點的位置是否完全一致。
      7)CNC裝置的功能測試。
    
    97.直線電機在數控機床中如何應用?
    答:直線電機的歷史可以追溯到1840年惠斯登制作的并不成功的略現雛形的直線電機,其后的160多年中直線電機經歷了探索實驗、開發應用和使用商品化三個時期。
      1971年至目前,直線電機終于進入獨立應用的時期,各類直線電機的應用得到了迅速的推廣,制成了許多有實用價值的裝置和產品,例如直線電機驅動的鋼管輸送機、運煤機、各種電動門、電動窗等。利用直線電機驅動的磁懸浮列車,速度已超過500km/h,接近了航空飛行的速度。
      我國的直線電機的研究和應用是從20世紀70年代初開始的。目前主要成果有工廠行車、電磁錘、沖壓機等。我國直線電機研究雖然也取得了一些成績,但與國外相比,其推廣應用方面尚存在很大的差距。目前,國內不少研究單位已注意到這一點。
      近幾年,國際上對數控機床采用直線電機顯得特別熱門,其原因是:
      為了提高生產效率和改善零件的加工質量而發展的高速和超高速加工現已成為機床發展的一個重大趨勢,一個反應靈敏、高速、輕便的驅動系統,速度要提高到40~50m/min以上。傳統的“旋轉電機+滾珠絲杠”的傳動形式所能達到的最高進給速度為30m/min,加速度僅為3m/s2。直線電機驅動工作臺,其速度是傳統傳動方式的30倍,加速度是傳統傳動方式的10倍,最大可達10g;剛度提高了7倍;直線電機直接驅動的工作臺無反向工作死區;由于電機慣量小,所以由其構成的直線伺服系統可以達到較高的頻率響應。
      1993年,德國ZxCell-O公司推出了世界上第一個由直線電機驅動的工作臺HSC-240型高速加工中心,機床主軸最高速達到24000r/min,最大進給速度為60n/min,加速度達到1g,當進給速度為20m/min時,其輪廓精度可達0.004mm。美國的Ingersoll公司緊接著推出了HVM-800型高速加工中心,主軸最高轉速為20000r/min,最大進給速度為75.20m/min。
      1996年開始,日本相繼研制成功采用直線電機的臥式加工中心、高速機床、超高速小型加工中心、超精密鏡面加工機床、高速成形機床等。
      我國浙江大學研制了一種由直線電機驅動的沖壓機,浙江大學生產工程研究所設計了用圓筒型直線電機驅動的并聯機構坐標測量機。2001年南京四開公司推出了自行開發的采用直線電機直接驅動的數控直線電機車床,2003年第8屆中國國際機床展覽會上,展出北京電院高技術股份公司推出的VS1250直線電機取得的加工中心,該機床主軸最高轉速達15000r/min。
      直線電機的工作原理
      直線電機是一種將電能直接轉換成直線運動機械能,而不需要任何中間轉換機構的傳動裝置。它可以看成是一臺旋轉電機按徑向剖開,并展成平面而成,由定子演變而來的一側稱為初級,由轉子演變而來的一側稱為次級。在實際應用時,將初級和次級制造成不同的長度,以保證在所需行程范圍內初級與次級之間的耦合保持不變。直線電機可以是短初級長次級,也可以是長初級短次級?紤]到制造成本、運行費用,目前一般均采用短初級長次級。
      直線電動機的工作原理與旋轉電動機相似。以直線感應電動機為例:當初級繞組通入交流電源時,便在氣隙中產生行波磁場,次級在行波磁場切割下,將感應出電動勢并產生電流,該電流與氣隙中的磁場相作用就產生電磁推力。如果初級固定,則次級在推力作用下做直線運動;反之,則初級做直線運動。
      直線電機的驅動控制技術
      一個直線電機應用系統不僅要有性能良好的直線電機,還必須具有能在安全可靠的條件下實現技術與經濟要求的控制系統。隨著自動控制技術與微計算機技術的發展,直線電機的控制方法越來越多。對直線電機控制技術的研究基本上可以分為三個方面:一是傳統控制技術,二是現代控制技術,三是智能控制技術。
      傳統的控制技術如PID反饋控制、解耦控制等在交流伺服系統中得到了廣泛的應用。其中PID控制蘊涵動態控制過程中的過去、現在和未來的信息,而且配置幾乎為最優,具有較強的魯棒性,是交流伺服電機驅動系統中最基本的控制方式。為了提高控制效果,往往采用解耦控制和矢量控制技術。
