畢業(yè)論文：數(shù)控機床的應用與維護

1、河南職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）題目：數(shù)控機床的應用與維護系（分院）機電管理系學生姓名 學 號 08311066 專業(yè)名稱 數(shù)控加工 指導教師 2012年11月23 日20河南職業(yè)技術(shù)學院機電工程系畢業(yè)設計（論文）任務書姓 名張士勇專 業(yè)數(shù)加班 級105畢業(yè)設計（論文）題 目數(shù)控機床的應用與維護畢業(yè)設計（論文）選題的目的與意義當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策

2、?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。畢業(yè)設計（論文）的資料收集情況（含指定參考資料）中國機床工具工業(yè)協(xié)會 行業(yè)發(fā)展部.cimt2001巡禮j.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：18-20.梁訓王宣 ,周延佑.機床技術(shù)發(fā)展的新動向j.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(3)：21-28.中國機床工具工業(yè)協(xié)會 數(shù)控系統(tǒng)分會.cimt2001巡禮j.世界制造技術(shù)與裝備市場，2001(5)：13-17.畢業(yè)設計（論文）工作進度計劃12012年11月初接受論文作業(yè)22012年11月中旬提交論文題目32012年11月下旬，通

3、過到圖書館及上網(wǎng)查找有關論文資料，提交論文提綱42012年11月2012年12月提交論文初稿及修改論文內(nèi)容52012年12月定稿接受任務日期 2012年11月 日要求完成日期 年 月日學生簽名： 張士勇 年 月 日指導教師簽名：2012年 月 日 系（分院）主任（院長）簽名：年 月 日畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱意見表姓 名張士勇學 號08311066性 別男專 業(yè)數(shù)加班 級105畢業(yè)設計（論文）題 目數(shù)控機床的應用與維護評閱意見成績指導教師簽字2011年 4 月 5日畢業(yè)設計（論文）答辯意見表姓 名張士勇學 號08311066性 別男專 業(yè)數(shù)加班 級105畢業(yè)設計（論文）題 目數(shù)控機床的應用

4、與維護答辯時間地 點答辯小組成員姓 名職 稱學 歷從事專業(yè)組 長成 員秘 書答辯小組意見 答 辯 成 績：答辯小組組長簽名：年 月 日數(shù)控機床的應用與維護張士勇摘要：大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 關鍵詞：數(shù)控 應用 維護數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6

5、)軟件技術(shù)等。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 以下是對數(shù)控機床在實際中的應用和維護保養(yǎng)的一些介紹。一、數(shù)控機床的分類(1)按加工工藝方法分類有：1、金屬切削類數(shù)控機床 在普通數(shù)控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機床。加工中心機床進一

6、步提高了普通數(shù)控機床的自動化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機床的臺數(shù)和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 2、特種加工類數(shù)控機床 除了切削加工數(shù)控機床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機床、數(shù)控電火花成型機床、數(shù)控等離子弧切割機床數(shù)控火焰切割機床以及數(shù)控激光加工機床等。 3、板材加工類數(shù)控機床 常見的

7、應用于金屬板材加工的數(shù)控機床有數(shù)控壓力機、數(shù)控剪板機和數(shù)控折彎機等。 近年來，其它機械設備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標測量機、自動繪圖機及工業(yè)機器人等。 (2)按控制運動軌跡分類 1、點位控制數(shù)控機床 位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯(lián)系。可以幾個坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。 這類數(shù)控機床主要有數(shù)控坐標鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點焊機等。點位控制數(shù)控機床的數(shù)控裝置稱為點位數(shù)控裝置。 2、直線控制數(shù)控機床 直線控制數(shù)控機床可控制刀具或工作臺以適當?shù)倪M給

8、速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。 直線控制的簡易數(shù)控車床，只有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機床采用數(shù)控進給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機床。數(shù)控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內(nèi)進行調(diào)整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數(shù)控機床。3、輪廓控制數(shù)控機床 輪廓控制數(shù)控機床能夠?qū)蓚€或兩個以上運動的位移及速度進行連續(xù)相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零

