數(shù)控機床文章

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1、 一、數(shù)控機床間隙測量及補償 在機床的進給傳動中總是存在有間隙，有間隙而未做補償，會直接影響進給的伺服精度。 在科浦機床的進給傳動中，NC指令移動值和運動部件的實際移動值的差值即間隙的存在一般是由下述幾種原因造成的： 軸承間隙 .滾動絲杠付間的間隙及絲杠的彎曲振動 在本機床出廠前，我們已仔細的測量了進給系統(tǒng)的間隙值，并進行了補償，但是，機床在經(jīng)長期使用后，由于磨損等原因，補償量就不適當了。當其影響到加工精度時，就需要用戶自己重新進行間隙補償量的設定。 間隙補償量可以根據(jù)記錄在數(shù)控裝置中的參數(shù)進行再設定，關(guān)于變更參數(shù)的詳細說明，請參考數(shù)控系統(tǒng)的使用說明書。 間隙測定的

2、方法： 1） 使運動部件從停留位置向負方向快速移動50mm。 2） 把百分表觸頭對準移動部件的正側(cè)一方，并使表針對零。 3） 使運動部件從停留位置再向負方向快速移動50mm。 4） 使運動部件從新的停留位置再向正方向快速移動50mm。 5） 讀出此時百分表的值，此值叫做反向偏差，包括了傳動鏈中的總間隙，反映了其傳動系統(tǒng)的精度。 注： 1） 上述動作可通過編一簡單程序進行。進行第4）條時為了讀數(shù)方便，程序應在停留點延時3～5秒。 2） 上述動作應重復進行5次，取其算術(shù)平均值作為間隙補償值。 3） 根據(jù)實測出的X、Y、Z的反向偏差值，分別補償?shù)狡鋵膮?shù)號中。

3、 二、靜壓進口軸承的維修 靜壓進口軸承以其高的回轉(zhuǎn)精度、鋼性好、承載力高、無磨損、耐用度高。下面是靜壓進口軸承在維修過程中探索和嘗試取得的幾點經(jīng)驗，僅供大家參考。 1.小孔節(jié)流器： (1).將內(nèi)部節(jié)流改為外部節(jié)流，并加裝壓力表即時顯示上下腔壓力。 使維修保養(yǎng)方便，特別是可以很容易地定期清洗，這是內(nèi)部節(jié)流器無法比擬的。 (2).節(jié)流比。節(jié)流比β的理論值是1.2～1.5之間，而根據(jù)多年的經(jīng)驗以1.25為佳。這樣在維修中，需要對主軸的幾何精度、前后軸瓦的幾何精度、同軸度、圓度及錐度進行嚴格控制，以便保證β值。根據(jù)機床的承載能力確定e值(主軸與軸瓦幾何中心的偏心量)，使β值最佳。

4、 (3).各油腔在不裝主軸時，各個出油口的油柱必須一致(觀察法)，若不一致，應采取改　　　　　　變節(jié)流器孔徑的方法，改變其流量。以4腔為例，一般下、左、右腔的油柱在20～25mm之間，小孔直徑為0.25～0.4mm。 2.薄膜反饋節(jié)流器： 薄膜反饋節(jié)流軸承剛度是很大的，但機床在運行中也常出現(xiàn)抱瓦、拉毛、掉壓等現(xiàn)象。薄膜反饋最關(guān)鍵的是薄膜，實踐中認為，軸瓦抱死、拉毛的主要原因是：①薄膜塑性變形所致；②反饋慢。外載突變時，薄膜還沒反應時，軸與瓦已經(jīng)摩擦了；③薄膜疲勞。薄膜使用時間長，疲勞變形，相當于改變了反饋參數(shù)?！　? 　　增加薄膜的厚度和改用一些耐疲勞的材料，均可收到良好效果。

5、一般是采用剛性膜、預加載荷、預留縫隙的方法。具體作法是：將1.4mm厚的膜改為4mm厚剛性膜，在下腔墊0.05mm厚的錫箔紙，使主軸調(diào)整到比理想位置高0.05mm的位置。目的是當主軸受力(砂輪重量、切削力)后，恰好返回到理想中心。 3.供油系統(tǒng)的改進： 靜壓進口軸承供油系統(tǒng)中，除粗濾、精濾外，其余各元件對靜壓軸承具有保護作用。在原系統(tǒng)基礎(chǔ)上對供油系統(tǒng)進行改進。 (1).在節(jié)流板后的出油口接壓力繼電器和壓力表(原來在蓄能器前面)，這樣可使操作人員看見腔壓與進口壓力的大小。當其壓差大于一定值時，以便立即停機，以免軸瓦抱死。如：進口壓力2mpa，出口腔壓1.2～1.6mpa，低于1.2