      在對象模型確定、不變化且是線性的以及操作條件、運行環境是確定不變的條件下,采用傳統控制技術是簡單有效的。但是在高精度微進給的高性能場合,就必須考慮對象結構與參數的變化。各種非線性的影響,運行環境的改變及環境干擾等時變和不確定因數,才能得到滿意的控制效果。因此,現代控制技術在直線伺服電機控制的研究中引起了很大的重視。常用控制方法有:自適應控制、滑模變結構控制、魯棒控制及智能控制。
      近年來模糊邏輯控制、神經網絡控制等智能控制方法也被引入直線電動機驅動系統的控制中。目前主要是將模糊邏輯、神經網絡與PID、H∞控制等現有的成熟的控制方法相結合,取長補短,以獲得更好的控制性能。
    直線電機在數控機床中的應用實例
      活塞車削數控系統
      采用直線電機的直線運動機構由于具有響應快、精度高的特點,已成功地應用于異型截面工件的CNC車削和磨削加工中。針對產量最大的非圓截面零件,國防科學技術大學非圓切削研究中心開發了基于直線電機的高頻響大行程數控進給單元。當用于數控活塞機床時,工作臺尺寸為600mm×320mm,行程100mm,最大推力為160N,最大加速度可達13g。由于直線電機動子和工作臺已固定在一起,所以只能采用閉環控制。
      這是一個雙閉環系統,內環是速度環,外環是位置環。采用高精度光柵尺作為位置檢測元件。定位精度取決于光柵的分辨率,系統的機械誤差可以由反饋消除,獲得較高的精度。
      采用直線電機的開放式數控系統
      采用PC機與開放式可編程運功控制器構成數控系統,這種系統以通用微機及Windows為平臺,以PC機上的標準插件形式的運動控制器為控制核心,實現了數控系統的開放;谥本電機的開放式數控系統的總體設計方案。
      該系統采用在PC機的擴展槽中插入運動控制卡的方案組成,系統由PC機、運動控制卡、伺服驅動器、直線電機、數控工作臺等部分組成。數控工作臺由直線電機驅動,伺服控制和機床邏輯控制均由運動控制器完成,運動控制器可編程,以運動子程序的方式解釋執行數控程序(G代碼等,支持用戶擴展)。運動控制卡型號為PCI-8132。
      當今的工業控制技術中PCI總線漸漸地取代了ISA總線,成為主流總線形式,它有很多優點,如即插即用(Plug and Play)、中斷共享等。PCI總線具有嚴格的標準和規范,這就保證了它具有良好的兼容性,可靠性高;傳送數據速率高(132Mbps)或(264Mbps); PCI總線與CPU無關,與時鐘頻率無關,適用于各種平臺,支持多處理器和并行工作;PCI總線還具有良好的擴展性,通過PCI_PCI橋路,可進行多級擴展。PCI總線為用戶提供了極大的方便,是目前PC機上最先進、最通用的一種總線。PCI-8132是具有PCI接口的2軸運動控制卡。它能產生高頻脈沖驅動步進電機和伺服電機,控制2個軸的電機運動,實現直線和圓弧插補。在數控加工中,提供位置反饋。
      系統軟件在WINDOWS平臺上開發。該軟件采用模塊化程序設計,由用戶輸入輸出界面、預處理模塊等組成。用戶輸入輸出界面實現用戶的輸入、系統的輸出。用戶輸入的主要功能是讓用戶輸入數控代碼,發出控制命令,進行系統的參數配置,生成數控機床零件加工程序(G代碼指令)。預處理模塊讀取G代碼指令后,通過編譯生成能夠讓PCI-8132運動控制卡運行的程序,從而驅動直線電機,完成直線或圓弧插補。讀取G代碼的過程是首先進行參數的設定,然后讀取G代碼。
      在這一系統中選用PARKER406LXR系列直線電機。對于兩坐標數控工作臺,X向選用406T07型直線電機,行程550mm,Y向選用406T05型直線電機,行程450mm。
      結語
      采用直線伺服電機的高速加工中心,已成為國際上各大機床制造商競相研究和開發的關鍵技術和產品,并已在汽車工業和航空工業中取得初步應用和成效,作為高速加工中心的新一代直接驅動伺服執行元件,直線伺服電機技術在國內外也已經進入工業化應用階段。但是,國內在這方面的研究仍處于起步階段,差距還很大,本文在直線電機的應用方面作了一些探討,許多技術問題還有待于今后的努力。
    
    98.數控加工切削用量如何選擇?
    答:刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容,它不僅影響數控機床的加工效率,而且直接影響加工質量。CAD/CAM技術的發展,使得在數控加工中直接利用CAD的設計數據成為可能,特別是微機與數控機床的聯接,使得設計、工藝規劃及編程的整個過程全部在計算機上完成,一般不需要輸出專門的工藝文件。 
