[精品資料]車(chē)工實(shí)訓(xùn)中的常見(jiàn)問(wèn)題及分析

1 摘要： 數(shù)控車(chē)床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車(chē)床主要用于加工軸類(lèi)、 盤(pán)類(lèi)等回轉(zhuǎn)體零件。通過(guò)數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐 面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車(chē)槽、鉆孔、擴(kuò)孔、 鉸孔等工作。 關(guān)鍵詞 操作環(huán)境 維護(hù)保養(yǎng) 故障分析 2 目 錄 摘要：1 目 錄2 1 引言3 2 數(shù)控設(shè)備使用中應(yīng)注意的問(wèn)題3 2.1 數(shù)控設(shè)備的使用環(huán)境3 2.2 良好的電源保證3 2.3 制定有效操作規(guī)程4 3 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)4 3.1 數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)4 3.3 液壓、氣壓系統(tǒng)維護(hù)6 4. 數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的事項(xiàng).8 4.1 典型零件族的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) .10 4.2 數(shù)控機(jī)床主要特征規(guī)格的選擇 .11 5 數(shù)控機(jī)床的維護(hù).13 5.1 制訂數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)的規(guī)章制度.13 5.2 應(yīng)盡量少開(kāi)數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門(mén) .13 5.4 經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)用的電網(wǎng)電壓.14 5.5 定期更換存儲(chǔ)器用電池 .14 5.6 數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù) .14 6 數(shù)控機(jī)床故障排除方法及其注意事項(xiàng).15 6.1 故障排除的方法 .15 6.2 維修中應(yīng)注意的事項(xiàng).16 7 結(jié)論.17 參考文獻(xiàn).17 3 1 引言 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控設(shè)備 是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興機(jī)械加工制造業(yè)的滲透形 成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其技術(shù)范圍覆蓋制造業(yè)很多領(lǐng)域，是現(xiàn)代 制造業(yè)的關(guān) 鍵設(shè)備，是企業(yè)提高效率和競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵設(shè)備。 數(shù)控設(shè)備的正確操作和維護(hù)保養(yǎng)是正確使用數(shù)控設(shè)備的關(guān)鍵因素之一。正 確的操作使用能夠防止機(jī)床非正常磨損，避免突發(fā)故障；做好日常維護(hù)保養(yǎng)， 可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消滅故障隱患，從 而保證安全運(yùn)行。 2 數(shù)控設(shè)備使用中應(yīng)注意的問(wèn)題 2.1 數(shù)控設(shè)備的使用環(huán)境 為提高數(shù)控設(shè)備的使用壽命，一般要求要避免陽(yáng)光的直接照射和其他熱輻 射，要避免太潮濕、粉塵過(guò)多或有腐蝕氣體的場(chǎng)所。精密數(shù)控設(shè)備要遠(yuǎn)離振動(dòng) 大的設(shè)備，如沖床、鍛壓設(shè)備等。 2.2 良好的電源保證 為了避免電源波動(dòng)幅度大（大于10%）和可能的瞬間干擾信號(hào)等影響，數(shù) 控設(shè)備一般采用專(zhuān)線(xiàn)供電（如從低壓配電室分一路單獨(dú)供數(shù)控機(jī)床使用）或增 設(shè)穩(wěn)壓裝置等，都可減少供電質(zhì)量的影響和電氣干擾。 2.3 制定有效操作規(guī)程 在數(shù)控機(jī)床的使用與管理方面，應(yīng)制定一系列切合實(shí)際、行之有效的操作 規(guī)程。例如潤(rùn)滑、保養(yǎng)、合理使用及規(guī)范的交接班制度等，是數(shù)控設(shè)備使用及 管理的主要內(nèi)容。制定和遵守操作規(guī)程是保證數(shù)控機(jī)床安全運(yùn)行的重要措施之 4 一。實(shí)踐證明，眾多故障都可由遵守操作規(guī)程而減少。 2.4 數(shù)控設(shè)備不宜長(zhǎng)期封存 購(gòu)買(mǎi)數(shù)控機(jī)床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障 的薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露，得以在保修期內(nèi)得以排除。加工中，盡量減少數(shù)控機(jī)床 主軸的啟閉，以降低對(duì)離合器、齒輪等器件的磨損。沒(méi)有加工任務(wù)時(shí)，數(shù)控機(jī) 床也要定期通電，最好是每周通電 12 次，每次空運(yùn)行 1 小時(shí)左右，以利用機(jī) 床本身的發(fā)熱量來(lái)降低機(jī)內(nèi)的濕度，使電子元件不致受潮，同時(shí)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn) 有無(wú)電池電量不足報(bào)警，以防止系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)的丟失。 