『壹』 数控机床是什么
数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状和尺寸,自动地将零件加工出来。
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技术应用:
数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床,能够根据已编好的程序,使机床动作并加工零件。它综合了机械、自动化、计算机、测量、微电子等最新技术,使用了多种传感器。
在数控机床上应用的传感器主要有光电编码器、直线光栅、接近开关、温度传感器、霍尔传感器、电流传感器、电压传感器、压力传感器、液位传感器、旋转变压器、感应同步器、速度传感器等,主要用来检测位置、直线位移和角位移、速度、压力、温度等。
『贰』 数控机床和机床和车床有什么不一样
数控机床和机床和车床的区别在于:
1、人员数量和分布不同。数控机床的是自动化的产品,他的人工只分布在数控电脑编程的部分,用人数量很少;普通机床和车床,在每一步都必须要有人来操作和监控,所用的人数很多,是人民密集型产品。
2、操作的精确度不同。数控机床都是用程序来控制机床的每一步运转,精确度可以达到程序所要求的极限;普通机床和车床,其精确度是由人来控制的,很大程度上依赖于人的技术能力,而且经度无法达到电脑的技术水平。
数控机床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状和尺寸,自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的发展方向,是一种典型的机电一体化产品。
『叁』 数控机床种类
1、工艺用途分类
普通数控机床:普通数控机床一般指在加工工艺过程中的一个工序上实现数字控制的自动化机床,如数控铣床、数控车床、数控钻床、数控磨床与数控齿轮加工机床等。
加工中心:加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床,它将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合在一起,零件在一次装夹后,可以将其大部分加工面进行铣削。
2、运动方式分类
点位控制数控机床:这类数控机床主要有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等。
直线控制数控机床:这类数控机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。
轮廓控制数控机床:轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制。
3、控制方式分类
开环控制数控机床:这类机床不带位置检测反馈装置,通常用步进电机作为执行机构。
半闭环控制数控机床:在电机的端头或丝杠的端头安装检测元件(如感应同步器或光电编码器等),通过检测其转角来间接检测移动部件的位移,然后反馈到数控系统中。
闭环控制数控机床:这类数控机床带有位置检测反馈装置,其位置检测反馈装置采用直线位移检测元件,直接安装在机床的移动部件上,将测量结果直接反馈到数控装置中,通过反馈可消除从电动机到机床移动部件整个机械传动链中的传动误差,最终实现精确定位。
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数控机床与普通机床相比,数控机床有如下特点:
1、加工精度高,具有稳定的加工质量;
2、可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;
3、加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;
4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);
5、机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;
6、对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。
『肆』 机床常用的技术性能指标有哪些
机床静态精度和动态精度,机床的结构功能以及配置,主要零部件的产地,控制系统,传动系统等。
机床(英文名称:machine tool)是指制造机器的机器,亦称工作母机或工具机,习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。
现代机械制造中加工机械零件的方法很多:除切削加工外,还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等,但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件,一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。
机床组成:
各类机床通常由下列基本部分组成:支承部件,用于安装和支承其他部件和工件,承受其重量和切削力,如床身和立柱等;变速机构,用于改变主运动的速度;进给机构,用于改变进给量;主轴箱用以安装机床主轴;刀架、刀库;控制和操纵系统;润滑系统;冷却系统。
机床附属装置包括机床上下料装置、机械手、工业机器人等机床附加装置,以及卡盘、吸盘弹簧夹头、虎钳、回转工作台和分度头等机床附件。
以上内容参考:网络-机床
『伍』 NC机床是什么
自1769年世界出现第一台机床,二百三十余年来,世界机床发展经历了三大阶段:(1)零星小工业生产的普通机床;(2)大量大批生产自动化的高效自动化机床;(3)中小批柔性生产自动化的NC机床。在技术水平上,美、德、日居一流,处于第三阶段;意、英、法居二流,处于二、三阶段;中国、西班牙、韩国居第三流,处于一、二、三阶段。目前,世界机床拥有量约1400万台,低、中、高档机床均有,NC机床约100万台,占7%。世界年产机床150万台,NC机床约20万台,占13%,故87%为非NC机床。随着各种产品精密化、小型化、轻量化的发展,复杂件增多,微电子计算机技术日益进步、价格下降,今后世界NC机床的产量、消费量将不断增加。在实际生产中,根据产品、规模、批量的不同,低、中、高档机床合理配置、科学管理,才能切实提高生产率、劳动生产率。工业化国家机床拥有量中低、中、高档之比约为20∶70∶10,产量中之比约为5∶65∶30,而发展中国家分别为80∶17∶3,70∶25∶5。工业化国家中、高档多;发展中国家低、中档多,因而生产率、劳动生产率相差悬殊。发展中国家应努力
减少低档,增多中、高档。其中NC机床属于现代化先进的高档机床,因其技术上比较复杂,价格较贵,数量较少,比重较小,今后进入21世纪知识经济时代,技术与生产加速发展,NC机床的生产、消费、
使用必将不断增多。
工业各生产部门,如飞机、汽车、计算机、电视机等因产品大小、规模、批量、复杂程度不同,对NC机床的需求也不一样。据日本1994年全国统计:金切机床拥有量72万台中,NC机为15万台,占20.8%;在运输机械业(包括汽车业)中NC机床5.5万台,占36.7%;一般机械业5.48万台,占36.6%;电气机械业2.1万台,占13.9%;精密机械业0.5万台,占3.4%;其他产业1.4万台,占9.4%。目前世界上,汽车业用得最多,其次为飞机制造业,一般机械业、电气机械业等。在各类NC机床拥有量中,依次为:NC车床(NC机6万台,占NC机总数之40%)、加工中心(3.4万台,占23%)、NC磨床(1.4万台,占9%)、NC铣床(0.87万台,占5.8%)、NC钻床(0.85万台,占5.7%)、电加工机床(0.9万台,占6.2%)、NC专用机床(0.8万台,占5.3%)、NC镗床(0.28万台,占1.9%)、NC齿轮机床(0.27万台,占1.8%)等。在NC成形机床拥有量1.27万台中,依次为:NC机械压力机(3036台,占24%)、NC折弯机(2843台,占22.5%)、NC液压压力机(2708台,占21.4%)、NC剪床(1346台,占10.6%)、NC线材成形机(1259台,占9.9%)、NC锻造机(151台,占1.2%)等。由此可分析出市场对各类NC机床的需求量。目前全世界,1997年NC机床之产量依次为:日本(56113台)、德国(22960台)、美国(17414台)、我国台湾省(15705台)、中国(9051台)、英国(1996年8054台)、韩国(7177台)、印度(880台)等。目前世界NC机床的消费大国依次为(1997年):美国(38642台)、日本(32189台)、德国(25705台)、中国(17292台)。1997年加工中心的产量依次为:日本(15872台)、美国(9809台)、德国(2323台)。中国为435台。1999年中国共生产机床16.4万台,其中金切机床14.2万台、成形机床2.2万台。生产NC机床9007台,占5.5%,进口NC机床11489台,出口1365台,共消费NC机床19131台。1999年中国进口的NC机床中,NC车床2026台,加工中心1373台,NC特种加工机床1657台,NC铣床974台,NC磨床677台,NC钻床594台,NC镗床199台,NC齿轮机床124台。共进口NC成形机3865台,次序为NC机械压力机(1257台)、NC液压压力机(1202台)、NC折弯机(616台)、NC冲床(403台)、NC剪床(387台)、NC压铸机(165台)。由此可知我国NC机床市场大致需求及进口情况。
