1、第 4 章数控机床的安装调试及保养维修一台数控机床在设计、制造的过程中采用了各种措施来保证运行的可靠性和稳定性。尽管如此，数控机床与其他产品一样，具有其特定的使用条件。在数控机床的使用现场，如果不能提供机床要求的运行条件，首先难以保证数控机床运行的可靠性，同时也很难达到数控机床的设计指标。数控机床的使用和维护，在数控机床的生命周期中起着至关重要的作用，对数控机床指定的技术指标、可靠性，甚至使用寿命都会产生重要的影响。4.1 数控机床的基本使用条件在机床制造厂提供的数控机床安装使用指南中，对数控机床的使用条件提出了明确的要求，如数控机床运行的环境温度、湿度、海拔高度、供电指标、接地要求、振动等。
2、数控机床属于高精度的加工设备，其控制精度一般都能够达到 0.01mm 以内，有些数控机床的控制精度更高，甚至达到纳米级的精度等级。机床制造厂在生产数控机床，进行精度调整时，都是基于数控机床标准的检测条件进行的，如生产车间必须保证一定的温度和湿度。机床制造，金属材料对温度变化的反应，影响数控机床的定位精度。数控机床的用户要想达到数控机床的标定精度指标，就必须满足数控机床安装调试手册中定义的基本工作条件，否则数控机床的设计精度指标在生产现场是难以达到的。4.1.1 环境温度数控机床工作的环境温度是有限制条件的，一般环境温度不应超出 040的范围。当数控机床工作的生产现场的温度超过数控机床规定的运行
3、范围后，一方面无法达到数控机床的精度指标，另一方面可能导致数控机床的电气故障，造成电气部件损坏。为了保证数控机床在环境温度高的生产现场可以稳定可靠运行，机床制造厂采取了相应的措施。许多数控机床的电气柜配备了工业空调，对电气柜中的驱动器等发热部件产生的热量进行冷却。由于采用空调冷却，使得电气柜的内部和外部的温差很大，在湿度高的环境中也可能导致数控机床的故障，甚至电气部件的损坏。如由于数控机床电气柜的密封性能不好，在数控机床断电后，空气中的水分子在数控系统部件的元器件上产生凝结。当数控机床再次上电时，由于水的导电性，数控机床中各种电气部件上的露水，可能会导致电气柜中元器件的短路损坏，特别是高电压部
4、件。因此，在高温高湿地区使用数控机床的用户要特别注意环境可能对数控机床造成的影响，避免或减少数控机床停机导致的经济损失。因此，为数控机床的工作现场提供一个良好的环境是必要的，例如将数控机床安放在恒温车间中进行加工生产。4.1.2 环境湿度当数控机床工作在高温，特别是高湿环境中时，应尽可能减少机床断电的次数。数控机床断电的主要目的一是安全，二是节能。数控机床的耗能最高的部件是伺服驱动器，其他部件，如数控系统的显示屏，输入输出模块等，需要的功率都非常小。只要断开驱动器的职能信号，整个数控机床的能源消耗并不高。因此，在高湿度环境中工作的数控机床可以只断掉伺服系统的电源，而不关断数控系统的主电源，这样
5、就可以避免由于结露造成的硬件故障。当然，机床制造厂对于销往高湿地区的数控机床，还可以选配电气柜的加热器，用于排除电气部件的结露。在消除结露后，才能接通数控系统和驱动系统的电源。4.1.3 地基要求与数控机床使用的环境温度指标相同，数控机床对工作现场的地基，以及数控机床在工作现场的安装调试也会影响数控机床的动态特性和加工精度。假如数控机床的工作现场地基不坚固，或者导轨的水平度没有达到要求，数控机床的动态特性将会受到影响。数控机床在高加速度或高伺服增益设定情况下可能出现振动，从而不能保证加工的高精度。另外，对于高精度的数控机床，如果工作现场的地基与车间外的地面环境之间没有任何隔振措施，车间外面的振
6、源也会影响机床的精度，如车间外道路上重型运输车辆产生的振动将直接影响加工的精度。4.1.4 对海拔高度的要求数控机床工作地允许的海拔高度一般低于 1 000m，当超过这个指标后，伺服驱动系统的输出功率将有所下降，因而影响加工的效果。如果一台数控机床准备在高原地区使用，在做电气系统配置时一定要考虑到高原环境的特点，选择伺服电机时功率指标要适当增大，以保证在高海拔的发生现场数控机床的驱动系统可以提供足够的功率。4.1.5 对电源的要求电源是数控机床正常工作的最重要的指标之一。没有一个稳定可靠的三相电源，数控机床稳定可靠运行是得不到保证的。数控机床的动力来自伺服驱动器，伺服驱动器又是很强的干扰源，伺
