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数控机床以及数控机床的维护及检修
来源: | 作者:pmtfb60a8 | 发布时间: 738天前 | 686 次浏览 | 分享到:
数控机床以及数控机床的维护及检修。延长元器件的寿命和零部件的磨损周期,预防各种故障,提高数控机床的平均无故障工作时间和使用寿命

概述数控机床

延长元器件的寿命和零部件的磨损周期,预防各种故障,提高数控机床的平均无故障工作时间和使用寿命。   
数控机床使用中应注意的问题   
1.数控机床的使用环境:对于数控机床最好使其置于有恒温的环境和远离震动较大的设备(如冲床)和有电磁干扰的设备。   
2.电源要求   
3.数控机床应有操作规程:进行定期的维护、保养,出现故障注意记录保护现场等。   
4.数控机床不宜长期封存   
5.注意培训和配备操作人员、维修人员及编程人员

维护章程

  数控系统的维护

  1.严格遵守操作规程和日常维护制度

2.防止灰尘进入数控装置内:漂浮的灰尘和金属粉末容易引起元器件间绝缘电阻下降,从而出现故障甚至损坏元器件。

3.定时清扫数控柜的散热通风系统

  4.经常监视数控系统的电网电压:电网电压范围在额定值的85%~110%。

  5.定期更换存储器用电池

  6.数控系统长期不用时的维护:经常给数控系统通电或使数控机床运行温机程序。

  7.备用电路板的维护机械部件的维护

  机械部件的维护


1.刀库及换刀机械手的维护  
 
① 用手动方式往刀库上装刀时,要保证装到位,检查刀座上的锁紧是否可靠;  
 
② 严禁把超重、超长的刀具装入刀库,防止机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞;   

③ 采用顺序选刀方式须注意刀具放置在刀库上的顺序是否正确。其他选刀方式也要注意所换刀具号是否与所需刀

具一致,防止换错刀具导致事故发生;
  
④ 注意保持刀具刀柄和刀套的清洁;   

⑤ 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,否则不能完成换刀动

作;   

⑥ 开机时,应先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。

2.滚珠丝杠副的维护

  ① 定期检查、调整丝杠螺母副的轴向间隙,保证反向传动精度和轴向刚度;

  ② 定期检查丝杠支撑与床身的连接是否松动以及支撑轴承是否损坏。如有以上问题要及时紧固松动部位,更换支撑轴承;

  ③ 采用润滑脂的滚珠丝杠,每半年清洗一次丝杠上的旧油脂,更换新油脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠,每天机床工作前加油一次;

  ④ 注意避免硬质灰尘或切屑进入丝杠防护罩和工作过程中碰击防护罩,防护装置一有损坏要及时更换。

  3.主传动链的维护

  ① 定期调整主轴驱动带的松紧程度;

  ② 防止各种杂质进入油箱。每年更换一次润滑油;

  ③ 保持主轴与刀柄连接部位的清洁。需及时调整液压缸和活塞的位移量;

  ④ 要及时调整配重。

  4.液压系统维护

  ① 定期过滤或更换油液;

  ② 控制液压系统中油液的温度;

  ③ 防止液压系统泄漏;

  ④ 定期检查清洗油箱和管路

  ⑤ 执行日常点检查制度。

  5.气动系统维护

  ① 清除压缩空气的杂质和水分;

  ② 检查系统中油雾器的供油量;

  ③ 保持系统的密封性;

  ④ 注意调节工作压力;

  ⑤ 清洗或更换气动元件、滤芯;

实际维修注意要点

  一、 要多看

  1. 要多看数控资料

  要多看,要了解各种数控系统和PLC可编程序控制器的特点和功能;要了解数控系统的报警及排除方法;要了解NC、PLC机床参数设定的含义;要了解PLC的编程语言;要了解数控编程的方法;要了解控制面板的操作和各菜单的内容;要了解主轴和走刀电机的性能和驱动器的特征等等,往往数控资料一大堆,怎么看?

