數(shù)控機床的詳細介紹
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發(fā)布日期：2009-07-24
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數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。
數(shù)控機床的特點
數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點：
●加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；
●可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件；
●加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間；
●機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的3~5倍）；
●機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；
●對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術要求更高。
數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成：
●主機，他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。
●數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。
●驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅(qū)動。當幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。
●輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。
●編程及其他附屬設備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。
自從1952年美國麻省理工學院研制出世界上第一臺數(shù)控機床以來，數(shù)控機床在制造工業(yè)，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應用，數(shù)控技術無論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。
數(shù)控機床的分類和應用
●按工藝用途分類
金屬切削類數(shù)控機床,包括數(shù)控車床,數(shù)控鉆床,數(shù)控銑床,數(shù)控磨床,數(shù)控鏜床發(fā)及加工中心.這些機床都有適用于單件、小批量和多品種和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生產(chǎn)率和自動化程度，以及很高的設備柔性。
金屬成型類數(shù)控機床；這類機床包括數(shù)控折彎機，數(shù)控組合沖床、數(shù)控彎管機、數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機等。
數(shù)控特種加工機床；這類機床包括數(shù)控線（電極）切割機床、數(shù)控電火花加工機床、數(shù)控火焰切割機、數(shù)控激光切割機床、專用組合機床等。
其他類型的數(shù)控設備；非加工設備采用數(shù)控技術，如自動裝配機、多坐標測量機、自動繪圖機和工業(yè)機器人等。
●按運動方式分類
點位控制；點位控制數(shù)控機床的特點是機床的運動部件只能夠?qū)崿F(xiàn)從一個位置到另一個位置的精確運動，在運動和定位過程中不進行任何加工工序。如數(shù)控鉆床、數(shù)按坐標鏜床、數(shù)控焊機和數(shù)控彎管機等。
直線控制；點位直線控制的特點是機床的運動部件不僅要實現(xiàn)一個坐標位置到另一個位置的精確移動和定位，而且能實現(xiàn)平行于坐標軸的直線進給運動或控制兩個坐標軸實現(xiàn)斜線進給運動。
輪廓控制；輪廓控制數(shù)控機床的特點是機床的運動部件能夠?qū)崿F(xiàn)兩個坐標軸同時進行聯(lián)動控制。它不僅要求控制機床運動部件的起點與終點坐標位置，而且要求控制整個加工過程每一點的速度和位移量，即要求控制運動軌跡，將零件加工成在平面內(nèi)的直線、曲線或在空間的曲面。
●按控制方式分類
開環(huán)控制；即不帶位置反饋裝置的控制方式。
半閉環(huán)控制；指在開環(huán)控制伺服電動機軸上裝有角位移檢測裝置，通過檢測伺服電動機的轉(zhuǎn)角間接地檢測出運動部件的位移反饋給數(shù)控裝置的比較器，與輸入的指令進行比較，用差值控制運動部件。
閉環(huán)控制；是在機床的最終的運動部件的相應位置直接直線或回轉(zhuǎn)式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移值反饋到數(shù)控裝置的比較器中與輸入指令移量進行比較，用差值控制運動部件，使運動部件嚴格按實際需要的位移量運動。