3 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng) 數(shù)控機(jī)床種類(lèi)多，各類(lèi)數(shù)控機(jī)床因其功能，結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的不同，各具不同 的特性。其維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容和規(guī)則也各有其特色，具體應(yīng)根據(jù)其機(jī)床種類(lèi)、型 號(hào)及實(shí)際使用情況，并參照機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)要求，制訂和建立必要的定期、定 級(jí)保養(yǎng)制度。下面是一些常見(jiàn)、通用的日常維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)。 3.1 數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù) （1）嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度 數(shù)控設(shè)備操作人員要嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度，操作人員的技術(shù) 業(yè)務(wù)素質(zhì)的優(yōu)劣是影響故障發(fā)生頻率的重要因素。當(dāng)機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，操作者 要注意保留現(xiàn)場(chǎng)，并向維修人員如實(shí)說(shuō)明出現(xiàn)故障前后的情況，以利于分析、 診斷出故障的原因，及時(shí)排除。 （2）防止灰塵污物進(jìn)入數(shù)控裝置內(nèi)部 在機(jī)加工車(chē)間的空氣中一般都會(huì)有油霧、灰塵甚至金屬粉末，一旦它們落在 數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)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(dǎo) 致元器件及電路板損壞。有的用戶(hù)在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)能超負(fù)荷長(zhǎng)期工作， 采取打開(kāi)數(shù)控柜的門(mén)來(lái)散熱，這是一種極不可取的方法，其最終將導(dǎo)致數(shù)控系 統(tǒng)的加速損壞，應(yīng)該盡量減少打開(kāi)數(shù)控柜和強(qiáng)電柜門(mén)。 5 （3）防止系統(tǒng)過(guò)熱 應(yīng)該檢查數(shù)控柜上的各個(gè)冷卻風(fēng)扇工作是否正常。每半年或每季度檢查一次 風(fēng)道過(guò)濾器是否有堵塞現(xiàn)象，若過(guò)濾網(wǎng)上灰塵積聚過(guò)多，不及時(shí)清理，會(huì)引起 數(shù)控柜內(nèi)溫度過(guò)高。 （4）數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的定期維護(hù) 80 年代以前生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，大多帶有光電式紙帶閱讀機(jī)，如果讀帶部分被 污染，將導(dǎo)致讀入信息出錯(cuò)。為此，必須按規(guī)定對(duì)光電閱讀機(jī)進(jìn)行維護(hù)。 （5）直流電動(dòng)機(jī)電刷的定期檢查和更換 直流電動(dòng)機(jī)電刷的過(guò)度磨損，會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的性能，甚至造成電動(dòng)機(jī)損壞。 為此，應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)電刷進(jìn)行定期檢查和更換。數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、加工中心 等，應(yīng)每年檢查一次。 （6）定期檢查和更換存儲(chǔ)用電池 一般數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)對(duì) CMOS RAM 存儲(chǔ)器件設(shè)有可充電電池維護(hù)電路，以保證 系統(tǒng)不通電期間能保持其存儲(chǔ)器的內(nèi)容。在一般情況下，即使尚未失效，也應(yīng) 每年更換一次，以確保系統(tǒng)正常工作。電池的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進(jìn) 行，以防更換時(shí) RAM 內(nèi)信息丟失。 （7）備用電路板的維護(hù) 備用的印制電路板長(zhǎng)期不用時(shí)，應(yīng)定期裝到數(shù)控系統(tǒng)中通電運(yùn)行一段時(shí)間， 以防損壞。 3.2 機(jī)械部件的維護(hù) （1）主傳動(dòng)鏈的維護(hù) 定期調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)帶的松緊程度，防止因帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象；檢查主 軸潤(rùn)滑的恒溫油箱、調(diào)節(jié)溫度范圍，及時(shí)補(bǔ)充油量，并清洗過(guò)濾器；主軸中刀 具夾緊裝置長(zhǎng)時(shí)間使用后，會(huì)產(chǎn)生間隙，影響刀具的夾緊，需及時(shí)調(diào)整液壓缸 活塞的位移量。 （2）滾珠絲杠螺紋副的維護(hù) 定期檢查、調(diào)整絲杠螺紋副的軸向間隙，保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度； 定期檢查絲杠與床身的連接是否有松動(dòng)；絲杠防護(hù)裝置有損壞要及時(shí)更換，以 防灰塵或切屑進(jìn)入。 