数控机床使用与维护梁绍辉.docx

1、数控机床使用与维护梁绍辉数控机床的使用与维护前言1999年的“考克斯报告”提醒中国人：高级数控机床是西方对我国禁运的战略物资。可见数控机床工业具有超越一般市场的价值。当今机床行业，计算机数控化已成为技术进步的大趋势。数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。数控机床大大提高了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件），有效提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上大批量生产的刚性自动化），并向智能化、集成化方向发展。

2、一国数控机床的水平和拥有量，已经是衡量当今制造业水平、工业现代化程度的重要指标，也是衡量国家综合竞争力的重要指标。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。 随着科技发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也提出了通用性和灵活性的要求，数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好地使用数

3、控机床是一个很重要的问题，同时由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，其维护更是不容忽视。第一章 数控机床1.1、数控加工的概念 数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，HotTag控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个容：程 (1)对图纸进行分析，确定需要

4、数控加工的部分； (2)利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型； (3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）； (4)轨迹的仿真检验； (5)生成G代码； (6)传给机床加工。1.2、数控机床的特点 数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它具有高度柔性、加工精度高、加工质量稳定可靠、生产率高、利于改善劳动条件和生产管理现代化等一系列的优点。（1）加工精度高、速度高数控机床的加工精度一般可达到0.0050.05mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每

5、输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行适当的补偿，因此，数控机床定位精度比较高。由于机床的一些关键件性能的提高，机床对系统指令的读取和响应的速度大大提高，目前其加速度可到1.0g甚至更高，大大缩短了机床移动部件从零速到高速的时间，且由于其配套件性能的提高，在高速情况下，其运动等各项精度也能维持在较高的水平。（2）加工质量稳定、可靠，一致性好加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。（3）复合化程度高，生产率高复合化包含工

6、序复合化和功能复合化。目前大多工件能在一台数控设备上连续完成多工序和多面的连续求切削加工，有效地减少零件的加工时间和辅助时间，这大大减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。（4）高柔性化柔性是指数控机床适应加工对象变化的能力。数控机床与普通机床不同，在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序和刀具，不必制造、更换许多工具、夹具，也不需要经常调整机床，因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。(5)加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同

7、，零件的一致性好，质量稳定。(6)生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 (7)改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 (8)利于生产管理现代化 数控机

8、床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。同时数控机床的加工，根据具体的加工路线可对所使用的刀具、夹具进行规化、现代化管理，同时也可预先估计整个正常加工的时间，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。（9）智能化为了适应制造业生产柔性化、自动化发展的需要，数控机床智能化程度也在不断的提高。如自适应加工技术等。第二章 数控机床的使用日前，就我国数控机床工具工业的

9、发展，中国机床工具工业协会常务副理事长于成廷表示，现在的国家宏观经济环境对机床工业发展非常有利。 数控机床业驶入健康发展轨道 据了解，宏观调控在“十一五”开局之年表现出三个显著特点：一是中央决定在我国建立创新型国家，制订并颁布了国家中长期科学和技术发展规划纲要，为宏观经济发展指出了明确的方向。二是加快振兴装备制造业。三是十六届六中全会提出建立和谐社会，实现国民经济综合平衡和协调发展。因此，2007年宏观经济环境也非常有利于机床工具工业快速健康发展，同时，也非常有利于下游用户工业快速健康发展。 针对机床工具业的整体评估，于成廷说，我国机床工具工业近两年得到快速发展，但就整体评估，仍处于提升和进步

10、过程中。自己和自己比，有很大进步，但也存在问题。就目前而言，我国数控机床工业和国外同行相比，还有差距，对此，我们要有清醒的认识。 于成廷说，从去年的美国芝加哥国际机床展和日本东京国际机床展来看，我国机床工具工业与国际先进水平相比，至少在智能化、高精度、功能部件三方面存在明显差距。一、数字化控制技术快速发展使机床性能，特别是智能化取得突破性进展。去年的这两个国际展都明确表现出机床智能化发展的方向，展出的展品也充分显示了这些特点。二、精密制造技术水平的提高，使机床结构设计发生很大变化，如采用箱中箱结构、重心驱动、大功率直线马达和大力矩电机直接驱动、大功率电主轴和快速进给等，这些措施使机床在复合加工