在世界四大国际机床展(欧洲之EMO、美国之IMTS、日本之JIMTOF、中国之CIMT)上,当今世界NC机床发展动向大致为:
(1)FMS、CIMS由于技术及价格昂贵等原因,处于低潮,总动向是以提高单机和各种环节之精度,效率、自动化为主攻方向;(2)切削、成形机床向高精度、高速化发展;(3)针对用户对改善环保要求日高,正在努力适应市场需求,不断发展干切削、半干切削机床;(4)为提高效率,多功能复合机床品种、数量增多;(5)专用机床技术进一步发展提高;(6)各类机床为适应更高自动化要求,进一步提高可靠性、稳定性、安全性;(7)开放式NC系统、网络化、高性能、简易型NC系统进一步发展;(8)NC机床所需各种机、电、液、气、光基础元部件,NC系统、自动化刀具及测量不断创新;(9)新工艺、新材料、新结构、新元件不断增多,突出的表现在6条腿并行机构新型机床、装直线电机的机床增多;(10)机床创新的速度加快,人才、科研和创
新产品的互相竞争日益激化、表面化。
1999年5月在巴黎的13EMO(第13届欧洲国际机床展)上,展出了当前世界NC机床最高水平的产品。主轴转速3万~4万r/min的水机床,已用于粗加工、精加工、超精加工,最高转速可达7万r/min和10万r/min。各坐标快速移动速度达80m/min,有的达120m/min和160m/min,加速度达1g以上,自动换刀(ATC)交换时间1S以下,托盘交换(APT)时间为8S的机床展品较多,NC机床的定位精度已达±2μm和±1μm。出现了装直线电机的加工中心,电加工机床,压力机以至大型机床。装滚珠丝杠的快速移动可在60m/min,直线电机可达120m/min和160m/min。日本有六七家公司展出了装直线电机的NC机床。成形机床加工精度效率大大提高。先进的激光加工机展品不少,有装3.8~5kV大功率CO2激光发振器的加工机,能对厚钢板高效加工。干切削半干切削有NC车床、加工中心、磨床、齿轮加工机床等,出现了车、磨结合,加工中心与车削中心工序复合的复合加工机。有装了轴控制小型机器人的FMC,在机床自动化方面,具有刀具破损、检验、刀具寿命管理、热变形检测装置等的功能更趋完善。各类新工艺、新材料、新结构、新元件配套装置更加充实、先进。开放式NC系统已进入普及阶段。网络控制机床增多。
『陆』 机床的常见类型
古代滑轮、弓形杆的“弓车床”
早在古埃及时代,人们已经发明了将木材绕着它的中心轴旋转时用刀具进行车削的技术。起初,人们是用两根立木作为支架,架起要车削的木材,利用树枝的弹力把绳索卷到木材上,靠手拉或脚踏拉动绳子转动木材,并手持刀具而进行切削。
这种古老的方法逐渐演化,发展成了在滑轮上绕二三圈绳子,绳子架在弯成弓形的弹性杆上,来回推拉弓使加工物体旋转从而进行车削,这便是“弓车床”。
中世纪曲轴、飞轮传动的“脚踏车床”
到了中世纪,有人设计出了用脚踏板旋转曲轴并带动飞轮,再传动到主轴使其旋转的“脚踏车床”。16世纪中叶,法国有一个叫贝松的设计师设计了一种用螺丝杠使刀具滑动的车螺丝用的车床,可惜的是,这种车床并没有推广使用。
十八世纪诞生了床头箱、卡盘
时间到了18世纪,又有人设计了一种用脚踏板和连杆旋转曲轴,可以把转动动能贮存在飞轮上的车床上,并从直接旋转工件发展到了旋转床头箱,床头箱是一个用于夹持工件的卡盘。
英国人莫兹利发明了刀架车床(1797年)
在发明车床的故事中,最引人注目的是一个名叫莫兹利的英国人,因为他于1797年发明了划时代的刀架车床,这种车床带有精密的导螺杆和可互换的齿轮。
各种专用车床的诞生为了提高机械化自动化程度。1845年,美国的菲奇发明转塔车床。1848年,美国又出现回轮车床。1873年,美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床,不久他又制成三轴自动车床。20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。由于高速工具钢的发明和电动机的应用,车床不断完善,终于达到了高速度和高精度的现代水平。
第一次世界大战后,由于军火、汽车和其他机械工业的需要,各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率,1940年代末,带液压仿形装置的车床得到推广,与此同时,多刀车床也得到发展。1950年代中,发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于1960年代开始用于车床,1970年代后得到迅速发展。
车床的分类车床依用途和功能区分为多种类型。
普通车床的加工对象广,主轴转速和进给量的调整范围大,能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作,生产效率低,适用于单件、小批生产和修配车间。
转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架,能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序,适用于成批生产。
自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工,能自动上下料,重复加工一批同样的工件,适用于大批、大量生产。
多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似,但两组刀架分别装在主轴的前后或上下,用于加工盘、环和轴类工件,其生产率比普通车床提高3~5倍。
仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸,自动完成工件的加工循环,适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产,生产率比普通车床高10~15倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型。
立式车床的主轴垂直于水平面,工件装夹在水平的回转工作台上,刀架在横梁或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件,一般分为单柱和双柱两大类。
铲齿车床在车削的同时,刀架周期地作径向往复运动,用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件,由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。
专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床,如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。
联合车床主要用于车削加工,但附加一些特殊部件和附件后,还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工,具有“一机多能”的特点,适用于工程车、船舶或移动修理站上的修配工作。 工场手工业虽然是相对落后的,但是它却训练和造就了许许多多的技工,他们尽管不是专门制造机器的行家里手,但他们却能制造各种各样的手工器具,例如刀、锯、针、钻、锥、磨以及轴类、套类、齿轮类、床架类等等,其实机器就是由这些零部件组装而成的。
最早的镗床设计者——达·芬奇。镗床被称为“机械之母”。说起镗床,还先得说说达·芬奇。这位传奇式的人物,可能就是最早用于金属加工的镗床的设计者。他设计的镗床是以水力或脚踏板作为动力,镗削的工具紧贴着工件旋转,工件则固定在用起重机带动的移动台上。1540年,另一位画家画了一幅《火工术》的画,也有同样的镗床图。那时的镗床专门用来对中空铸件进行精加工。