6 （3）刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的維護(hù) 嚴(yán)禁把超重、超長(zhǎng)的刀具裝入刀庫(kù)，以避免機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或刀具與工 件、夾具發(fā)生碰撞；經(jīng)常檢查刀庫(kù)的回零位置是否正確，檢查機(jī)床主軸回?fù)Q刀 點(diǎn)位置是否到位，并及時(shí)調(diào)整；開(kāi)機(jī)時(shí)，應(yīng)使刀庫(kù)和機(jī)械手空運(yùn)行，檢查各部 分工作是否正常，特別是各行程開(kāi)關(guān)和電磁閥能否正常動(dòng)作；檢查刀具在機(jī)械 手上鎖緊是否可靠，發(fā)現(xiàn)不正常應(yīng)及時(shí)處理。 3.3 液壓、氣壓系統(tǒng)維護(hù) 定期對(duì)各潤(rùn)滑、液壓、氣壓系統(tǒng)的過(guò)濾器或分濾網(wǎng)進(jìn)行清洗或更換；定期 對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行油質(zhì)化驗(yàn)檢查、添加和更換液壓油；定期對(duì)氣壓系統(tǒng)分水濾氣 器放水。 3.4 機(jī)床精度的維護(hù) 定期進(jìn)行機(jī)床水平和機(jī)械精度檢查并校正。機(jī)械精度的校正方法有軟硬兩 種。其軟方法主要是通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)補(bǔ)償，如絲杠反向間隙補(bǔ)償、各坐標(biāo)定位精 度定點(diǎn)補(bǔ)償、機(jī)床回參考點(diǎn)位置校正等；硬方法一般要在機(jī)床大修時(shí)進(jìn)行，如 進(jìn)行導(dǎo)軌修刮、滾珠絲杠螺母副預(yù)緊調(diào)整反向間隙等。 以下是某加工中心日常保養(yǎng)維護(hù)（表 1） ，可供制訂有關(guān)保養(yǎng)制度時(shí)參考。 表 1 加工中心日常保養(yǎng)一覽表 7 隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)選用數(shù)控設(shè)備已是大勢(shì)所趨。目前市面上的 數(shù)控設(shè)備可謂琳瑯滿(mǎn)目，如何才能既經(jīng)濟(jì)又合理地選擇到適合本企業(yè)的數(shù)控設(shè) 備，一直是人們關(guān)注的話(huà)題。 數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn) 稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的工作原理就是將加工 過(guò)程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開(kāi)與夾緊、進(jìn)刀與退刀、開(kāi)車(chē)與 停車(chē)、自動(dòng)關(guān)停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通 過(guò)控制介質(zhì)（如穿孔紙帶或磁盤(pán)等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對(duì)輸 入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū) 動(dòng)元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。所以，數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù) 和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控加工一般包括以下幾個(gè)內(nèi)容：(1)對(duì)圖紙 進(jìn)行分析，確定需要數(shù)控加工的部分：（2)利用圖形軟件（如 CAXA 制造工程 師）對(duì)需要數(shù)控加工的部分造型；(3)根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生 8 成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡） ；(4)軌跡的仿真檢驗(yàn)；(5) 生成 G 代碼；(6)傳給機(jī)床加工。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) ：(1)具有高度柔性 在數(shù)控機(jī) 床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機(jī)床不同，不必制造、更換許 多工具、夾具，不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。因此，數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的 場(chǎng)合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié) 省了大量工藝設(shè)備的費(fèi)用。 (2)加工精度高 數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般可達(dá)到 0.0050.1mm，數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號(hào)形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個(gè)脈沖 信號(hào)，則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量（一般為 0.001mm） ，而且機(jī)床進(jìn)給傳 動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床 定位精度比較高。 (3)加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠 加工同一批零件，在同一機(jī)床，在 相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件 的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。 (4)生產(chǎn)率高 數(shù)控機(jī)床可有效地減少零件的加工時(shí)間 和輔助時(shí)間，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量 的強(qiáng)力切削，數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時(shí)代，數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移 動(dòng)和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。 (5)改善勞動(dòng)條件 數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并啟動(dòng)，機(jī)床就能自 動(dòng)連續(xù)的進(jìn)行加工，直至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零 件、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測(cè)，零件的檢驗(yàn)等工作，勞動(dòng)強(qiáng)度極大降低，機(jī) 床操作者的勞動(dòng)趨于智力型工作。另外，機(jī)床一般是封閉式加工，即清潔，又 安全。 (6)利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 數(shù)控機(jī)床的加工，可預(yù)先精確估計(jì)加工時(shí)間，所使用的刀具、夾具可進(jìn)行 規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息，易于實(shí) 現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化，目前已與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）有機(jī)地 結(jié)合起來(lái)，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。 4. 數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的事項(xiàng) 使用數(shù)控機(jī)床之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)以及其他有關(guān)資料，以便 正確操作使用機(jī)床，并注意以下幾點(diǎn)：(1)機(jī)床操作、維修人員必須是掌握相應(yīng) 9 機(jī)床專(zhuān)業(yè)知識(shí)的專(zhuān)業(yè)人員或經(jīng)過(guò)技術(shù)培訓(xùn)的人員，且必須按安全操作規(guī)程及安 全操作規(guī)定操作機(jī)床； (2)非專(zhuān)業(yè)人員不得打開(kāi)電柜門(mén)，打開(kāi)電柜門(mén)前必須確 認(rèn)已經(jīng)關(guān)掉了機(jī)床總電源開(kāi)關(guān)。只有專(zhuān)業(yè)維修人員才允許打開(kāi)電柜門(mén)，進(jìn)行通 電檢修；(3)除一些供用戶(hù)使用并可以改動(dòng)的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、 伺服參數(shù)等，用戶(hù)不能私自修改，否則將給操作者帶來(lái)設(shè)備、工件、人身等傷 害；(4)修改參數(shù)后，進(jìn)行第一次加工時(shí)，機(jī)床在不裝刀具和工件的情況下用機(jī) 床鎖住、單程序段等方式進(jìn)行試運(yùn)行，確認(rèn)機(jī)床正常后再使用機(jī)床；(5)機(jī)床的 PLC 程序是機(jī)床制造商按機(jī)床需要設(shè)計(jì)的，不需要修改。不正確的修改，操作 機(jī)床可能造成機(jī)床的損壞，甚至傷害操作者；(6)建議機(jī)床連續(xù)運(yùn)行最多 24 小 時(shí)，如果連續(xù)運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)影響電氣系統(tǒng)和部分機(jī)械器件的壽命，從而會(huì)影 響機(jī)床的精度；(7)機(jī)床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將 引起嚴(yán)重的后果。 該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī) 定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作數(shù)控折彎?rùn)C(jī)并加工零件。數(shù)控機(jī)床的 操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普通機(jī)床相 比數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)： 加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； 可進(jìn)行多坐標(biāo) 的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序， 可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的 35 倍） ； 機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修 人員的技術(shù)要求更高數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成： 主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床 的主體，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī) 床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT 顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及 相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變 換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、 主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過(guò)電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線(xiàn)、平面曲線(xiàn)和空間 曲線(xiàn)的加工。輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī) 床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排 屑裝置、交換工作臺(tái)臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置 10 等。編程及其他附屬設(shè)備，可用來(lái)在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。 自從 1952 年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床以來(lái)，數(shù)控機(jī)床在制造 工業(yè)，特別是在汽車(chē)、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應(yīng)用，數(shù)控技術(shù)無(wú) 論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。 4.1 典型零件族的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 在確定加工零件后還必須用數(shù)控加工工藝的學(xué)觀點(diǎn)對(duì)工藝流程進(jìn)行新的規(guī) 劃設(shè)計(jì)，這里包括對(duì)原工藝生產(chǎn)流程的變革、探索實(shí)現(xiàn)新工藝方法的可行性、 探索實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)管理和物流管理可行性、探索使用先進(jìn)刀具工裝大幅度提高 生產(chǎn)效率的可行性、探索在生產(chǎn)線(xiàn)上數(shù)控設(shè)備和其他設(shè)備（普通的、專(zhuān)機(jī)的） 的合理配制工藝等，目的是希望得到使用數(shù)控機(jī)床后的最佳工藝制造流程。下 面是幾個(gè)典型類(lèi)零件的合理加工工藝。 軸類(lèi)零件：銑端面打中心孔數(shù)控車(chē)床（粗加工）數(shù)控磨床（精加工） ；法蘭 和盤(pán)類(lèi)件：數(shù)控車(chē)床（粗加工）車(chē)削中心（精加工） ； 型腔模具零件：普通機(jī)床加工外形及基面數(shù)控銑床加工型面高速數(shù)控銑精 加工拋光或電腐蝕型面； 板類(lèi)零件：雙軸銑床或龍門(mén)銑床加工大平面立式加工中心上加工各類(lèi)孔； 箱體零件：立式加工中心上加工底面臥式加工中心上加工四周面各工藝面。 在安排工藝流程中考慮下列因素： (1) 選擇最短的加工工藝流程。 (2) 數(shù)控機(jī)床有相當(dāng)大適應(yīng)性，但也不是萬(wàn)能的，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)考慮，典型工件 族中每一種零件都有一個(gè)經(jīng)濟(jì)批量，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)批量基礎(chǔ)上使用比較先進(jìn)的工藝 手段。 (3) 盡量發(fā)揮機(jī)床的各種工藝特點(diǎn)，追求最大限度地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的綜合加工 能力特長(zhǎng)(多工序集中的工藝特點(diǎn))，應(yīng)在生產(chǎn)流程中配置最少的機(jī)床數(shù)量、最 少的工藝裝備和夾具。 (4) 要考慮生產(chǎn)線(xiàn)或生產(chǎn)車(chē)間的各種設(shè)備能力的平衡。作為單臺(tái)數(shù)控機(jī)床的選 擇或一條生產(chǎn)線(xiàn)的配置，單一的設(shè)備不可能完全包下一個(gè)工件的全部加工工序， 必然有和其他設(shè)備的工序轉(zhuǎn)接，各設(shè)備之間的生產(chǎn)能力要平衡，滿(mǎn)足生產(chǎn)節(jié)拍 11 的綜合要求，所以安排每臺(tái)設(shè)備上的工序數(shù)量、加工工序順序等既要發(fā)揮各臺(tái) 數(shù)控機(jī)床的特長(zhǎng)、滿(mǎn)足精度要求，還要進(jìn)一步應(yīng)考慮各臺(tái)機(jī)床上工件轉(zhuǎn)序時(shí)工 藝基準(zhǔn)的合理使用。 (5) 在安排數(shù)控加工工藝中經(jīng)常碰到的問(wèn)題是工序集中與工藝加工漸精原則的 矛盾。在數(shù)控機(jī)床的使用上，人們普遍采用將多工序集中在一臺(tái)機(jī)床上完成的 工藝集中原則，以此來(lái)追求提高生產(chǎn)率，縮短零件加工周期，甚至希望工件在 一次裝卡中全部加工完畢。但實(shí)際上對(duì)一些復(fù)雜的、精度要求較高的工件，由 于在加工過(guò)程中的熱變形、內(nèi)應(yīng)力引起的工件變形、工夾具夾緊變形、熱處理 要求時(shí)效等工藝因素和程編者操作因素等，很難一次裝卡完成全部加工。基本 工藝準(zhǔn)則中對(duì)加工零件的逐步精化要求制約著工序集中的數(shù)量，妥善處理這兩 者矛盾是數(shù)控加工工藝的重要內(nèi)容。 (6) 在對(duì)典型工件族工藝流程的安排中，應(yīng)妥善安排各臺(tái)機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)的手工 調(diào)整和檢測(cè)等工作，即人工干預(yù)的影響。企業(yè)要根據(jù)自身的技術(shù)裝備能力、技 術(shù)水平和技術(shù)改造投入的力度，確定在工藝流程中人工干預(yù)的程度，這決定了 對(duì)選擇數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化水平和功能要求。