11、过程中的精密度和效率又有了新的大幅度提高。三、功能部件在品种、规格、水平和单元技术等方面获得很大进步，发生了非常大的变化。 两头并进追赶国际先进水平 面对数控机床制造技术，于成廷说，要解决缩小与国际先进水平的差距，把我国数控机床产业搞上去，就必须加强制造部门与使用部门的密切合作。我们对数控机床制造技术，既要了解国外产品发展动态，也要研究国外技术发展趋势。用户单位要重视数字化控制技术的最新发展，重视精密制造技术水平的提高，重视功能部件方面快速发展的趋势。 于成廷说，重视技术水平、功能部件这也是主机发展的客观要求，整机要求高速，要求传动精度提高，所以功能部件也要有相应变化，品种规格系列化的快速发展

12、，使用户或主机厂有充分条件对功能部件进行选择；功能部件企业面临的是国际化市场，必须在制造上有更大的生产规模，规模化是功能部件发展的重要特点，否则，就不能生存，也就不会有质量稳定、供货期短、成本低等方面的优势；功能部件销售服务网络区域化问题也非常重要，必须为用户提供便捷的服务，网点的建设是快速反映市场的重要保证，功能部件产业要求销售服务网络区域化，显示功能部件企业也能够提供备品备件，为用户厂提供高质量的服务和快捷的采购条件；功能部件虽是标准的，但也要满足用户个性化需求，这就是功能部件产业模块化设计水平、制造柔性和生产多品种管理的问题。 制造与使用两方面须密切配合 于成廷认为，发展我国数控机床产业

13、，就要加强制造与使用两方面的密切合作。这种合作要在以下三个方面下工夫： 首先，更新合作理念。在更新合作理念这一问题上制造厂的责任更大些。我们制造厂这两年发生了很大变化，特别是机床集团A计划和B计划行动实施以来，行业在服务理念上有了新突破，在行动上有了大的跨越，取得的成绩也是有目共睹和令人兴奋的，对提高全行业服务水平起了重要的引导作用。更新合作理念，制造厂首先要解决服务观念问题，当然，也需要使用单位密切配合。供需之间不是简单的买卖关系，是合作伙伴。更新合作理念要由浅入深、由表及里、由被动到主动。 其次，发展深层次合作。如果要真正解决棘手问题，用户必须参与，在合作过程中充分发挥用户的作用，体现用户

14、的价值，也要共同做好三件事情：一、对现有产品进行改造，特别是有问题的产品要尽快解决。二、从项目开始就请用户前期介入，参与产品设计方案的制定。三、联合引进国外先进的装备和技术。国务院6号文件明确要求制造厂为用户厂当好参谋，国防科工委在扩大设备采购指南，加强能力建设方面也有这一要求，要求制造厂与用户厂在购买国外设备、引进技术、国服务等方面进行广泛的合作，做到联合引进、联合购买。 第三，创新供求关系。创新供求关系具有更高层次、更重要、更深远的意义，表现为三个方面：一、有条件的制造厂与有代表性的典型用户建立战略合作伙伴关系。没有用户厂的支持就没有机床制造业的发展，要把用户厂的发展和制造厂的发展作为一个

15、战略整体来考虑。二、用户参与关键技术的科技攻关。行业确定关键技术、共性技术项目后，攻关过程必须有用户参加。三、共同努力，争取占领世界围某个领域先进技术的制高点。全面占领，我们有困难，也做不到，在某个特定领域，用户厂和制造厂携手努力，迅速实现某种突破还是完全可能的。 2.1、使用注意事项（1）机床使用、维护人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床。（2）非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。（3）除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改。（4）修改参数

16、后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床。（5）机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，无需修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床损坏，甚至伤害操作者。（6）建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而影响机床的精度。（7）机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重后果。2.2、正确操作和使用步骤（1）通电前的检查：检查机床数控系统的各个印刷线路板是否紧固，各个插头有无松动。认真检查数控系统与外界间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册规定，正确可靠地

17、连接。交流输入电源的连接是否符合数控系统规定的要求。确认数控系统的各种硬件设定是否符合要求。只有经过上述检查，数控机床才能投入通电运行。（2）通电后的检查:首先要检查数控系统中各个风扇是否正常运转。确认各个印刷线路或模块上的直流电源是否正常，是否在允许的波动围之。进一步确认数控系统的各种参数。当数控系统与机床联机通电时，应在接通电源的同时，作为按压紧急停止按钮的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源。用手动以低速给移动各个轴，观察机床移动方向的显示是否正确。进行几次返回机床基准点的动作，用来检查数控机床是否有返回基准点功能，以及每次返回基准点的位置是否完全一致。数控系统的功能测试。2.3、了解所

