数控机床日常维护的基本知识

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1、第5章 数控机床日常维护的基本知识 知识目标 技能目标n了解数控机床的结构及 工作原理；n掌握数控机床的操作维 护规程和数控机床的日 常维护与保养知识；n掌握数控机床的日常点检要点。 n数控机床的操作维护规 程和数控机床的日常维 护与保养方法；n数控机床的日常点检。5.1数控机床的结构与工作原理 5.1.1 数控机床的结构 n数控机床大体由输入装置、数控装置、伺服系统（包 括检测装置）和机床本体组成，如下图所示。5.1.1数控机床的结构 输入装置输入装置与输入方法有关，输入方法有以下三种。n控制介质输入控制介质即数控信息的物质载体，有穿孔纸带、磁带、 磁盘等；相应的输入装置是光电纸带阅读机、录

2、音机、 磁盘驱动器等。n手工输入利用键盘和显示屏，输入控制机床和刀具运动的指令。 具体分为手动数据输入（MDI）与在数控显示装置的程 序编辑界面，用软键或键盘输入程序存于内存中。n直接输入存储器 从自动编程机、其它计算机或网络上，将编制好的加工 程序通过通信接口直接输入数控装置的存储器。5.1.1数控机床的结构 数控装置（1）n数控装置的组成由硬件和软件组成。硬件包括通用I/O接口、CPU、存 储器、可编程序控制器（PLC）及数字通信接口等。软 件包括管理软件和控制软件。n数控装置的功能主要功能为读入数值、存储、运算处理，产生控制信 息控制机床运动，按确定的顺序和设定的条件规则实 行程序控制。

3、 5.1.1数控机床的结构 数控装置（2）n数控装置的硬件结构示意图5.1.1数控机床的结构 伺服系统n伺服系统的组成伺服系统由驱动装置、执行机构及位置、速度检测反 馈装置。伺服电机是伺服系统的执行机构，驱动装置 则是伺服电机的动力源。来自数控装置的指令信号经 功率放大，驱动伺服电机，进而通过机械传动系统 驱动机床主轴、工作台架等机床运动部件。 n伺服系统的分类按控制原理可分为开环系统、半闭环系统、闭环系统 和混合环系统。5.1.1数控机床的结构 伺服系统-驱动装置n驱动装置接受数控系统输出的速度控制信号，输出电 能驱动电动机。n由于驱动装置用于对驱动电机的速度控制，故有时也 称驱动装置为速度

4、控制单元；又因为驱动装置是伺服 系统中的功率放大部分，故又可称驱动装置为伺服驱 动单元。n驱动装置中功率器件的作用就是将控制信号进行功率 放大，以达到驱动电动机的目的。5.1.1数控机床的结构 伺服系统-执行机构n驱动电机是数控机床伺服系统的执行元件。数控机床 驱动电机的常用种类如下图所示：5.1.1数控机床的结构 伺服系统-执行机构（步进电动机）n步进电动机是一种将脉冲信号变成角位移的电动机。角位 移与输入脉冲个数成正 比。主要用于开环控制 方式，没有反馈机构， 结构较简单。5.1.1数控机床的结构 伺服系统-执行机构（直流伺服电动机）n直流伺服电动机具有转矩大、过载能力强、动态响应好、良好

5、的调速性能等很多优点。但 是它存在一些固有的缺点，例如其电 刷和换向套易磨损，需经常维护，结 构也比较复杂。数控机床上应用的直 流伺服电动机主要是永磁直流伺服电 动机。5.1.1数控机床的结构 伺服系统-执行机构（进给电动机）n交流伺服电动机其应用已成了当今数控机床驱动系统的主流。它有固有的缺点，例如其 电刷和换向套易磨损，需经常维护 ，结构也比较复杂。交流电动机的 速度控制应用最多的是变频调速。 一般采用先将交流电源变为直流， 再变为可供给电动机的可调压、可 调频的交流电。5.1.1数控机床的结构 伺服系统-执行机构（主轴电动机）n主轴电动机结构交流主轴电动机采用三相交流异步电动机。总体结构

6、由定子及转子构 成，定子上有固定的三相绕组，转 子铁心上开有许多槽，每个槽内装 有一根导体，所有导体两端短接在 端环上，如果去掉铁心，转子绕组 的形状像一个鼠笼，所以叫做笼型 转子。5.1.1数控机床的结构 伺服系统-执行机构（主轴电动机的定子）n主轴电动机的定子（鼠笼式异步电动机）5.1.1数控机床的结构 伺服系统-执行机构（主轴电动机的转子）n主轴电动机的转子（鼠笼式异步电动机）5.1.1数控机床的结构 伺服系统-执行机构（主轴驱动形式）n主轴驱动形式目前主要有两种驱动形式，一是主轴电动机带齿轮换档变速，以增大传动比，放大主轴功率，满足切削加 工的需要；二是主轴电动机通过同步齿形带或皮带驱