6、mpa就要停機。 (2).增加數(shù)字檢測裝置： 靜壓進口軸承的主軸與軸瓦之間有0.04～0.05mm的間隙，其間的油液有一定的電阻值，檢測這一阻值的變化，就可以得知期間隙的大小。以主軸為一極，軸瓦為另一極，測量其阻值變化。將此信號處理后發(fā)至光電報警器和控制系統(tǒng)放大器，控制主軸電機的啟停，以此來避免軸與瓦的摩擦 三、提高數(shù)控機床的精度的方法？ 答：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，數(shù)控機床作為新一代工作母機，在機械制造中已得到廣泛的應用，精密加工技術(shù)的迅速發(fā)展和零件加工精度的不斷提高，對數(shù)控機床的精度也提出了更高的要求。盡管用戶在選購數(shù)控機床時，都十分看重機床的位置精度，特別是各軸的定位

7、精度和重復定位精度。但是這些使用中的數(shù)控機床精度到底如何呢?大量統(tǒng)計資料表明：65.7%以上的新機床，安裝時都不符合其技術(shù)指標；90%使用中的數(shù)控機床處于失準工作狀態(tài)。因此，對機床工作狀態(tài)進行監(jiān)控和對機床精度進行經(jīng)常的測試是非常必要的，以便及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高零件加工精度。 　　目前數(shù)控機床位置精度的檢驗通常采用國際標準ISO230-2或國家標準GB10931-89等。同一臺機床，由于采用的標準不同，所得到的位置精度也不相同，因此在選擇數(shù)控機床的精度指標時，也要注意它所采用的標準。數(shù)控機床的位置標準通常指各數(shù)控軸的反向偏差和定位精度。對于這二者的測定和補償是提高加工精度的必要途徑。 　

8、　1、反向偏差 　　在數(shù)控機床上，由于各坐標軸進給傳動鏈上驅(qū)動部件(如伺服電動機、伺服液壓馬達和步進電動機等)的反向死區(qū)、各機械運動傳動副的反向間隙等誤差的存在，造成各坐標軸在由正向運動轉(zhuǎn)為反向運動時形成反向偏差，通常也稱反向間隙或失動量。對于采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的數(shù)控機床，反向偏差的存在就會影響到機床的定位精度和重復定位精度，從而影響產(chǎn)品的加工精度。如在G01切削運動時，反向偏差會影響插補運動的精度，若偏差過大就會造成“圓不夠圓，方不夠方”的情形；而在G00快速定位運動中，反向偏差影響機床的定位精度，使得鉆孔、鏜孔等孔加工時各孔間的位置精度降低。同時，隨著設備投入運行時間的增長，反向偏差還會

9、隨因磨損造成運動副間隙的逐漸增大而增加，因此需要定期對機床各坐標軸的反向偏差進行測定和補償。 　　反向偏差的測定 　　反向偏差的測定方法：在所測量坐標軸的行程內(nèi)，預先向正向或反向移動一個距離并以此停止位置為基準，再在同一方向給予一定移動指令值，使之移動一段距離，然后再往相反方向移動相同的距離，測量停止位置與基準位置之差。在靠近行程的中點及兩端的三個位置分別進行多次測定(一般為七次)，求出各個位置上的平均值，以所得平均值中的最大值為反向偏差測量值。在測量時一定要先移動一段距離，否則不能得到正確的反向偏差值。 　　測量直線運動軸的反向偏差時，測量工具通常采有千分表或百分表，若條件允許，可使用

10、雙頻激光干涉儀進行測量。當采用千分表或百分表進行測量時，需要注意的是表座和表桿不要伸出過高過長，因為測量時由于懸臂較長，表座易受力移動，造成計數(shù)不準，補償值也就不真實了。若采用編程法實現(xiàn)測量，則能使測量過程變得更便捷更精確。 　　例如，在三坐標立式機床上測量X軸的反向偏差，可先將表壓住主軸的圓柱表面，然后運行如下程序進行測量： 　　N10 G91 G01 X50 F1000；工作臺右移 　　N20 X-50；工作臺左移，消除傳動間隙 　　N30 G04 X5；暫停以便觀察 　　N40 Z50；Z軸抬高讓開 　　N50 X-50：工作臺左移 　　N60 X50：工作臺右移復位 　