●按數(shù)控制機床的性能分類
經(jīng)濟型數(shù)控機床；
中檔數(shù)控機床；
高檔數(shù)控機床；
●按所用數(shù)控裝置的構成方式分數(shù)
硬線數(shù)控系統(tǒng)；
軟線數(shù)控系統(tǒng)；
數(shù)控機床的維護
數(shù)控機床的維護概述
延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，預防各種故障，提高數(shù)控機床的平均無故障工作時間和使用壽命 。
數(shù)控機床使用中應注意的問題
1．數(shù)控機床的使用環(huán)境
對于數(shù)控機床最好使其置于有恒溫的環(huán)境和遠離震動較大的設備（如沖床）和有電磁干擾的設備。
2．電源要求
3．數(shù)控機床應有操作規(guī)程
進行定期的維護、保養(yǎng)，出現(xiàn)故障注意記錄保護現(xiàn)場等。
4．數(shù)控機床不宜長期封存
5．注意培訓和配備操作人員、維修人員及編程人員
數(shù)控系統(tǒng)的維護
1．嚴格遵守操作規(guī)程和日常維護制度
2．防止灰塵進入數(shù)控裝置內(nèi)
漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降，從而出現(xiàn)故障甚至損壞元器件。
3．定時清掃數(shù)控柜的散熱通風系統(tǒng)
4．經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓
電網(wǎng)電壓范圍在額定值的85％~110％。
5．定期更換存儲器用電池
6．數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護
經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電或使數(shù)控機床運行溫機程序。
7．備用電路板的維護機械部件的維護
機械部件的維護
1．刀庫及換刀機械手的維護
① 用手動方式往刀庫上裝刀時，要保證裝到位，檢查刀座上的鎖緊是否可靠；
② 嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞；
③ 采用順序選刀方式須注意刀具放置在刀庫上的順序是否正確。其他選刀方式也要注意所換刀具號是否與所需刀具一致，防止換錯刀具導致事故發(fā)生；
④ 注意保持刀具刀柄和刀套的清潔；⑤ 經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是否到位，并及時調(diào)整，否則不能完成換刀動作；
⑥ 開機時，應先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關和電磁閥能否正常動作。
2．滾珠絲杠副的維護
① 定期檢查、調(diào)整絲杠螺母副的軸向間隙，保證反向傳動精度和軸向剛度；
② 定期檢查絲杠支撐與床身的連接是否松動以及支撐軸承是否損壞。如有以上問題要及時緊固松動部位，更換支撐軸承；
③ 采用潤滑脂的滾珠絲杠，每半年清洗一次絲杠上的舊油脂，更換新油脂。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠，每天機床工作前加油一次；
④ 注意避免硬質(zhì)灰塵或切屑進入絲杠防護罩和工作過程中碰擊防護罩，防護裝置一有損壞要及時更換。
3．主傳動鏈的維護
① 定期調(diào)整主軸驅(qū)動帶的松緊程度；
② 防止各種雜質(zhì)進入油箱。每年更換一次潤滑油；
③ 保持主軸與刀柄連接部位的清潔。需及時調(diào)整液壓缸和活塞的位移量；
④ 要及時調(diào)整配重。
4．液壓系統(tǒng)維護
① 定期過濾或更換油液；
② 控制液壓系統(tǒng)中油液的溫度；
③ 防止液壓系統(tǒng)泄漏；
④ 定期檢查清洗油箱和管路；
⑤ 執(zhí)行日常點檢查制度。
5．氣動系統(tǒng)維護
① 清除壓縮空氣的雜質(zhì)和水分；
② 檢查系統(tǒng)中油霧器的供油量；
③ 保持系統(tǒng)的密封性；
④ 注意調(diào)節(jié)工作壓力；
⑤ 清洗或更換氣動元件、濾芯；
數(shù)控機床回參考點故障排除方法
手動回參考點操作是建立機床坐標系的前提,絕大多數(shù)數(shù)控機床開機后的第一動作一般都是手動操作回參考點。若回參考點出現(xiàn)故障將無法進行程序加工,回參考點的位置不準確將影響到加工精度,甚至出現(xiàn)撞車事故。
分析和排除回參考點故障的問題是非常必要的。
1.回參考點故障的主要類型
某數(shù)控機床操作實訓中心有20臺數(shù)控機床,而且是分期分批購買的,系統(tǒng)種類較多,在學生實訓操作過程中,曾多次出現(xiàn)過回參考點故障,通過分析研究及時得到了排除。
根據(jù)工作經(jīng)驗,在不同型號不同系統(tǒng)的數(shù)控機床上,出現(xiàn)回參考點故障主要有以下五種類型:出現(xiàn)超程并報警;回不到參考點,參考點指示燈不亮;回參考點的位置不穩(wěn)定;回參考點整螺距偏移;回參考點時報警,并有報警信息。
2.回參考點故障排除方法