      現在,許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能,這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規劃的有關問題,比如,刀具選擇、加工路徑規劃、切削用量設定等,編程人員只要設置了有關的參數,就可以自動生成NC程序并傳輸至數控機床完成加工。因此,數控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態下完成的,這與普通機床加工形成鮮明的對比,同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則,在編程時充分考慮數控加工的特點。本文對數控編程中必須面對的刀具選擇和切削用量確定問題進行了探討,給出了若干原則和建議,并對應該注意的問題進行了討論。 
      一、數控加工常用刀具的種類及特點 
      數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點,一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床動力頭上,因此已逐漸標準化和系列化。數控刀具的分類有多種方法。根據刀具結構可分為:①整體式;②鑲嵌式,采用焊接或 
        機夾式連接,機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種;③特殊型式,如復合式刀具,減震式刀具等。根據制造刀具所用的材料可分為:①高速鋼刀具;②硬質合金刀具;③金剛石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為:①車削刀具,分外圓、內 
    孔、螺紋、切割刀具等多種;②鉆削刀具,包括鉆頭、鉸刀、絲錐等;③鏜削刀具;④銑削刀具等。為了適應數控機床對刀具耐用、穩定、易調、可換等的要求,近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用,在數量上達到整個數控刀具的30%~40%,金屬切除量占總數的80%~90%。 
      數控刀具與普通機床上所用的刀具相比,有許多不同的要求,主要有以下特點: 
     、艅傂院茫ㄓ绕涫谴旨庸さ毒撸,精度高,抗振及熱變形; 
     、苹Q性好,便于快速換刀; 
     、菈勖,切削性能穩定、可靠; 
     、鹊毒叩某叽绫阌谡{整,以減少換刀調整時間; 
     、傻毒邞芸煽康財嘈蓟蚓硇,以利于切屑的排除; 
     、氏盗谢,標準化,以利于編程和刀具管理。 
      二、數控加工刀具的選擇 
      刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調整方便,剛性好,耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。 
      選取刀具時,要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時,應選硬質合金刀片銑刀;加工凸臺、凹槽時,選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時,可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀;對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 
      在進行自由曲面加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般取得很能密,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭刀,因此,只要在保證不過切的前提下,無論是曲面的粗加工還是精加工,都應優先選擇平頭刀。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大,必須引起注意的是,在大多數情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來的加工質量和加工效率的提高,則可以使整個加工成本大大降低。 