11、　N70 Z-50：Z軸復位 　　N80 G04 X5：暫停以便觀察 　　N90 M99； 　　需要注意的是，在工作臺不同的運行速度下所測出的結(jié)果會有所不同。一般情況下，低速的測出值要比高速的大，特別是在機床軸負荷和運動阻力較大時。低速運動時工作臺運動速度較低，不易發(fā)生過沖超程(相對“反向間隙”)，因此測出值較大；在高速時，由于工作臺速度較高，容易發(fā)生過沖超程，測得值偏小。 　　回轉(zhuǎn)運動軸反向偏差量的測量方法與直線軸相同，只是用于檢測的儀器不同而已。 反向偏差的補償 　　國產(chǎn)數(shù)控機床，定位精度有不少>0.02mm，但沒有補償功能。對這類機床，在某些場合下，可用編程法實現(xiàn)單向定位，清

12、除反向間隙，在機械部分不變的情況下，只要低速單向定位到達插補起始點，然后再開始插補加工。插補進給中遇反向時，給反向間隙值再正式插補，即可提高插補加工的精度，基本上可以保證零件的公差要求。 　　對于其他類別的數(shù)控機床，通常數(shù)控裝置內(nèi)存中設有若干個地址,專供存儲各軸的反向間隙值。當機床的某個軸被指令改變運動方向時，數(shù)控裝置會自動讀取該軸的反向間隙值，對坐標位移指令值進行補償、修正，使機床準確地定位在指令位置上，消除或減小反向偏差對機床精度的不利影響。 　　一般數(shù)控系統(tǒng)只有單一的反向間隙補償值可供使用，為了兼顧高、低速的運動精度，除了要在機械上做得更好以外，只能將在快速運動時測得的反向偏差值作為

13、補償值輸入，因此難以做到平衡、兼顧快速定位精度和切削時的插補精度。 　　對于FANUC0i、FANUC18i等數(shù)控系統(tǒng)，有用于快速運動(G00)和低速切削進給運動(G01)的兩種反向間隙補償可供選用。根據(jù)進給方式的不同，數(shù)控系統(tǒng)自動選擇使用不同的補償值，完成較高精度的加工。 　　將G01切削進給運動測得的反向間隙值A(chǔ)輸入?yún)?shù)NO11851(G01的測試速度可根據(jù)常用的切削進給速度及機床特性來決定)，將G00測得的反向間隙值B輸入?yún)?shù)NO11852。需要注意的是，若要數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行分別指定的反向間隙補償，應將參數(shù)號碼1800的第四位(RBK)設定為1；若RBK設定為0，則不執(zhí)行分別指定的反向間

14、隙補償。G02、G03、JOG與G01使用相同的補償值。 　　2、定位精度 　　數(shù)控機床的定位精度是指所測量的機床運動部件在數(shù)控系統(tǒng)控制下運動所能達到的位置精度，是數(shù)控機床有別于普通機床的一項重要精度，它與機床的幾何精度共同對機床切削精度產(chǎn)生重要的影響，尤其對孔隙加工中的孔距誤差具有決定性的影響。一臺數(shù)控機床可以從它所能達到的定位精度判出它的加工精度，所以對數(shù)控機床的定位精度進行檢測和補償是保證加工質(zhì)量的必要途徑。 　　定位精度的測定 　　目前多采用雙頻激光干涉儀對機床檢測和處理分析，利用激光干涉測量原理，以激光實時波長為測量基準，所以提高了測試精度及增強了適用范圍。檢測方法如下：

15、　　安裝雙頻激光干涉儀； 　　在需要測量的機床坐標軸方向上安裝光學測量裝置； 　　調(diào)整激光頭，使測量軸線與機床移動軸線共線或平行，即將光路預調(diào)準直； 　　待激光預熱后輸入測量參數(shù)； 　　按規(guī)定的測量程序運動機床進行測量； 　　數(shù)據(jù)處理及結(jié)果輸出。 　　定位精度的補償 　　若測得數(shù)控機床的定位誤差超出誤差允許范圍，則必須對機床進行誤差補償。常用方法是計算出螺距誤差補償表，手動輸入機床CNC系統(tǒng)，從而消除定位誤差，由于數(shù)控機床三軸或四軸補償點可能有幾百上千點，所以手動補償需要花費較多時間，并且容易出錯。 　　現(xiàn)在通過RS232接口將計算機與機床CNC控制器聯(lián)接起來，用VB編寫的自動