對于出現(xiàn)超程并報警,分為兩種情況。一種情況是回參考點前,坐標軸的位置離參考點距離過小造成的。解除超程保護后,并將坐標軸移動到行程范圍內(nèi),重新回參考點操作,即可排除故障;另一種是“參考點減速”擋塊松動或位置發(fā)生變化引起的故障,重新調(diào)整固定擋塊就可以排除故障。
回參考點欠量,參考點指示燈不亮。通過機床的診斷功能,在診斷頁面下對應的“位置跟隨誤差”(dgn800~802)進行檢查,若跟蹤誤差超出了定位精度的允許范圍,可以調(diào)整伺服驅(qū)動器的“偏移”電位器,使“位置跟隨誤差”(dgn800802)的值接近“0”后,就可以排除故障。
對于出現(xiàn)參考點的位置不穩(wěn)定的故障,首先檢查擋塊的位置和接觸情況,然后檢查脈沖編碼器“零脈沖”是否有問題,最后檢查電動機與絲杠之間的間隙。如果不穩(wěn)定的位移誤差很小時,一般屬于最后一種情況,應該消除間隙,消除連接松動。
參考點整螺距偏移。在加工工件時,總是發(fā)生穩(wěn)定的位移誤差,而且正好等于絲杠的螺距,那么,問題就出在回參考點上。參考點一般都是設在“參考點減速”擋塊放開后的第一個“零脈沖”上。若擋塊放開時,編碼器恰巧在“零脈沖”附近,就會出現(xiàn)整螺距偏移。需要重新調(diào)整減速擋塊位置,最好是減速擋塊放開位置與編碼器“零脈沖”位置相差半個螺距。
對于回參考點時報警,并有報警信息的故障。針對報警信息,查看機床說明書,作相應處理。信息提示可能屬于:編碼器“零脈沖”不良及系統(tǒng)光柵尺不良、屏蔽線不良、系統(tǒng)參數(shù)設置錯誤等故障。對于硬件不良,需要維修或更換;對于參數(shù)設置錯誤,需要按備份參數(shù)進行重新設置。
3.結語
數(shù)控機床操作過程中出現(xiàn)回參考點故障時,主要發(fā)生在上述幾個方面,根據(jù)回參考點的原理,就可以按順序分步驟地進行排查,找到關鍵所在,應用正確的方法排除故障。
數(shù)控機床重大專項重點服務四大領域
2月4日，中國機床工具工業(yè)協(xié)會總干事長吳柏林告訴中國工業(yè)報記者，“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備重大專項指南”將在本月中旬發(fā)布，這意味著16個國家科技重大專項當中最后實施的一個專項即將啟動。
此前進行的調(diào)研表明，機床重大專項瞄準的航空航天、船舶、汽車和發(fā)電設備四大行業(yè)呈現(xiàn)三大特點：一是行業(yè)發(fā)展迅速，汽車、船舶、發(fā)電設備產(chǎn)量上升很快，航空工業(yè)加工任務很重；二是行業(yè)發(fā)展前景好，企業(yè)普遍加大技改投入；三是需要大批高檔數(shù)控機床進行裝配。上述特點表明，當前是我國高檔數(shù)控機床發(fā)展的難得機遇，數(shù)控機床重大專項的啟動正當其時。
專項重點任務針對四大領域所需設備
根據(jù)調(diào)研四大領域用戶的反映，重大專項實施方案提出的重點任務中，主機重點開發(fā)高速精密復合數(shù)控金切機床（18種）、重型數(shù)控金切機床（7種）、數(shù)控特種加工機床（4種）、大型數(shù)控成形沖壓設備（11種），這些基本涵蓋了四大用戶未來10~15年發(fā)展對高檔數(shù)控機床的品種需求，是四大領域急需的數(shù)控設備，這些產(chǎn)品屬于難以從國外進口或者國外不向我國出口的產(chǎn)品。重點任務所列項目，能夠基本滿足四大領域發(fā)展需求，總體情況如下：
專項重點任務所列重型數(shù)控金切機床7項，包括重型立臥車床、龍門?縵炒�、聹Z仫鄞�、�?輥磨床類，可以滿足船舶、發(fā)電設備和大型飛機對超重型和重型零件的復雜、高效、復合加工的需求。
專項重點任務所列數(shù)控機床車床類和加工中心類項目7項，包括高速精密車床、加工中心、復合機床類，能夠滿足航空航天、船舶、發(fā)電設備、汽車制造等行業(yè)對高速、精密、復合加工的需求。
專項重點任務所列數(shù)控磨床類項目9項，包括各種數(shù)控磨床，可以滿足航空、船舶、發(fā)電設備和汽車制造等行業(yè)對高速、精密、復合磨削加工需求。
專項重點任務所列齒輪加工項目2項，其中大型滾齒機和磨齒機可以滿足大型礦山設備、大型船用變速箱和風電設備等大型、精密齒輪加工要求。
專項重點任務所列電加工機床項目2項，包括數(shù)控線切割和成形機床，能夠滿足航空、模具、家電等行業(yè)對特殊加工的需求。
專項重點任務所列大型數(shù)控成形設備項目11項，能夠滿足汽車、船舶、發(fā)電、家電等行業(yè)對金屬成型加工的需求。
參與機床重大專項調(diào)研的專家們認為，隨著四大行業(yè)的發(fā)展，除專項所列重點任務項目外，還需要一大批不同種類、不同規(guī)格的數(shù)控機床和專用機床，如大飛機制造所需的各種數(shù)控專用設備、大型汽輪機和發(fā)電機轉(zhuǎn)子加工所需的“數(shù)控葉根槽銑床”和“數(shù)控轉(zhuǎn)子槽銑床”、風電設備加工所需的“數(shù)控成型銑齒機”和“數(shù)控成型磨齒機”、大型核電壓力容器加工所需的“超重型深空鉆床”、汽車發(fā)動機關鍵件連桿加工的漲斷機床以及高效、自動化的柔性生產(chǎn)線等，建議專項的實施推行滾動計劃，適時補充四大行業(yè)急需的數(shù)控重大裝備項目。...
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