为大炮炮筒加工而诞生的第一台镗床(威尔金森,1775年)。到了17世纪,由于军事上的需要,大炮制造业的发展十分迅速,如何制造出大炮的炮筒成了人们亟需解决的一大难题。世界上第一台真正的镗床是1775年由威尔金森发明的。其实,确切地说,威尔金森的镗床是一种能够精密地加工大炮的钻孔机,它是一种空心圆筒形镗杆,两端都安装在轴承上。
1728年,威尔金森出生在美国,在他20岁时,迁到斯塔福德郡,建造了比尔斯顿的第一座炼铁炉。因此,人称威尔金森为“斯塔福德郡的铁匠大师”。1775年,47岁的威尔金森在他父亲的工厂里经过不断努力,终于制造出了这种能以罕见的精度钻大炮炮筒的新机器。有意思的是,1808年威尔金森去世以后,他就葬在自己设计的铸铁棺内。
镗床为瓦特的蒸汽机做出了重要贡献如果说没有蒸汽机的话,当时就不可能出现第一次工业革命的浪潮。而蒸汽机自身的发展和应用,除了必要的社会机遇之外,技术上的一些前提条件也是不可忽视的,因为制造蒸汽机的零部件,远不像木匠削木头那么容易,要把金属制成一些特殊形状,而且加工的精度要求又高,没有相应的技术设备是做不到的。比如说,制造蒸汽机的汽缸和活塞,活塞制造过程中所要求的外径的精度,可以从外面边量尺寸边进行切削,但要满足汽缸内径的精度要求,采用一般加工方法就不容易做到了。
斯密顿是十八世纪最优秀的机械技师。斯密顿设计的水车、风车设备达43件之多。在制作蒸汽机时,斯密顿最感棘手的是加工汽缸。要想将一个大型的汽缸内圆加工成圆形,是相当困难的。为此,斯密顿在卡伦铁工厂制作了一台切削汽缸内圆用的特殊机床。用水车作动力驱动的这种镗床,在其长轴的前端安装上刀具,这种刀具可以在汽缸内转动,以此就可以加工其内圆。由于刀具安装在长轴的前端,就会出现轴的挠度等问题,所以,要想加工出真正圆形的汽缸是十分困难的。为此,斯密顿不得不多次改变汽缸的位置进行加工。
对于这个难题,威尔金森于1774年发明的镗床起了很大的作用。这种镗床利用水轮使材料圆筒旋转,并使其对准中心固定的刀具推进,由于刀具与材料之间有相对运动,材料就被镗出精确度很高的圆柱形孔洞。当时、用镗床做出直径为72英寸的汽缸,误差不超过六便士硬币的厚度。用现代技术衡量,这是个很大的误差,但在当时的条件下,能达到这个水平,已经是很不简单了。
但是,威尔金森的这项发明没有申请专利保护,人们纷纷仿造它,安装它。1802年,瓦特也在书中谈到了威尔金森的这项发明,并在他的索霍铁工厂里进行仿制。以后,瓦特在制造蒸汽机的汽缸和活塞时,也应用了威尔金森这架神奇的机器。原来,对活塞来说,可以在外面一边量着尺寸,一边进行切削,但对汽缸就不那么简单了,非用镗床不可。当时,瓦特就是利用水轮使金属圆筒旋转,让中心固定的刀具向前推进,用以切削圆筒内部,结果,直径75英寸的汽缸,误差还不到一个硬币的厚度,这在当对是很先进的了。
工作台升降式镗床诞生(赫顿,1885年)。在以后的几十年间,人们对威尔金森的镗床作了许多改进。1885年,英国的赫顿制造了工作台升降式镗床,这已成为了现代镗床的雏型。 铣床系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动,工件(和)铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽,也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外,还能加工比较复杂的型面,效率较刨床高,在机械制造和修理部门得到广泛应用。
19世纪,英国人为了蒸汽机等工业革命的需要发明了镗床、刨床,而美国人为了生产大量的武器,则专心致志于铣床的发明。铣床是一种带有形状各异铣刀的机器,它可以切削出特殊形状的工件,如螺旋槽、齿轮形等。
早在1664年,英国科学家胡克就依靠旋转圆形刀具制造出了一种用于切削的机器,这可算是原始的铣床了,但那时社会对此没有做出热情的反响。在十九世纪四十年代,普拉特设计了所谓林肯铣床。当然,真正确立铣床在机器制造中地位的,要算美国人惠特尼了。
第一台普通铣床(惠特尼,1818年)。1818年,惠特尼制造了世界上第一台普通铣床,但是,铣床的专利却是英国的博德默(带有送刀装置的龙门刨床的发明者)于1839年捷足先“得”的。由于铣床造价太高,所以当时问津者不多。
第一台万能铣床(布朗,1862年)。铣床沉默一段时间后,又在美国活跃起来。相比之下,惠特尼和普拉特还只能说是为铣床的发明应用做了奠基性的工作,真正发明能适用于工厂各种操作的铣床的功绩应该归属美国工程师约瑟夫·布朗。
1862年,美国的布朗制造出了世界上最早的万能铣床,这种铣床在备有万有分度盘和综合铣刀方面是划时代的创举。万能铣床的工作台能在水平方向旋转一定的角度,并带有立铣头等附件。他设计的“万能铣床”在1867年巴黎博览会上展出时,获得了极大的成功。同时,布朗还设计了一种经过研磨也不会变形的成形铣刀,接着还制造了磨铣刀的研磨机,使铣床达到了现在这样的水平。 在发明过程中,许多事情往往是相辅相承、环环相扣的:为了制造蒸汽机,需要镗床相助;蒸汽机发明发后,从工艺要求上又开始呼唤龙门刨床了。可以说,正是蒸汽机的发明,导致了“工作母机”从镗床、车床向龙门刨床的设计发展。其实,刨床就是一种刨金属的“刨子”。
加工大平面的龙门刨床(1839年)。由于蒸汽机阀座的平面加工需要,从19世纪初开始,很多技术人员开始了这方面的研究,其中有理查德·罗伯特、理查德·普拉特、詹姆斯·福克斯以及约瑟夫·克莱门特等。他们从1814年开始,在25年的时间内各自独立地制造出了龙门刨床。这种龙门刨床是把加工物件固定在往返平台上,刨刀切削加工物的一面。但是,这种刨床还没有送刀装置,正处在从“工具”向“机械”的转化过程之中。到了1839年,英国一个名叫博默德的人终于设计出了具有送刀装置的龙门刨床。
加工小平面的牛头刨床。另一位英国人内史密斯从1831年起的40年内发明制造了加工小平面的牛头刨床,它可以把加工物体固定在床身上,而刀具作往返运动。
此后,由于工具的改进、电动机的出现,龙门刨床一方面朝高速切割、高精度方向发展,另一方面朝大型化方向发展。 磨削是人类自古以来就知道的一种古老技术,旧石器时代,磨制石器用的就是这种技术。以后,随着金属器具的使用,促进了研磨技术的发展。但是,设计出名副其实的磨削机械还是近代的事情,即使在19世纪初期,人们依然是通过旋转天然磨石,让它接触加工物体进行磨削加工的。
第一台磨床(1864年)。1864年,美国制成了世界上第一台磨床,这是在车床的溜板刀架上装上砂轮,并且使它具有自动传送的一种装置。过了12年以后,美国的布朗发明了接近现代磨床的万能磨床。
人造磨石——砂轮的诞生(1892年)。人造磨石的需求也随之兴起。如何研制出比天然磨石更耐磨的磨石呢?1892年,美国人艾奇逊试制成功了用焦炭和砂制成的碳化硅,这是一种现称为C磨料的人造磨石;两年以后,以氧化铝为主要成份的A磨料又试制成功,这样,磨床便得到了更广泛的应用。
以后,由于轴承、导轨部分的进一步改进,磨床的精度越来越高,并且向专业化方向发展,出现了内圆磨床、平面磨床、滚磨床、齿轮磨床、万能磨床等等。 古代钻床——“弓辘轳”。钻孔技术有着久远的历史。考古学家现已发现,公元前 4000年,人类就发明了打孔用的装置。古人在两根立柱上架个横梁,再从横梁上向下悬挂一个能够旋转的锥子,然后用弓弦缠绕带动锥子旋转,这样就能在木头石块上打孔了。不久,人们还设计出了称为“辘轳”的打孔用具,它也是利用有弹性的弓弦,使得锥子旋转。
第一台钻床(惠特沃斯,1862年)。到了1850年前后,德国人马蒂格诺尼最早制成了用于金属打孔的麻花钻。1862年在英国伦敦召开的国际博览会上,英国人惠特沃斯展出了由动力驱动的铸铁柜架的钻床,这便成了近代钻床的雏形。
以后,各种钻床接连出现,有摇臂钻床、备有自动进刀机构的钻床、能一次同时打多个孔的多轴钻床等。由于工具材料和钻头的改进,加上采用了电动机,大型的高性能的钻床终于制造出来了。 是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件的控制单元,数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。
加工精度高,具有稳定的加工质量;
可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;
加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;