  我认为主要要突出重点,搞清来龙去脉,重点是吃透数控系统的基本组成和结构,掌握方框图。其余的可以“游览”和通读,但每部分内容要有重点的了解、掌握。由于数控系统内部线路图相当复杂,而制造商均不提供。因此也不必详细地搞清楚。

  比如NX一154四轴五连动叶片加工机床上采用A一B10系统,要重点了解每部分的作用,各板子的功能,接口的去向,LED灯的含义等。现在数控系统型号多、更新快,不同的制造厂、不同型号往往差别很大。要了解其共性与个性(特殊性)。一般熟悉维修SIEMENS数控系统的人不见得会熟练排除A-B系统的故障,因此,要多看,不断学习、更新知识。

  2.要多看电气图、消化电气图

  对于每一个电气元件,比如:接触器、继电器、时间继电器等以及PLC的输入、输出,要在电气图上一一注明。举一个简单例子来说,比如1A1为液压泵电机1M启动的接触器,一般在图下注出其常开、常闭触点的去向。因此,可对其对应的某页上的常开或常闭触点1A1,注明内容为液压泵电机开,对于大型的数控机床的电气图有几十页,甚至上百页。

  要看懂表明每个元件的功能要化很长时间。有时,一、二次看可能还搞不清楚该元件的作用,要多看 等以后消化后再写上。因此,刚才讲到的启动液压泵电机1M,也应清楚标明是PLC的哪一外输出带动接触器1A1动作的,要做到来龙去脉,一清二楚。而对电气线路图中的某些方框图,比如每个轴的驱动器,只是一个方框图,只要了解某控制条件(通断情况),对于详细的东西等可等有空再研究、考虑。

  各个国家的电气符号是不一样的,就首先要清楚了解。对于制造厂所编写的厚厚的几本PLC语句表,也要多看,掌握其编程语言,在看懂的基础上进行中文注译。这样可以大大节省以后排除故障的时间,如果等发生故障再去熟悉了解电气图,PLC语句表,势必要化费大量时间,还往往会造成错误的判断。

  3.要多看液压、气动图,并深入消化之

  对于数控机床的机械、液压、气动图,要搞清楚其作用和来龙去脉。并在图纸上一一注明,比如德国COBURG数控龙门铣附件、刀具安装动作比较复杂,要分解其图,如锁紧刀具是由哪个电磁阀动作的?对应的PLC输出、输入是哪几个?

  在图上写明,这样从电气到机械动作一竿到底,同时特别对机、电关系比较密切的部分要重点了解,比如意大利INNSE数控搪铣床采用电液比例阀技术,要重点了解其作用和功能,特别要了解其调整方法及调整数据,静态和动态时比例阀电流及对应的平衡泵的压力,既懂电又懂机,机电一体化,掌握多种本领,这样解决问题的本领就大了。

  4.要多看外文,要提高自己专业外文的阅读能力

  不懂得外文,特别是英语。就无法看懂大量的外文技术资料,单依靠翻译,往往是不太理想。看外文版的技术资料,开始时比较吃力,生字多,多看多记后,常用的专业单词也只有这样多,以后看起来就流畅了,一个称职的维修人员要基本掌握语言工具。

  二、要多问

  1.要多问外国专家

  如果你能有出国培训的机会或者外国专家来你厂安装调试机床,你最好有机会参加。这是一次最好的学习机会,因为能获得大量的第一手资料和机床调试的方法及技巧。比如在激光测定各轴精度后,电气如何进行修正的办法等。要多问,不懂就要搞清楚。通过这段时间,会有极大的收获,能够获得不少内部的资料和手册(对用户是保密的)。

  当机床投入正式生产之后,也应该经常与外国有关专家保持密切的联系。通过FAX、E-MALL,询问获得解决机床疑难故障进一步的解决办法及有关资料,还可得到特殊、专用的备件,这是非常有益的,同时对数控系统的代理商,比如SIEMENS、FANUC等公司也应保持良好的关系,多询问,也可及时得到该数控系统深一步的资料及有关备件,还可有机会参加有关数控系统的专题学习班。

  2.发生故障后,要向操作者师傅询问故障的全过程,不要不问,或者随便问一下就好了,这样往往得不到正确的现场资料会造成错误的判断,使问题复杂化了,因此,要多问,问详细一点,了解故障出现的全过程(开始、中间、结束),产生过什么报警号,当时操作过什么元件,碰过什么,改过什么,外界环境情况如何?