      在加工中心上,各種刀具分別裝在刀庫上,按程序規定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標準刀柄,以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標準刀具,迅速、準確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應了解機床上所用刀柄的結構尺寸、調整方法以及調整范圍,以便在編程時確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統,其刀柄有直柄(三種規格)和錐柄(四種規格)兩種,共包括16種不同用途的刀柄。 
      在經濟型數控加工中,由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行,占用輔助時間較長,因此,必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則:①盡量減少刀具數量;②一把刀具裝夾后,應完成其所能進行的所有加工部位;③粗精加工的刀具應分開使用,即使是相同尺寸規格的刀具;④先銑后鉆;⑤先進行曲面精加工,后進行二維輪廓精加工;⑥在可能的情況下,應盡可能利用數控機床的自動換刀功能,以提高生產效率等。 
      三、數控加工切削用量的確定 
      合理選擇切削用量的原則是,粗加工時,一般以提高生產率為主,但也應考慮經濟性和加工成本;半精加工和精加工時,應在保證加工質量的前提下,兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削用量手冊,并結合經驗而定。 
     、徘邢魃疃萾。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下,t就等于加工余量,這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度,一般應留一定的余量進行精加工。數控機床的精加工余量可略小于普通機床。 
     、魄邢鲗挾萀。一般L與刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經濟型數控加工中,一般L的取值范圍為:L=(0.6~0.9)d。 
     、乔邢魉俣葀。提高v也是提高生產率的一個措施,但v與刀具耐用度的關系比較密切。隨著v的增大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外,切削速度與加工材料也有很大關系,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時,v可采用8m/min左右;而用同樣的立 
    銑刀銑削鋁合金時,v可選200m/min以上。 
     、戎鬏S轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。計算公式為: 
      式中,d為刀具或工件直徑(mm)。 
      數控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調(倍率)開關,可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。 
     、蛇M給速度vF 。vF應根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時,vF可選擇得大些。在加工過程中,vF也可通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整,但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統性能等的限制。 
