模具设计与数控加工数控机床的安装与调试

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1、数控机床的安装与调试,一、安装准备 1、安装位置准备 1）设备之间，设备和墙壁之间的距离足够 2）远离震源，必要时设置防震沟 3）避免阳光照射和热辐射的影响 4）避免潮湿 5）环境洁净,2.安装地基准备 1）机床的重心和重心位置 2）与机床连接的电缆、管道的位置及尺寸 3）预留地脚螺栓、预埋件的位置 4）安装、调试和维修时所需的空间 5）中小型机床可按照工业建筑地面设计规范执行 6）重型、精密机床应安装在单独基础上，精密机床还应加防震措施,二、开箱验收 供需双方按照随机装箱单和合同对箱内物品逐一进行核对检查，并做记录，包括： 1.包装箱是否完好，机床外观有无明显损坏，是否锈蚀、脱漆 2.技术资

2、料是否齐全 3.附件品种、规格、数量 4.备件品种、规格、数量 5.工具品种、规格、数量 6.安装附件，如调整垫铁、地脚螺栓等的品种、规格、数量 7.其它物品,三、机床吊装与就位 1.机床吊装 应使用制造商提供的专用起吊工具，不允许采用其它方法。如不需要专用工具，应采用钢丝绳按照说明书的规定部位吊装。 2.机床就位 首先确定床身的位置，对应机床床身安装孔位置，通过调整垫铁及地脚螺栓将机床安装在准备好的地基上,四、机床组装与连接 1.拆除各部件在运输中使用的紧固零件。 2.清除各安装面、导轨和工作台等上的防锈油。 3.各部件组装、数控系统的连接。 4.连接电缆、油管和气管。 5.对于大型的数控机

3、床一般需要进行上述第3项内容，中小型机床一般是整机安装。,数控机床的调试,80以上的机床在安装时必须在现场调试后才能符合其技术指标。80已投入生产使用的机床在使用一段时间后，处在非正常超性能工作状态，甚至超出其潜在承受能力。 因此，在新机床验收时进行检测，使机床一开始安装就能保证达到其技术指标及预期的质量和效率。 新机床在使用半年后需再次进行检测，之后可每年检定一次，定期检测机床误差并及时校正螺距、反向间隙等。,一、调试前准备 1.调整机床床身水平位置 中小型机床整体安装，可一次调整机床水平；大型机床需要在部件组装后粗调机床水平和几何精度，然后在地基固化后进一步精调机床水平和几何精度。 2.调

4、整重新组装的主要运动部件与主机的相对位置 3.按照要求加装润滑油、液压油、切削液，接通气源调整,二、机床通电试车 各部件分别通电试验后，再全面供电，观察机床各部分是否正常 三、机床精度和功能的调试 1.机床几何精度调试 2.自动换刀装置动作检查 3.自动交换工作台动作检查 4.数控系统参数、操作功能、安全措施、常用指令的执行情况 5.机床辅助功能及附件工作检查,四、机床试运行 1.目的 在一定的负载下经过长时间的自动运行，全面检查机床功能和工作可靠性。 2.方法 编制考机程序，使机床每天运行8小时，连续运行2-3天，或连续24小时运行1-2天，期间除操作失误引起的故障外，不允许机床有其它故障出

5、现。,数控机床精度检验,数控机床精度包括几何精度和切削精度。 几何精度检验 几何精度检验，又称静态精度检验，是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。 数控机床的几何精度的检验工具和检验方法类似于普通机床，但检测要求更高。,几何精度检测测试条件： 1、地基完全稳定、地脚螺栓处于压紧状态下进行。 2、机床各坐标轴往复运动多次，主轴按中等的转速运转十多分钟后进行。在预热状态下进行。 常用的检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪及高精度主轴心棒等。 检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级。,框式水平仪,精密方箱,平尺,直角尺,平行光管,(一)卧式加工中

6、心几何精度检验 1)X、Y、Z坐标轴的相互垂直度。 2)工作台面的平行度。 3)X、Z轴移动时工作台面的平行度。 4)主轴回转轴线对工作台面的平行度小 5)主轴在Z轴方向移动的直线度。 6)X轴移动时工作台边界与定位基准面的平行度。 7)主轴轴向及孔径跳动。 8)回转工作台精度。,(二）卧式数控车床几何精度检验,定位精度的检验,数控机床的定位精度是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。 1、直线运动定位精度 这项检测一般在空载条件下进行，对所测的每个坐标轴在全行程内，视机床规格，分每20mm、50mm或l00mm间距正向和反向快速移动定位，在每个位置上测出实际移动距离和理论移动距