  要在充分调查现场掌握第一手材料的基础上,把故障问题正确地列出来,实际上已经解决了问题的一半,然后再分析解决之,对于经验丰富熟练的操作者师傅,他们对机床操作熟悉,加工程序熟悉,机床常见病十分了解,与他们密切配合,对于迅速排除故障十分有利。

  3.要多问其它维修人员

  当其它维修人员在维修机床,而你没有去时,等他们回来后,也应多问一声,刚才发生了什么毛病?他是如何排除的?请他介绍其排除方法。这也是一种较好的学习机会。学习他人正确的排除故障的技巧和方法,特别是向经验丰富的老维修人员学习,把他们的本领学到手,来提高自己的知识和水平。[1]

特殊故障的检修

  在数控机床中,大部分的故障都有资料可查,但也有一些故障,提供的报警信息较含糊甚至根本无报警,或者出现的周期较长,无规律,不定期,给查找分析带来了很多困难。对这类机床故障,需要对具体情况分析,进行耐心的查找,而且检查时特别需要机械、电气、液压等方面的综合知识,不然就很难快速、正确地找到故障的真正原因。以下的几例故障就具有上述情况。

  (1)青海XH755卧式加工中心,工作时出现Y轴正(十)向误差增大,所加工的零件报废,测量检查发现误差范围可从 0.01~0.50mm。

  根据故障情况,首先检查了机床的位置显示数值,与程序中要求的尺寸相同,即要求Y轴移动100mm时,在屏幕上显示也是100mm,同时在屏幕上无报警信息。对伺服控制器检查,没有发现异常情况,使用百分表在Y轴方向检查,发现尺寸的变化是根据移动的 次数逐步增大的。根据以上检查的情况分析,数控系统和伺服放大器都是正常的,引起故障的原因还是在联轴器上。Y轴的联轴器如附图所示。将电动机拆卸,对 联轴器进行仔细检查、测量后发现有以下问题:中间的联接块的键与轴上联接套的槽配合过松,且键与槽接触的深度不够,槽内有2/3的空隙。经重新配做中间联接块,调整接触深度后故障排除。

  加工精度异常故障的维护 系统参数发生变化或改动、机械故障、机床电气参数未优化电机运行异常、机床位置环异常或控制逻辑不妥,是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因,找出相关故障点并进行处理,机床均可恢复正常。生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有五个方面:(1)机床进给单位被改动或变化。(2)机床各轴的零点偏置(NULLOFFSET)异常。(3)轴向的反向间隙(BACKLASH)异常。(4)电机运行状态异常,即电气及控制部分故障。(5)机械故障,如丝杆、轴承、轴联器等部件。此外,加工程序的编制、刀具的选择及人为因素,也可能导致加工精度异常。

  1.系统参数发生变化或改动系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如SIEMENS、FANUC数控系统,其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理,常常影响到零点偏置和间隙的变化,故障处理完毕应作适时地调整和修改;另一方面,由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化,需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。

  2.机械故障导致的加工精度异常一台THM6350卧式加工中心,采用FANUC0i-MA数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中,突然发现Z轴进给异常,造成至少1mm的切削误差量(Z向过切)。调查中了解到:故障是突然发生的。机床在点动、MDI操作方式下各轴运行正常,且回参考点正常;无任何报警提示,电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为,主要应对以下几方面逐一进行检查。1)检查机床精度异常时正运行的加工程序段,特别是刀具长度补偿、加工坐标系(G54~G59)的校对及计算。2)在点动方式下,反复运动Z轴,经过视、触、听对其运动状态诊断,发现Z向运动声音异常,特别是快速点动,噪声更加明显。由此判断,机械方面可能存在隐患。3)检查机床Z轴精度。用手脉发生器移动Z轴,(将手脉倍率定为1%26times;100的挡位,即每变化一步,电机进给0.1mm),配合百分表观察Z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动,手脉每变化一步,机床Z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3%26hellip;=0.1mm,说明电机运行良好,定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上,可以分为四个阶段:①机床运动距离d1>d=0.1mm(斜率大于1);②表现出为d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);③机床机构实际未移动,表现出最标准的反向间隙;④机床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于1),恢复到机床的正常运动。无论怎样对反向间隙(参数1851)进行补偿,其表现出的特征是:除第③阶段能够补偿外,其他各段变化仍然存在,特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现,间隙补偿越大,第①段的移动距离也越大。分析上述检查认为存在几点可能原因:一是电机有异常;二是机械方面有故障;三是存在一定的间隙。为了进一步诊断故障,将电机和丝杠完全脱开,分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常;在对机械部分诊断中发现,用手盘动丝杠时,返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下,应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损,且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。

