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1、数控机床机械装调和维修 目录 项目一数控机床装调与维修基础 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 任务二数控机床机械装调与维修工作任务的认知 学习重点 了解数控机床的工作过程了解数控机床的分类了解数控机床的布局了解机床的刚度结构了解数控机床装调高级维修工国家职业标 了解本职业不同岗位工作过程及内容掌握数控机床机械的主要特点及要求掌握数控机床维修与故障诊断 项目一数控机床装调与维修基础 一 数控机床的工作过程 数控系统通过输入 输出装置来预读取数控程序 并将数控程序中的指令代码进行二进制代码转换 并存入数控装置 数控机床中除有轨迹及定位控制功能外 还要有机床的逻辑动作控制功能 NC控制进给运动
2、和主轴转动 PLC用于数控机床的外围辅助电气的控制 二者之间通过不同的数据区进行信号和数据的交换 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 对应数控机床主轴电机的控制装置称为主轴驱动单元 其接收来自数控装置发出的速度指令来控制主轴电机的转速 启停和转向 一 数控机床的工作过程 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 进给伺服单元就是指进给伺服驱动器 其接受数控装置的速度或位置指令 控制流过进给伺服电机绕组电流的频率和大小 使伺服电机转子的转速或转角接近速度或位置指令值 并通过检测伺服电机的编码器获得伺服电机转子或转角实际值与指令值的偏差 进给驱动单元不断调整流过伺服电机绕组电流的频率和大小 使得
3、伺服电机转子转速或转角实际值与指令值的偏差控制在要求的范围内 一 数控机床的工作过程 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 PLC的控制信号通过电气电路驱动辅助装置的执行元件工作 电气电路包括强电电路和弱电电路 PLC的控制信号经过由弱电电路中的继电器或转换电路变成能连接到强电电路的信号 再由强电回路驱动辅助装置执行元件工作 从而控制刀库 换刀机构 冷却液等运行 闭环系统有速度环闭环和位置环闭环两种形式 速度环闭环由测速发电机和速度控制单元等组成 位置环闭环由速度控制单元 测量反馈装置和CNC装置中的位置控制模块等组成 一 数控机床的工作过程 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 数控机床
4、种类繁多 根据其进给伺服系统有无反馈及反馈的位置不同可分为开环伺服 闭环伺服 半闭环伺服三种 系统无反馈则把数控机床称为开环数控图1 2所示 若有反馈 而且反馈环提供的信号来自机床的最后一个移动部件则系统为闭环数控机床 数控机床有反馈 但信号来自中间环节则为半闭环数控机床 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 二 数控机床的分类 二 数控机床的分类 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 三 数控机床机械结构的主要特点及要求 1 数控机床机械结构的主要特点 1 结构简单 操作方便 自动化程度高 2 广泛采用高效 无间隙传动装置和新技术 新产品 3 具有适应无人化 柔性化加工的特殊部件 4 对
5、机械结构 零部件的要求高 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 2 数控机床对机械结构的基本要求 1 具有较高的静 动刚度和良好的抗振性 2 具有良好的热稳定性 3 具有较高的运动精度与良好的低速稳定性 4 具有良好的操作 安全防护性能3 为了提高数控机床性能 可采取的措施 1 合理选择数控机床的总体布局 2 提高结构件的刚度 3 提高机床抗振性 4 改善机床的热变形 5 保证运动的精度和稳定性 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 三 数控机床机械结构的主要特点及要求 四数控机床的布局 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 确定机床的总体布局时 需要考虑以下两方面的问题 一方面是要从数