9、件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機床。數(shù)控火焰切割機、電火花加工機床以及數(shù)控繪圖機等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點位/直線控系統(tǒng)更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然后進行相應的速度與位移控制?，F(xiàn)在計算機數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計算機數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 (3)按驅(qū)動裝置的特點分類 1、開環(huán)控制數(shù)控機床 這類控制的數(shù)控機床是其控制系統(tǒng)沒有位

10、置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進給指令，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進電機旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發(fā)出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機床。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。但是，系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進行監(jiān)測，也不能進行誤差校正。因此，步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度

11、要求不很高的中小型數(shù)控機床，特別是簡易經(jīng)濟型數(shù)控機床。 2、閉環(huán)控制數(shù)控機床 接對工作臺的實際位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機床的系統(tǒng)框圖。圖中a為速度傳感器、c為直線位移傳感器。當位移指令值發(fā)送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉(zhuǎn)動，通過a將速度反饋信號送到速度控制電路，通過c將工作臺實際位移

12、量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數(shù)控機床，因把機床工作臺納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機床。閉環(huán)控制數(shù)控機床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復雜，成本高。 3、半閉環(huán)控制數(shù)控機床 半閉環(huán)控制數(shù)控機床是在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對誤差進行修正。通過測速元件a和光電編碼盤b可間接檢測出伺服電動機的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現(xiàn)控制。由于工作臺

13、沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。 (4)混合控制數(shù)控機床 將以上三類數(shù)控機床的特點結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機床?；旌峡刂茢?shù)控機床特別適用于大型或重型數(shù)控機床，因為大型或重型數(shù)控機床需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復雜。混合控制系統(tǒng)又分為兩種形式： （1）開環(huán)補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環(huán)伺服機構(gòu)，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測

14、量元件的反饋信號校正機械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。其中a是速度測量元件（如測速發(fā)電機），b是角度測量元件，c是直線位移測量元件。二、數(shù)控機床加工工藝分析(1)刀具材料的選擇。在金屬切削過程中，切削層金屬在刀具的作用下承受剪切滑移而塑性變形，刀具與工件、切屑之間擠壓與摩擦使刀具切削部分產(chǎn)生很高的溫度，在斷續(xù)切削加工中還會受到機械沖擊及熱沖擊的影響，加劇刀具的磨損，甚至使刀具破損，因此刀具切削部分的材料必須具備以下幾個條件： 1、較高的硬度和耐磨性 刀具切削部分的硬度必須高于工

15、件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常溫下的硬度應在62hrc以上。 2、足夠的強度和韌性 刀具在切削過度中承受很大的壓力，有時在沖擊和振動條件下工作，要使刀具不崩刃和折斷，刀具材料必須具有足夠的強度和韌性，一般用抗彎強度表示刀具材料的強度，用沖擊值表示刀具材料的韌性。 3、較高的耐熱性 耐熱性指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強度及韌性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指標，這種性能也稱刀具材料紅硬性。 4、較好的導熱性 刀具材料的導熱系數(shù)越大，刀具傳出的熱量越多，有利于降低刀具的切削溫度和提高刀具的耐用度。 5、良好的工藝性 為便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有

16、良好的工藝性能，如刀具材料的鍛造、軋制、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性及高溫塑性變形性能，對于硬質(zhì)合金和陶瓷刀具材料還要求有良好的燒結(jié)與壓力成形的性能。刀具材料的切削性能關系著刀具的耐用度和生產(chǎn)率，刀具材料的工藝性影響著刀具本身的制造與刃磨質(zhì)量。因此刀具材料宜選擇硬度高、抗粘結(jié)性和韌性好的刀具材料。 數(shù)控機床和加工中心用刀具(簡稱數(shù)控刀具)在國外發(fā)展很快，品種規(guī)格已形成系列。我國對數(shù)控刀具的研究開發(fā)起步較晚，數(shù)控刀具的開發(fā)與生產(chǎn)成為我國工具行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，數(shù)控刀具的落后已成為影響國產(chǎn)和進口數(shù)控機床充分發(fā)揮作用的主要障礙之一。 目前國外設計數(shù)控刀具的方式基本上是通過直接調(diào)用已有的設計結(jié)果或