16、校準軟件控制激光干涉儀與數(shù)控機床同步工作，實現(xiàn)對數(shù)控機床定位精度的自動檢測及自動螺距誤差補償，其補償方法如下： 　　備份CNC控制系統(tǒng)中的已有補償參數(shù)； 　　由計算機產(chǎn)生進行逐點定位精度測量的機床CNC程序，并傳送給CNC系統(tǒng)； 　　自動測量各點的定位誤差； 　　根據(jù)指定的補償點產(chǎn)生一組新的補償參數(shù)，并傳送給CNC系統(tǒng)，螺距自動補償完成； 　　重復c.進行精度驗證。 　　根據(jù)數(shù)控機床各軸的精度狀況，利用螺距誤差自動補償功能和反向間隙補償功能，合理地選擇分配各軸補償點，使數(shù)控機床達到最佳精度狀態(tài)，并大大提高了檢測機床定位精度的效率。 　　定位精度是數(shù)控機床的一個重要指標。盡管在用戶

17、購選時可以盡量挑選精度高誤差小的機床，但是隨著設備投入使用時間越長，設備磨損越厲害，造成機床的定位誤差越來越大，這對加工和生產(chǎn)的零件有著致命的影響。采用以上方法對機床各坐標軸的反向偏差、定位精度進行準確測量和補償，可以很好地減小或消除反向偏差對機床精度的不利影響，提高機床的定位精度，使機床處于最佳精度狀態(tài)，從而保證零件的加工質(zhì)量。 四、如何防制數(shù)控機床的爬行與振動？ 答：數(shù)控機床中有很多明顯的不正?，F(xiàn)象，但在有一些經(jīng)濟數(shù)控系統(tǒng)中，卻沒有報警，即使有時出現(xiàn)報警，報警的信息表明也不是你所看到不正?，F(xiàn)象的報警。機床出現(xiàn)爬行與振動就是一個明顯的例子。機床以低速運行時，機床工作臺是蠕動著

18、向前運動；機床要以高速運行時，就出現(xiàn)震動。 關(guān)于機床爬行有的書上寫著：由于潤滑不好，而使機床工作臺移動時摩擦阻力增大。當電機驅(qū)動時，工作臺不向前運動，使?jié)L珠絲杠產(chǎn)生彈性變形，把電機的能量貯存在變形上。電動機繼續(xù)驅(qū)動，貯存的能量所產(chǎn)的彈性力大于靜摩擦力時，機床工作臺向前蠕動，周而復始地這樣運動，而產(chǎn)生了爬行的現(xiàn)象。然而事實并非如此，仔細看一下導軌面潤滑的情況，就可以斷定不是這個問題。機床爬行和振動問題是屬于速度的問題。既然是速度的問題就要去找速度環(huán)，我們知道機床的速度的整個調(diào)節(jié)過程是由速度調(diào)節(jié)器來完成的。特別應該著重指出，速度調(diào)節(jié)器的時間常數(shù)，也就是速度調(diào)節(jié)器積分時間常數(shù)是以毫秒計的，因

19、此，整個機床的伺服運動是一個過渡過程，是一個調(diào)節(jié)過程。 凡是與速度有關(guān)的問題，只能去查找速度調(diào)節(jié)器。因此，機床振動問題也要去查找速度調(diào)節(jié)器?？梢詮囊韵逻@些地方去查找速度調(diào)節(jié)器故障：一個是給定信號，一個是反饋信號，再一個就是速度調(diào)節(jié)器的本身。 第一個是由位置偏差計數(shù)器出來經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換給速度調(diào)節(jié)器送來的模擬是VCMD，這個信號是否有振動分量，可以通過伺服板上的插腳(FANUC6系統(tǒng)的伺服板是X18腳)來看一看它是否在那里振動。如果它就是有一個周期的振動信號，那毫無疑問機床振動是正確的，速度調(diào)節(jié)器這一部分沒有問題，而是前級有問題，向 D／A轉(zhuǎn)換器或偏差計數(shù)器去查找問題。如果我們測量結(jié)

