第七章数控加工设备的应用与维护

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第三节数控加工 设备故障的诊断与处理
第一节数控加工 设备的安装、调试与验收
.将状态开关置于川G或MDI位置，进行手动变速试验。验证 后将主轴的调速开关放在最低档，进行各档的主轴正、反转 试验，观察主轴运转情况和速度显示的正确性;然后再
逐渐升速到最高转速，观察主轴运转的稳定性。 .逐渐变化快速超调和进给倍率开关，随意点动刀架，观
二、设备的故障
故障是指设备或系统因自身的原因而丧失规定功能的现象 。大量统计分析资料表明，数控设备的故障曲线形如浴盆， 如图7 -2所示。由图可知该曲线分为三个区。
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第三节数控加工 设备故障的诊断与处理
1.早期故障区 此阶段是设备的初期运行区，系统的故障率呈负指数曲线
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第一节数控加工 设备的安装、调试与验收
。打开数控拒，根据有关资料上给出的侧试端子的位置侧量 各级电压，有偏差的应调整到给定值，并做好记录。
·将状态开关置于MDI(手动数据输入)状态，选择到参数 页面，逐条逐条地核对参数。这些参数应与随机所带参数表 符合，如有不符，应搞清该参数意义后再决定是否修改。
过程如图7 -1所示。
一、设备的安装
1.基础施工 设备安装之前，应先按厂方提供的基础图做好地基，并在
要安装地脚螺栓的部位，做好预留孔。 2.设备就位 设备拆箱后按照装箱单清点各包装箱内的零部件、电缆、
资料等是否齐全，然后根据设备说明书把各大部件分别在地 基上就位。
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第一节数控加工设备的安装、调试 与验收
第二节设备验收
·回转运动定位精度与重复定位精度;
.回转轴原点的返回精度;
.回转运动失动量的侧定。
2.加工精度的检查
加工精度的检查是指在切削加工条件下对加工设备几何精 度和定位精度的综合检查。这种检查可以是单项加工，也可
以是加工一个标准的综合性试件。对于普通立式加工中心，
其主要单项加工有:
.橙孔精度，箱体孔转位180。加工后，两壁面孔的同轴 度;
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第三节数控加工 设备故障的诊断与处理
一、设备的可靠性
可靠性是指在规定的条件下(如环境温度、使用方法等)， 数控没备维持无故障工作的能力，通常可用以下指标衡量。
1.平均无故障工作时间(MTBF) 指一台数控设备在使用中两次故障间隔的平均时间，即数
控设备在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比。
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第二节设备验收
数控功能的检查要按照没备配备的数控系统说明书的规定， 用手动方式或用程序方式检测该设备应具备的主要功能。如 快速定位、直线插补、圆弧插补、自动加减速、暂停、坐标
选择、平面选择、固定循环、刀具位置补偿、行程停止、选 择停机、程序结束、冷却液的启动和停止、单程序段、原点 偏置、跳读程序段、程序暂停、进给速度超调、进给保持、 紧急停止、程序号显示及检索、位置显示、螺距误差补偿、 间隙补偿及用户宏程序等功能的准确性与可靠性。
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第三节数控加工 设备故障的诊断与处理
4.平均故障率 指数控设备单位时间内发生故障次数的平均值。对于一般用
途的数控系统，其可靠性的指标至少应为:平均无故障工作时 间MTBF >800 h 有效度A >0. 95 对于特殊要求或用于FMS和CIMS的数控系统，对其可靠性 的要求要高得多。
试验，验证程序的正确性。然后放开机床分别将进给倍率开 关、快速超调开关、主轴速度超调开关进行多种变化，使机 床在上述各开关的变化情况下进行充分地运行;然后再将各超 调开关置于100%处，使机床充分运行，观察整机的运行状 况是否正常，从而比较全面地检查厂机床的功能及工作可靠 性。
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第二节设备验收
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第一节数控加工设备的安装、调试 与验收
