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數控機床以及數控機床的維護及檢修
來源: | 作者:pmtfb60a8 | 發布時間: 799天前 | 809 次瀏覽 | 分享到:
數控機床以及數控機床的維護及檢修。延長元器件的壽命和零部件的磨損周期,預防各種故障,提高數控機床的平均無故障工作時間和使用壽命

概述數控機床

延長元器件的壽命和零部件的磨損周期,預防各種故障,提高數控機床的平均無故障工作時間和使用壽命。   
數控機床使用中應注意的問題   
1.數控機床的使用環境:對于數控機床最好使其置于有恒溫的環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.數控機床應有操作規程:進行定期的維護、保養,出現故障注意記錄?;は殖〉?。   
4.數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

維護章程

  數控系統的維護

  1.嚴格遵守操作規程和日常維護制度

2.防止灰塵進入數控裝置內:漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降,從而出現故障甚至損壞元器件。

3.定時清掃數控柜的散熱通風系統

  4.經常監視數控系統的電網電壓:電網電壓范圍在額定值的85%~110%。

  5.定期更換存儲器用電池

  6.數控系統長期不用時的維護:經常給數控系統通電或使數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生;
  
④ 注意保持刀具刀柄和刀套的清潔;   

⑤ 經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

 ?、?定期檢查、調整絲杠螺母副的軸向間隙,保證反向傳動精度和軸向剛度;

 ?、?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;

 ?、?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;

 ?、?注意避免硬質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

 ?、?定期調整主軸驅動帶的松緊程度;

 ?、?防止各種雜質進入油箱。每年更換一次潤滑油;

 ?、?保持主軸與刀柄連接部位的清潔。需及時調整液壓缸和活塞的位移量;

 ?、?要及時調整配重。

  4.液壓系統維護

 ?、?定期過濾或更換油液;

 ?、?控制液壓系統中油液的溫度;

 ?、?防止液壓系統泄漏;

 ?、?定期檢查清洗油箱和管路;

 ?、?執行日常點檢查制度。

  5.氣動系統維護

 ?、?清除壓縮空氣的雜質和水分;

 ?、?檢查系統中油霧器的供油量;

 ?、?保持系統的密封性;

 ?、?注意調節工作壓力;

 ?、?清洗或更換氣動元件、濾芯;

實際維修注意要點

  一、 要多看

  1. 要多看數控資料

  要多看,要了解各種數控系統和PLC可編程序控制器的特點和功能;要了解數控系統的報警及排除方法;要了解NC、PLC機床參數設定的含義;要了解PLC的編程語言;要了解數控編程的方法;要了解控制面板的操作和各菜單的內容;要了解主軸和走刀電機的性能和驅動器的特征等等,往往數控資料一大堆,怎么看?

  我認為主要要突出重點,搞清來龍去脈,重點是吃透數控系統的基本組成和結構,掌握方框圖。其余的可以“游覽”和通讀,但每部分內容要有重點的了解、掌握。由于數控系統內部線路圖相當復雜,而制造商均不提供。因此也不必詳細地搞清楚。

  比如NX一154四軸五連動葉片加工機床上采用A一B10系統,要重點了解每部分的作用,各板子的功能,接口的去向,LED燈的含義等。現在數控系統型號多、更新快,不同的制造廠、不同型號往往差別很大。要了解其共性與個性(特殊性)。一般熟悉維修SIEMENS數控系統的人不見得會熟練排除A-B系統的故障,因此,要多看,不斷學習、更新知識。

  2.要多看電氣圖、消化電氣圖

  對于每一個電氣元件,比如:接觸器、繼電器、時間繼電器等以及PLC的輸入、輸出,要在電氣圖上一一注明。舉一個簡單例子來說,比如1A1為液壓泵電機1M啟動的接觸器,一般在圖下注出其???、常閉觸點的去向。因此,可對其對應的某頁上的??虺1沾サ?A1,注明內容為液壓泵電機開,對于大型的數控機床的電氣圖有幾十頁,甚至上百頁。