7、离之差。,2、直线运动重复定位精度 重复定位精度是反映轴运动稳定性的一个基本指标。 直线运动重复定位精度的测量可选择行程的中间和两端任意三个点作为目标位置，从正向和反向进行五次定位，测量出实际位置与目标位置之差。,在任意300mm测量长度上,普通级：0.02,精密级：0.01,普通级：0.016,精密级：0.01,重复定位精度,定位精度,3、直线运动的原点复归精度 数控机床每个坐标轴都要有精确的定位起点，此点即为坐标轴的原点或参考点。每次关机之后，重新开机的原点位置精度要求一致。 对每个直线运动轴，从七个不同位置进行原点复归，测量出其停止位置的数值，以测定值与理论值的最大差值为原点复归精度。,

8、4、直线运动失动量 坐标轴直线运动的失动量，又称直线运动反向差，是该轴进给传动链上的驱动元件反向死区，以及各机械传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映，测量方法与直线运动重复定位精度的测量方法相似。 失动量是由于进给传动链刚性不足，滚珠丝杠预紧力不够，导轨副过紧或松动等原因造成的。,数控系统都有失动量补偿的功能(一般称反向间隙补偿)，最大能补偿020030mm的失动量，但这种补偿要在全行程区域内失动量均匀的情况下，才能取得较好效果。 就一台数控机床的各个坐标轴而言，软件补偿值越大，表明该坐标轴上影响定位误差的随机因素越多，则该机床的综合定位精度不会 太高。,5、回转工作台的定位精度 以工作

9、台某一角度为基准，然后向同一方向快速转动工作台，每隔30o锁紧定位，选用标准转台、角度多面体、圆光栅及平行光管等测量工具进行测量，正向转动和反向转动各测量一周。,5、回转工作台的定位精度 以工作台某一角度为基准，然后向同一方向快速转动工作台，每隔30锁紧定位，选用标准转台、角度多面体、圆光栅及平行光管等测量工具进行测量，正向转动和反向转动各测量一周。 各定位位置的实际转角与理论值(指令值)之差的最大值即为分度误差；,6、回转工作台的重复分度精度 测量方法是在回转工作台的一周内任选三个位置正、反转重复定位三次，实测值与理论值之差的最大值为重复分度精度。 对数控回转工作台，以每30o取一个测量点作

10、为目标位置正、反转进行五次快速定位。 7、数控回转工作台的失动量 8、回转工作台的原点复归精度,三、切削精度检验 数控机床切削精度检验，又称动态精度检验，是在切削加工条件下，对机床几何精度和定位精度的一项综合考核。 切削精度检验可分单项加工精度检验和加工一个标准的综合性试件精度检验两种。,切削精度检验,数控机床切削精度检验，又称动态精度检验，是在切削加工条件下，对机床几何精度和定位精度的一项综合考核。 切削精度检验可分单项加工精度检验和加工一个标准的综合性试件精度检验两种,(一)加工中心切削精度 1、镗孔精度 试件上的孔先粗镗一次，然后按单边余量小于0.2mm进行一次精镗，检测孔全长上各截面的

11、圆度、圆柱度和表面粗糙度。,主要用来考核机床主轴的运动精度及低速走刀时的平稳性。,3、镗孔的孔距精度和孔径分散度 孔距精度反映了机床的定位精度及失动量在工件上的影响。 孔径分散度直接受到精镗刀头材质的影响，为此，精镗刀头必须保证在加工100个孔以后的磨损量小于0.0lmm，用这样的刀头加工，其切削数据才能真实反映出机床的加工精度。,2镗孔的同轴度 利用转台180o分度，在对边各镗一个孔，检验两孔的同轴度，这项指标主要用来考核转台的分度精度及主轴对加工平面的垂直度。,4、直线铣削精度 使X轴和Y轴分别进给，用立铣刀侧刃精铣工件周边。该精度主要考核机床X向和Y向导轨运动几何精度。,5、斜线铣削精度