  3.机床电气参数未优化电机运行异常一台数控立式铣床,配置FANUC0-MJ数控系统。在加工过程中,发现X轴精度异常。检查发现X轴存在一定间隙,且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸X轴电机时感觉电机抖动比较严重,启停时不太明显,JOG方式下较明显。分析认为,故障原因有两点,一是机械反向间隙较大;二是X轴电机工作异常。利用FANUC系统的参数功能,对电机进行调试。首先对存在的间隙进行了补偿;调整伺服增益参数及N脉冲抑制功能参数,X轴电机的抖动消除,机床加工精度恢复正常。

  4.机床位置环异常或控制逻辑不妥一台TH61140镗铣床加工中心,数控系统为FANUC18i,全闭环控制方式。加工过程中,发现该机床Y轴精度异常,精度误差最小在0.006mm左右,最大误差可达到1.400mm。检查中,机床已经按照要求设置了G54工件坐标系。在MDI方式下,以G54坐标系运行一段程序即%26ldquo;G90G54Y80F100;M30;%26rdquo;,待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为%26ldquo;-1046.605%26rdquo;,记录下该值。然后在手动方式下,将机床Y轴点动到其他任意位置,再次在MDI方式下执行上面的语句,待机床停止后,发现此时机床机械坐标数显值为%26ldquo;-1046.992%26rdquo;,同第一次执行后的数显示值相比相差了0.387mm。按照同样的方法,将Y轴点动到不同的位置,反复执行该语句,数显的示值不定。用百分表对Y轴进行检测,发现机械位置实际误差同数显显示出的误差基本一致,从而认为故障原因为Y轴重复定位误差过大。对Y轴的反向间隙及定位精度进行仔细检查,重新作补偿,均无效果。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题,但为什么产生如此大的误差,却未出现相应的报警信息呢?进一步检查发现,该轴为垂直方向的轴,当Y轴松开时,主轴箱向下掉,造成了超差。对机床的PLC逻辑控制程序做了修改,即在Y轴松开时,先把Y轴使能加载,再把Y轴松开;而在夹紧时,先把轴夹紧后,再把Y轴使能去掉。调整后机床故障得以解决。

刀具的操作及维护细则

  设计工程师有吃力不讨好的工作。他们永无止境地花费精力去约束公差和提高精度来同失效和停机作斗争。他们连年累月地提高设计精度到1微米左右。他们是完美主义者。

  但是当刀具没有恰当平衡时,他们的彻底认真和密切注意细节产生浪费。使用不平衡的刀具加工零件和射击自己的脚相近似。刀具在执行设计任务后会出现正常磨损。但是,设计用来执行那个任务的刀具假定是经过很好的平衡。如果你使用一个未平衡的刀具做这个活,你正引入新的磨损水平,不仅是刀具和主轴而且对要执行的零件。不平衡能产生几个影响:它能引入主轴及其部件额外的振动,它会不规则地磨损刀具,它能减少刀具的寿命并降低完成产品的质量。

  一、校正不平衡 刀柄不平衡的主要原因是:刀体里有缺陷,刀具设计不对称,刀具上所有的调节。事实上,你每一次调节刀具,不管调节量多小,你必须在使用之前再做一次平衡。

  正确平衡的刀具能显著减轻噪音和振动,这使得刀具寿命增加而且零件精度一致性更好。离心力以速度平方成正比的关系放大不平衡引起的振动。由此造成的振动增加使轴承、轴瓦、轴、主轴和齿轮寿命最小化。另外,如果你不去平衡刀具,会冒主轴制造商质保作废的风险。很多质保特别指出质量保证仅在有足够证据表明机床上使用的刀具正确平衡时才有效。在这个方面,刀具平衡能引起巨大的节约。