應(yīng)客觀考慮適當(dāng)采用手工調(diào)整來(lái)補(bǔ) 充企業(yè)要達(dá)到完全自動(dòng)化的能力，對(duì)企業(yè)的工藝能力和設(shè)備水平確切定位。 4.2 數(shù)控機(jī)床主要特征規(guī)格的選擇 機(jī)床特征規(guī)格應(yīng)包括機(jī)型、機(jī)床規(guī)格參數(shù)和機(jī)床主電機(jī)功率等。在確定工 藝內(nèi)容的前提下，機(jī)型選擇就較明確了。例如，回轉(zhuǎn)體零件加工主要可供選擇 設(shè)備有車(chē)床、車(chē)削中心、數(shù)控磨床等；箱體的加工則應(yīng)以立式或臥式加工中心 為主。 數(shù)控機(jī)床已發(fā)展成品種繁多、可供廣泛選擇的商品，在機(jī)型選擇中應(yīng)在 滿(mǎn)足加工工藝要求的前提下越簡(jiǎn)單越好。例如，車(chē)削中心和數(shù)控車(chē)床都可以加 工軸類(lèi)零件，但一臺(tái)滿(mǎn)足同樣加工規(guī)格的車(chē)削中心價(jià)格要比數(shù)控車(chē)床貴幾倍， 如果沒(méi)有進(jìn)一步工藝要求，選數(shù)控車(chē)床應(yīng)是合理的。在加工型腔模具零件中， 同規(guī)格的數(shù)控銑床和加工中心都能滿(mǎn)足基本加工要求，但兩種機(jī)床價(jià)格相差 20%50%，所以在模具加工中要采用常更換刀具的工藝可安排選用加工中心， 而固定一把刀具長(zhǎng)時(shí)間銑削的可選用數(shù)控銑床。 數(shù)控機(jī)床的最主要規(guī)格是幾個(gè) 數(shù)控軸的行程范圍和主軸電機(jī)功率。機(jī)床的三個(gè)基本直線(xiàn)坐標(biāo)（X、Y、Z）行 12 程反映該機(jī)床允許的加工空間，在車(chē)床中兩個(gè)坐標(biāo)（X、Z）反映允許回轉(zhuǎn)體的 大小。一般情況下加工工件的輪廓尺寸應(yīng)在機(jī)床的加工空間范圍之內(nèi)，例如， 典型工件是 450 mm 450 mm 450 mm 的箱體，那么應(yīng)選取工作臺(tái)面尺寸為 500mm500 mm 的加工中心。選用工作臺(tái)面比典型工件稍大一些是出于安裝夾 具考慮的。機(jī)床工作臺(tái)面尺寸和三個(gè)直線(xiàn)坐標(biāo)行程都有一定的比例關(guān)系，如上 述工作臺(tái)（500 mm 500 mm）的機(jī)床，x 軸行程一般為（700800）mm、y 軸 為（500700）mm、z 軸為（500600）mm 左右。因此，工作臺(tái)面的大小基 本上確定了加工空間的大小。個(gè)別情況下也允許工件尺寸大于坐標(biāo)行程，這時(shí) 必須要求零件上的加工區(qū)域處在行程范圍之內(nèi)，而且要考慮機(jī)床工作臺(tái)的允許 承載能力，以及工件是否與機(jī)床交換刀刀具的空間干涉、與機(jī)床防護(hù)罩等附件 發(fā)生干涉等系列問(wèn)題。 數(shù)控機(jī)床的主電機(jī)功率在同類(lèi)規(guī)格機(jī)床上也可以有各種 不同的配置，一般情況下反映了該機(jī)床的切削剛性和主軸高速性能。例如，輕 型機(jī)床比標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)床主軸電機(jī)功率就可能小 12 級(jí)。目前一般加工中心主軸轉(zhuǎn) 速在(40008000)r/min，高速型機(jī)床立式機(jī)床可達(dá)(2000070000)r/min，臥式 機(jī)床(1000020000)r/min，其主軸電機(jī)功率也成倍加大。主軸電機(jī)功率反映了 機(jī)床的切削效率，從另一個(gè)側(cè)面也反映了切削剛性和機(jī)床整體剛度。在現(xiàn)代中 小型數(shù)控機(jī)床中，主軸箱的機(jī)械變速已較少采用，往往都采用功率較大的交流 可調(diào)速電機(jī)直聯(lián)主軸，甚至采用電主軸結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)在低速中扭矩受到限 制，即調(diào)速電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出功率下降，為了確保低速輸出扭矩，就得采用 大功率電機(jī)，所以同規(guī)格機(jī)床數(shù)控機(jī)床主軸電機(jī)比普通機(jī)床大好幾倍。當(dāng)使用 單位的一些典型工件上有大量的低速加工時(shí)，也必須對(duì)選擇機(jī)床的低速輸出扭 矩進(jìn)行校核。輕型機(jī)床在價(jià)格上肯定便宜，要求用戶(hù)根據(jù)自己的典型工件毛坯 余量大小、切削能力（單位時(shí)間金屬切除量） 、要求達(dá)到的加工精度、實(shí)際能配 置什么樣刀具等因素綜合選擇機(jī)床。 近年來(lái)數(shù)控機(jī)床上高速化趨勢(shì)發(fā)展很快， 主軸從每分鐘幾千轉(zhuǎn)到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)，直線(xiàn)坐標(biāo)快速移動(dòng)速度從（1020）m/min 上 升到 80m/min 以上，當(dāng)然機(jī)床價(jià)格也相應(yīng)上升，用戶(hù)單位必須根據(jù)自己的技術(shù) 能力和配套能力做出合理選擇。例如，立式加工中心上主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá) （5000080000）r/min，除了一些加工特例以外，一般相配套的刀具就很昂貴。 一些高速車(chē)床都可以達(dá)到（60008000）r/min 以上，這時(shí)車(chē)刀的配置要求也很 13 高。 對(duì)少量特殊工件僅靠三個(gè)直線(xiàn)坐標(biāo)加工不能滿(mǎn)足要求，要另外增加回轉(zhuǎn)坐 標(biāo)（A、B、C）或附加工坐標(biāo)(U、)等，目前機(jī)床市場(chǎng)上這些要求都能滿(mǎn) 足，但機(jī)床價(jià)格會(huì)增長(zhǎng)很多，尤其是對(duì)一些要求多軸聯(lián)動(dòng)加工要求，如四軸、 五軸聯(lián)動(dòng)加工，必須對(duì)相應(yīng)配套的編程軟件、測(cè)量手段等有全面考慮和安排。 