机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的3~5倍);
机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;
对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。
数控机床一般由下列几个部分组成:
主机,是数控机床的主体,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。它是用于完成各种切削加工的机械部件。
数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
驱动装置,是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。它在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。
编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
数控机床加工流程说明
CAD:Computer Aided Design,即计算机辅助设计。2D或3D的工件或立体图设计
CAM:Computer Aided Making,即计算机辅助制造。使用CAM软体生成G-Code
CNC:数控机床控制器,读入G-Code开始加工
数控机床加工程式说明
CNC程式可分为主程序及副程序(子程序),凡是重覆加工的部份,可用副程序编写,以简化主程序的设计。
字元(数值资料)→字语→单节→加工程序。
只要打开Windows操作系统里的记事本就可编辑CNC码,写好的CNC程式则可用模拟软体来模拟刀具路径的正确性。
数控机床基本机能指令说明
所谓机能指令是由位址码(英文字母)及两个数字所组成,具有某种意义的动作或功能,可分为七大类,即G机能(准备机能),M机能(辅助机能),T机能(刀具机能),S机能(主轴转速机能),F机能(进给率机能),N机能(单节编号机能)和H/D机能(刀具补正机能)。
数控机床参考点说明
通常在数控工具机程式编写时,至少须选用一个参考坐标点来计算工作图上各点之坐标值,这些参考点我们称之为零点或原点,常用之参考点有机械原点、回归参考点、工作原点、程式原点。
机械参考点(Machine reference point):机械参考点或称为机械原点,它是机械上的一个固定的参考点。
回归参考点(Reference points):在机器的各轴上都有一回归参考点,这些回归参考点的位置,以行程监测装置极限开关预先精确设定,作为工作台及主轴的回归点。
工作参考点(Work reference points):工作参考点或称工作原点,它是工作坐标系统之原点,该点是浮动的,由程式设计者依需要而设定,一般被设定于工作台上(工作上)任一位置。
程式参考点(Program reference points):程式参考点或称程式原点,它是工作上所有转折点坐标值之基准点,此点必须在编写程式时加以选定,所以程式设计者选定时须选择一个方便的点,以利程式之写作。
钢制伸缩式导轨防护罩为高品质的2-3mm厚钢板冷压成形而成,根据要求也可以为不锈钢的。特殊的表面磨光会使其另外升值。我们可以为所有的机床种类提供相应的导轨防护类型(水平、垂直、倾斜、横向)。 曲轴高效专用机床也有它的加工局限性,只有合理应用合适的加工机床,才能发挥出曲轴加工机床的高效专用性,从而提高工序的加工效率。
1、当曲轴轴颈有沉割槽时,数控内铣机床不能加工;如果曲轴轴颈轴向有沉割槽时,数控高速外铣机床和数控内铣机床均不能加工,但数控车-车拉机床能很方便地加工。
2、当平衡块侧面需要加工时,数控内铣机床应当为首选机床,因为内铣刀盘外圆定位,刚性好,尤其适用于加工大型锻钢曲轴;此时不适合用数控车-车拉机床,因为在曲轴的平衡块侧面需要加工的情况下,采用数控车-车拉机床加工,平衡块侧面是断续切削,且曲轴转速又很高,在这种工况下,崩刀现象比较严重。
3、当曲轴的轴颈无沉割槽,且平衡块侧面不需加工时,原则上几种机床都能加工。当加工轿车曲轴时,主轴颈采用数控车-车拉机床,连杆颈采用数控高速外铣机床则应成为最佳高效加工选择;当加工大型锻钢曲轴时,则主轴颈和连杆颈均采用数控内铣机床比较合理。
曲轴可以分为体形较大的锻钢曲轴和轻量化的轿车曲轴,锻钢曲轴轴颈一般无沉割槽,且侧面需要加工,余量较大;轿车曲轴一般轴颈有沉割槽,且侧面不需要加工。因此可以得出结论:加工锻钢曲轴采用数控内铣机床,加工轿车曲轴主轴颈采用数控车-车拉机床,连杆颈采用数控高速外铣机床是比较合理的高效加工选择。 锻压机床是金属和机械冷加工用的设备,他只改变金属的外形状。锻压机床包括卷板机,剪板机,冲床,压力机,液压机,油压机,折弯机等。
机床附件的种类有很多,包括柔性风琴式防护罩(皮老虎)、刀具刀片、钢板不锈钢导轨护罩、伸缩式丝杠护罩、卷帘防护罩、防护裙帘、防尘折布、钢制拖链、工程塑料拖链、机床工作灯、机床垫铁、JR-2型矩形金属软管、DGT导管防护套、可调塑料冷却管、吸尘管、通风管、防爆管、行程槽板、撞块、排屑机、偏摆仪、平台花岗石平板铸铁平板及各种操作件等。
『柒』 机床主轴工艺路线中锻造的作用
利用金属的塑性对金属坯料施加外力,使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能,用以制造机械零件、工件、1具或毛坯的成形加工方法就是锻造。
锻造是金属材料在外力(静压力或冲击压力)的作用下发生永久变形的一种加工方法。锻造可以改变毛坯的形状和尺寸,也可以改善材料内部的组织,提高锻件的物理性能和机械性能。锻造生产可以为机械制造工业及其它工业提供各种机械零件的毛坯。
对于一些受力大,要求高的重要零件,如汽轮机、发电机的主轴、转子、叶轮、叶片、轧钢机轧辊、内燃机曲轴、连杆、齿轮、轴承、刀具、模具以及国防工业方面所需要的重要零件等,都必须采用锻造生产。
锻造与其它机械加工方法相比,具有显著的特点:节约金属材料,能改善金属材料的内部组织、提高金属材料的力学性能和物理性能,提高生产率,提高零件的使用寿命,锻件生产的通用性强,既可单件、小批量生产,也可大批量生产。
锻造是机械制造工业中基础加工工艺,它为金属材料的切削加工提供高质量的锻件毛坯,对提高机械零件的加工工艺性起到了不可或缺的作用。
『捌』 机床指什么`
(一) 机床的技术经济指标
用来制造机器零件的设备通称为金属切削机床,简称机床。
机床本身质量的优劣,直接影响所造机器的质量。衡量一台机床的质量是多方面的,但主要是要求工艺性好,系列化、通用化、标准化程度高,结构简单,重量轻,工作可靠,生产率高等。具体指标如下:
1. 工艺的可能性
工艺的可能性是指机床适应不同生产要求的能力。通用机床可以完成一定尺寸范围内各种零件多工序加工,工艺的可能性较宽,因而结构相对复杂,适应于单件小批生产。专用机床只能完成一个或几个零件的特定工序,其工艺的可能性较窄,适用于大批量生产,可以提高生产率,保证加工质量,简化机床结构,降低机床成本。
2. 加工精度和表面粗糙度
要保证被加工零件的精度和表面粗糙度,机床本身必须具备一定的几何精度、运动精度、传动精度和动态精度。
(1)几何精度、运动精度、传动精度属于静态精度
几何精度是指机床在不运转时部件间相互位置精度和主要零件的形状精度、位置精度。机床的几何精度对加工精度有重要的影响,因此是评定机床精度的主要指标。
运动精度是指机床在以工作速度运转时主要零部件的几何位置精度,几何位置的变化量越大,运动精度越低。
传动精度是指机床传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。
(2)以上三种精度指标都是在空载条件下检测的,为全面反映机床的性能,必须要求机床有一定的动态精度和温升作用下主要零部件的形状、位置精度。影响动态精度的主要因素有机床的刚度、抗振性和热变形等。
机床的刚度指机床在外力作用下抵抗变形的能力,机床的刚度越大,动态精度越高。机床的刚度包括机床构件本身的刚度和构件之间的接触刚度。机床构件本身的刚度主要取决于构件本身的材料性质、截面形状、大小等。构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关,而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。
机床上出现的振动,可分为受迫振动和自激增动。自激振动是在不受任何外力、激振力干扰的情况下,由切削过程内部产生的持续振动。在激振力的持续作用下,系统被迫引起的振动为受迫振动。
机床的抗震性和机床的刚度、阻尼特性、固有频率有关。