17、經(jīng)過局部修改而形成新的品種或規(guī)格。而國內(nèi)企業(yè)(包括中國第一汽車制造廠)在數(shù)控刀具設計中則大多是在商用cad(多為autocad)軟件平臺上由設計人員進行交互式繪圖。由于交互式繪圖很難利用已有的設計結(jié)果，勞動強度大，設計效率低，難以滿足實際生產(chǎn)需要。因此，研究開發(fā)先進的數(shù)控刀具cad/cam技術(shù)，對于提高數(shù)控刀具設計、制造的質(zhì)量和效率十分必要。 在cad技術(shù)的發(fā)展過程中，參數(shù)化技術(shù)的出現(xiàn)是一次重要的革命。該技術(shù)以約束造型為核心，允許工程設計人員以尺寸驅(qū)動的方式實現(xiàn)對設計結(jié)果的修改，非常適合于結(jié)構(gòu)類似的系列化產(chǎn)品設計。 (2) 對于良好的刀具材料，選擇合理的幾何角度則顯得尤為重要。加工不銹鋼時，刀

18、具切削部分的幾何形狀，一般應從前角、后角方面的選擇來考慮。在選擇前角時，要考慮卷屑槽型、有無倒棱和刃傾角的正負角度大小等因素。不論何種刀具，加工不銹鋼時都必須采用較大的前角。增大刀具的前角可減小切屑切離和清除過程中所遇到的阻力。對后角選擇要求不十分嚴格，但不宜過小，后角過小容易和工件表面產(chǎn)生嚴重摩擦，使加工表面粗糙度惡化，加速刀具磨損。并且由于強烈摩擦，增強了不銹鋼表面加工硬化的效應t 刀具后角也不宜過大，后角過大，使刀具的楔角減小，降低了切削刃的強度，加速了刀具的磨損。通常，后角應比加工普通碳鋼時適當大些。在刀具結(jié)構(gòu)上，對外圓車刀采用外斜式圓弧斷屑槽，靠刀尖處切屑卷曲半徑大，靠外緣處切屑卷曲

19、半徑小，切屑翻向待加工表面而折斷，斷屑情況好。對于切斷刀，可將副偏角控制在1以內(nèi)，這樣可以改善排屑條件、延長刀具的使用壽命。 (3)合理選擇切削用量 切削用量對工件表面質(zhì)量、刀具耐用度、加工生產(chǎn)率影響較大。而切削理論認為，切削速度v對切削溫度和刀具耐用度的影響最大，進給量f次之，ap最小，而在數(shù)控車床上一次走刀加工的表面，其切深量ap是由工件尺寸與材料毛坯尺寸來決定的，一般為03mm。難加工材料的切削速度往往比普通鋼的切削速度低得多，因為速度的提高，就會使刀具嚴重磨損，而不同的不銹鋼材料又有各自不同的最佳切削速度，這個最佳切削速度只能通過試驗或查閱有關資料確定。用硬質(zhì)合金刀具進行加工時，一般推

20、薦切削速度v=6080m/min。進給量f對刀具耐用度影響不如切削速度大，但會影響斷屑和排屑，從而影響工件表面的拉傷、擦傷，影響加工的表面質(zhì)量。被加工表面粗糙度值不高時，f選用0.10.2mm/r。 總之，對于難加工材料，一般選用較低的切削速度，中等的走刀量。 (4)選用適當?shù)睦鋮s潤滑液 越來越多的加工車間正在尋找在加工時降低冷卻液用量的方法，采用空氣/油霧-最小量潤滑(mql)-或不用潤滑劑的干式加工?？商峁┓浅ｓ@人的經(jīng)濟與生態(tài)益處。但是，這些技術(shù)的優(yōu)點與局限性必須與合適應用及切削要求符合時才能得以成功應用。減少潤滑油最少量潤滑，或稱準干式潤滑，是將最少量切削液與空氣混合成為氣霧，以提供控制