20、果沒有任何振動的周期性的波形。那么問題肯定出在其他兩個部分。 我們可以去觀察測速發(fā)電機的波形，由于機床在振動，說明機床的速度在激烈的振蕩中，當然測速發(fā)電機反饋回來的波形一定也是動蕩不已的。但是我們可以看到，測速發(fā)電機反饋的波形中是否出現(xiàn)規(guī)律的大起大落，十分混亂現(xiàn)象。這時，我們最好能測一下機床的振動頻率與電機旋轉(zhuǎn)的速度是否存在一個準確的比率關(guān)系，譬如振動的頻率是電機轉(zhuǎn)速的四倍頻率。這時我們就要考慮電機或測速發(fā)電機有故障的問題。 因為振動頻率與電機轉(zhuǎn)速成一定比率，首先就要檢查一下電動機是否有故障，檢查它的碳刷，整流子表面狀況，以及機械振動的情況，并要檢查滾珠軸承的潤滑的情況，整個這

21、個檢查，可不必全部拆卸下來，可通過視察官進行觀察就可以了，軸承可以用耳去聽聲音來檢查。如果沒有什么問題，就要檢查測速發(fā)電機。測速發(fā)電機一般是直流的。 測速發(fā)電機就是一臺小型的永磁式直流發(fā)電機，它的輸出電壓應正比于轉(zhuǎn)速，也就是輸出電壓與轉(zhuǎn)速是線性關(guān)系。只要轉(zhuǎn)速一定，它的輸出電壓波形應當是一條直線，但由于齒槽的影響及整流子換向的影響，在這直線上附著一個微小的交變量。為此，測速反饋電路上都加了濾波電路，這個濾波電路就是削弱這個附在電壓上的交流分量。 測速發(fā)電機中常常出現(xiàn)的一個毛病就是炭刷磨下來的炭粉積存在換向片之間的槽內(nèi)，造成測速發(fā)電機片間短路，一旦出現(xiàn)這樣的問題就避免不了這個振動的問題

22、。 這是因為這個被短路的元件一會在上面支路，一會在下面支路，一會正好處于換向狀態(tài)，這3種情況就會出現(xiàn)3種不同的測速反饋的電壓。在上面支路時，上面支路由于少了一個元件，電壓必然要小，而當它這個元件又轉(zhuǎn)到了下面支路時，下面的電壓也小，這時不論在上面支路，還是在下面支路中，都必然使這兩條支路的端電壓下降，且有一個平衡電流流過這兩條并聯(lián)的支路，又造成一定的電壓降。當這個元件處于換向，正好它也處于短路，這時上下兩個支路沒有短路元件，電壓得以恢復，且也無環(huán)流。這樣，與正常測速發(fā)電機狀態(tài)一樣。為此，三種不同情況下電壓做了一個周期地變化，這個電壓反饋到調(diào)節(jié)器上時，勢必引起調(diào)節(jié)器的輸出也做出相應地，周期

23、地變化。這是僅僅說了一個元件被短路。特別嚴重時有一遍換向片全部被碳粉給填平了，全部短路，這樣就會更為嚴重的電壓波動。 反饋信號與給定信號對于調(diào)節(jié)器來說是完全相同的。所以，出現(xiàn)了反饋信號的波動，必然引起速度調(diào)節(jié)器的反方向調(diào)節(jié)，這樣就引起機床的振動。 這種情況發(fā)生時，非常容易處理，只要把電機后蓋拆下，就露出測速發(fā)電機的整流子。這時不必做任何拆卸，只要用尖銳的勾子，小心地把每個槽子勾一下，然后用細砂紙光一下勾起的毛刺，把整流片表面再用無水酒精擦一下，再放上炭刷就可以了。這里特別要注意的是用尖銳的勾子去勾換向片間槽口時，別碰到繞組，因為繞組線很細，一旦碰破就無法修復，只有重新更換繞組。

24、再一個千萬不要用含水酒精去擦，這樣弄完了絕緣電阻下降無法進行烘干，這樣就會拖延修理期限。 除了我們上面討論過這些引起振動的原因外，還可能是系統(tǒng)本身的參數(shù)引起的振蕩。眾所周知；一個閉環(huán)系統(tǒng)也可能由于參數(shù)設定不好，而引起系統(tǒng)振蕩，但最佳的消除這個振蕩方法就是減少它的放大倍數(shù)，在FANUC的系統(tǒng)中調(diào)節(jié)RV1，逆時鐘方向轉(zhuǎn)動，這時可以看出立即會明顯變好，但由于RV1調(diào)節(jié)電位器的范圍比較小，有時調(diào)不過來，只能改變短路棒，也就是切除反饋電阻值，降低整個調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。 采用這些方法后，還做不到完全消除振動，甚至是無效的，就要考慮對速度調(diào)節(jié)器板更換或換下后徹底檢查各處波形。 在這個