  要看懂表明每個元件的功能要化很長時間。有時,一、二次看可能還搞不清楚該元件的作用,要多看 等以后消化后再寫上。因此,剛才講到的啟動液壓泵電機1M,也應清楚標明是PLC的哪一外輸出帶動接觸器1A1動作的,要做到來龍去脈,一清二楚。而對電氣線路圖中的某些方框圖,比如每個軸的驅動器,只是一個方框圖,只要了解某控制條件(通斷情況),對于詳細的東西等可等有空再研究、考慮。

  各個國家的電氣符號是不一樣的,就首先要清楚了解。對于制造廠所編寫的厚厚的幾本PLC語句表,也要多看,掌握其編程語言,在看懂的基礎上進行中文注譯。這樣可以大大節省以后排除故障的時間,如果等發生故障再去熟悉了解電氣圖,PLC語句表,勢必要化費大量時間,還往往會造成錯誤的判斷。

  3.要多看液壓、氣動圖,并深入消化之

  對于數控機床的機械、液壓、氣動圖,要搞清楚其作用和來龍去脈。并在圖紙上一一注明,比如德國COBURG數控龍門銑附件、刀具安裝動作比較復雜,要分解其圖,如鎖緊刀具是由哪個電磁閥動作的?對應的PLC輸出、輸入是哪幾個?

  在圖上寫明,這樣從電氣到機械動作一竿到底,同時特別對機、電關系比較密切的部分要重點了解,比如意大利INNSE數控搪銑床采用電液比例閥技術,要重點了解其作用和功能,特別要了解其調整方法及調整數據,靜態和動態時比例閥電流及對應的平衡泵的壓力,既懂電又懂機,機電一體化,掌握多種本領,這樣解決問題的本領就大了。

  4.要多看外文,要提高自己專業外文的閱讀能力

  不懂得外文,特別是英語。就無法看懂大量的外文技術資料,單依靠翻譯,往往是不太理想??賜馕陌嫻募際踝柿?,開始時比較吃力,生字多,多看多記后,常用的專業單詞也只有這樣多,以后看起來就流暢了,一個稱職的維修人員要基本掌握語言工具。

  二、要多問

  1.要多問外國專家

  如果你能有出國培訓的機會或者外國專家來你廠安裝調試機床,你最好有機會參加。這是一次最好的學習機會,因為能獲得大量的第一手資料和機床調試的方法及技巧。比如在激光測定各軸精度后,電氣如何進行修正的辦法等。要多問,不懂就要搞清楚。通過這段時間,會有極大的收獲,能夠獲得不少內部的資料和手冊(對用戶是保密的)。

  當機床投入正式生產之后,也應該經常與外國有關專家保持密切的聯系。通過FAX、E-MALL,詢問獲得解決機床疑難故障進一步的解決辦法及有關資料,還可得到特殊、專用的備件,這是非常有益的,同時對數控系統的代理商,比如SIEMENS、FANUC等公司也應保持良好的關系,多詢問,也可及時得到該數控系統深一步的資料及有關備件,還可有機會參加有關數控系統的專題學習班。

  2.發生故障后,要向操作者師傅詢問故障的全過程,不要不問,或者隨便問一下就好了,這樣往往得不到正確的現場資料會造成錯誤的判斷,使問題復雜化了,因此,要多問,問詳細一點,了解故障出現的全過程(開始、中間、結束),產生過什么報警號,當時操作過什么元件,碰過什么,改過什么,外界環境情況如何?

  要在充分調查現場掌握第一手材料的基礎上,把故障問題正確地列出來,實際上已經解決了問題的一半,然后再分析解決之,對于經驗豐富熟練的操作者師傅,他們對機床操作熟悉,加工程序熟悉,機床常見病十分了解,與他們密切配合,對于迅速排除故障十分有利。

  3.要多問其它維修人員

  當其它維修人員在維修機床,而你沒有去時,等他們回來后,也應多問一聲,剛才發生了什么毛???他是如何排除的?請他介紹其排除方法。這也是一種較好的學習機會。學習他人正確的排除故障的技巧和方法,特別是向經驗豐富的老維修人員學習,把他們的本領學到手,來提高自己的知識和水平。[1]