6、控机床的各部件的相对运动关系 结合考虑工件的形状 尺寸和重量等因素 来确定各主要部件之间的相对位置关系和配置 其中运动的分配与部件的布局是数控机床总布局的中心问题 数控机床的运动数目 尤其是进给运动数目的多少 直接与表面成形运动和机床的加工功能有关 另一方面还要全面考虑外观形状 操作维修 生产管理和人机关系等使用要求对数控机床总体布局的要求 一 数控车床的布局形式 1 数控车床的布局形式主要受工件尺寸的影响 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 四数控机床的布局 2 床身 导轨的布局 数控车床的主轴 尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床一样 但刀架和导轨的布局形式有很大变化 刀架和导轨的布
7、局应考虑机床和刀具的调整 工件的装卸 机床操作的方便性 机床的加工精度以及排屑性和抗振性 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 四数控机床的布局 3 刀架的布局 数控车床使用的回转刀架常用的类型有四方刀架 六角刀架 回转刀架必须具有良好的强度和刚度 以承受粗加工的切削力 同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度 由机床PLC来进行控制 回转刀架在机床上有两种布局形式 一种是用于加工轴类零件的回转刀架 其回转轴垂直于主轴 另一种是用于加工轴类和盘类零件的回转刀架 其回转轴平行于主轴 目前两坐标联动数控车床多采用4工位回转刀架 除此之外 也有采用6工位 8工位和10工位的 任务一数控机床的工作
8、过程与机床结构描述 四数控机床的布局 1 数控铣床的部件2 总布局与铣床的结构性能3 铣床的使用要求与总布局 1 便于同时操作和观察数控铣床的操作按钮和开关都放在数控装置上 2 数控铣床的刀具和工件的装卸及夹紧 松开 均由操作者来完成 要求易于接近装卸区域 而且装夹机构要省力简便 3 数控铣床的效率高 切屑多 排屑是个很重要的问题 铣床的结构布局要便于排屑 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 二 数控铣床的布局形式 四数控机床的布局 4 总布局与工件形状 尺寸和重量的关系铣削加工时 进给运动可以由工件运动或刀具运动来完成 或者部分由工件运动 部分由刀具运动来完成 这样就影响到了部件的配置和
9、总体关系 这都取决于被加工工件的尺寸 形状和重量 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 四数控机床的布局 5 数控机床运动分配与部件的布局的关系运动的分配与部件布局是机床总布局的中心问题 运动数目尤其是进给运动数目的多少 与表面成形运动和机床的加工功能直接相关 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 四数控机床的布局 机床的结构刚度是指机床在切削力和其他力的作用下抵抗变形的能力 数控机床比普通机床要求具有更高的静刚度和动刚度 有关标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50 1 合理选择构件的结构形式 1 正确选择截面的形状和尺寸 构件承受弯曲和扭转载荷后 其变形大小取决于抗弯和抗扭截
10、面二次矩 又称惯性矩 惯性矩大的其刚度就高 2 合理选择并布置隔板和肋板 合理布置支承件的隔板和肋板 可提高构件的静 动刚度 五 机床的结构刚度 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 3 提高构件的局部刚度 机床的导轨和支承件的连接部件往往是局部刚度最弱的部分 连接方式对局部刚度的影响很大 4 选择焊接结构的构件 机床的床身 立柱等支承件采用钢板或型钢焊接而成 具有减小质量 提高刚度的显著效果 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 五 机床的结构刚度 2 对支承件的基本要求 1 刚度 支承件刚度是指支承件在恒定载荷和交变载荷作用下抵抗变形的能力 2 抗振性 支承件的抗振性是指其抵抗受迫振动
11、和自激振动的能力 3 热变形和内应力 支承件应具有较小的热变形和内应力 这对于精密机床更为重要 4 其他 支承件设计时还应便于排屑 吊运安全 合理安置液压 电器部件 并具有良好的工艺性 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 五 机床的结构刚度 3 支承件的自身刚度支承件的自身刚度是指抵抗支承件自身变形的能力 1 为提高支承件自身刚度 在车床上会采用不同方式的胁板来支承机床部件 2 肋条的作用与肋板相同 一般将它配置在支承件的内壁上 主要是为了提高局部强度 减少局部变形和薄壁振动 3 支承件的抗振性 在设计支承件时 支承件应该具有较高的阻抗性或动强度 使得它在一定幅值周期性激振力作用下 振幅较