    隨著數控機床在生產實際中的廣泛應用,數控編程已經成為數控加工中的關鍵問題之一。在數控程序的編制過程中,要在人機交互狀態下即時選擇刀具和確定切削用量。因此,編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則,從而保證零件的加工質量和加工效率,充分發揮數控機床的優點,提高企業的經濟效益和生產水平。
    
    99.如何提高數控機床的精度的方法?
    答:隨著我國經濟的飛速發展,數控機床作為新一代工作母機,在機械制造中已得到廣泛的應用,精密加工技術的迅速發展和零件加工精度的不斷提高,對數控機床的精度也提出了更高的要求。盡管用戶在選購數控機床時,都十分看重機床的位置精度,特別是各軸的定位精度和重復定位精度。但是這些使用中的數控機床精度到底如何呢?大量統計資料表明:65.7%以上的新機床,安裝時都不符合其技術指標;90%使用中的數控機床處于失準工作狀態。因此,對機床工作狀態進行監控和對機床精度進行經常的測試是非常必要的,以便及時發現和解決問題,提高零件加工精度。
      目前數控機床位置精度的檢驗通常采用國際標準ISO230-2或國家標準GB10931-89等。同一臺機床,由于采用的標準不同,所得到的位置精度也不相同,因此在選擇數控機床的精度指標時,也要注意它所采用的標準。數控機床的位置標準通常指各數控軸的反向偏差和定位精度。對于這二者的測定和補償是提高加工精度的必要途徑。
      一、反向偏差
      在數控機床上,由于各坐標軸進給傳動鏈上驅動部件(如伺服電動機、伺服液壓馬達和步進電動機等)的反向死區、各機械運動傳動副的反向間隙等誤差的存在,造成各坐標軸在由正向運動轉為反向運動時形成反向偏差,通常也稱反向間隙或失動量。對于采用半閉環伺服系統的數控機床,反向偏差的存在就會影響到機床的定位精度和重復定位精度,從而影響產品的加工精度。如在G01切削運動時,反向偏差會影響插補運動的精度,若偏差過大就會造成“圓不夠圓,方不夠方”的情形;而在G00快速定位運動中,反向偏差影響機床的定位精度,使得鉆孔、鏜孔等孔加工時各孔間的位置精度降低。同時,隨著設備投入運行時間的增長,反向偏差還會隨因磨損造成運動副間隙的逐漸增大而增加,因此需要定期對機床各坐標軸的反向偏差進行測定和補償。
      反向偏差的測定
      反向偏差的測定方法:在所測量坐標軸的行程內,預先向正向或反向移動一個距離并以此停止位置為基準,再在同一方向給予一定移動指令值,使之移動一段距離,然后再往相反方向移動相同的距離,測量停止位置與基準位置之差。在靠近行程的中點及兩端的三個位置分別進行多次測定(一般為七次),求出各個位置上的平均值,以所得平均值中的最大值為反向偏差測量值。在測量時一定要先移動一段距離,否則不能得到正確的反向偏差值。
      測量直線運動軸的反向偏差時,測量工具通常采有千分表或百分表,若條件允許,可使用雙頻激光干涉儀進行測量。當采用千分表或百分表進行測量時,需要注意的是表座和表桿不要伸出過高過長,因為測量時由于懸臂較長,表座易受力移動,造成計數不準,補償值也就不真實了。若采用編程法實現測量,則能使測量過程變得更便捷更精確。
      例如,在三坐標立式機床上測量X軸的反向偏差,可先將表壓住主軸的圓柱表面,然后運行如下程序進行測量:
      N10 G91 G01 X50 F1000;工作臺右移
      N20 X-50;工作臺左移,消除傳動間隙
      N30 G04 X5;暫停以便觀察
      N40 Z50;Z軸抬高讓開
      N50 X-50:工作臺左移
      N60 X50:工作臺右移復位
      N70 Z-50:Z軸復位
      N80 G04 X5:暫停以便觀察
      N90 M99;
      需要注意的是,在工作臺不同的運行速度下所測出的結果會有所不同。一般情況下,低速的測出值要比高速的大,特別是在機床軸負荷和運動阻力較大時。低速運動時工作臺運動速度較低,不易發生過沖超程(相對“反向間隙”),因此測出值較大;在高速時,由于工作臺速度較高,容易發生過沖超程,測得值偏小。
      回轉運動軸反向偏差量的測量方法與直線軸相同,只是用于檢測的儀器不同而已。