7、服驱动器装置不仅可能对电气柜中的电气部件产生干扰，而且伺服驱动器在工作中会同时对三相电源产生高次谐波干扰。当用户的生产现场有多台数控机床时，数控机床对供电电源产生的干扰可能影响其他数控机床的正常运行。特别是对于采用大功率的伺服驱动装置的数控机床，如大功率伺服电机或大功率伺服主轴，在工作中会产生非常强的电源干扰。防止伺服系统电源干扰的措施是在数控机床的电器柜中，在三相主开关与伺服驱动器的电源进线之间配置电源滤波器。用户在订购数控机床时，可根据生产现场的情况向机床制造厂提出配置电网滤波器的要求。生产车间现场电网品质的好坏不仅取决于生产现场的供电设备，更重要的是取决于生产现场的用电设备。只有减小或消
8、除每台数控机床对电网产生的高次谐波干扰，才能保证整个生产现场所有数控机床正常稳定运行，避免由于不必要的停机而造成的经济损失。越来越多的用户已经逐步认识到生产现场供电电源的品质对生产的影响。4.1.6 保护接地的要求数控机床在生产现场的保护接地也是一个普遍存在的问题。很多数控机床的用户对三相动力电源的中线和保护接地的区别认识模糊。数控机床在生产现场的保护接地是影响数控机床可靠的重要因素之一。我国的动力电源为三相 380V A C。采用三相四线制的供电方式。数控机床属于敏感电气设备，在通用电气安装标准中规定，数控机床必须连接保护接地。如果在数控机床内需要使用中线连接单相的用电设备，比如 24V 直
9、流稳压电源或空调等，必须得到机床用户的认可。在数控机床的电气柜中，中性线与保护接地必须分开。绝对不能使用中性线作为数控机床的保护接地。如果在数控机床电气系统的设计时使用三相电源的中性线，必须在数控机床的技术文件中有明确的描述，如数控机床的安装调试说明书或数控机床的电气图。在数控机床的电源端子上对中性线提供带有字母“N”的标志，保护接地端子应提供带有“PE”字母的标志。在电气柜内部中性线和保护接地电路之间是不相连的，也不应将保护接地与中性线在数控机床的外部连接后作为 PEN 与 PE 端子连接。中性线是供电电网中消除电网不平衡的回路。虽然中性线在变电站一处已经做了接地处理，但是中性线绝对不能作为
10、保护接地使用。许多用户错误地认为由于三相四线制供电系统中没有保护接地，所以只能使用中性线作为保护接地。其实保护接地不是来自三相四线制的供电系统，而是来自生产现场。首先，电气设备的保护接地的目的是保护操作人员的人身安全，其次是保护数控机床中各个电气部件的安全可靠。尽管中性线在变电站一端已经做了接地处理，从数控机床的工作现场到变电场到变电站的接地点之间可能相距很远，车间内使用三相动力电源的各种设备产生的不平衡电流都要通过中性线流向变电站的接地点，由于导线电阻与导线的长度有关，这样中性线内的不平衡电流就会因此而产生一个较强的电势而使整个机床带电，危害各电敏元器件，甚至可能导致数控机床操作人员的人身伤
11、害。因此，绝对不能将车间三相电源的中线作为保护接地与数控机床 PE 端子连接。车间现场的保护接地是各种设备稳定可靠运行的基本保证。在建设新的数控加工车间时，必须考虑到车间内接地的设计。使每个工位的配电箱都配备独立的保护接地。对于老厂房中的数控设备，应对供电系统进行改造，是每个工位的保护接地满足国家标准的要求。数控设备生产现场基础设施的建设或改造，是保证设备稳定运行的基础。这个基础可以减少设备的停机时间，反而会为企业生产更高的经济效益。4.2 数控机床的安装调试4.2.1 安装调试的各项工作首先要看新的数控机床是属于小型还是大型。通常小型机床安装比较简单，由于大型数控机床考虑运输和包装等问题，不
12、得不将整体机床分解成几大部分，所以到达工作现场后必须重新组装与仔细调整，工作量较大而且也比较复杂。因此，小型数控机床就免去分解后重组的工作量。尽管如此，小型数控机床开箱验收及开机调试也必须认真、仔细地对待这项工作，避免出差错造成损失。通常，数控机床安装调试，必须经过以下各工作步骤：(1)初就位工作。机床到达之前就应按机床厂提供的基础图打好机床安装基础，并预留地脚螺栓预置孔。按装箱清单清点备品、配件、资料及附件。对随机文件要有专人专项保管(特别是数控机床参数设置明细表等文件)。按说明书，把机床各大部件在现场地基上就位，对各紧固件必须对号入座。(2)机床的连接工作。机床各部件组装前，先去除安装连接
13、面、导轨及各运动部件面上的防锈涂料，做好各部件外表的清洁工作。然后把机床各部件组装成整机，如将立柱、数控柜、电气柜装在床身上，刀库机械手装到立柱上。在床身上装上接长床身等。组装时要使用原来的定位销、定位块和定位元件，使安装位置恢复到机床拆卸前的状态，以利于下一步的精度调试。部件组装完成后就进行电缆、油管和气管的连接。机床说明书中有电气接线图和气、液压管路图，应据此把有关电缆和管道按标记一一对号接好。连接时特别要注意清洁工作和可靠的接触及密封，并检查有无松动和损坏。电缆插上后一定要拧紧紧固螺钉，保证接触可靠。油管、气管连接中要特别防止异物从接口中进人管路，造成整个液压系统故障，管路连接时每个接头