由于机床的各个零部件热膨胀系数不同,因而造成了机床各部分不同的变形和相对位移,这种现象叫机床的热变形。由于热变形而产生的误差最大可占全部误差的70%。
对于机床的动态精度,目前尚无统一标准,主要通过切削加工典型零件所达到的精度间接的对机床动态精度作出综合的评价。
3. 生产率
同学们一般了解即可。
4. 系列化、通用化、标准化程度
机床的系列化、通用化、标准化是密切联系的,品种系列化是部件通用化和零件标准化的基础,而部件的通用化和零件的标准化又促进和推动品种系列化工作。
5. 机床的寿命
机床结构的可靠性和耐磨性是衡量机床寿命的主要指标。
(二) 机床的运动与传动
1. 机床的运动
根据在切削过程中所起的作用来区分,切削运动分为主运动和进给运动。
主运动:是形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。
进给运动:是使工件的多余材料不断被去除的工作运动。
切削过程中主运动只有一个,进给运动可以多于一个。主运动和进给运动可由刀具或工件分别完成,也可由刀具单独完成。机床的运动除了切削运动外,还有一些实现机床切削过程的辅助工作而必须进行的辅助运动。
2. 机床的传动
机床的传动机构指的是传递运动和动力的机构,简称为机床的传动。
机床的传动方式按传动机构的特点分为机械传动、液压传动、电力传动、气压传动以及以上几种传动方式的联合传动等。按传动速度调节变化特点将传动分为有级传动和无级传动。
3. 机床的传动系统和传动系统图
传动系统也叫传动链,他有首末两个端件。首端件又叫主动件,末端件又叫从动件。每一条传动系统从首端件到末端件都是按一定传动规律组成,这就是传动比,以此来保证机床的性能。一般的机床传动系统按其所担负运动的性质可分为主运动传递系统,进给运动传递系统和快速空行程传动系统三种。对传动系统图一般了解即可。
(三) 机床的分类
同学们掌握按机床工作精度分类方法即可。
1. 普通机床:包括普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床等
2. 精密机床:包括磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床和其他各种精密机床。
3. 高精度机床:包括坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机、高精度刻线机和其他高精度机床等。
(四) 机床的型号编制
该部分内容十分重要,是必考的内容,同学们一定要按照以下要求掌握。
JB1838-76和JB1838-85两种命名标准要进行对比学习,不要混淆
1. JB1838-76《金属切削机床型号编制方法》
主要掌握(1)机床类别的代号(2)机床特性代号(3)机床主参数的代号(4)机床型号的顺序。
对书上的例题要重点掌握。
2. JB1838-85《金属切削机床型号编制方法》
主要掌握(1)机床类别的代号(2)机床通用特性代号(3)机床的组、系代号和主参数的表示方法。
对书上的例题要重点掌握。
补充一些:
一、机床的定义
机床是对金属或其他材料的坯料或工件进行加工,使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。
机械产品的零件通常都是用机床加工出来的。机床是制造机器的机器,也是能制造机床本身的机器,这是机床区别于其他机器的主要特点,故机床又称为工作母机或工具机。
二、机床的分类
机床主要包括
金属切削机床,主要用于对金属进行切削加工;
木工机床,用于对木材进行切削加工;
特种加工机床,用物理、化学等方法对工件进行特种加工;
锻压机械。狭义的机床仅指使用的最广泛、数量最多的金属切削机床。
1、金属切削机床可按不同的分类方法划分为多种类型。
1.1按加工方式或加工对象可分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、花键加工机床、铣床、刨床、插床、拉床、特种加工机床、锯床和刻线机等。每类中又按其结构或加工对象分为若干组,每组中又分为若干型。
1.2按工件大小和机床重量可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和超重型机床;
1.3按加工精度可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床;
1. 4按自动化程度可分为手动操作机床、半自动机床和自动机床;
1. 5按机床的自动控制方式,可分为仿形机床、程序控制机床、数字控制机床、适应控制机床、加工中心和柔性制造系统;
1.6按机床的适用范围,又可分为通用、专门化和专用机床。
1.7 专用机床中有一种以标准的通用部件为基础,配以少量按工件特定形状或加工工艺设计的专用部件组成的自动或半自动机床,称为组合机床。
1.8 对一种或几种零件的加工,按工序先后安排一系列机床,并配以自动上下料装置和机床与机床间的工件自动传递装置,这样组成的一列机床群称为切削加工自动生产线。
1.9柔性制造系统是由一组数字控制机床和其他自动化工艺装备组成的,用电子计算机控制,可自动地加工有不同工序的工件,能适应多品种生产。
机床是机械工业的基本生产设备,它的品种、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平和经济效益。因此,机床工业的现代化水平和规模,以及所拥有机床的数量和质量是一个国家工业发达程度的重要标志之一。
三、机床的发展简史
公元前二千多年出现的树木车床是机床最早的雏形。工作时,脚踏绳索下端的套圈,利用树枝的弹性使工件由绳索带动旋转,手拿贝壳或石片等作为刀具,沿板条移动工具切削工件。中世纪的弹性杆棒车床运用的仍是这一原理。
『玖』 数空机床主轴径向跳动怎么检测
以机床导轨为基准,把百分表(或则千分表)吸在上面,然后用百分表的头接触到机床主轴,调0,缓慢旋转主轴一圈,把百分表的最大读数-最小读书就是主轴径向跳动公差值
『拾』 征集数控机床的日常保养和常见问题的维修,…
一、数控设备的维护保养知识
数控设备是一种自动化程度较高,结构较复杂的先进加工设备,是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益,就必须正确的操作和精心的维护,才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损,避免突发故障;做好日常维护保养,可使设备保持良好的技术状态,延缓劣化进程,及时发现和消灭故障隐患,从而保证安全运行。
1、数控设备使用中应注意的问题
1.1数控设备的使用环境
为提高数控设备的使用寿命,一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射,要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。腐蚀气体易使电子元件受到腐蚀变质,造成接触不良或元件间短路,影响设备的正常运行。精密数控设备要远离振动大的设备,如冲床、锻压设备等。
1.2电源要求
为了避免电源波动幅度大(大于±10%)和可能的瞬间干扰信号等影响,数控设备一般采用专线供电(如从低压配电室分一路单独供数控机床使用)或增设稳压装置等,都可减少供电质量的影响和电气干扰。
1.3操作规程
操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一,操作者一定要按操作规程操作。机床发生故障时,操作者要注意保留现场,并向维修人员如实说明出现故障前后的情况,以利于分析、诊断出故障的原因,及时排除。
另外,数控机床不宜长期封存不用,购买数控机床以后要充分利用,尤其是投入使用的第一年,使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露,得以在保修期内得以排除。在没有加工任务时,数控机床也要定期通电,最好是每周通电1-2次,每次空运行1小时左右,以利用机床本身的发热量来降低机内的湿度,使电子元件不致受潮,同时也能及时发现有无电池报警发生,以防止系统软件、参数的丢失。
2、数控机床的维护保养
数控机床种类多,各类数控机床因其功能,结构及系统的不同,各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色,具体应根据其机床种类、型号及实际使用情况,并参照机床使用说明书要求,制订和建立必要的定期、定级保养制度。下面是一些常见、通用的日常维护保养要点。
2.1数控系统的维护
1)严格遵守操作规程和日常维护制度