特殊故障的檢修

  在數控機床中,大部分的故障都有資料可查,但也有一些故障,提供的報警信息較含糊甚至根本無報警,或者出現的周期較長,無規律,不定期,給查找分析帶來了很多困難。對這類機床故障,需要對具體情況分析,進行耐心的查找,而且檢查時特別需要機械、電氣、液壓等方面的綜合知識,不然就很難快速、正確地找到故障的真正原因。以下的幾例故障就具有上述情況。

  (1)青海XH755臥式加工中心,工作時出現Y軸正(十)向誤差增大,所加工的零件報廢,測量檢查發現誤差范圍可從 0.01~0.50mm。

  根據故障情況,首先檢查了機床的位置顯示數值,與程序中要求的尺寸相同,即要求Y軸移動100mm時,在屏幕上顯示也是100mm,同時在屏幕上無報警信息。對伺服控制器檢查,沒有發現異常情況,使用百分表在Y軸方向檢查,發現尺寸的變化是根據移動的 次數逐步增大的。根據以上檢查的情況分析,數控系統和伺服放大器都是正常的,引起故障的原因還是在聯軸器上。Y軸的聯軸器如附圖所示。將電動機拆卸,對 聯軸器進行仔細檢查、測量后發現有以下問題:中間的聯接塊的鍵與軸上聯接套的槽配合過松,且鍵與槽接觸的深度不夠,槽內有2/3的空隙。經重新配做中間聯接塊,調整接觸深度后故障排除。

  加工精度異常故障的維護 系統參數發生變化或改動、機械故障、機床電氣參數未優化電機運行異常、機床位置環異?;蚩刂坡嘸煌?,是生產中數控機床加工精度異常故障的常見原因,找出相關故障點并進行處理,機床均可恢復正常。生產中經?;嵊齙絞鼗布庸ぞ紉斐5墓收?。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有五個方面:(1)機床進給單位被改動或變化。(2)機床各軸的零點偏置(NULLOFFSET)異常。(3)軸向的反向間隙(BACKLASH)異常。(4)電機運行狀態異常,即電氣及控制部分故障。(5)機械故障,如絲桿、軸承、軸聯器等部件。此外,加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素,也可能導致加工精度異常。

  1.系統參數發生變化或改動系統參數主要包括機床進給單位、零點偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數控系統,其進給單位有公制和英制兩種?;殘蘩砉討心承┐?,常常影響到零點偏置和間隙的變化,故障處理完畢應作適時地調整和修改;另一方面,由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數實測值的變化,需對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。

  2.機械故障導致的加工精度異常一臺THM6350臥式加工中心,采用FANUC0i-MA數控系統。一次在銑削汽輪機葉片的過程中,突然發現Z軸進給異常,造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。調查中了解到:故障是突然發生的?;蒼詰愣?、MDI操作方式下各軸運行正常,且回參考點正常;無任何報警提示,電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認為,主要應對以下幾方面逐一進行檢查。1)檢查機床精度異常時正運行的加工程序段,特別是刀具長度補償、加工坐標系(G54~G59)的校對及計算。2)在點動方式下,反復運動Z軸,經過視、觸、聽對其運動狀態診斷,發現Z向運動聲音異常,特別是快速點動,噪聲更加明顯。由此判斷,機械方面可能存在隱患。3)檢查機床Z軸精度。用手脈發生器移動Z軸,(將手脈倍率定為1%26times;100的擋位,即每變化一步,電機進給0.1mm),配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動,手脈每變化一步,機床Z軸運動的實際距離d=d1=d2=d3%26hellip;=0.1mm,說明電機運行良好,定位精度良好。而返回機床實際運動位移的變化上,可以分為四個階段:①機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1);②表現出為d=0.1mm>d2>d3(斜率小于1);③機床機構實際未移動,表現出最標準的反向間隙;④機床運動距離與手脈給定值相等(斜率等于1),恢復到機床的正常運動。無論怎樣對反向間隙(參數1851)進行補償,其表現出的特征是:除第③階段能夠補償外,其他各段變化仍然存在,特別是第①階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發現,間隙補償越大,第①段的移動距離也越大。分析上述檢查認為存在幾點可能原因:一是電機有異常;二是機械方面有故障;三是存在一定的間隙。為了進一步診斷故障,將電機和絲杠完全脫開,分別對電機和機械部分進行檢查。電機運行正常;在對機械部分診斷中發現,用手盤動絲杠時,返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下,應能感覺到軸承有序而平滑的移動。經拆檢發現其軸承確已受損,且有一顆滾珠脫落。更換后機床恢復正常。