7、 动主轴，该类主轴电动机又称宽域电动机或强切削电 动机，具有恒功率、调速比大等特点。采用强切削电 动机后，由于无需机械变速，主轴箱内省却了齿轮和 离合器，主轴箱实际上成为了主轴支架，简化了主传 动系统。5.1.1数控机床的结构 位置、速度检测反馈装置采用闭环控制的数控机床需要利用检测元件进 行位置与速度检测，然后反馈给伺服控制系统 。 5.1.1数控机床的结构 检测元件 n速度检测元件主要有直流测速发电机和脉冲编码器等。n位置检测元件根据检测位置的不同，位置检测分为半闭环和闭环方 式。半闭环方式是通过测量伺服电动机或滚丝杠的回 转角来求得移动位置的，而闭环控制则是直接测量工 作台的移动位置的。

8、在半闭环方式中，位置检测主要 使用脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器等。在闭 环控制方式中，位置检测主要使用感应同步器、磁栅 、光栅、激光测距仪等。5.1.1数控机床的结构 机床本体（ 1 ）数控机床是在普通机床的基础上发展起来的， 但传动系统操作机构、刀具装置、外观造型及 布局方面都有很大的变化和改进。 5.1.1数控机床的结构 机床主体（2）n床身机床主体的静、动几何特性对精度的影响是极大的 ， 应采取措施保证各项精度。 n主轴要求数控机床的主轴，应在较大的转速范围内实现无 级变速，并能承受较大的力矩。为了进行高精度加工 ，机床的主轴还配备有润滑油温度自动控制装置。n进给机构现在的进给机构

9、均已采用了精密的滚珠丝杠的旋转运 动。 5.1.2数控机床的工作原理n数控机床的工作原理5.1.2数控机床的工作原理 工作过程n输入。将数控程序输入给数控装置。 n译码。将零件加工程序译成计算机内部能识别的语言。n数控处理。数据处理程序一般包括刀具半径补偿、速 度计算以及辅助功能的处理。 n插补。即数控系统按要求确定刀具运动轨迹的过程。n伺服控制。其功能是完成本次插补周期的位置计算，并将结果发送到伺服驱动接口中去。n管理程序。由它调用各个功能子程序，且保证一个数据段加工过程中将下一个程序段准备完毕。 5.2.1数控机床的维护及保养n数控机床操作维护规程基本内容基本内容有：做好日常检；保持油液清

10、洁 ，润滑良好；禁止在机床上敲击夹紧工件 。运转中要经常注意各部位定位情况，如 有异常，应立即停机处理等。n数控机床的日常维护与保养维护内容有：数控机床的正确使用、数控 机床各机械部件的维护、数控系统的维护 、伺服系统及常用位置检测装置的维护等 。5.2.1数控机床的维护及保养 数控机床的日常维护与保养(1)n数控机床使用时应注意数控机床的使用环境电源要求遵守数控机床操作规程 数控机床不宜长期封存 注意培训和配备操作人员、维修人员及编程人员 5.2.1数控机床的维护及保养 数控机床的日常维护与保养(2)n数控机床维护与保养的主要内容检查部 位每天每月每半年每年切削液 箱观察箱内液面高度 ，及时

11、添加 清理箱内积存切屑 ，更换切削液 清洗切削液箱、清 洗过滤器 全面清洗、更换 过滤器 润滑油 箱 观察油标上油面高 度，及时添加 检查润滑泵工作情 况，油管接头是否 松动、漏油 清洁润滑箱、清洗 过滤器 全面清洗、更换 过滤器 各移动 导轨副 清除切屑及脏物， 用软布擦净、检查 润滑情况及划伤与 否 清理导轨滑动面上 刮屑板 导轨副上的镶条、 压板是否松动 检验导轨运行精 度，进行校准 5.2.1数控机床的维护及保养 数控机床的日常维护与保养(2)检查部位每天每月每半年每年气源自动 分水器、 自动空气 干燥器 检查气泵控制的压 力是否正常、观察 分油器中滤出的水 分，及时清理 擦净灰尘、清