14、都要拧紧。否则在试车时，尤其在一些大的分油器上如有一根管子渗漏油，往往需要拆下一批管子，返修工作量很大。电缆和油管连接完毕后，要做好各管线的就位固定，防护罩壳的安装，保证整齐的外观。(3)数控系统的连接与调整包括开箱检查、外部电缆连接、电源连接、设定的确认、输入电流、电压、频率及相序的确认及机床参数的确认等。(4)通电试车。(5)机床精度及功能调试。(6)试运行。(7)组织机床验收工作。4.2.2 新机床数控系统的连接对新机床数控系统的连接与调整应进行以下各项内容并注意有关问题：(1)数控系统的开箱检查。对于数控系统，无论是单个购入或是随机床配套购入均应在到货后进行开箱检查。检查包括系统本体和
15、与之配套的进给速度控制单元和伺服电机、主轴控制单元和主轴电机。检查它们的包装是否完整无损，实物和订单是否相符。此外还应检查数控柜内各插接件有无松动，接触是否良好。(2)外部电缆的连接。外部电缆连接是指数控装置与外部 MDICRT 单元、强电柜、机床操作面板、进给伺服电机动力线与反馈线、主轴电机动力线与反馈信号线的连接以及与手摇脉冲发生器等的连接。应使这些连接符合随机提供的连接手册的规定。最后，还应进行地线连接。地线要采用一点接地法(即辐射式接地法)，如图 4-1 所示。图 4-1 一点接地法图示这种接地法要求将数控柜中的信号地、强电地、机床地等连接到公共接地点上，而且数控柜与强电柜之间应有足够
16、粗的保护接地电缆，如截面积为 5.514 mm2的接地电缆。而总的公共接地点必须与大地接触良好，一般要求接地电阻小于 47。(3)数控系统电源线的连接。应在先切断控制柜电源开关的情况下连接数控柜电源变压器原边的输入电缆。检查电源变压器与伺服变压器的统组抽头连接是否正确，尤其是引进的国外数控系统或数控机床更需如此，因为有些国家的电源电压等级与我国不同。(4)设定的确认。数控系统内的印刷线路板上有许多用短路棒短路的设定点，需要对其适当设定以适应各种型号机床的不同要求。一般来说，用户购入的整台数控机床，这项设定已由机床制造厂完成，用户只需要确认即可。但对于单体购入的 CNC 系统，用户则需要自行设定
17、。确认工作应按随机维修说明书要求进行。一般有三点：第一，先确认控制部分印刷线路板上的设定：确认主板、ROM 板、连接单元、附加轴控制板和旋转变压器或感应同步器控制板上的设定。它们与机床返回基准点的方法、速度反馈用检测元件、检测增益调节及分度精度调节有关。第二，要确认速度控制单元印刷线路板上的设定，无论是直流或交流速度控制单元上皆有一些设定点，用于选择检测元件种类、回路增益以及各种报警等。第三，要确认主轴控制单元印刷线路板上的设定，上面有用于选择主轴电机电流极限与主轴转速等的设定点(除数字式交流主轴控制单元上已用数字设定代替短路棒设定，所以只有通电时才能进行设定与确认，其他交、直流主轴控制单元上
18、均有)。(5)输入电源电压、频率及相序的确认。这方面要按以下三点进行：第一，检查确认变压器的容量是否能满足控制单元与伺服系统的电耗。第二，检查电压波动是否在允许范围之内。第三，对采用晶体管控制元件的速度控制单元与主轴控制单元的供电电流，一定要严格检查相序，否则会使熔丝熔断。(6)确认直流电源的电压输出端是否对地短路。各种数控系统内部都有直流稳压电单元，为系统提供所需的十 5 V、15 V、+24V 等直流电压。因此，在系统通电前，应检查这些电源的负载是否有对地短路现象，可用万用表来确认。(7)数控柜通电，检查各输出电压。在接通电源之前，为了确保安全，可先将电机动力线断开。这样，在系统工作时不会
19、引起机床运动。但是，应根据维修说明书的介绍对速度控制单元作一些必要的设定，不致因断开电机动力线而造成报警。接通电源之后，首先检查数控柜中各个风扇是否旋转，借此也可确认电源是否已接通。检查各印刷线路板上的电压是否正常，各种直流电压是否在允许的波动范围之内。一般来说。对+5 V 电源要求较高，波动范围在土 5，因为它是供给逻辑电路用的。(8)确认数控系统各种参数的设定系统(包括 PLC)参数设定目的是使数控装置与机床连接时，能够使机床处于最佳工作状态，具备最好的工作性能。即使数控装置属于同一类型、同一型号，其参数设置也随机床而异。显示参数的方法有多种，但大多数可通过 MDICRT单元上的“PARA