25、實例中，出現(xiàn)爬行時，電機是在低速，一旦提高速度就震起來，這時電流就可能出現(xiàn)過流報警。產(chǎn)生這種報警的原因是機床工作臺面為了迅速跟限反饋信號的變化而變化，必須有一個很大的加速度才行，這個加速度就是由電機的轉(zhuǎn)矩給出的。電機轉(zhuǎn)矩的變化來響應這個速度給定信號(實際上是反饋信號)的變化。轉(zhuǎn)矩就是電流信號。大的轉(zhuǎn)矩，就是大的電流信號造成的，在電流環(huán)中出現(xiàn)了一個電流的激烈變化，從而出現(xiàn)了過電流現(xiàn)象。在振動時不報警，而在振動加大時，出現(xiàn)了過電流報警。 從這個例子中，我們可以這樣總結(jié)：位置問題去找位置環(huán)，而速度問題去找速度環(huán)。所謂位置環(huán)就是研究零件加工的尺寸問題，零件的尺寸的精度要去研究位置環(huán)。當然，零件

26、尺寸的重復精度還和基準點有關(guān)，我們在后面還要討論基準點返回問題。但總的說來，尺寸問題，位置問題，要求考慮的對象是位置環(huán)，或者說與位置環(huán)有關(guān)的部分應是考慮的主要對象。速度的問題就要去研究速度環(huán)以及與速度環(huán)有關(guān)的部分。 加工零件形狀有了問題，這顯然是由幾個軸進行插補造成的。這就是NC對軸進行的脈沖分配，那么如果我們認為NC對軸的脈沖分配是正確的(常常是這樣，很少遇到是NC出了毛病，或插補軟件出了毛病而出現(xiàn)形狀不對的現(xiàn)象)，那么各軸在忠實地執(zhí)行NC的指令上肯定存在問題。我們可以去查各個軸伺服單元存在的問題。我們?nèi)绻爰庸ひ粭l有一定斜率的直線，那么這兩個軸的速度要按斜率的比率關(guān)系給定。

27、 由于數(shù)控機床是機電一體化產(chǎn)品，這里邊影響機床正常工作的因素很多，例如上面我們曾討論過的加工形狀誤差的原因，除了電氣方面的問題之外，我們在數(shù)控機床的驗收一節(jié)中曾經(jīng)討論過失動量的測定，這也是影響加工的幾何形狀一個重要問題，這個機械方面的問題也與電氣的問題混在一起，這種情況就十分難以分辨出到底哪個因素在這個問題中的比重占有多少。 這些相關(guān)的因素是制約我們迅速查出故障的重要因素。 五、數(shù)控機床對機械結(jié)構(gòu)有什么要求？ 答：在數(shù)控機床發(fā)展的最初階段，其機械結(jié)構(gòu)與通用機床相比沒有多大的變化，只是在自動變速、刀架和工作臺自動轉(zhuǎn)位和手柄操作等方面作些改變。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，考慮到它的控制

28、方式和使用特點，才對機床的生產(chǎn)率、加工精度和壽命提出了更高的要求。數(shù)控機床的主體機構(gòu)有以下特點：1)由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng)，數(shù)控機床的極限傳動結(jié)構(gòu)大為簡化，傳動鏈也大大縮短；2)為適應連續(xù)的自動化加工和提高加工生產(chǎn)率，數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)具有較高的靜、動態(tài)剛度和阻尼精度，以及較高的耐磨性，而且熱變形小；3)為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度，更多地采用了高效傳動部件，如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等；4)為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產(chǎn)率，采用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。根據(jù)數(shù)控機床的適用場合和機構(gòu)

29、特點，對數(shù)控機床結(jié)構(gòu)因提出以下要求： 1、較高的機床靜、動剛度 數(shù)控機床是按照數(shù)控編程或手動輸入數(shù)據(jù)方式提供的指令自動進行加工的。由于機械結(jié)構(gòu)(如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等)的幾何精度與變形產(chǎn)生的定位誤差在加工過程中不能為地調(diào)整與補償，因此，必須把各處機械結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生的彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以保證所要求的加工精度與表面質(zhì)量。 為了提高數(shù)控機床主軸的剛度，不但經(jīng)常采用三支撐結(jié)構(gòu)，而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承鉸接出相信忒力軸承 ，以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機床大件的剛度，采用封閉界面的床身，并采用液力平衡減少移動部件因位置變動