5 數(shù)控機(jī)床的維護(hù) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部件，因此，數(shù)控機(jī)床的維護(hù)主要是數(shù)控系統(tǒng) 的維護(hù)。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞， 有些機(jī)械部件更是如此，為了盡量地延長(zhǎng)元器件的壽命和零部件的磨損周期， 防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行日常的維護(hù)。 概括起來(lái)，要注意以下幾個(gè)方面。 5.1 制訂數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)的規(guī)章制度 根據(jù)各種部件特點(diǎn)，確定各自保養(yǎng)條例。如明文規(guī)定哪些地方需要天天清 理（如 CNC 系統(tǒng)的輸入輸出單元光電閱讀機(jī)的清潔，檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)部分 是否潤(rùn)滑良好等） ，哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電動(dòng)機(jī)電刷和換向 器應(yīng)每月檢查一次） 。 5.2 應(yīng)盡量少開(kāi)數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門(mén) 因?yàn)樵跈C(jī)加工車(chē)間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它 們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線(xiàn)路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降， 甚至導(dǎo)致元器件及印制線(xiàn)路的損壞。有的用戶(hù)在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負(fù)荷長(zhǎng) 期工作，打開(kāi)數(shù)控柜的門(mén)來(lái)散熱，這是種絕不可取的方法，最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)控系 統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應(yīng)該有一 種嚴(yán)格的規(guī)定，除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修，不允許隨便開(kāi)啟柜門(mén)，更不允許 在使用時(shí)敞開(kāi)柜門(mén)。5.3 定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng) 應(yīng)每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個(gè)冷卻風(fēng)扇工作是否正常，應(yīng)視工作環(huán)境狀況， 14 每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過(guò)濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過(guò)濾網(wǎng)上灰塵積聚 過(guò)多，需及時(shí)清理，否則將會(huì)引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高（一般不允許超過(guò) 55） ，造成過(guò)熱報(bào)警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。 5.4 經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)用的電網(wǎng)電壓 FANUC 公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，允許電網(wǎng)電壓在額定值的 85%110%的范 圍內(nèi)波動(dòng)。如果超出此范圍，就會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作，甚至?xí)饠?shù)控系 統(tǒng)內(nèi)部電子部件損壞。 5.5 定期更換存儲(chǔ)器用電池 FANUC 公司所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器有兩種： (1)不需電池保持的磁泡存儲(chǔ)器。 (2)需要用電池保持的 CMOS RAM 器件，為了在數(shù)控系統(tǒng)不通電期間能保持存 儲(chǔ)的內(nèi)容，內(nèi)部設(shè)有可充電電池維持電路，在數(shù)控系統(tǒng)通電時(shí)，由+5V 電源經(jīng) 一個(gè)二極管向 CMOS RAM 供電，并對(duì)可充電電池進(jìn)行充電；當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)切斷 電源時(shí)，則改為由電池供電來(lái)維持 CMOS RAM 內(nèi)的信息，在一般情況下，即 使電池尚未失效，也應(yīng)每年更換一次電池，以便確保系統(tǒng)能正常工作。另外， 一定要注意，電池的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進(jìn)行。 5.6 數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù) 為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機(jī)床應(yīng)滿(mǎn)負(fù)荷使用， 而不要長(zhǎng)期閑置不用，由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期閑置不用時(shí)，為了避 免數(shù)控系統(tǒng)損壞，需注意以下兩點(diǎn)： (1)要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應(yīng)如此，在機(jī) 床鎖住不動(dòng)的情況下（即伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)） ，讓數(shù)控系統(tǒng)空運(yùn)行。