18、使用数控机床的结构和工艺围要用好数控机床则首先要了解它的结构和工艺围。由于数控机床是集电子技术、计算机技术、信息检测技术、自动控制技术、精密机械制造技术等于一体的、高效的机械加工设备。所以，数控机床主要适用于单件、中小批量生产，尤其适用于形状比较复杂、精度要求较高的零件的加工，以及产品更新频繁、生产周期要求短的零件加工。2.4、确定所要加工的典型工件数控机床并不是万能机床，在了解了它的结构和工艺围后，需要具体确定所要加工的典型工件。在确定典型工件时，一方面要依据所加工产品的所有零件的结构和形状特征；另一方面则需要依据现有数控机床的结构和技术性能参数，最终确定哪些零件的哪些工序需要数控机床来完成

19、，并将零件归类成组。一般来讲，加工外回转体工件表面和自由曲线形成的回转体表面，可以选择数控车床来完成；加工箱体类零件可选用卧室加工中心或者数控镗铣床；加工板类零件可选用立式加工中心或者数控铣床。2.5、确定机床的规格和加工精度数控机床的规格应根据所确定的典型工件的总体尺寸进行选择。一般情况下，工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间围之。机床的精度等级则应根据典型加工零件重要表面的精度和表面粗糙度等要求来确定。2.6、考虑选择合适的主轴电机功率并注意机床的刚性使用数控机床时，除了考虑机床的规格和精度外，还要考虑选择合适的主轴电机功率和刚性问题。主轴电机功率反映了数控机床的切削能力和效率；机床在切削时的

20、刚性也是反映机床的切削能力和效率的重要因素。2.7、考虑数控系统与所需机床相匹配数控系统是数控机床的核心，数控系统应与所需机床相匹配，根据数控机床的类型、设计指标、性能选择数控系统。数控系统的种类不要太多，这是因为：（1）需要更多的维修配件，增加库存资金；（2）增加维修人员和技术人员的复杂度。选择数控机床附件时应全面配置，长远综合考虑，切勿因小失大。2.8、制定配套的操作规程，并严格遵守正确的操作规程既是保证操作人员安全的重要措施之一，也是保证设备安全、产品质量等的重要措施，所以，必须制定并严格遵守操作规程，以确保机床的安全正常运行。数控机床的通用操作规程归纳如下：（1）实行定人、定机、定岗的

21、“三定”制度，凭操作证上岗。多人操作大型数控设备时，则须配备主操作工专门负责组织指挥。（2）操作前，操作者首先要熟悉所使用设备的主要技术性能、结构、保养容和完好标准；并且检查设备是否完好，加好润滑油，按照规定时间开动机床低速空运转。（3）工作中要精力集中，正确操作，并注意观察加工过程；如果有异常现象或者发生故障，则要及时停车，要注意保留现场，待维修人员来后如实说明故障前后的情况，并参与共同分析问题，尽早排除故障。（4）工作后做好设备的保养和整理好工作现场。文明生产，注意环保第三章 数控机床的维护我们知道，数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、自动检测技术和精密机械设计和制造等先进技

22、术的高新技术的产物，是技术密集度及自动化程度都很高的、典型的机电一体化产品；。与普通机床相比较，数控机床不仅具有零件加工精度高、生产效率高、产品质量稳定自动化程度极高的特点，而且它还可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位显得愈来愈为重要。我们甚至可以这样说：在机械制造业中，数控机床的档次和拥有量，是反映一个企业制造能力的重要标志。但是，我们应当清醒地认识到：在企业生产中，数控机床能否达到加工精度高、产品质量稳定、提高生产效率的目标,这不仅取决于机床本身的精度和性能，很大程度上也与操作者在生产中能否正确地对数控机床进行维护保养和使用密切相关。

23、与此同时，我们还应当注意到：数控机床维修的概念，不能单纯地理解是数控系统或者是数控机床的机械部分和其它部分在发生故障时，仅仅是依靠维修人员如何排除故障和及时修复，使数控机床能够尽早地投入使用就可以了，这还应包括正确使用和日常保养等工作。综上两方面所述，只有坚持做好对机床的日常维护保养工作，才可以延长元器件的使用寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，争取机床长时间稳定工作；也才能充分发挥数控机床的加工优势，达到数控机床的技术性能，确保数控机床能够正常工作，因此，这无论是对数控机床的操作者，还是对数控机床的维修人员来说，数控机床的维护与保养就显得非常重要，我们必须高度重视3.1、制