21、潤滑，減少切削邊緣區(qū)的摩擦。 mql概念是大約15年前為了解決下述幾方面問題而提出的即與各加工車間空氣中浮游的切削液顆粒有關的環(huán)境侵害及職業(yè)危害問題。切削液的管理，此技術(shù)減少了購買切削液的需求及廢切削液的處理成本。此外，減少了工件、刀具及機床的清洗次數(shù)。氣霧差不多在加工過程中全部用完，因此，工件、刀具及機床仍然保持干燥。加工車間采用mql技術(shù)加工部件，切屑干凈、干燥，可以立即回收利用。mql混合系統(tǒng)輸送準確數(shù)量的氣霧，將氣霧的液滴直徑控制到特定的公差，保持最佳濕潤與潤滑。mql流體的流速為30ml/hr500ml/hr比泛流冷卻的用量低許多數(shù)量級。在泛流冷卻中，消耗的冷卻液用量多達10升/分鐘

22、。例如，如果mql氣霧內(nèi)的潤滑油液滴設定為0.1m1m，則冷卻液用量不到50ml/hr。 雖然某些mql技術(shù)供應商宣稱，此技術(shù)可采用任何切削液，但是，大多數(shù)加工車間都采用高度精制的植物油或酣類潤滑油。這些高性能的油脂具有非常出色的潤滑性與自然溶解特性，而且，它們還是環(huán)保型的產(chǎn)品。此外，植物類切削液不會揮發(fā)，在氣霧中采用它們來冷卻切削，能夠穩(wěn)定受控地移除熱量。這有助于將刀具的溫度保持穩(wěn)定，消除刀具熱震的可能性。在要求使用硬質(zhì)合金刀具的應用中，這一點非常重要，因為水基冷卻液通過水的蒸發(fā)移除大量熱，迅速移除切削時產(chǎn)生的大量熱將會使硬質(zhì)合金刀具發(fā)生熱震，并引起硬質(zhì)合金刀具內(nèi)鈷粘合劑的分解。 將mql氣

23、霧輸送到冷卻區(qū)有兩種方法。第一種是依靠外部mql供應系統(tǒng)，其中空氣與油通過噴嘴混合與輸送至切削處。此系統(tǒng)成本低廉，可將現(xiàn)有機床改造成mql。它不需要對機床或控制進行大量改造。然而，在某些應用中，使用這種mql輸送系統(tǒng)存在一些缺點，例如，在深鉆孔中，很難將潤滑空氣/油霧輸送至刀具/工件界面。另一個實例是帶自動換刀裝置的機床mql輸送系統(tǒng)所用的外部設備及其噴嘴，會干擾換刀裝置。 設計采用mql的機床具有內(nèi)部供應系統(tǒng)，通過主軸將空氣與油輸送至刀具。其中一種類型是配備一個空氣/油混合室，通過內(nèi)主軸管直接將氣霧輸送至刀具。刀具內(nèi)的管道將氣霧輸送至切削區(qū)。在主軸速度高時，離心力會將氣霧中的油滴甩到主軸管的

24、外壁上，這樣、無法將最佳量的空氣/油氣霧輸送至刀具。 為了克服這一點，另一種設計是通過周圍空氣管道內(nèi)的中心管、使油通過主軸?？諝馀c油在刀具附近的室內(nèi)混合，因為空氣/油氣霧只在小段距離受主軸旋轉(zhuǎn)的影響，刀具尖端的排出反應據(jù)說得到了改善。通過機床刀具直接進行潤滑油預先設置，這兩種設計都精確控制每個刀具的潤滑油排出量。而且，內(nèi)部mql系統(tǒng)沒有外部裝置，不會對其它設備造成干擾。 內(nèi)部輸送mql系統(tǒng)的刀具需要特別考慮。通過刀具輸送氣霧的通道必須設計為方向突然改變盡可能少。這對大直徑刀具來說頗具挑戰(zhàn)性，囚為大直徑刀具中的氣霧流動必須改變方向，以到達其外徑與切削區(qū)。 車削不銹鋼用的冷卻潤滑液，應該具有高的冷