20、M”键来显示已存人系统存储器的参数。机床安装调试完毕时，其参数显示应与随机附带的参数明细表一致。如果所用的进给和主轴控制单元是数字式的，那么它的设定也都是用数字设定参数，而不是用短路棒。此时，须根据随机所带的说明书，一一予以确认。(9)确认数控系统与机床侧的接口。现代数控机床的数控系统都具有自诊断功能，在显示屏 CRT 画面上可以显示出数控系统与机床可编程序控制器(PLC)，可以反映出从 NC 到PLC，从 PLC 到机床(MT 侧)以及从 MT 侧到 PLC 侧，从 PLC 到 NC 侧的各种信号状态。至于各信号的涵义及相互逻辑关系，随每个 PLC 的梯形图而异。用户可根据机床厂提供的顺序程
21、序单(即梯形图)说明书(内含诊断地址表)，通过自诊断画面确认数控机床与数控系统之间接口信号是否正确。(10)纸带阅读机光电放大器的调整。当发现读带信息有错误时，则需要对放大器输出波形进行检查调整。调整时可用黑色环形 40 m 长的纸带试验(其上有孔、无孔交错排列)，使开关置于手动方式，用示波器测量光电放大器印刷线路板上的同步孔、使“ON”和“OFF”时间比为 6：4，再用示波器测量 8 个信号孔检测端子上的波形，使其符合要求即可。4.2.3 精度调试与功能调试 新购进的数控机床在安装中，首先要对机床主床身的水平度进行精确调整。利用固定床身的地脚螺栓与垫铁找好水平，水平找好后再移动机床床身上的主
22、立柱、溜板、工作台等运动部件，并仔细观察各运动部件在各坐标全行程内的水平状况，调整到允差范围之内。完成上述工作后，下一步可以使机床使用 G28 Y0 或 G30 YO ZO 等程序自动移动到刀具交换位置。以手动方式调整装刀机械手与卸刀机械手相对于机床主轴的位置。此时，可用校对心棒进行检测。有误差时，就调整机械手行程，或修改换刀位置点的设定值，即改变数控系统内的参数设定。调整好以后，必须紧固各调整螺钉及刀具库的地脚螺栓。这时，才可以装几把刀柄(注意，重量应在允许值范围以内)，进行多次从刀库到主轴的往复运动并交换刀具。交换动作必须准确无误，不产生冲击，保证不会掉刀。对带有 APC 装置的机床应将工
23、作台移动至交换位置，调整好托盘站与工作台的相对位置，使工作台自动交换时平稳、可靠、动作无误、准确到位。再在工作台上加额定负载的7080工作物进行重复，多次交换，当反复试验无误后，再紧固调整螺钉与地脚螺栓。在数控系统与机床联机通电试车时，虽然数控系统已经确认，工作正常无任何报警，但为了预防万一，应在接通电源的同时，作好按压急停按钮的准备，以备随时切断充源。例如，伺服电机的反馈信号线接反了或断线，均会出现机床“飞车”现象，这时就需要立即切断电源，检查接线是否正确。在正常情况下，电机首先通电的瞬时，可能会有微小转动，但系统的自动漂移补偿功能会使电机轴立即返回。此后，即使电源再次断开、接通，电机轴也不
24、会转动。可以通过多次通、断电源或按急停按钮的操作，观察电机是否转动，从而也确认系统是否有自动漂移补偿功能。在检查机床各轴的运转情况时，应用手动连续进给移动各轴，通过 CRT 或 DPL(数字显示器)的显示值检查机床部件移动方向是否正确。如方向相反，则应将电机动力线及检测信号线反接才行。然后检查各轴移动距离是否与移动指令相符。如不符，应检查有关指令、反馈参数以及位置控制环增益等参数设定是否正确。随后，再用手动进给，以低速移动各轴，并使它们碰到超程开关，用以检查超程限位是否有效，数控系统是否在超程时发出报警。最后，还应进行一次返回基准点动作。机床的基准点是以后机床进行加工的程序基准位置，新数控机床
25、进行验收时，要对机床的几何精度进行检查，包括工作台的平面度、各坐标方向移动时工作台的平行度及相互垂直度。必须仔细检测主轴孔的径向跳动及主轴的轴向窜动量是否在允差范围内，主轴在 Z 坐标方向移动的直线度以及主轴回转轴心线对工作台面的垂直度是否符合要求。4.2.4 数控机床的开机调试新购买的数控机床在安装好以后能否正确、安全地开机，调试是很关键的一步。这一步的正确与否在很大程度上决定了这台数控机床能否发挥正常的经济效率以及它本身的使用寿命，这对数控机床的生产厂和用户都是事关重大的问题。数控机床开机调试步骤的宗旨是安全、快速。目的是为了节省开机调试的时间，少走弯路，减少故障，防止意外事故的发生，正常
26、的发挥数控机床的经济效益，使数控技术得到更广泛的普及。开机调试的顺序如下：1.通电前的外观检查（1）机床电器检查 打开机床电控箱，检查继电器、接触器、熔断器、伺服电机速度控制单元插座，主轴电机速度控制单元插座等有无松动，如有松动应恢复正常状态。有锁紧机构的接插件一定要锁紧。有转接盒的机床一定要检查转接盒上的插座，接线有无松动。有锁紧机构的一定要锁紧。 （2）CNC 电箱检查 打开 CNC 电箱门，检查各类插座，包括各类接口插座、伺服电机反馈线插座、主轴脉冲发生器插座、手摇脉冲发生器插座、CRT 插座等，如有松动要重新插好，有锁紧机构的一定要锁紧。按照说明书检查各个印刷线路板上的短路端子的设置情