  3.機床電氣參數未優化電機運行異常一臺數控立式銑床,配置FANUC0-MJ數控系統。在加工過程中,發現X軸精度異常。檢查發現X軸存在一定間隙,且電機啟動時存在不穩定現象。用手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較嚴重,啟停時不太明顯,JOG方式下較明顯。分析認為,故障原因有兩點,一是機械反向間隙較大;二是X軸電機工作異常。利用FANUC系統的參數功能,對電機進行調試。首先對存在的間隙進行了補償;調整伺服增益參數及N脈沖抑制功能參數,X軸電機的抖動消除,機床加工精度恢復正常。

  4.機床位置環異?;蚩刂坡嘸煌滓惶═H61140鏜銑床加工中心,數控系統為FANUC18i,全閉環控制方式。加工過程中,發現該機床Y軸精度異常,精度誤差最小在0.006mm左右,最大誤差可達到1.400mm。檢查中,機床已經按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI方式下,以G54坐標系運行一段程序即%26ldquo;G90G54Y80F100;M30;%26rdquo;,待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為%26ldquo;-1046.605%26rdquo;,記錄下該值。然后在手動方式下,將機床Y軸點動到其他任意位置,再次在MDI方式下執行上面的語句,待機床停止后,發現此時機床機械坐標數顯值為%26ldquo;-1046.992%26rdquo;,同第一次執行后的數顯示值相比相差了0.387mm。按照同樣的方法,將Y軸點動到不同的位置,反復執行該語句,數顯的示值不定。用百分表對Y軸進行檢測,發現機械位置實際誤差同數顯顯示出的誤差基本一致,從而認為故障原因為Y軸重復定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進行仔細檢查,重新作補償,均無效果。因此懷疑光柵尺及系統參數等有問題,但為什么產生如此大的誤差,卻未出現相應的報警信息呢?進一步檢查發現,該軸為垂直方向的軸,當Y軸松開時,主軸箱向下掉,造成了超差。對機床的PLC邏輯控制程序做了修改,即在Y軸松開時,先把Y軸使能加載,再把Y軸松開;而在夾緊時,先把軸夾緊后,再把Y軸使能去掉。調整后機床故障得以解決。

刀具的操作及維護細則

  設計工程師有吃力不討好的工作。他們永無止境地花費精力去約束公差和提高精度來同失效和?;鞫氛?。他們連年累月地提高設計精度到1微米左右。他們是完美主義者。

  但是當刀具沒有恰當平衡時,他們的徹底認真和密切注意細節產生浪費。使用不平衡的刀具加工零件和射擊自己的腳相近似。刀具在執行設計任務后會出現正常磨損。但是,設計用來執行那個任務的刀具假定是經過很好的平衡。如果你使用一個未平衡的刀具做這個活,你正引入新的磨損水平,不僅是刀具和主軸而且對要執行的零件。不平衡能產生幾個影響:它能引入主軸及其部件額外的振動,它會不規則地磨損刀具,它能減少刀具的壽命并降低完成產品的質量。

  一、校正不平衡 刀柄不平衡的主要原因是:刀體里有缺陷,刀具設計不對稱,刀具上所有的調節。事實上,你每一次調節刀具,不管調節量多小,你必須在使用之前再做一次平衡。

  正確平衡的刀具能顯著減輕噪音和振動,這使得刀具壽命增加而且零件精度一致性更好。離心力以速度平方成正比的關系放大不平衡引起的振動。由此造成的振動增加使軸承、軸瓦、軸、主軸和齒輪壽命最小化。另外,如果你不去平衡刀具,會冒主軸制造商質保作廢的風險。很多質保特別指出質量保證僅在有足夠證據表明機床上使用的刀具正確平衡時才有效。在這個方面,刀具平衡能引起巨大的節約。

