数控机床机械零部件安装调试注意事项

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数控机床机械零部件安装调试注意事项

　　数控机床机械零部件在安装和调试过程中有哪些注意事项呢?以下是小编为大家收集的数控机床机械零部件安装调试注意事项，希望能够帮助到大家。

　　数控机床机械零部件安装调试注意事项

　　1、主轴轴承的安装调试注意事项

　　(1)单个轴承的安装调试：装配时尽可能使主轴定位内孔与主轴轴径的偏心量和轴承内圈与滚道的偏心量接近，并使其方向相反，这样可使装配后的偏心量减小。

　　(2)两个轴承的安装调试：两支撑的主轴轴承安装时，应使前、后两支撑轴承的偏心量方向相同，并适当选择偏心距的大小。前轴承的精度应比后轴承的精度高一个等级，以使装配后主轴部件的前端定位表面的偏心量最小。在维修机床拆卸主轴轴承时，因原生产厂家已调整好轴承的偏心位置，所以要在拆卸前做好圆周方向位置记号，保证重新装配后轴承与主轴的原相对位置不变，减少对主轴部件的影响。

　　过盈配合的轴承装配时需采用热装或冷装工艺方法进行安装，不要蛮力敲砸，以免在安装过程中损坏轴承，影响机床性能。

　　2、滚珠丝杠螺母副的安装调试注意事项

　　滚珠丝杠螺母副仅用于承受轴向负荷。径向力、弯矩会使滚珠丝杠副产生附加表面接触应力等不良负荷，从而可能造成丝杠的永久性损坏。因此，滚珠丝杠螺母副安装到机床时，应注意：

　　(1)滚珠螺母应在有效行程内运动，必须在行程两端配置限位，避免螺母越程脱离丝杠轴，而使滚珠脱落。

　　(2)由于滚珠丝杠螺母副传动效率高，不能自锁，在用于垂直方向传动时，如部件重量未加平衡，必须防止传动停止或电机失电后，因部件自重而产生的逆传动，防止逆传动方法可用：蜗轮蜗杆传动、电动制动器等。

　　(3)丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床两端轴承座的中心与螺母座的中心必须三点成一线。

　　(4)滚珠丝杠螺母副安装到机床时，不要将螺母从丝杠轴上卸下来。如必须卸下来时，要使用辅助套，否则装卸时滚珠有可能脱落。

　　(5)螺母装入螺母座安装孔时，要避免撞击和偏心。

　　(6)为防止切屑进入，磨损滚珠丝杠螺母副，可加装防护装置如折皱保护罩、螺旋钢带保护套等，将丝杠轴完全保护起来。另外，浮尘多时可在丝杠螺母两端增加防尘圈。

　　3、直线滚动导轨安装调试注意事项

　　(1)安装时轻拿轻放，避免磕碰影响导轨的直线精度。

　　(2)不允许将滑块拆离导轨或超过行程又推回去。若因安装困难，需要拆下滑块时，需使用引导轨。

　　(3)直线滚动导轨成对使用时，分主、副导轨副，首先安装主导轨副，设置导轨的基准侧面与安装台阶的基准侧面紧密相贴，紧固安装螺栓，然后再以主导轨副为基准，找正安装副导轨副。

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　　1.可靠性最大化

　　数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，以减少元器件的数量，来提高可靠性。通过硬件功能软件化，以适应各种控制功能的要求，同时采用硬件结构机床本体的模块化、标准化和通用化及系列化，使得既提高硬件生产批量，又便于组织生产和质量把关。还通过自动运行启动诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。利用报警提示，及时排除故障;利用容错技术，对重要部件采用“冗余”设计，以实现故障自恢复;利用各种测试、监控技术，当生产超程、刀损、干扰、断电等各种意外时，自动进行相应的保护。

　　2.控制系统小型化

　　数控系统小型化便于将机、电装置结合为一体。目前主要采用超大规模集成元件、多层印刷电路板，采用三维安装方法，使电子元器件得以高密度安装，较大规模缩小系统的占有空间。而利用新型的彩色液晶薄型显示器替代传统的阴极射线管，将使数控操作系统进一步小型化。这样可以方便地将它安装在机床设备上，更便于对数控机床的操作使用。

　　3.智能化

　　现代数控机床将引进自适应控制技术，根据切削条件的变化，自动调节工作参数，使加工过程中能保持良好工作状态，从而得到较高的加工精度和较小的表面粗糙度，同时也能提高刀具的使用寿命和设备的生产效率。具有自诊断、自修复功能，在整个工作状态中，系统随时对CNC系统本身以及与其相连的各种设备进行自诊断、检查。一旦出现故障时，立即采用停机等措施，并进行故障报警，提示发生故障的部位、原因等。还可以自动使故障模块脱机，而接通备用模块，以确保无人化工作环境的要求。为实现更高的故障诊断要求，其发展趋势是采用人工智能专家诊断系统。