27、况，一定要符合机床生产厂所设定的状态，确实有误的应重新设置。一般情况下无需重新设置，但用户一定要对短路端子的设置状态做好原始记录。 （3）接线质量检查 检查所有的接线端子，包括强、弱电部分在装配时机床生产厂自行接线的端子及各电机电源线的接线端子。每个端子都要用旋具紧固一次，直到用旋具拧不动为止(弹簧垫片要压平)。各电机插座一定要拧紧。 （4）电磁阀检查 所有电磁间都要用手推动数次，以防止长时间不通电造成的动作不良。如发现异常，应做好记录，以备通电后确认修理或更换。（5）限位开关检查 检查所有限位开关动作的灵活性及固定是否牢固，发现动作不良或固定不牢的应立即处理。（6）操作面板上按钮及开关检查
28、检查操作面板上所有按钮、开关、指示灯，发现有误应立即处理。检查 CRT 单元上的插座及接线。 （7）地线检查 要求有良好的地线，测量机床地线、CNC 装置的地线，接地电阻不能大于 1。（8）电源相序检查 用相序表检查输入电源的相序，确认输入电源的相序与机床上各处标定的电源相序应绝对一致。有二次接线的设备，如电源变压器等，必须确认二次接线的相序的一致性，要保证各处相序的绝对正确。此时应测量电源电压，做好记录。2.机床总电压的接通（1）接通机床总电源。检查 CNC 电箱、主轴电机冷却风扇、机床电器箱冷却风扇的转向是否正确，润滑、液压等处的油标指示以及机床照明灯是否正常。各熔断器有无损坏，如有异常应
29、立即停电检修，无异常可以继续进行。（2）测量强电各部分的电压。特别是供 CNC 及伺服单元用的电源变压器的初、次级电压，并做好记录。（3）观察有无漏油。特别是供转塔转位、卡紧、主轴换挡以及卡盘卡紧等处的液压缸和电磁阀，如有漏油应立即停电修理或更换。3. CNC 电箱通电（1）按 CNC 电源通电按钮，接通 CNC 电源。观察 CRT 显示，直到出现正常画面为止。如果出现 ALARM 显示，应该寻找故障并排除，此时应重新送电检查。（2）打开 CNC 电箱，根据有关资料上给出的测试端子的位置测量各级电压，有偏差的应调整到给定值，并做好记录。（3）将状态开关置于适当的位置，如日本 FANUC 系统应
30、放置在 MDI 状态，选择到参数页面，逐条逐位地核对参数，这些参数应与随机所带参数表符合。如发现有不一致的参数，应搞清各个参数的意义后再决定是否修改。如间隙补偿的数值与参数表不一致，在进行实际加工后可随时进行修改。 （4）将状态选择开关放置在 JOG 位置，将点动速度放在最低挡，分别进行各坐标正、反方向的点动操作，同时用手按与点动方向相对应的超程保护开关，验证其保护作用的可靠性。然后，再进行慢速的超程试验，验证超程撞块安装的正确性。（5）将状态开关置于 ZRN(回零)位置，完成回零操作，无特殊说明时，一般数控机床的回零方向是在坐标的正方向，观察回零动作的正确性。有些机床在设计时就规定首先进行回
31、零操作，参考点返回的动作不完成就不能进行其他操作。因此，遇此情况应首先进行本项操作，然后再进行其他项操作。（6）将状态开关置于 JOG 位置或 MDI 位置，进行手动变挡(变速)试验。验证后将主轴调速开关放在最低位置，进行各挡的主轴正、反转试验，观察主轴运转情况和速度显示的正确性，然后再逐渐升速到最高转速，观察主轴运转的稳定性。（7）进行手动导轨润滑试验，使导轨有良好的润滑。（8）逐渐变化快移超调开关和进给倍率开关，随意点动刀架，观察速度变化的正确性。4.MDI(手动数据输入)试验（1）将机床锁住开关（MACHINE LOCK)放在接通位置，用手动数据输入指令进行主轴任意变挡、变速试验。测量主
32、轴实际转速，并观察主轴速度显示值，调整其误差应限定在土 5之内。(此时对主轴调速系统应进行相应的调整。)（2）进行转塔或刀座的选刀试验。输入指令：T0100 1NPUT STARTT0300 1NPUT STARTT0900 1NPUT START进行此实验的目的是检查刀座或正转、反转和定位精度的正确性。 （3）功能试验。用手动数据输入方式指令 G01、G02、G03 并指令适当的主轴转速、F码、移动尺寸等，同时调整进给倍率开关(FEED OVERFIDE)，观察功能执行情况及进给率变化情况。（4）给定螺纹切削指令 G32，而不给主轴转速指令，观察执行情况，如不能执行则为正确，因为螺纹切削要靠