30、造成的機床變形。為了提高機床各部件的接觸剛度，增加機床的承載能力，采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點，并在結(jié)合面之間施加足夠大的預加載荷，以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。 為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的高效加工能力，并能進行穩(wěn)定切削，在保證靜態(tài)剛度的前提下，還必須提高動態(tài)剛度。常用的措施主要有提高系統(tǒng)的剛度、增加阻尼以及調(diào)整構(gòu)件的自振頻率等。試驗表明，提高阻尼系數(shù)是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結(jié)構(gòu)既可以增加靜剛度、減輕結(jié)構(gòu)重量，又可以增加構(gòu)件本身的阻尼。因此，近年來在數(shù)控機床上采用了鋼板焊接結(jié)構(gòu)的床身、立柱、橫梁和工作臺。封砂鑄件也有利于振動衰減，對提高抗振性也有較好的效果。

31、 2、減少機床的熱變形 在內(nèi)外熱源的影響下，機床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形，使工件與刀具之間的相對運動關(guān)系遭到破環(huán)，也是機床季度下降。對于數(shù)控機床來說，因為全部加工過程是計算的指令控制的，熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形，在數(shù)控機床結(jié)構(gòu)中通常采用以下措施。 減少發(fā)熱 機床內(nèi)部發(fā)熱時產(chǎn)生熱變形的主要熱源，應當盡可能地將熱源從主機中分離出去。 控制溫升 在采取了一系列減少熱源的措施后，熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機床的內(nèi)外熱源通常是十分困難的，甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升，以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機床的發(fā)熱

32、部位強制冷卻，也可以在機床低溫部分通過加熱的方法，使機床各點的溫度趨于一致，這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。 改善機床機構(gòu) 在同樣發(fā)熱條件下，機床機構(gòu)對熱變形也有很大影響。如數(shù)控機床過去采用的單立柱機構(gòu)有可能被雙柱機構(gòu)所代替。由于左右對稱，雙立柱機構(gòu)受熱后的主軸線除產(chǎn)生垂直方向的平移外，其它方向的變形很小，而垂直方向的軸線移動可以方便地用一個坐標的修正量進行補償。 軸的熱變形發(fā)生在刀具切入的垂直方向上。這就可以使主軸熱變形對加工直徑的影響降低到最小限度。在結(jié)構(gòu)上還應盡可能減小主軸中心與主軸向地面的距離，以減少熱變形的總量，同時應使主軸箱的前后溫升一致，避免主軸變形后出現(xiàn)傾

33、斜。 數(shù)控機床中的滾珠絲杠常在預計載荷大、轉(zhuǎn)速高以及散熱差的條件下工作，因此絲杠容易發(fā)熱。滾珠絲杠熱生產(chǎn)造成的后果是嚴重的，尤其是在開環(huán)系統(tǒng)中，它會使進給系統(tǒng)喪失定位精度。目前某些機床用預拉的方法減少絲杠的熱變形。對于采取了上述措施仍不能消除的熱變形，可以根據(jù)測量結(jié)果由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出補償脈沖加以修正。 3、減少運動間的摩擦和消除傳動間隙 數(shù)控機床工作臺(或拖板)的位移量十一脈中當量為最小單位的，通常又要求能以基地的速度運動。為了使工作臺能對數(shù)控裝置的指令作出準確響應，就必須采取相應的措施。目前常用的滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌在摩擦阻尼特性方面存在著明顯的差別。在進給系統(tǒng)中用

34、滾珠絲杠代替滑動絲杠也可以收到同樣的效果。目前，數(shù)控機床幾乎無一例外地采用滾珠絲杠傳動。 數(shù)控機床(尤其是開環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機床)的加工精度在很大程度上取決于進給傳動鏈的精度。除了減少傳動齒輪和滾珠絲杠的加工誤差之外，另一個重要措施是采用無間隙傳動副。對于滾珠絲杠螺距的累積誤差，通常采用脈沖補償裝置進行螺距補償。 4、提高機床的壽命和精度保持性 為了提高機床的壽命和精度保持性，在設計時應充分考慮數(shù)控機場零部件的耐磨性，尤其是機床導軌、進給伺港機主軸部件等影響進度的主要零件的耐磨性。在使用過程中，應保證數(shù)控機床各部件潤滑良好。 5、減少輔助時間和改善操作性能 數(shù)控機床的