　　4.数控编程自动化

　　目前CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样，再经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成NC零件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，它与CAD/CAM系统编程的最大区别是其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得。

　　5.高速度、高精度化

　　速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度。同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度。并采用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特性相当优越。采用前馈控制技术，使追踪滞后误差大大减小，从而改善拐角切削的加工精度。

　　6.多功能化

　　配有自动换刀机构(刀库容量可达100把以上)的各类加工中心，能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等多种工序加工，现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工。数控系统由于采用了多CPU结构和分级中断控制方式，即可在一台机床上同时进行零件加工和程序编制，实现所谓的“前台加工，后台编辑”。为了适应柔性制造系统和计算机集成系统的要求，数控系统具有远距离串行接口，甚至可以联网，实现数控机床之间的数据通信，也可以直接对多台数控机床进行控制。

　　为适应超高速加工的要求，数控机床采用主轴电动机与机床主轴合二为一的结构形式，实现了变频电动机与机床主轴一体化，主轴电机的轴承采用磁浮轴承、液体动静压轴承或陶瓷滚动轴承等形式。

　　数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了数控机床的进一步提升。

　　拓展延伸

　　数控机床的故障诊断与维修方法

　　摘要：现如今，我国的数控技术的发展非常迅速，数控机床的应用相当普遍，随之而来的就是数控机床的结构却越来越复杂、种类也越来越多，那么在数控机床发生故障时，面临的维修问题也就变得更加复杂，这就需要掌握一定的故障诊断方法和维修方法，尽快排除故障，保证机床的正常运转。

　　关键词：数控机床；故障诊断；维修方法

　　0 引言

　　数控机床是集合机械、电子、液压、气压气动控制为一体的高新技术产物，是技术密集度及自动化程度很高的自动加工设备，由于各种原因，不可避免地会出现故障，如果得不到及时维修，生产将会无法继续，会使企业经济效益受到影响。

　　1 数控机床故障分类

　　1.1 机械方面故障

　　数控机床的机械部分主要包括：机床基础件、主传动系统、进给传动系统、润滑系统、冷却系统、液压系统、气动系统、防护系统等。故障原因大多由于安装、调试不正确，操作过程中发生失误引起碰撞，从而造成机械传动失灵、导轨运动摩擦阻力过大的现象。常表现为：切削振动大，传动噪声大，加工精度达不到要求，主轴温升过高等。例如：进给轴的联轴器松动，导致齿轮、丝杠、轴承缺油，导轨润滑不良等机械方面故障。

　　1.2 电器方面的`故障

　　电器故障分为强电故障和弱电故障。强电部分主要是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。这部分电路处于高电压、大电流工作状态，故障率较高。弱电部分包括CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服驱动单元、输入输出单元等。弱电故障又有硬件故障与软件故障之分，硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出错、数据丢失等故障。

　　2 数控机床故障诊断的方法

　　引起数控机床故障的原因是多方面的，维修时不能只看故障的表象，要透过现象找到引起故障的根源，采取合理的诊断方法。

　　2.1 机械方面的故障诊断方法

　　机械方面故障诊断方法，一般采用直观诊断技术，充分利用人的感官，采用问、听、看、触、嗅直接发现问题所在，原则上找到问题的所在，问题就解决了一半，再根据机械原理，修复出现问题的部位。例如，我校使用的华中数控车床，学生在使用过程中报告说机床有异响，在主轴旋转时有咯噔咯噔的声音，据学生反映前一段时间就有异响，只是声音没有这么大，停机用手转动卡盘，发现阻力较大，怀疑是主轴轴承有问题，拆卸主轴后，发现主轴外圈有裂痕，主轴箱内已没有油，原来轴承因为缺油损坏。更换新的轴承，加注适量的润滑油后，故障排除。

　　2.2 电器方面故障诊断方法

　　2.2.1 系统自诊断法

　　维修时要充分利用数控系统的自诊断功能，根据CRT显示器上显示的报警信息，可判断出故障的大致部位，再进一步利用数控机床的PLC功能来诊断，可快速找到出现问题的模块。PLC程序是机床生产厂家根据机床的功能和特点，编制相应的动作顺序以及报警文本，对过程进行监控，PLC在数控机床上起着连接NC与机床的桥梁作用，一方面，它接受NC的控制指令，在内部顺序程序控制下，给机床侧发出控制指令，控制电磁阀、继电器、指示灯，另一方面根据机床侧的反馈信号，将机床侧的状态信号发送到NC，PLC在对大量信号的处理过程中任何一个信号不到位，任何一个执行元件不动作，都会使机床出现故障。所以根据PLC梯形图来分析和诊断故障，可以快速、方便的找到故障点，PLC梯形图能显示系统与各部分之间的接口信号状态，只要熟悉有关控制对象的正常状态和故障状态，就能找到数控机床的外围故障，它是故障诊断过程中常用、有效的方法之一。