33、主轴脉冲发生器的同步脉冲。然后，增加主轴转动指令，观察螺纹切削的执行情况。(除车床外，其他机床不进行该项实验。)（5）根据订货的情况不同，循环功能也不同，可根据具体情况对各个循环功能进行试验。为防止意外情况发生，最好先将机床锁住进行试验，然后再放开机床进行试验。5. EDIT(编辑)功能试验将状态选择开关置 EDIT 位置，自行编制一个简单程序，尽可能多地包括各种功能指令和辅助功能指令，移动尺寸以机床最大行程为限，同时进行程序的增加、删除和修改。6.自动(AUTO)状态试验将机床锁住，用 5 编制的程序进行空运转试验，验证程序的正确性。然后，放开机床分别将进给倍率开关、快移超调开关、主轴速度超
34、调开关进行多种变化，使机床在上述各开关的多种变化的情况下进行充分地运行后再将各超调开关置于 100处，使机床充分运行，观察整机的工作情况是否正常。 7.外围设备试验 （1）用 PPR 或 FACIT4070 将参数和程序穿制成纸带，参数纸带要妥善保存，以备后。（2）将程序纸带用光电读入机送入 CNC，确认后再用程序运行一次，验证光电读入机工作的正确性。至此，一台数控机床开机调试完毕。4.3 数控机床的保养维修4.3.1 数控机床的保养的概念1系统的可靠性衡量系统可靠性的两个基本参数是故障频次和相关运行时间。因此，通常用“平均无故障工作时间”(MTBFmean time between fail
35、ures)和“平均故障率”(AFRaverage failure rate)来作为衡量的标准。所谓平均无故障工作时间，是指系统在可修复的相邻两次故障之间能正常工作的时间的平均值。我国“机床数字控制系统通用技术条件”规定：数控系统产品可靠性验证用“平均无故障工作时间”作为衡量的指标，具体数值应在产品标准中给出，但数控系统的最低可接受的 MTBF 不低于 3 000 h。有关资料显示，世界上有些 CNC 系统的 MTBF 已可达 22 000 h。而 FANUC 公司的 CNC 系统，采用平均月故障率作为可靠性的主要指标(见表 4-1)。表 4-1 可靠性的主要指标产品年代 平均故障率/（次/月）
36、 平均无故障时间/月20 世纪 70 年代末 0.1 1020 世纪 80 年代中 0.03 3320 世纪 80 年代末 0.02 5020 世纪 90 年代初 0.01 1002数控机床的利用率数控机床的利用率低是我国机械加工行业的一个大问题，经常可以发现许多数控机床被闲置，开动率很低。为了提高数控机床的利用率，应该合理安排加工工序，充分做好准备工作，尽量减少数控机床的空等时间(如等待刀具、工装夹具及加工程序等)，凡是由在数控机床上加工的，都应当在其上加工，使数控机床的开动率能达到 6070。 此外，还应加强对有关技术人员的培训。CNC 系统具有技术密集和知识密集的特点，在一开始使用数控机
37、床时，多是由于操作技术不熟练而发生机床故障。例如，某厂进了台加工中心机床，在使用的第一年中共发生了 16 次停机较长的故障。究其原因，其中有 7 次故障是由于操作、保养不当引起的；3 次是电源、机床电气部分的故障；2 次是机床调整不当引起的；1 次是 CNC 系统显示出错。由此可见，因操作、保养、调整不当引起的故障占总故障次数的 56.3，而 CNC 系统的故障只占 25。因此，有必要对有关人员，包括对机床维修人员、加工零件编程人员、工艺编制人员以及生产调度、定额制定、生产准备、管理人员进行各种技术培训。对一般人员只要普及数控技术知识、了解数控机床特点、利用数控机床加工过程的要领即可。而对数控
38、系统操作人员、维护人员及编程人员则要进行专业技术培训，既可以在厂内现场培训，也可以到有关数控技术培训中心进行培训。要求这类专业人员具备熟练的操作技巧和快速理解加工程序的能力，能对机床加工中出现的各种情况进行综合判断，分析影响加工质量的因素并提出处理的对策；具备及时判断小故障的起因及排除故障的能力；还应具有较强的责任心和良好的职业道德。当然，为了保证数控系统的开动率，还应加强数控系统的维护工作，这包括两个方面的内容，一是日常维护，即预防性维修；二是一旦发生故障，应及时修理，尽量缩短修理时间，尽快使数控系统投入使用。3数控系统日常维护数控机床的日常维护也是数控机床运行的稳定性，可靠性保证，是延长数