25、卻性能、高的潤滑性能和較好的滲透性。 高的冷卻性能，保證能帶走大量的切削熱。不銹鋼韌性大，切削時易產(chǎn)生積屑瘤，惡化加工表面，這就要求冷卻潤滑液有較高的潤滑性能和較好的滲透性。常用的加工不銹鋼冷卻潤滑液有硫化油、硫化豆油、煤油加油酸或植物油、四抓化碳加礦物油、乳化液等。 考慮到硫?qū)C床有一定的腐蝕作用，植物油(如豆油) 容易附在機床上結(jié)癡和變質(zhì)?？蛇x用四抓化碳與機油按重量比為1：9 的混合物。其中四抓化碳滲透性好，機油的潤滑性好。試驗證明，這種冷卻潤滑液適用于表面粗糙度值要求小的不銹鋼零件的半精加工和精加工工序，特別適合于馬氏體類不銹鋼零件的車削加工。三、數(shù)控機床電氣維修技術(shù)數(shù)控機床的身價從幾十

26、萬元到上千萬元，一般都是企業(yè)中關鍵產(chǎn)品關鍵工序的關鍵設備，一旦故障停機，其影響和損失往往很大。但是，人們對這樣的設備往往更多地是看重其效能，而不僅對合理地使用不夠重視，更對其保養(yǎng)及維修工作關注太少，日常不注意對保養(yǎng)與維修工作條件的創(chuàng)造和投入，故障出現(xiàn)臨時抱佛腳的現(xiàn)象很是普遍。因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的效益，我們一定要重視維修工作，創(chuàng)造出良好的維修條件。由于數(shù)控機床日常出現(xiàn)的多為電氣故障，所以電氣維修更為重要。（一） 人員條件 數(shù)控機床電氣維修工作的快速性、優(yōu)質(zhì)性關鍵取決于電氣維修人員的素質(zhì)條件1.首先是有高度的責任心和良好的職業(yè)道德2.識面要廣，要學習并基本掌握有關數(shù)控機床電氣控制的各學科知

27、識，如計算機技術(shù)、模擬與數(shù)字電路技術(shù)、自動控制與拖動理論、控制技術(shù)、加工工藝以及機械傳動技術(shù)，當然還包括上節(jié)所講的基本數(shù)控知識。3.經(jīng)過良好的技術(shù)培訓。數(shù)控技術(shù)基礎理論的學習，尤其是針對具體數(shù)控機床的技術(shù)培訓，首先是參加相關的培訓班和機床安裝現(xiàn)場的實際培訓，然后向有經(jīng)驗的維修人員學習，而更重要且更長時間的是自學。4.勤于實踐。要積極投入數(shù)控機床的維修與操作的工作中去，在不斷的實踐中提高分析能力和動手能力。5.掌握科學的方法。要做好維修工作光有熱情是不夠的，還必須在長期的學習和實踐中總結(jié)提高，從中提煉出分析問題、解決問題的科學的方法。6.學習并掌握各種電氣維修中常用的儀器、儀表和工具。7.掌握一

28、門外語，特別是英語。起碼應做到能看懂技術(shù)資料。(二)關于預防性維護為了降低故障率，其工作內(nèi)容主要包括下列幾方面的工作。(1)人員安排為每臺數(shù)控機床分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務技術(shù)水平。 (2)建規(guī)建檔針對每臺機床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案，管理者要經(jīng)常檢查、總結(jié)、改進。 (3)日常保養(yǎng)對每臺數(shù)控機床都應建立日常維護保養(yǎng)計劃，包括保養(yǎng)內(nèi)容(如坐標軸傳動系統(tǒng)的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風狀況等等)及各功能部件

29、和元氣件的保養(yǎng)周期(每日、每月、半年或不定期)。(4)提高利用率數(shù)控機床如果較長時間閑置不用，當需要使用時，首先機床的各運動環(huán)節(jié)會由于油脂凝固、灰塵甚至生銹而影響其靜、動態(tài)傳動性能，降低機床精度，油路系統(tǒng)的堵塞更是一大煩事；從電氣方面來看，由于一臺數(shù)控機床的整個電氣控制系統(tǒng)硬件是由數(shù)以萬計的電子元器件組成的，他們的性能和壽命具有很大離散性，從宏觀來看分三個階段：在一年之內(nèi)基本上處于所謂“磨合”階段。在該階段故障率呈下降趨勢，如果在這期間不斷開動機床則會較快完成“磨合”任務，而且也可充分利用一年的維修期；第二階段為有效壽命階段，也就是充分發(fā)揮效能的階段。在合理使用和良好的日常維護保養(yǎng)的條件下，機