  在平衡刀具之前,你需要測量不平衡量的大小和每個選擇的校正平面的角度位置。在兩種通用型式的平衡機上測定這些變量:不旋轉式或重力機用于測量單一平面(靜止的)不平衡,而旋轉式或離心機用于測量單一平面和/或兩平面(動態)不平衡。

  在正確的平面測定不平衡量的大小和角度后,你能通過從工件增加材料或去除材料的辦法進行校正。對于不是刀具的組件,最廣泛使用的材料添加方法是在組件上焊配重。對于輕微的不平衡量的組件的其它辦法有在組件體上增加焊料或在預鉆孔增加重量。

  對于刀具,當你測定的不平衡確定必須去除材料才能獲得正確的平衡,最容易和最有效的方法是鉆削。這是一種快速的調整,而且材料去除量能精確控制。另外一個選擇是銑削,它是平衡薄壁刀具或強制需要淺切削場合最有效。

  理論上,完美的平衡在平衡刀具時是可以獲得的。在現實應用里,因為成本的考慮和刀具的限制,完美的平衡僅在十分幸運時達到。因此,精度等級必須設置成允許一定量的把有害影響控制在一個可接受水平的殘余不平衡。在ISO1940里給出的精度通常產生滿意的結果,但確定你實施的標準適合要平衡的刀具。例如,和剛性負載螺旋槳相比,機床將很明顯地使用不同的數值。

  二、刀具選用和維護 刀具平衡不只是測量不平衡量和增加或去除重量。刀具選用至關重要。短的分量輕的刀具容易平衡到很好的精度,而大型的重的刀具要困難得多并有產生很大振動的傾向。你也能通過選擇已做過預平衡或預加工到最小不平衡的刀柄來節約時間和削減成本。

  更進一步你可以通過常規的維護和仔細的處理來減少必須平衡的數量。刀柄的任何表面損壞將影響平衡和同心度。為什么?當旋轉速度爬升時刀柄缺陷的影響被放大。假如你的儀器測到每分鐘1000轉時可忽略的力,當轉速為每分鐘10000轉時力增加100 倍,每分鐘20000轉時為400倍。

  極好的同心度還在高速主軸下更重要,因為如果刀具不在主軸中心線上回轉,它變成額外不平衡的首要因素。但是不平衡刀柄的影響在較低速度下也是明顯的。小的不平衡能引起你的加工中心主軸軸承損壞的很高的力,而且連續的很大的徑向力回導致軸承的早期失效和昂貴的機床維修費用。

  還有,要記住任何的調節(安裝或去除刀具組件,旋緊螺母或任何細微的扭轉或熔補)都需要某種程度的平衡。即使調節干擾刀具的平衡量僅有幾克×幾毫米,這個不平衡量轉化成振動的增加,引起刀具磨損加快、表面光潔度惡化和零件形位精度的下降(如鏜孔時圓度或直線度的丟失)。

  三、精度恰當=更好的平衡 除了正確的維護和處理高質量的刀柄,刀具組件正確地裝到機床主軸是重要的。為獲得牢固穩定的連接刀柄匹配主軸錐孔應盡可能精確。刀柄配合得好和差的區別在高速下尤其明顯。你可能擁有世界上平衡得最好的刀具,但如果它沒有正確連到主軸上,那你是自找麻煩。

  當你認為今天出售的很多加工中心配備有最高轉速10000轉或以上的主軸,你不得不推論出刀柄的質量必須和主軸的性能同等水準。它們必定是牢固的、對中心的、適當平衡的,而且沒有表面損傷和污染。如果不是這樣,肯定發生振動,那將產生振顫并降低刀具壽命和表面光潔度。

  不是所有的刀具都需要平衡是正確的,尤其當處理過程引起成本增加和額外的步驟時。是否要做刀具平衡應視具體情況。在高速下平衡效果最突出,但是在任何速度下平衡刀具產生更好的形位精度、提高表面光潔度和延長刀具壽命。

  平衡的刀具產出最佳的零件。雖然它需要一些額外的時間和照料,恰當的平衡將延長你刀具和主軸的壽命并將增加可用時間,而且為客戶生產出精確的高質量零件。

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