12、洁 空气过滤网 空气管道是否 渗漏、清洗空 气过滤器 全面清洗、更 换过滤器 液压系统 观察箱体内液面高 度、油压力是否正 常 检查各阀工作是 否正常、油路是 否畅通、接头处 是否渗漏 清洗油箱、清 洗过滤器 全面清洗油箱 、各阀，更换 过滤器 防护装置 清除切削区内防护 装置上的切屑与脏 物、用软布擦净 用软布擦净各防 护装置表面、检 查有无松动 折叠式防护罩 的衔接处是否 松动 因维护需要、 全面拆卸清理 刀具系统 检查刀具夹持是否 可靠、位置是否准 确、刀具是否损伤 注意刀具更换后 ，重新夹持的位 置是否正确 刀夹是否完好 、定位固定是 否可靠 全面检查、有 必要更换固定 螺钉 5.2.

13、1数控机床的维护及保养 数控机床的日常维护与保养(3)检查部位每天每月每半年每年 换刀系统 观察转塔刀架 定位、刀库送 到、机械手定 位情况 检查刀架、刀 库、机械手的 润滑情况 检查换刀动作的 圆滑性、以无冲 击为宜 清理主要零、部件， 更换润滑油 CRT显示 屏及操作 面板 注意报警显示 、指示灯的显 示情况 检查各轴限位 及急停开关是 否正常、观察 CRT显示 检查面板上所有 操作按钮、开关 的功能情况 检查CRT电气线路、 芯板等的连接情况， 并清除灰尘 强电柜与 数控柜 冷风扇工作是 否正常柜门是 否关闭 冷风扇工作是 否正常柜门是 否关闭 清理控制箱内部 ，保持干净 检查所有电路板

14、、插 座、插头、继电器和 电缆的接触情况 主轴箱 观察主轴运转 情况注意声音 、温度的情况 检查主轴上卡 盘、夹具、刀 柄的夹紧情况 ，注意主轴的 分度功能 检查齿轮、轴承 的润滑情况，测 量轴承温升是否 正常 清洗零、部件，更换 润滑油，检查主传动 皮带，及时更换。检 验主轴精度，进行校 准 5.2.1数控机床的维护及保养 数控机床的日常维护与保养(4)n数控机床维护与保养的主要内容检查 部位每天每月每半年每年电气 系统 与数 控系 统 运行功能是否 有障碍，监视 电网电压主是 否正常 直观检查所有电气部 件及继电器、联锁装 置的可靠性。机床长 期不用，则需通电空 运行 检查一个试验 程序的

15、完整运 转情况 注意检查存储器电池、检 查数控系统的大部分功能 情况 电机 观察各电机运 转是否正常 观察各电机冷却风扇 是否正常 各电机轴承噪 声是否严重， 必要时可更换 检查电机控制板情况，检 查电机保护开关的功能。 对于直流电机要检查电刷 磨损、及时更换 滚珠 丝杠 用油擦净丝杠 暴露部位的灰 尘和切屑 检查丝杠防护套，清 理螺母防尘盖上的污 物，丝杠表面涂油脂 测量各轴滚珠 丝杠的反向间 隙，予以调整 或补偿 清洗滚珠丝杠上润滑油， 涂上新油脂 5.2.2点检设备点检是一种科学的设备管理方法，它是利用人的 五官或简单的仪器工具，对设备进行定点、定期的检 查，对照标准发现设备的异常现象和

16、隐患，掌握设备 故障的初期信息，以便及时采取对策，将故障消灭在 萌芽阶段的一种管理方法。 5.2.2点检 点检的六个要求n点检记录 要逐点记录，通过积累，找出规律。 n定标处理 处理一定要按照标准进行。 n定期分析 记录要至少每月分析1次，重点设备要每一个定修周期分析1次。每个季度要进行1次检查记录和 处理记录的汇总整理。每年进行1次总结。n定项设计 规定设计项目，按项进行。n定人改进 任何一项改进项目，都要定人。n系统总结 每半年或1年要对点检工作进行一次全面、系统的总结和评价，提出书面总结材料和下一阶段的 重点工作计划 5.2.2点检 点检种类n按周期和业务范围点检分日常点检定期点检精密点检 5.2.2点检 数控车床日常点检要点（1）n接通电源前n检查切削液、液压油、润滑油的油量是否充足n检查工具、检测仪器等是否已准备好n切屑槽内的切屑是否已处理干净5.2.2点检 数控车床日常点检要点（2）n接通电源后n检查操作盘上的各指示灯是否正常，各按钮、开关是 否处于正确位置nCRT显示屏幕上