2)应尽量少开数控柜和强电柜的门
在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末,一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上,容易引起元器件间绝缘电阻下降,甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作,采取打开数控柜的门来散热,这是一种极不可取的方法,其最终将导致数控系统的加速损坏。
3)定时清扫数控柜的散热通风系统
应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象,若过滤网上灰尘积聚过多,不及时清理,会引起数控柜内温度过高。
4)数控系统的输入/输出装置的定期维护
80年代以前生产的数控机床,大多带有光电式纸带阅读机,如果读带部分被污染,将导致读入信息出错。为此,必须按规定对光电阅读机进行维护。
5)直流电动机电刷的定期检查和更换
直流电动机电刷的过渡磨损,会影响电动机的性能,甚至造成电动机损坏。为此,应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等,应每年检查一次。
6)定期更换存储用电池
一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路,以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下,即使尚未失效,也应每年更换一次,以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行,以防更换时RAM内信息丢失。
7)备用电路板的维护
备用的印制电路板长期不用时,应定期装到数控系统中通电运行一段时间,以防损坏。
2.2机械部件的维护
1)主传动链的维护
定期调整主轴驱动带的松紧程度,防止因带打滑造成的丢转现象;检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围,及时补充油量,并清洗过滤器;主轴中刀具夹紧装置长时间使用后,会产生间隙,影响刀具的夹紧,需及时调整液压缸活塞的位移量。
2)滚珠丝杠螺纹副的维护
定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙,保证反向传动精度和轴向刚度;定期检查丝杠与床身的连接是否有松动;丝杠防护装置有损坏要及时更换,以防灰尘或切屑进入。
3)刀库及换刀机械手的维护
严禁把超重、超长的刀具装入刀库,以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞;经常检查刀库的回零位置是否正确,检查机床主轴回换刀点位置是否到位,并及时调整;开机时,应使刀库和机械手空运行,检查各部分工作是否正常,特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作;检查刀具在机械手上锁紧是否可靠,发现不正常应及时处理。
2.3液压、气压系统维护
定期对各润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换;定期对液压系统进行油质化验检查和更换液压油;定期对气压系统分*滤气器放水;
2.4机床精度的维护
定期进行机床水平和机械精度检查并校正。机械精度的校正方法有软硬两种。其软方法主要是通过系统参数补偿,如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等;硬方法一般要在机床大修时进行,如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。
二、维修工作的基本条件
数控机床的身价从几十万元到上千万元,一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备,一旦故障停机,其影响和损失往往很大。但是,人们对这样的设备往往更多地是看重其效能,而不仅对合理地使用不够重视,更对其保养及维修工作关注太少,日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入,故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此,为了充分发挥数控机床的效益,我们一定要重视维修工作,创造出良好的维修条件。由于数控机床日常出现的多为电气故障,所以电气维修更为重要。
1.人员条件
数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。
(1)首先是有高度的责任心和良好的职业道德。
(2)知识面要广。要学习并基本掌握有关数控机床电气控制的各学科知识,如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术,当然还包括上节所讲的基本数控知识。
(3)应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习,尤其是针对具体数控机床的技术培训,首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训,然后向有经验的维修人员学习,而更重要且更长时间的是自学。
(4)勇于实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去,在不断的实践中提高分析能力和动手能力。
(5)掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的,还必须在长期的学习和实践中总结提高,从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。
(6)学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。
(7)掌握一门外语,特别是英语。起码应做到能看懂技术资料。
2.物质条件
(1)准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。
(2)非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。
(3)必要的维修工具、仪器仪表等,最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。
(4)每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。
(5)数控机床使用、维修技术档案材料。
3.关于预防性维护
预防性维护的目的是为了降低故障率,其工作内容主要包括下列几方面的工作。
(1)人员安排为每台数控机床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员,所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。
(2)建规建档针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规章,建立工作与维修档案,管理者要经常检查、总结、改进。
(3)日常保养对每台数控机床都应建立日常维护保养计划,包括保养内容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况,主轴润滑等,油、水气路,各项温度控制,平衡系统,冷却系统,传动带的松紧,继电器、接触器触头清洁,各插头、接线端是否松动,电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。
(4)提高利用率数控机床如果较长时间闲置不用,当需要使用时,首先机床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能,降低机床精度,油路系统的堵塞更是一大烦事;从电气方面来看,由于一台数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的,他们的性能和寿命具有很大离散性,从宏观来看分三个阶段:在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。在该阶段故障率呈下降趋势,如果在这期间不断开动机床则会较快完成“磨合”任务,而且也可充分利用一年的维修期;第二阶段为有效寿命阶段,也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下,机床正常运转至少可在五年以上;第三阶段为系统寿命衰老阶段,电器硬件故障会逐渐增多,数控系统的使用寿命平均在8~10年左右。