    反向偏差的補償
      國產數控機床,定位精度有不少>0.02mm,但沒有補償功能。對這類機床,在某些場合下,可用編程法實現單向定位,清除反向間隙,在機械部分不變的情況下,只要低速單向定位到達插補起始點,然后再開始插補加工。插補進給中遇反向時,給反向間隙值再正式插補,即可提高插補加工的精度,基本上可以保證零件的公差要求。
      對于其他類別的數控機床,通常數控裝置內存中設有若干個地址,專供存儲各軸的反向間隙值。當機床的某個軸被指令改變運動方向時,數控裝置會自動讀取該軸的反向間隙值,對坐標位移指令值進行補償、修正,使機床準確地定位在指令位置上,消除或減小反向偏差對機床精度的不利影響。
      一般數控系統只有單一的反向間隙補償值可供使用,為了兼顧高、低速的運動精度,除了要在機械上做得更好以外,只能將在快速運動時測得的反向偏差值作為補償值輸入,因此難以做到平衡、兼顧快速定位精度和切削時的插補精度。
      對于FANUC0i、FANUC18i等數控系統,有用于快速運動(G00)和低速切削進給運動(G01)的兩種反向間隙補償可供選用。根據進給方式的不同,數控系統自動選擇使用不同的補償值,完成較高精度的加工。
      將G01切削進給運動測得的反向間隙值A輸入參數NO11851(G01的測試速度可根據常用的切削進給速度及機床特性來決定),將G00測得的反向間隙值B輸入參數NO11852。需要注意的是,若要數控系統執行分別指定的反向間隙補償,應將參數號碼1800的第四位(RBK)設定為1;若RBK設定為0,則不執行分別指定的反向間隙補償。G02、G03、JOG與G01使用相同的補償值。
      二、定位精度
      數控機床的定位精度是指所測量的機床運動部件在數控系統控制下運動所能達到的位置精度,是數控機床有別于普通機床的一項重要精度,它與機床的幾何精度共同對機床切削精度產生重要的影響,尤其對孔隙加工中的孔距誤差具有決定性的影響。一臺數控機床可以從它所能達到的定位精度判出它的加工精度,所以對數控機床的定位精度進行檢測和補償是保證加工質量的必要途徑。
      定位精度的測定
      目前多采用雙頻激光干涉儀對機床檢測和處理分析,利用激光干涉測量原理,以激光實時波長為測量基準,所以提高了測試精度及增強了適用范圍。檢測方法如下:
      安裝雙頻激光干涉儀;
      在需要測量的機床坐標軸方向上安裝光學測量裝置;
      調整激光頭,使測量軸線與機床移動軸線共線或平行,即將光路預調準直;
      待激光預熱后輸入測量參數;
      按規定的測量程序運動機床進行測量;
      數據處理及結果輸出。
      定位精度的補償
      若測得數控機床的定位誤差超出誤差允許范圍,則必須對機床進行誤差補償。常用方法是計算出螺距誤差補償表,手動輸入機床CNC系統,從而消除定位誤差,由于數控機床三軸或四軸補償點可能有幾百上千點,所以手動補償需要花費較多時間,并且容易出錯。
      現在通過RS232接口將計算機與機床CNC控制器聯接起來,用VB編寫的自動校準軟件控制激光干涉儀與數控機床同步工作,實現對數控機床定位精度的自動檢測及自動螺距誤差補償,其補償方法如下:
      備份CNC控制系統中的已有補償參數;
      由計算機產生進行逐點定位精度測量的機床CNC程序,并傳送給CNC系統;
      自動測量各點的定位誤差;
      根據指定的補償點產生一組新的補償參數,并傳送給CNC系統,螺距自動補償完成;
      重復c.進行精度驗證。
      根據數控機床各軸的精度狀況,利用螺距誤差自動補償功能和反向間隙補償功能,合理地選擇分配各軸補償點,使數控機床達到最佳精度狀態,并大大提高了檢測機床定位精度的效率。
      定位精度是數控機床的一個重要指標。盡管在用戶購選時可以盡量挑選精度高誤差小的機床,但是隨著設備投入使用時間越長,設備磨損越厲害,造成機床的定位誤差越來越大,這對加工和生產的零件有著致命的影響。采用以上方法對機床各坐標軸的反向偏差、定位精度進行準確測量和補償,可以很好地減小或消除反向偏差對機床精度的不利影響,提高機床的定位精度,使機床處于最佳精度狀態,從而保證零件的加工質量。
    100.如何合理使用數控機床?