39、控机床使用寿命的手段。数控机床的日常保养和维护的项目在机床制造厂提供的机床使用说明书中有明确的描述。尽管数控机床在其设计生产中采取了很多手段和措施来保证可靠性和稳定性，但是在数控机床的使用过程中如果不能满足规定的运行条件，或不按照规定进行维护，都有可能造成数控机床的停机。一旦机床由于机械故障或者电气故障而停机，导致生产的中断，加之恢复机床正常运行所需要的费用，如维修，采购配件以及服务等，造成的经济损失是可观的。因此，在数控机床使用过程中的维护和保养也是使数控机床创造更多价值的重要手段。概括起来，要注意以下几个方面： （1）制定数控系统的日常维护的规章制度。根据各种部件的特点，确定各自保养条例。
40、如明文规定哪些地方需要天天清理(如 CNC 系统的输入输出单元光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等)，哪些部件要定期检查或更换(如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次)。（2）应尽量少开数控柜和强电柜的门。因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的印制线路板或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路板的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是一种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有严格的规定，除非进行必要的调整和维修
41、，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。（3）定时清扫数控柜的散热通风系统。应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常。应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，应及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度过高(一般不允许超过 55)，造成过热报警或数控系统工作不可靠。（4）数控系统的输入输出设备的定期维护。FANUC 公司 20 世纪 80 年代的产品绝大部分都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，应做到以下几点：1）每天必须对光电阅读机的表面(包括发光体和受光体)、纸带压板以及纸带通道用含有酒精的纱布擦
42、拭。2）每周定时擦拭纸带阅读机的主动轮滚轴、压紧滚轴以及导向滚轴等运动部件。3）每半年对导向滚轴、张紧臂滚轴等加注润滑油一次。4）在使用纸带阅读机时，一旦使用完毕，就应将装有纸带阅读机的小门关上，防止尘土落入。（5）定期检查和更换直流电动机电刷。20 世纪 80 年代生产的数控机床，大多使用直流伺服系统，电动机电刷的过度磨损将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，检查周期随机床使用频繁度而定，一般为每半年或一年定期检查一次。（6）经常监视数控系统用的电网电压。FANUC 公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的 85110的范围内波动，如果超出此范围
43、，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。（7）定期更换存储器用电池。FANUC 公司所生产的数控系统内的存储器有两种：不需电池保持的磁泡存储器。需要用电池保持的 CMOS RAM 器件，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内部设有可充电电池维持电路。在数控系统通电时，由+5 V 电源经一个二极管向 CMOS RAM 供电，并对可充电电池进行充电；当被控系统切断电源时，则改为由电池供电来维持 CMOS RAM 内的信息。在一般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常地工作。另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。（8）数控系