因此,在没有加工任务的一段时间内,最好较低速度下空运行机床,至少也要经常给数控系统通电,甚至每天都应通电。
三、维修与排故技术
1.常见电气故障分类
数控机床的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。
(1)以故障发生的部位,分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏,这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中产生的故障,需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也属于软件故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失,这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。
(2)以故障出现时有无指示,分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序,时实监控整个系统的软、硬件性能,一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来,结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位,而且还有排除的方法提示。机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排除较为容易。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致(如开关不闭合、接插松动等)。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果,并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除。
(3)以故障出现时有无破坏性,分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障,损坏工件甚至机床的故障,维修时不允许重演,这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之,技术难度较高且有一定风险。如果可能会损坏工件,则可卸下工件,试着重现故障过程,但应十分小心。
(4)以故障出现的或然性,分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件则一定会产生的确定的故障;而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障,这类故障的分析较为困难,通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度过高有关。此类故障的分析需经反复试验、综合判断才可能排除。
(5)以机床的运动品质特性来衡量,则是机床运动特性下降的故障。在这种情况下,机床虽能正常运转却加工不出合格的工件。例如机床定位精度超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等。这类故障必须使用检测仪器确诊产生误差的机、电环节,然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最佳化调整来排除。
2.故障的调查与分析
这是排故的第一阶段,是非常关键的阶段,主要应作好下列工作:
①询问调查 在接到机床现场出现故障要求排除的信息时,首先应要求操作者尽量保持现场故障状态,不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况,依此做出初步判断,以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等,减少往返时间。
②现场检查 到达现场后,首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性,从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平,对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例,因此到现场后仍然不要急于动手处理,重新仔细调查各种情况,以免破坏了现场,使排故增加难度。
③故障分析 根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型,从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的,所以一般情况下,对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书,可以列出产生该故障的多种可能的原因。
④确定原因 对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因,这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。 ⑤排故准备 有的故障的排除方法可能很简单,有些故障则往往较复杂,需要做一系列的准备工作,例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程,一旦查明了原因,故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。
(1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的检查。
①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果,并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。
②目视 总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等),各电控装置(如数控系统、温控装置、润滑装置等)有无报警指示,局部查看有无保险烧煅,元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落,各操作元件位置正确与否等等。
③触摸 在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发现可能出现故障的原因。
④通电 这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而通电,一旦发现立即断电分析。
(2)仪器检查法使用常规电工仪表,对各组交、直流电源电压,对相关直流及脉冲信号等进行测量,从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况,及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量,用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无,用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信号与报警指示分析法
①硬件报警指示 这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯,结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。
②软件报警指示 如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口状态检查法 现代数控系统多将PLC集成于其中,而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的,这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示,有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示,而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号,又要熟悉PLC编程器的应用。