24、订数控系统日常维护的规章制度 根据各种部件特点，确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理（如CNC系统的输入输出单元光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等），哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次）。3.2、应尽量少开数控柜和强电柜的门 因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境

25、温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。3.3、定时清扫数控柜的散热通风系统 应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜温度高（一般不允许超过55），造成过热报警或数控系统工作不可靠。3.4、经常监视数控系统用的电网电压 通常各公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的85%110%的围波动。如果超出此围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统部电子部件损坏。数控系统在通电前的检查 为了确保数

26、控系统正常工作，当数控机床在第一次安装调试或者是在机床搬运后第一次通电运行之前，可以按照下述顺序检查数控系统：(1)、确认交流电源的规格是否符合CNC装置的要求，主要检查交流电源的电压、频率和容量。(2)、认真检查CNC装置与外界之间的全部连接电缆是否按随机提供的连接技术手册的规定，正确而可靠地连接。数控系统的连接是指针对数控装置及其配套的进给和主轴伺服驱动单元而进行的，主要包括外部电缆的连接和数控系统电源的连接。在连接前要认真检查数控系统装置与MDI/CRT单元、位置显示单元、纸带阅读机、电源单元、各印刷电路板和伺服单元等，如发现问题应及时采取措施或更换。同时要注意检查连接中的连接件和各个印

27、刷线路板是否紧固，是否插入到位，各个插头有无松动，紧固螺钉是否拧紧，因为由于不良而引起的故障最为常见。(3)、确认CNC装置的各种印刷线路板上的硬件设定是否符合CNC装置的要求。这些硬件设定包括各种短路棒设定和可调电位器。(4)、认真检查数控机床的保护接地线。数控机床要有良好的地线，以保证设备、人身安全和减少电气干扰，伺服单元、伺服变压器和强电柜之间都要连接保护接地线。只有经过上述各项检查，确认无误后，CNC装置才能投入通电运行。数控系统在通电后的检查数控系统通电后的检查包括：(1)、首先要检查数控装置中各个风扇是否正常运转，否则会影响到数控装置的散热问题。(2)、确认各个印刷线路或模块上的直

28、流电源是否正常，是否在允许的波动围之。(3)、进一步确认CNC装置的各种参数。包括系统参数、PLC参数、伺服装置的数字设定等，这些参数应符合随机所带的说明书要求。(4)、当数控装置与机床联机通电时，应在接通电源的同时，作好按压紧急停止按钮的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源。(5)、在手动状态下，低速进给移动各个轴，并且注意观察机床移动方向和坐标值显示是否正确。(6)、进行几次返回机床基准点的动作，这是用来检查数控机床是否有返回基准点的功能，以及每次返回基准点的位置是否完全一致。(7)、CNC系统的功能测试。按照数控机床数控系统的使用说明书，用手动或者编制数控程序的方法来测试CNC系统应具备

29、的功能。例如：快速点定位、直线插补、圆弧插补、刀径补偿、刀长补偿、固定循环、用户宏程序等功能以及M、S、T辅助机能。3.5、定期更换存储器用电池 在一般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常工作；另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。3.6、数控系统长期不用时的维护 为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：（1）要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控

30、系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。（2）数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。3.7、备用印刷线路板的维护 对于已购置的备用印刷线路板，应定期装到数控系统上通电运行一段时间，以防损坏。从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相应的位置、连接的电缆号。对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作下记录，拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒，以免丢失。装配后

31、，盒的东西应全部用上，否则装配会不完整；测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值；线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除阻焊膜，有的板子全部刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层，不应随意切断印刷线路，有的维修人员具有一定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行；不应随意拆换元器件，在没有确定故障元件的情况下只是凭感觉哪一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率高，拆下的元件人为损坏率也较高；更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油；记录线路上的开关、跳线位置，不能够随意改变。两极以上的对照检查或互换元器件，应注意标记各板上的元件，以免错乱，而致使好板亦不能工作；查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。3.8、做好维修前期的准备工作（1）技术准备：维修人员应在平时充分了解系统的性能。（2）工具准备：作为最终用户，维修工具只需准备一些常规的仪器设备，如交流电压表，直流电压表，可能用指针式的也可