12、 用G01控制X和Y轴联动，用立铣刀侧刃精铣工件周边。 该项精度主要考核机床的X、Y轴直线插补的运动品质。,6圆弧铣削精度 用立铣刀侧刃精铣外圆表面，要求铣刀从外圆切向进刀，切向出刀，铣圆过程连续不中断。,结果分析: 原因:一般都是由一坐标方向或两坐标方向的反向失动量引起的。,两半圆错位,斜椭圆,两坐标的实际系统增益不一致造成的。,锯齿形条纹,某一轴进给速度不均匀造成的。,7、过载重切削 在切削负荷大于主轴功率120150的情况下，机床应不变形，主轴运转正常。 只有定位精度和重复定位精度的实际误差大大小于允差，才能保证切削精度合格。,美国NAS(国家宇航标准)979在20年前就制订了“圆形菱形

13、方形”试件标准(现在是中国机床工具工业协会CMTBA的标志)。,(二)数控卧式车床的车削精度 对于数控卧式车床，单项加工精度有：外圆车削、端面车削和螺纹切削。 试件材料为45钢，切削速度100150mmin，背吃刀量0.10.15mm，进给量小于或等于0.1mmr，刀片材料YW3涂层刀 1、外圆车削,试件长度取床身上最大车削直径的12，或最大车削长度的13，最长为500mm，直径大于或等于长度的14。 精车后圆度小于0.007mm， 直径的一致性在200mm测量长度上小于0.03mm(机床加工直径小于或等于800mm时)。,2、端面车削 试件外圆直径最小为最大加工直径的12。精车后检验其平面度

14、，300mm直径上为 0.02mm，只允许凹。,3、螺纹切削,螺纹长度要大于或等于2倍工件直径，但不得小于75mm，一般取80mm。螺纹直径接近Z轴丝杠的直径，螺距不超过Z轴丝杠螺距之半，可以使用顶尖。精车60o螺纹后，在任意60mm测量长度上螺距累积误差的允差为0.02mm,4、综合试件切削 综合车削试件如图所示。材料为45钢，有轴类和盘类零件，加工对象为阶台、圆锥、凸球、凹球、倒角及割槽等内容，检验项目有圆度、直径尺寸精度及长度尺寸精度等。,机床性能及数控功能检验,一、机床性能 （一）主轴性能 1、手动操作 2、手动数据输入方式(MDI) 3、主轴准停 (二)进给性能 1、手动操作 2、用

15、手动数据输入方式(MDI),机床性能及数控功能检验,机床性能及数控功能检验,机 床 操 作 面 板,机床性能及数控功能检验,MDI,机床性能及数控功能检验,3、软硬限位 4、回原点 (三)自动换刀(ATC)性能 1、手动和自动操作 2、刀具交换时间 (四)机床噪声 (五)润滑装置 (六) 气、液装置 (七)附属装置,机床性能及数控功能检验,润 滑 装 置,机床性能及数控功能检验,二、数控功能 1、运动指令功能 2、准备指令功能 3、操作功能 4、CRT显示功能 三、连续空载运行 让数控机床长时间连续运行，是综合检验整台 数控机床各种自动运行功能可靠性最好的方法,数控系统的验收,完整的数控系统应

16、包括： 各功能模块、CRT、系统操作面板、机床操作面板、电气控制柜(强电柜)、主轴驱动装置和主轴电动机、进给驱动装置和进给伺服电动机、位置检测装置及各种连接电缆等,数控系统的验收,机 床,数控系统的验收,一、数控系统外观检查 二、控制柜内元器件的紧固检查 三、输入电源电压、相序的确认,数控系统的验收,四、检查直流电压输出 用万用表测量稳压装置的输出电压和输出端对地电阻值，以确认输出的+24V电压是否在允许范围内及对地短路 五、确认数控系统与机床侧的接口,数控系统的验收,CFTN为“1”表示正在执行M、S、T功能; CMTN为 “1“表示正在执行自动运行指令; CDWL为 “1“表示正在执行暂停; CINP为 “1“表示正在进行到位检测; COVZ“l“表示倍率为0%; CITL为“1“表示互锁信号接通; CSCT为 “1“表示等待主轴速度到达信号接通,数控系统的验收,六、确认数控系统各参数的设定 七、接通电源检查机床状态 八、用手轮进给检查各轴运转情况 九、用准停功能来检查主轴的定位情况,