  在平衡刀具之前,你需要测量不平衡量的大小和每个选择的校正平面的角度位置。在两种通用型式的平衡机上测定这些变量:不旋转式或重力机用于测量单一平面(静止的)不平衡,而旋转式或离心机用于测量单一平面和/或两平面(动态)不平衡。

  在正确的平面测定不平衡量的大小和角度后,你能通过从工件增加材料或去除材料的办法进行校正。对于不是刀具的组件,最广泛使用的材料添加方法是在组件上焊配重。对于轻微的不平衡量的组件的其它办法有在组件体上增加焊料或在预钻孔增加重量。

  对于刀具,当你测定的不平衡确定必须去除材料才能获得正确的平衡,最容易和最有效的方法是钻削。这是一种快速的调整,而且材料去除量能精确控制。另外一个选择是铣削,它是平衡薄壁刀具或强制需要浅切削场合最有效。

  理论上,完美的平衡在平衡刀具时是可以获得的。在现实应用里,因为成本的考虑和刀具的限制,完美的平衡仅在十分幸运时达到。因此,精度等级必须设置成允许一定量的把有害影响控制在一个可接受水平的残余不平衡。在ISO1940里给出的精度通常产生满意的结果,但确定你实施的标准适合要平衡的刀具。例如,和刚性负载螺旋桨相比,机床将很明显地使用不同的数值。

  二、刀具选用和维护 刀具平衡不只是测量不平衡量和增加或去除重量。刀具选用至关重要。短的分量轻的刀具容易平衡到很好的精度,而大型的重的刀具要困难得多并有产生很大振动的倾向。你也能通过选择已做过预平衡或预加工到最小不平衡的刀柄来节约时间和削减成本。

  更进一步你可以通过常规的维护和仔细的处理来减少必须平衡的数量。刀柄的任何表面损坏将影响平衡和同心度。为什么?当旋转速度爬升时刀柄缺陷的影响被放大。假如你的仪器测到每分钟1000转时可忽略的力,当转速为每分钟10000转时力增加100 倍,每分钟20000转时为400倍。

  极好的同心度还在高速主轴下更重要,因为如果刀具不在主轴中心线上回转,它变成额外不平衡的首要因素。但是不平衡刀柄的影响在较低速度下也是明显的。小的不平衡能引起你的加工中心主轴轴承损坏的很高的力,而且连续的很大的径向力回导致轴承的早期失效和昂贵的机床维修费用。

  还有,要记住任何的调节(安装或去除刀具组件,旋紧螺母或任何细微的扭转或熔补)都需要某种程度的平衡。即使调节干扰刀具的平衡量仅有几克×几毫米,这个不平衡量转化成振动的增加,引起刀具磨损加快、表面光洁度恶化和零件形位精度的下降(如镗孔时圆度或直线度的丢失)。

  三、精度恰当=更好的平衡 除了正确的维护和处理高质量的刀柄,刀具组件正确地装到机床主轴是重要的。为获得牢固稳定的连接刀柄匹配主轴锥孔应尽可能精确。刀柄配合得好和差的区别在高速下尤其明显。你可能拥有世界上平衡得最好的刀具,但如果它没有正确连到主轴上,那你是自找麻烦。

  当你认为今天出售的很多加工中心配备有最高转速10000转或以上的主轴,你不得不推论出刀柄的质量必须和主轴的性能同等水准。它们必定是牢固的、对中心的、适当平衡的,而且没有表面损伤和污染。如果不是这样,肯定发生振动,那将产生振颤并降低刀具寿命和表面光洁度。

  不是所有的刀具都需要平衡是正确的,尤其当处理过程引起成本增加和额外的步骤时。是否要做刀具平衡应视具体情况。在高速下平衡效果最突出,但是在任何速度下平衡刀具产生更好的形位精度、提高表面光洁度和延长刀具寿命。

  平衡的刀具产出最佳的零件。虽然它需要一些额外的时间和照料,恰当的平衡将延长你刀具和主轴的寿命并将增加可用时间,而且为客户生产出精确的高质量零件。

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