利用電器元 件本身的發(fā)熱來(lái)驅(qū)散數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的潮氣，保證電子器件性能穩(wěn)定可靠，實(shí)踐證 明，在空氣濕度較大的地區(qū)，經(jīng)常通電是降低故障率的一個(gè)有效措施。 (2)數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)和直流主軸伺服驅(qū)動(dòng)的，應(yīng)將電刷從直流電 15 動(dòng)機(jī)中取出，以免由于化學(xué)腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞， 甚至使整臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞。 所以說(shuō)，學(xué)好數(shù)控技術(shù)的同時(shí)懂得一定的數(shù)控維護(hù)知識(shí)也是至關(guān)重要的! 6 數(shù)控機(jī)床故障排除方法及其注意事項(xiàng) 由于經(jīng)常參加維修任務(wù)，有些維修經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)結(jié)合有關(guān)理論方面的闡述，在 以下列出，希望拋磚引玉。 6.1 故障排除的方法 （1）初始化復(fù)位法：一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù) 位或開(kāi)關(guān)系統(tǒng)電源依次來(lái)清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線(xiàn)路板 或電池欠壓造成混亂，則必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù) 拷貝記錄，若初始化后故障仍無(wú)法排除，則進(jìn)行硬件診斷。 （2）參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤 就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無(wú)效。有時(shí)由于用戶(hù)程序錯(cuò)誤亦可造成故障停 機(jī)，對(duì)此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查，改正所有錯(cuò)誤，以確保其正常 運(yùn)行。 （3）調(diào)節(jié)，最佳化調(diào)整法：調(diào)節(jié)是一種最簡(jiǎn)單易行的辦法。通過(guò)對(duì)電位計(jì)的調(diào) 節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫(huà)面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。 如在某廠，其主軸在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大， 而驅(qū)動(dòng)裝置的斜升時(shí)間設(shè)定過(guò)小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。 最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與被拖動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳匹配的綜合 調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡(jiǎn)單，用一臺(tái)多線(xiàn)記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器， 分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過(guò)調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例 系數(shù)和積分時(shí)間，來(lái)使伺服系統(tǒng)達(dá)到即有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的 最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，即調(diào)節(jié)使電 機(jī)起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。 （4）備件替換法：用好的備件替換診斷出壞的線(xiàn)路板，并做相應(yīng)的初始化啟動(dòng)， 16 使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是目前最常用的排故辦 法。 （5）改善電源質(zhì)量法：目前一般采用穩(wěn)壓電源，來(lái)改善電源波動(dòng)。對(duì)于高頻干 擾可以采用電容濾波法，通過(guò)這些預(yù)防性措施來(lái)減少電源板的故障。 （6）維修信息跟蹤法：一些大的制造公司根據(jù)實(shí)際工作中由于設(shè)計(jì)缺陷造成的 偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷 提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確徹底地排除故障。 6.2 維修中應(yīng)注意的事項(xiàng) 從整機(jī)上取出某塊線(xiàn)路板時(shí)，應(yīng)注意記錄其相對(duì)應(yīng)的位置，連接的電纜號(hào)，對(duì) 于固定安裝的線(xiàn)路板，還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下 的壓件及螺釘應(yīng)放