44、统长期不用时的维护。为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用。由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此。在机床锁住不动的情况下(即伺服电动机不转时)，让数控系统空运行，利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠。实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整合电
45、动机损坏。（9）备板的维护。印制线路板长期不用容易出故障，因此对所购的备板应定期放到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。（10）做好维修前的准备工作。为了能及时排除故障，应在平时做好维修前的准备，主要有三个方面：技术准备。维修人员应在平时充分了解系统的性能。为此，应熟读有关系统的操作说明书和维修说明书，掌握数控系统的框图、结构布置以及印制线路板上可供检测的测试点上正常的电平值或波形。维修人员应妥善保存好数控系统现场调试之后的系统参数文件和 PLC 参数文件，它们可以是参数表或参数纸带。另外，随机提供的 PLC 用户程序、系统文件、用户宏程序参数和刀具文件参数以及典型的零件程序、数控系统功能测
46、试纸带等都与机床的性能和使用有关，都应妥善保存。工具准备。维修工具只需准备一些常用的仪器设备即可，如交流电压表、直流电压表，其测量误差在2范围内即可。万用表应准备一块机械式的，可用它测量晶体管。各种规格的旋具也是必备的。如有纸带阅读机，则还应准备清洁纸带、阅读机用的清洁液和润滑油等。如有条件，用户最好备有一台带存储功能的双线示波器。另外，在进行维修时还应注意不要因仪器测头造成元器件短路而引起系统更大的故障。备件准备。为了能及时排除故障，用户应准备一些常用的备件，如各种熔断器、晶体管模块以及直流电动机用电刷。至于备板，则视用户经济条件而定。一般来说，可不必准备，一是花钱多，二是长期不用，反而易损
47、坏。定期维护表见表 4-2。表 4-2 定期维护表序号 检查周期 检查部位 检查要求1 每天 导轨检查润滑油的油面、油量，及时添加油，润滑油泵能否定时启动、打油及停止。导轨各润滑点在打油时是否有润滑油流出2 每天X、Y、Z 及回转轴的导轨清除导轨面上的切屑、脏物、冷却水剂，检查导轨润滑油是否充分，导轨面上有无划伤损坏及锈斑，导轨防尘刮板上有无夹带铁屑，如果是安装滚动滑块的导轨，当导轨上出现划伤时应检查滚动滑块3 每天 压缩空气起源 检查气源供气压力是否正常，含水量是否过大4 每天机床进气口的油水自动分离器和自动空气干燥器及时清理分水器中滤出的水分，加入足够润滑油，空气干燥器是否能自动切换工作，
48、干燥剂是否饱和5 每天 气液转换器和增压器 检查存油面高度并及时补油6 每天 主轴箱润滑恒温油箱恒温油箱正常工作，由主轴箱上油标确定是否有油润滑，调节油箱制冷温度能正常启动，制冷温度不要低于室温太多（相差 25，否则主轴容易“出汗”（空气水分凝结）7 每天 机床液压系统油箱、油泵无异常噪声，压力表指示正常工作压力，油箱工作油面在允许范围内，回油路上背压不得过高，各管路接头无泄漏和明显振动8 每天 主轴箱液压平衡系统平衡油路无泄漏，平衡压力表指示正常，主轴箱在上、下快速移动时压力表波动不大，油路补油机构动作正常9 每天数控系统及输入/输出系统光电阅读机的清洁，机械结构润滑良好，外接快速穿孔机或程
49、序服务器连接正常10 每天各种电气装置及散热通风装置数控柜、机床电气柜 、排风扇工作正常，风道过滤网无堵塞，主轴伺服电机、冷却风道正常，恒温油箱、液压油箱的冷却散热片通风正常11 每天 各种防护装置导轨、机床防护罩应动作灵活而无漏水，刀库防护栏杆、机床工作区防护栏检查门开关动作正常，在机床四周各防护装置上的操作按钮、开关、急停按钮位置正常12 每周 清洗各电柜进气过滤网13 半年 滚珠丝杠螺母副清洗丝杠上旧的润滑脂，涂上新油脂，清洗螺母两端的防尘圈14 半年 液压油路清洗溢流阀、减压阀、滤油器 、油箱箱底，更换或过滤液压油，注意加入油箱的新油必须经过过滤和去水分15 半年 主轴润滑恒温油箱清洗过滤器 ，更换润滑油，检查主轴箱各润滑点是否正常供油16 每年检查并更换直流伺服电机炭刷从炭刷窝内取出炭刷，用酒精棉清除炭刷窝内和整流子上的碳粉，当发现整流子表面有被电弧烧伤时，抛光表面、去毛刺，检查炭刷表面和弹簧有无失去弹性， 更换长度过短的电刷， 跑合后才能正常使用17 每年 润滑油泵、滤油器等 清理润滑油池底，清洗更换滤油器18 不定期各轴导轨上镶条，压紧 滚轮，丝杠按机床说明书上规定调整19 不定期 冷却水箱检查水箱液面高度， 冷却液各级过滤装置是否工作正常，冷却液是否变质，经常