12、小 即应该满足静强度和动态特性的需要 并对支承件进行动态分析 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 五 机床的结构刚度 4 支承件的热变形机床工作时产生热量 同时又发散热量 减少支承件热变形的对策常用的有以下几种方式 散热和隔热 均衡温度场 对称结构 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 五 机床的结构刚度 一 准备工作1 技能准备具有一定的数控操作及编程基础 具有工量具使用的一般钳工基础 2 设备与材料准备数控机床的工作录像或者各种数控机床 3 场地准备场地 大型数控机床总装车间 数控精加工车间工作现场 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 任务实施 二 参观机械加工企业精加工车间认识
13、数控机床 指出机床的各个部件三 参观大型机械加工企业精加工车间或数控机床制造企业总装车间1 认识立式与卧式 平床身与斜床身数控车床2 认识数控铣床的布局形式 任务一数控机床的工作过程与机床结构描述 任务实施 一 数控机床装调维修高级工国家职业标准 一 机械功能部件装配和机床总装1 技能要求 1 能读懂数控机床总装配图或部件装配图 2 能绘制连接件装配图 3 能根据整机装配调试要求准备工具 工装 4 能完成两种以上机械功能部件的装配或一种以上型号数控机床总装配 5 能进行数控机床总装后几何精度 工作精度的检测和调整 6 能读懂三坐标测量报告 激光检测报告 并进行一般误差分析和调整2 相关知识 任
14、务二数控机床机械装调与维修工作任务的认知 二 机械功能部件与整机调整1 技能要求 1 能读懂数控机床电气原理图 电气接线图 2 机床通电试车时 能完成机床数控系统初始化后的资料输入 3 能进行系统操作面板 机床操作面板的功能调整 4 能进行数控机床试车 如空运转 5 能通过修改常用参数调整机床性能 6 能进行两种型号以上数控系统的操作 7 能进行两种型号以上数控系统的加工编程 8 能根据零件加工工艺要求准备刀具 夹具 9 能完成试车工件的加工 10 能使用通用量具对所加工工件进行检测 并进行误差分析和调整 任务二数控机床机械装调与维修工作任务的认知 一 数控机床装调维修高级工国家职业标准 二
15、机械功能部件与整机调整2 相关知识 1 数控机床电气原理图 电气接线图识图知识 2 电气元件标注及画法 3 数控系统的通讯方法 4 数控机床参数基本知识 5 数控系统的使用说明书 6 试车工艺规程 7 刀具的几何角度 功能及刀具材料的切削性能知识 8 零件加工中夹具的使用方法 9 零件加工切削参数的选择 10 数控机床加工工艺知识 加工工件测量与误差分析方法 任务二数控机床机械装调与维修工作任务的认知 一 数控机床装调维修高级工国家职业标准 三 整机维修1 技能要求 1 能读懂机床总装配图或部件装配图 2 能读懂数控机床电气原理图 电气接线图 3 能读懂数控机床液压与气动原理图 4 能拆卸 组
16、装整台数控机床 5 能通过数控机床诊断功能判断常见机械 电气 液压故障 6 能排除数控机床的机械故障 7 能排除数控机床的强电故障 任务二数控机床机械装调与维修工作任务的认知 一 数控机床装调维修高级工国家职业标准 三 整机维修2 相关知识 1 数控机床总装配图或部件装配图识图知识 2 数控机床电气原理图 电气接线图知识 3 电气元件标注及画法 4 液压与气动原理图 5 拆卸 组装数控机床的方法 6 应用数控机床诊断功能判断常见机械 电气 液压 气动 故障的方法 7 数控机床机械故障的排除知识 8 数控机床强电故障的排除知识 任务二数控机床机械装调与维修工作任务的认知 一 数控机床装调维修高级工国家职业标准 四 整机调整1 技能要求 1 能完成数控机床数控系统始化后的资料输入 2 能进行系统操作面板 机床操作面板的功能调整 3 能通过修改常用参数调整机床性能 4 能进行数控机床几何精度 工作精度的检测和调整 5 能读懂三坐标测量报告 激光检测报告 并进行一般误差分析和调整 6 能对数控机床加工编程 7 能根据零件加工工艺要求准备刀具 夹具 8 能使用通用量具对加工工件进行检测 并进行误