    答:數控機床是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物,是技術密集度及自動化程度很高的典型機電一體化加工設備。它與普通機床相比,其優越性是顯而易見的,不僅零件加工精度高,產品質量穩定,且自動化程度極高,可減輕工人的體力勞動強度,大大提高了生產效率,特別值得一提的是數控機床可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工,因而數控機床在機械制造業中的地位愈來愈顯得重要。但我們要清醒地認識到,能否達到數控機床以上所述的優點,還要看操作者在生產中能不能恰當、正確地使用。下面從操作者的角度來談一下數控機床使用中應注意的事項,以保證數控機床的優越性得以充分發揮。 
       1 提高操作人員的綜合素質
      數控機床的使用比使用普通機床的難度要大,因為數控機床是典型的機電一體化產品,它牽涉的知識面較寬,即操作者應具有機、電、液、氣等更寬廣的專業知識,因此對操作人員提出的素質要求是很高的。目前一個不可忽視的現象是數控機床的用戶越來越多,但機床的利用率卻不高,當然有時是生產任務不飽滿,但還有一個更為關鍵的因素是數控操作人員素質不夠高,碰到一些問題不知如何處理,特別是新購機床,由于電子元器件的質量問題,以及運輸中受到的振動等因素影響,在正式投產3 ~ 6個月內數控系統出現一些故障現象,往往在維修手冊中是查不到的,也可能以前從未遇到過,這就要求使用者具有較高的素質,能冷靜對待問題,頭腦清醒,現場判斷能力強,當然還應具有較扎實的數控基礎等。一般情況下,新購機床時機床廠家會為用戶提供技術培訓的機會,時間雖然不長,但他們的針對性很強,用戶應予以重視,所送人員應包括以后的機床操作者。操作人員綜合素質的提高不是一時二時的事,而要抓長久,在日后的使用中應不斷積累,還有一個值得一試的辦法是走訪一些同類機床的老用戶,他們有很強的實踐經驗,最有發言權,可請求他們的幫助,讓他們為操作者進行一定的培訓,這是短時間內提高操作人員綜合素質最有效的辦法。 
      2 遵循正確的操作規程 
      不管什么機床,它都有一套自己的操作規程。它既是保證操作人員安全的重要措施之一,也是保證設備安全、產品質量等的重要措施。使用者必須按照操作規程正確操作,如果機床在第一次使用或長期沒有使用時,先使其空轉幾分鐘,使用中注意開機、關機的順序和注意事項 (如開機后首先要用手動或用程序指令自動回參考點 ),這些對初學者尤其應引起足夠重視,因為他們缺乏相應的操作培訓,往往在這方面容易犯錯。
     3 創造一個良好的使用環境   隨著科學技術的進步,一般來說,數控機床的使用環境沒有什么苛刻要求,可放置于普通機床一樣的生產車間。話雖然這么說,但由于數控機床中含有大量的電子元件,它們最怕陽光直接照射,也怕潮濕和粉塵、振動等,這些勻可使電子元件受到腐蝕變壞或造成元件間的短路,引起機床運行不正常,這些一般在安裝機床時就已經注意了。對于使用者而言,主要是注意周圍環境的保護,比如說下雨天,就要注意不要將雨傘帶到生產現場,更換鞋子等。
     4 盡可能提高機床的開動率   數控機床購進后,如果它的開動率不高,這不但使用戶投入的資金不能起到再生產的作用,還有一個令人擔憂的問題是很可能因過保修期,設備發生故障需支付額外的維修費用,因為新購進的設備都有一定時間的保修期限,從以往的經驗來看,CNC設備在使用初期故障率相對來說往往大一些,用戶就應在這期間充分利用機床,使其薄弱環節盡早暴露出來,在保修期內得以解決。平常缺少生產任務 ,也不能空閑不用,這不是對設備的愛護,反而由于長期不用,可能由于受潮等原因加快電子元器件的變質或損壞。使用者要定期通電 ,每次空運行 1小時左右,利用機床運行時的發熱量來去除或降低機內的濕度。
     5 冷靜對待機床故障  機床在使用中不可避免地會出現一些故障,此時操作者要冷靜對待,不可盲目處理,以免產生更為嚴重的后果,要注意保留現場,待維修人員來后如實說明故障前后的情況,并參與共同分析問題,盡早排除故障。故障若屬于操作原因,操作人員要及時吸取經驗,避免下次重復犯錯。
    
    
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    來源:山西冠天格機電設備有限公司
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