30、床正常運轉(zhuǎn)至少可在五年以上；第三階段為系統(tǒng)壽命衰老階段，電器硬件故障會逐漸增多，數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命平均在810年左右。因此，在沒有加工任務的一段時間內(nèi)，最好較低速度下空運行機床，至少也要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，甚至每天都應通電。 (三)數(shù)控機床的電氣故障可按故障的性質(zhì)、表象、原因或后果等分類。 (1)以故障發(fā)生的部位，分為硬件故障和軟件故障。硬件故障是指電子、電器件、印制電路板、電線電纜、接插件等的不正常狀態(tài)甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障。而軟件故障一般是指plc邏輯控制程序中產(chǎn)生的故障，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改plc程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障。最嚴重的

31、軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務機構(gòu)聯(lián)系解決了。 (2)以故障出現(xiàn)時有無指示，分為有診斷指示故障和無診斷指示故障。當今的數(shù)控系統(tǒng)都設計有完美的自診斷程序，時實監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟、硬件性能，一旦發(fā)現(xiàn)故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)生的原因、部位，而且還有排除的方法提示。機床制造者也會針對具體機床設計有相關的故障指示及診斷說明書。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數(shù)電氣故障的排除較為容易。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致(如開關不閉合、接插松動等)。這

32、類故障則要依靠對產(chǎn)生故障前的工作過程和故障現(xiàn)象及后果，并依靠維修人員對機床的熟悉程度和技術(shù)水平加以分析、排除。 (3)以故障出現(xiàn)時有無破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障，損壞工件甚至機床的故障，維修時不允許重演，這時只能根據(jù)產(chǎn)生故障時的現(xiàn)象進行相應的檢查、分析來排除之，技術(shù)難度較高且有一定風險。如果可能會損壞工件，則可卸下工件，試著重現(xiàn)故障過程，但應十分小心。 (4)以故障出現(xiàn)的或然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障。系統(tǒng)性故障是指只要滿足一定的條件則一定會產(chǎn)生的確定的故障；而隨機性故障是指在相同的條件下偶爾發(fā)生的故障，這類故障的分析較為困難，通常多與機床機械結(jié)構(gòu)的局部松動錯位、

33、部分電氣工件特性漂移或可靠性降低、電氣裝置內(nèi)部溫度過高有關。此類故障的分析需經(jīng)反復試驗、綜合判斷才可能排除。 (5)以機床的運動品質(zhì)特性來衡量，則是機床運動特性下降的故障。在這種情況下，機床雖能正常運轉(zhuǎn)卻加工不出合格的工件。例如機床定位精度超差、反向死區(qū)過大、坐標運行不平穩(wěn)等。這類故障必須使用檢測儀器確診產(chǎn)生誤差的機、電環(huán)節(jié)，然后通過對機械傳動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的最佳化調(diào)整來排除。此處故障的分類是為了便于故障的分析排除，而一種故障的產(chǎn)生往往是多種類型的混合，這就要求維修人員具體分析，參照上述分類采取相應的分析、排除法。(四)故障的調(diào)查與分析這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好

34、下列工作：詢問調(diào)查在接到機床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現(xiàn)場故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現(xiàn)場排故所應攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時間。 現(xiàn)場檢查到達現(xiàn)場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調(diào)查各種情況，以免破壞了現(xiàn)場，使排故增加難度。 故障分析根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型

35、，從而確定排故原則。由于大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使用說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。確定原因?qū)Χ喾N可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合考驗。 排出故障準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。以下是電氣故障的常用診斷方法：(1) 直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。 詢問向故障現(xiàn)場人員仔細詢問故障產(chǎn)生的過程、

36、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。目視總體查看機床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。 觸摸在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導線(如伺服與電機接觸器接線)的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。 通電這是指為了檢查有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電動機和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。 (2)儀器檢查法使用常規(guī)