　　2.2.2 常规测量检查法

　　常规检查采用感官来了解故障发生时所伴随的各种异常噪声、异常发热、发热元件表面的过热变色、烟熏黑或烧焦、金属烧结的亮点等。找出这些表面变化后，根据数控系统的组成及工作原理，从原理上分析各点的电压与参数，利用仪器仪表对数控机床电路或元器件进行测量、分析、比较、判断。运用这种方法对维修人员的水平要求较高，需对整个系统和各部分电路思路清楚，深入的了解才能进行。

　　2.2.3 部件交换法

　　这是一种在一定条件下采用的方法，就是将可能有故障的目标用备用板更换，或用机床上相同的板进行互换，然后启动机床，观察故障现象是否消失或转移，以确定故障的具体部位。采用此法之前要确认：数控系统各种电压正常，负载没有短路。如某数控车床，故障现象为X轴不动，其它功能正常。通过分析数控系统、伺服驱动器和各电机间的连接框图，从控制环节上看，故障可能出在数控系统、伺服驱动器或电机上，此时可以利用部件交换法来确定故障点，将X、Z轴电机电缆线互换，发现X轴伺服电机可以正常运转，Z轴伺服电机没有动作，此时，说明X轴电机正常，电缆恢复到原来位置后，再交换数控系统到伺服驱动器之间的电缆，发现X轴不动、Z轴正常，由此可判断X轴驱动器有故障。

　　2.2.4 参数检查法

　　加工程序出错，系统程序、计算机运算出错等数控机床软件故障，往往就是由于参数变化或丢失造成的，此外，机床受外界电、磁场的影响也会造成参数变化，出现这样的现象，要先检查参数，若有变化，要先恢复参数，再查找其它原因。例如：长期闲置的机床，由于电池电量不足和电子元器件的性能变化，很容易造成参数丢失或变化，检查机床的参数情况，很容易找到故障所在。

　　3 数控机床维修过程

　　数控机床种类多，元器件多，所产生的故障原因复杂，在维修中，要根据实际情况进行处理，下面是数控机床发生故障时的维修过程。

　　数控机床加工常用专业术语

　　1)计算机数值控制 (Computerized Numerical Control, CNC) 用计算机控制加工功能，实现数值控制。

　　2)轴(Axis)机床的部件可以沿着其作直线移动或回转运动的基准方向。

　　3)机床坐标系( Machine Coordinate Systern )固定于机床上，以机床零点为基准的笛卡尔坐标系。

　　4)机床坐标原点( Machine Coordinate Origin )机床坐标系的原点。

　　5)工件坐标系( Workpiece Coordinate System )固定于工件上的笛卡尔坐标系。

　　6)工件坐标原点( Wrok-piexe Coordinate Origin)工件坐标系原点。

　　7)机床零点( Machine zero )由机床制造商规定的机床原点。

　　8)参考位置( Reference Position )机床启动用的沿着坐标轴上的一个固定点，它可以用机床坐标原点为参考基准。

　　9)绝对尺寸(Absolute Dimension)/绝对坐标值(Absolute Coordinates)距一坐标系原点的直线距离或角度。

　　10)增量尺寸( Incremental Dimension ) /增量坐标值(Incremental Coordinates)在一序列点的增量中，各点距前一点的距离或角度值。

　　11)最小输人增量(Least Input Increment) 在加工程序中可以输人的最小增量单位。

　　12)命令增量(Least command Increment)从数值控制装置发出的命令坐标轴移动的最小增量单位。

　　13)插补 (InterPolation)在所需的路径或轮廓线上的两个已知点间根据某一数学函数(例如：直线，圆弧或高阶函数)确定其多个中间点的位置坐标值的运算过程。

　　14)直线插补(Llne Interpolation)这是一种插补方式，在此方式中，两点间的插补沿着直线的点群来逼近，沿此直线控制刀具的运动。

　　15)圆弧插补(Circula : Interpolation)这是一种插补方式，在此方式中，根据两端点间的插补数字信息，计算出逼近实际圆弧的点群，控制刀具沿这些点运动，加工出圆弧曲线。

　　16)顺时针圆弧(Clockwise Arc)刀具参考点围绕轨迹中心，按负角度方向旋转所形成的轨迹.方向旋转所形成的轨迹.