(5)参数调整法 数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配,而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此,任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的;而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障,需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的,不仅要对具体系统主要参数十分了解,既知晓其地址熟悉其作用,而且要有较丰富的电气调试经验。
(6)备件置换法 当故障分析结果集中于某一印制电路板上时,由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的,为了缩短停机时间,在有相同备件的条件下可以先将备件换上,然后再去检查修复故障板。备件板的更换要注意以下问题。
①更换任何备件都必须在断电情况下进行。
②许多印制电路板上都有一些开关或短路棒的设定以匹配实际需要,因此在更换备件板上一定要记录下原有的开关位置和设定状态,并将新板作好同样的设定,否则会产生报警而不能工作。
③某些印制电路板的更换还需在更换后进行某些特定操作以完成其中软件与参数的建立。这一点需要仔细阅读相应电路板的使用说明。
④有些印制电路板是不能轻易拔出的,例如含有工作存储器的板,或者备用电池板,它会丢失有用的参数或者程序。必须更换时也必须遵照有关说明操作。
鉴于以上条件,在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料,弄懂要求和操作步骤之后再动手,以免造成更大的故障。
(7)交叉换位法 当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下,可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查,例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意,不仅硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,否则不仅达不到目的,反而会产生新的故障造成思维的混乱,一定要事先考虑周全,设计好软、硬件交换方案,准确无误再行交换检查。
(8)特殊处理法 当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段,其中软件含量越来越丰富,有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件,由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题,会使得有些故障状态无从分析,例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理,比如整机断电,稍作停顿后再开机,有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。
3.电气维修与故障的排除
这是排故的第二阶段,是实施阶段。
如前所述,电气故障的分析过程也就是故障的排除过程,因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了,本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍,供维修者参考。
(1)电源 电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源,它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足,电网质量高,因此其电气系统的电源设计考虑较少,这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足,再加上某些人为的因素,难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到:
①提供独立的配电箱而不与其他设备串用。
②电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。
③电源始端有良好的接地。
④进入数控机床的三相电源应采用三相五线制,中线(N)与接地(PE)严格分开。
⑤电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。
(2)数控系统位置环故障
①位置环报警。可能是位置测量回路开路;测量元件损坏;位置控制建立的接口信号不存在等。
②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大;位置环或速度环接成正反馈;反馈接线开路;测量元件损坏。
(3)机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点;编码器损坏或接线开路;光栅零点标记移位;回零减速开关失灵。
(4)机床动态特性变差,工件加工质量下降,甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的;对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态,应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。
(5)偶发性停机故障。这里有两种可能的情况:一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障,一般情况下机床断电后重新通电便会消失;另一种情况是由环境条件引起的,如强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视,例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开的大门附近,电柜长时间开门运行,附近有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅会造成故障,严重的还会损坏系统与机床,务必注意改善。
本文由于篇幅所限不做更多的介绍,读者可参阅数控机床的随机资料及其他专门介绍各种故障的文章。
4.维修排故后的总结提高工作
对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段,也是十分重要的阶段,应引起足够重视。
总结提高工作的主要内容包括:
①详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题,采取的各种措施,涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件,其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外,内容较多者还要另文详细书写。
②有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出常有普遍意义的内容作为研究课题进行理论性探讨,写出论文,从而达到提高的目的。特别是在有些故障的排除中并未经由认真系统地分析判断而是带有一定地偶然性排除了故障,这种情况下的事后总结研究就更加必要。
③总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料,若有不足应事后想办法补济,而且在随后的日子里研读,以备将来之需。
④从排故过程中发现自己欠缺的知识,制定学习计划,力争尽快补课。
⑤找出工具、仪表、备件之不足,条件允许时补齐。
总结提高工作的好处是:
①迅速提高维修者的理论水平和维修能力。
②提高重复性故障的维修速度。
③利于分析设备的故障率及可维修性,改进操作规程,提高机床寿命和利用率。
④可改进机床电气原设计之不足。
⑤资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。