37、電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用plc編程器查找plc程序中的故障部位及原因等。 (3)信號與報警指示分析法 硬件報警指示這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。軟件報警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、plc程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及障排除方法。

38、 接口狀態(tài)檢查法現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將plc集成于其中，而cnc與plc之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在crt屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用plc編程器調(diào)出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉plc編程器的應用。(5)參數(shù)調(diào)整法數(shù)控系統(tǒng)、plc及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設置許多可修改的參數(shù)以適應不同機床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚

39、至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調(diào)整相關的一個或多個參數(shù)方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗。 (6)備件置換法當故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。（7）交叉換位法 當發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系

40、統(tǒng)中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數(shù)交換，否則不僅達不到目的，反而會產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。(8)特殊處理法 當今的數(shù)控系統(tǒng)已進入pc基、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統(tǒng)軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態(tài)無從分析，例如死機現(xiàn)象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能

41、將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法。(五)電氣維修與故障的排除(1)電源電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數(shù)據(jù)、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。我們在設計數(shù)控機床的供電系統(tǒng)時應盡量做到： 提供獨立的配電箱而不與其他設備串用。 電網(wǎng)供電質(zhì)量較差的地區(qū)應配備三相交流穩(wěn)壓裝置。電源始端有良好的接地。進入數(shù)控機床的三相電源應采用三相五線制，中線(n)

42、與接地(pe)嚴格分開。電柜內(nèi)電器件的布局和交、直流電線的敷設要相互隔離。(2) 數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障位置單元報警?？赡苁俏恢脺y量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。 坐標軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動?？赡苁瞧七^大；位置單元或速度單元接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。 (3)機床坐標找不到零點?？赡苁橇惴较蛟谶h離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。 (4)機床動態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機床發(fā)生振動。這其中有很大一種可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度單

43、元、位置單元和相關參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調(diào)整。 （5）偶發(fā)性停機故障。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關軟件設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如強力干擾(電網(wǎng)或周邊設備)、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視，例如南方地區(qū)將機床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時間開門運行，附近有大量產(chǎn)生粉塵、金屬屑或水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞系統(tǒng)與機床，務必注意改善。(六)維修排故后的總結(jié)提高工作對數(shù)控機床電氣故障進

44、行維修和分析排除后的總結(jié)與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應引起足夠重視?？偨Y(jié)提高工作的主要內(nèi)容包括： 詳細記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除過程中出現(xiàn)的各種問題，采取的各種措施，涉及到的相關電路圖、相關參數(shù)和相關軟件，其間錯誤分析和排除故障方法也應記錄并記錄其無效的原因。除填入維修檔案外，內(nèi)容較多者還要另文詳細書寫。 有條件的維修人員應該從較典型的故障排除實踐中找出常有普遍意義的內(nèi)容作為研究課題進行理論性探討，寫出論文，從而達到提高的目的。特別是在有些故障的排除中并未經(jīng)由認真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要?？偨Y(jié)故障排除過程中所需要

45、的各類圖樣、文字資料，若有不足應事后想辦法補濟，而且在隨后的日子里研讀，以備將來之需。 從排故過程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識，制定學習計劃，力爭盡快補課。 找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時補齊。雖然在數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進步，但我國在高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術(shù)水平現(xiàn)狀與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。我國些高精尖的數(shù)控裝備的技術(shù)水平差距有擴大趨勢。從國際上來看，對我國數(shù)控技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化水平估計大致如下： a.技術(shù)水平上，與國外先進水平大約落后1015年，在高精尖技術(shù)方面則更大。b.產(chǎn)業(yè)化水平上，市場占有率低，品種覆蓋率小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質(zhì)量相對差；可靠性不高，商品化程度不足；國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。c.可持續(xù)發(fā)展的能力上，對競爭前數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術(shù)應用領域拓展力度不強；相關標準規(guī)范的研究、制定滯后。分析存在上述差距的主要原因有以下幾個方面。認識方面。對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進程艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對市場的不規(guī)范、國外的封鎖加扼殺、體制等困難估計不足；對我國數(shù)控技術(shù)應用水平及能力分析不夠。.體系方面。從技術(shù)的角度關注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題的時候多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控