此外，还必须按照说明书检查各印制线路板上的短路端子的 设置情况，一定要符合设备生产厂所设定的状态，确实有误 的应重新设置。对于新设备通常无需重新设置，但用户一定 要对短路端子的设置状态做好原始记录。
.检查限位开关。检查所有限位开关动作的灵活性及固定 是否牢固。发现异常应立即处理。
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第一节数控加工设备的安装、调试 与验收
二、设备的开机调试
设备的开机、调试可按下列步骤进行: 1.通电前的外观检查 .检查数控拒。检查数控拒中的各类插座(包括接口插座)
，如伺服电动机反馈线插座、主轴脉冲发生器插座、手摆脉 冲发生器插座、显示器插座等。如有松动要重新插好，有锁 紧机构的一定要锁紧。 。检查电气拒。检查电气拒中的继电器、接触器、熔断器 、伺服电动机速度控制单元插座、主轴电动机速度控制单元 插座等有无松动，有锁紧机构的接插件一定要锁紧。
.将状态开关置于川G位置，将点动速度放在最低档，分别 进行各坐标正、反方向的互动操作，同时用手按与点动方向 相对应的超程保护开关，验证其保护作用的可靠性。然
后，再进行慢速的超程试验，验证超程撞块安装的正确性。 .将状态开关置于ZRN位置，观察回零动作的正确性(一
般回零方向是在坐标的正方向。
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3.设备的连接组装 设备的各部件在组装前，应去除安装连接面、导轨和各运
动表面的防锈涂料，做好各部件的外表清洁工作。在组装过 程中，部件连接定位元件一定要使用原来的定位销、定位块 等，使安装位置恢复到设备拆卸前的状态。 部件组装完成后，按设备说明书中的电气接线图和液压、 气动管路连接图，根据连接标记，将电缆、油管、气管对号 连好。连接时要注意管路的清洁工作、接触可靠及密封完好 。
察速度变化的正确性。 4. MDI试验 .将机床锁往开关放在接通位置，用手动数据输入指令进
行主轴任意变档、变速，同时侧量主轴实际转速，与主轴速 度显示值比较，其误差应6士5%. .进行转塔或刀座的选 刀试验，检查刀座或转塔的正、反转和定位精度的正确性。
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第一节数控加工 设备的安装、调试与验收
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第二节设备验收
.端面铣刀铣削平面的精度，与端面孔的垂直度; .橙孔的孔距精度和孔径分散度; ·直线铣削精度; ·针线铣削精度; .圆弧铣削精度。 被切削加工试样的材料，通常采用一级铸铁，使用硬质合
金刀具并按标准切削用量切削。
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第二节设备验收
.检查操作面板上的开关及按钮。检查操作面板上的所有 按钮、开关、指示灯的接线以及显示器单元上的插座和接线 。发现有误应立即处理。
检查接线质量。检查所有的接线端子，并都紧固一次。
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第一节数控加工设备的安装、调试 与验收
检查电磁阀。所有电磁阀芯都用手推动阀芯数次，以防长时 间不通电造成动作不良发现异常，应做好记录，以备通电后 确认修理或更换。
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第二节设备验收
三、设备性能及数控功能的检查
1.定位精度的检查 设备的定位精度是表明加工设备各运动部件在数控装置控
制下所能达到的运动精度。定位精度的主要检测内容如下: .直线运动定位精度与重复定位精度; ·直线运动轴机械原点的返回精度; .直线运动失动量的侧定;
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5. EDIT(编辑)功能试验 将状态选择开关置于EDIT位置，自行编制一简单程序，
尽可能多地包括各种功能指令和辅助功能指令，移动尺寸以 机床最大行程为限，同时进行程序的增加、删除和修改。
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第一节数控加工 设备的安装、调试与验收
6. AUTO(自动)状态试验 将机床锁住，用上述EDIT试验功能编写的程序进行空转
检查电源相序。用相序表检查愉入电源的相序。愉入电源的 相序与设备上各处标定的电源相序应绝对一致。测量电源电 压，做好记录。
.检查地线。要求有良好的地线。机体地线，数控装置地 线，其接地电阻不能大于1欧姆