　　17)逆时针圆弧(Counterclockwise Arc)刀具参考点围绕轨迹中心，按正角度方向旋转所形成的轨迹。

　　18)手工零件编程(Manual Part Prograrnmiog)手工进行零件加工程序的编制。

　　19)计算机零件编程(Cornputer Part prograrnrnlng)用计算机和适当的通用处理程序以及后置处理程序准备零件程序得到加工程序。

　　20)绝对编程(Absolute Prograrnming)用表示绝对尺寸的控制字进行编程。

　　21)增量编程(Increment programming)用表示增量尺寸的控制字进行编程。

　　22)宇符(Character)用于表示一组织或控制数据的一组元素符号。

　　23)控制字符(Control Character)出现于特定的信息文本中，表示某一控制功能的字符。

　　24)地址(Address)一个控制字开始的字符或一组字符，用以辨认其后的数据。

　　25)程序段格式(Block Format)字、字符和数据在一个程序段中的安排。

　　26)指令码(Instruction Code) /机器码(Machine Code)计算机指令代码，机器语言，用来表示指令集中的指令的代码。

　　27)程序号(Program Number)以号码识别加工程序时，在每一程序的前端指定的编号 .

　　28)程序名(Prograo Name)以名称识别加工程序时，为每一程序指定的名称。

　　29)指令方式(Command Mode)指令的工作方式。

　　30)程序段(Block)程序中为了实现某种操作的一组指令的集合.

　　31)零件程序(P art Program)在自动加工中，为了使自动操作有效按某种语言或某种格式书写的顺序指令集。零件程序是写在输人介质上的加工程序，也可以是为计算机准备的输人，经处理后得到加工程序。

　　32)加工程序(Machine Program)在自动加工控制系统中，按自动控制语言和格式书写的顺序指令集。这些指令记录在适当的输人介质上，完全能实现直接的操作。

　　33)程序结束(End of Program)指出工件加工结束的辅助功能

　　34)数据结束(End of Data)程序段的所有命令执行完后，使主轴功能和其他功能(例如冷却功能)均被删除的辅助功能。

　　35)程序暂停(Progrom Stop)程序段的所有命令执行完后，删除主轴功能和其他功能，并终止其后的数据处理的辅助功能.

　　36)准备功能(Preparatory Functton)使机床或控制系统建立加工功能方式的命令.

　　37)辅助功能(MiscellaneouS Function)控制机床或系统的开关功能的一种命令。

　　38)刀具功能(Tool Funetion)依据相应的格式规范，识别或调人刀具。

　　39)进给功能(Feed Function)定义进给速度技术规范的命令。

　　40)主轴速度功能(Spindle Speed Function)定义主轴速度技术规范的命令。

　　41)进给保持(Feed Hold)在加工程序执行期问，暂时中断进给的功能。

　　42)刀具轨迹(Tool Path)切削刀具上规定点所走过的轨迹。

　　43)零点偏置(Zero Offset)数控系统的一种特征.它容许数控测量系统的原点在指定范围内相对于机床零点移动，但其永久零点则存在数控系统中。

　　44)刀具偏置(Tool Offset)在一个加工程序的全部或指定部分，施加于机床坐标轴上的相对位移.该轴的位移方向由偏置值的正负来确定.

　　45)刀具长度偏置(Tool Length Offset)在刀具长度方向卜的偏晋

　　46)刀具半径偏置(Tool Radlus OffseO)刀具在两个坐标方向的刀具偏置。

　　47)刀具半径补偿(Cutter Compensation)垂直于刀具轨迹的位移，用来修正实际的刀具半径与编程的刀具半径的差异

　　48)刀具轨迹进给速度(Tool Path Feedrate)刀具上的基准点沿着刀具轨迹相对于工件移动时的速度，其单位通常用每分钟或每转的移动量来表示。

　　49)固定循环(Fixed Cycle , Canned Cycle)预先设定的一些操作命令，根据这些操作命令使机床坐标袖运动，主袖工作，从而完成固定的加工动作。例如，钻孔、铿削、攻丝以及这些加工的复合动作。

　　50)子程序(Subprogram)加工程序的一部分，子程序可由适当的加工控制命令调用而生效

　　51)工序单(Planning sheet)在编制零件的加工工序前为其准备的零件加工过程表。

　　52)执行程序(Executlve Program)在 CNC 系统中，建立运行能力的指令集合

　　53)倍率(Override)使操作者在加工期间能够修改速度的编程值(例如，进给率、主轴转速等)的手工控制功能。

　　54)伺服机构(Servo-Mwchanisnt)这是一种伺服系统，其中被控量为机械位置或机械位置对时间的导数.

　　55)误差(Error)计算值、观察值或实际值与真值、给定值或理论值之差

　　56)分辨率(Resolution)两个相邻的离散量之间可以分辨的最小间隔。

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