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第一节数控加工 设备的安装、调试与验收
2.设备总电源的接通 .接通总电源。检查数控拒、主轴电动机及电气拒冷却风
一、设备的外观检查 设备外观检查的主要内容有:设备有无破损，外部部件是
否坚固、连接是否可靠，数控柜中的MDI/CRT单元、位置 显示单元、各印制电路板及伺服系统各部件是否有破损，伺 服电动机(尤其是带脉冲编码器的)外壳有无磕碰痕迹等。 二、设备几何精度检查 数控加工设备的检查通常可按通用机床的有关标准进行， 使用的检测工具和方法也与普通机床几何精度检查基本类似 。现以普通立式加工中心为例，列出其几何精度的检测内容:
扇的转向是否正确，润滑、液压等处的油标指示以及照明灯 是否正常，各熔断器有无损坏，发现异常应立即停电检修。 .侧量各强电部分的电压。特别是供数控及伺服单元用的 电源变压器的初、次级电压，并做好记录。 。确定有无漏油。发现液压系统中有漏油现象的应立即停 电修理或更换元件。 3.数控柜通电 .按数控电源通电按钮，观察显示器，直到出现正常画面 为止。如出现ALARM显示应寻找故障并排除。
第七章数控加工设备的应用与维护
第一节数控加工设备的安装、调试与验收 第二节设备验收 第三节数控加工 设备故障的诊断与处理 第四节数控加工设备的使用与维护
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第一节数控加工设备的安装、调试 与验收
数控加工设备是一种技术含量很高的机电一体化产品，设备 购进后，必须通过安装、调试，使其恢复和达到出厂时的各 项性能指标并经验收合格后方能投人正常运行，其整个工作
函数。故障率较高，此时的故障一般与制造、装配及元器件 的质量有关，采取相应的措施故障是可以消除的。 2.稳定运行区 为系统正常运行区，此时故障率曲线趋近水平，故障率低 ，一般均为因操作和维护不良而造成的偶发故障。 3.耗散故障区 为系统的衰老区，此时故障率最大，主要是由于设备年久 失修及磨损过度而产生的故障
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第三节数控加工 设备故障的诊断与处理
2.平均修复时间(MTTR) 指数控设备从出现故障开始至能正常使用所用的平均修复
时间，显然这段时间越短越好。 3.有效度(A) 这是从可靠度和可维修度对数控设备的正常工作概率进行
综合评价的尺度，是指一台可维修的设备在一段时间内维持 其性能的概率。
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第二节设备验收
·工作台面的平面度; "X坐标方向移动时工作台面的平行度; "Y坐标方向移动时工作台面的平行度; ·各坐标方向移动时的相互垂直度; "X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度; ·主轴的轴向窜动; .主轴孔的径向跳动; .主轴箱沿Z坐标方向移动时与主轴轴心线的平行度; .主轴回转轴心线对工作台面的垂直度; .主轴箱在Z坐标方向移动时的直线度等。
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第二节设备验收
值得注意的是，所有验收项目和数据要求必须在签订货合同 前了解清楚，没有国家标准或国际标准的，生产厂要提供自 己的供货标准。在验收过程中，使用的检测工具精度等级必
须比所测的几何精度高一个等级。此外，几何精度的检测最 好能在设备稍有预热的条件下进行，因此机床通电后各移动 坐标应往复运动几次，主轴也应按中速回转几分钟后才能进 行检测，即热稳定状态下检测。
.功能试验，用MDI方式输入指令GO 1, G02 , G03，并 指令适当的主轴转速、进给速度、移动尺寸等，同时调整进 给倍率开关，观察功能执行情况及进给率变化情况。另外， 还可根据情况对各个循环功能、螺纹切削等功能进行试验。 为防止意外情况发生，最好先将机床锁往进行试验，然后再 放开机床进行试验。
3.设备性能及数控功能检查 不同类型的加工设备，其性能和数控功能的检查项目是不
同的。一般主要检查各运动部件及辅助装置在启动、停止和运 行中有无异常噪声，润滑系统、油冷却系统以及各风扇等工作 是否正常。对于主轴，要检查它高、中、低各种速度下启动、 停止、运转时是否灵活可靠，有无抖动。手动操作各坐标正反 方向运动，并在各种进给速度下进行启动、停止、点动等，观 察运动是否平稳。检查安全装置是否齐全可靠，如各运动坐标 超程自动保护停机功能、电流过载保护功能、主轴电动机过热 过负荷自动停机功能、欠压过压保护功能等。