35、單件加工中，輔助時間(非切屑時間)占有較大的比重。要進一步提高機床的生產(chǎn)率，就必須采取促使最大限度地壓縮輔助時間。目前已經(jīng)有很多數(shù)控機床采用了多主軸、多刀架、以及帶刀庫的自動換刀裝置等，以減少換刀時間。對于切屑用量加大的數(shù)控機床，床身機構(gòu)必須有利于排屑。 六、數(shù)控機床加工精度異常故障如何維護？ 答：系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動、機械故障、機床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機運行異常、機床位置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌祝巧a(chǎn)中數(shù)控機床加工精度異常故障的常見原因，找出相關(guān)故障點并進行處理，機床均可恢復正常。 　　生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主

36、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(NULL OFFSET)異常。（3）軸向的反向間隙(BACKLASH)異常。（4）電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障。（5）機械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)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(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動 　　系統(tǒng)參數(shù)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(shù)控系統(tǒng)，其進給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理，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(diào)整和修改；另一方面，由于機械磨損嚴重或連結(jié)松動

37、也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)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FANUC 0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進給異常，造成至少1mm的切削誤差量(Z向過切)。調(diào)查中了解到：故障是突然發(fā)生的。機床在點動、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。 ?。?）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

38、方式下，反復運動Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)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。 ?。?）檢查機床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動Z軸，（將手脈倍率定為1100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…=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(xiàn)出為d=0.1mm＞d2＞d3(斜率小于1)；③機床

39、機構(gòu)實際未移動，表現(xiàn)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(shù)1851)進行補償，其表現(xiàn)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(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)，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

40、有序而平滑的移動。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)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(shù)未優(yōu)化電機運行異常 　　一臺數(shù)控立式銑床，配置FANUC 0-MJ數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩(wěn)定現(xiàn)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(tǒng)的參數(shù)功能，對電機進行調(diào)試。首先對存在的間隙進行了補償；調(diào)整伺服增益參數(shù)及N脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。 　　4.機床位

41、置環(huán)異?；蚩刂七壿嫴煌? 　　一臺TH61140鏜銑床加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC 18i，全閉環(huán)控制方式。加工過程中，發(fā)現(xiàn)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(jīng)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“G90 G54 Y80 F100；M30；”，待機床運行結(jié)束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”，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(zhí)行上面的語句，待機床停止后，發(fā)現(xiàn)此時機床機械坐標數(shù)顯值為“-1046.992”，同第一次執(zhí)行后的數(shù)顯示

42、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(zhí)行該語句，數(shù)顯的示值不定。用百分表對Y軸進行檢測，發(fā)現(xiàn)機械位置實際誤差同數(shù)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。 七、數(shù)控機床的組 數(shù)控機床一般由輸入、輸出裝置、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服系統(tǒng)、檢測反饋裝置和機床主機等組成。 1、輸入輸出裝置 輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計算機。在數(shù)控機床產(chǎn)生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已趨于淘汰；目前，使用鍵盤、磁盤等，大大方便了信息輸入工作。 輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含

43、機床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。 2、數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心與主導，完成所有加工數(shù)據(jù)的處理、計算工作，最終實現(xiàn)數(shù)控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應的軟件。 3、可編程控制器 即PLC，它對主軸單元實現(xiàn)控制，將程序中的轉(zhuǎn)速指令進行處理而控制主軸轉(zhuǎn)速；管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數(shù)、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數(shù)等管理；控制主軸正反轉(zhuǎn)和停止、準停、切削液

44、開關(guān)、卡盤夾緊松開、機械手取送刀等動作；還對機床外部開關(guān)（行程開關(guān)、壓力開關(guān)、溫控開關(guān)等）進行控制；對輸出信號（刀庫、機械手、回轉(zhuǎn)工作臺等）進行控制。 4、檢測反饋裝置 由檢測元件和相應的電路組成，主要是檢測速度和位移，并將信息反饋于數(shù)控裝置，實現(xiàn)閉環(huán)控制以保證數(shù)控機床加工精度。 5、機床主機 數(shù)控機床的主體，包括床身、主軸、進給傳動機構(gòu)等機械部件。 八、國內(nèi)應用的數(shù)控機床工具柄部及配用拉釘標準 １．國家標準GB10944－89《自動換刀機床用7:24圓錐工具柄部40、45和50號圓錐柄》 這個國家標準規(guī)定的柄部，在型式與尺寸上與國際標準ISO7388／1完全

45、相同。詳見圖7.3-1和7.3-1。與ISO7388／1相比，增加了一些必要的技術(shù)要求，標注了表面粗糙度及形位公差，以保證刀柄的制造質(zhì)量，滿足自動加工中刀具的重復換刀精度要求。它主要應用于鏜銑類加工中心機床的各種刀柄。 ２．國家標準所規(guī)定的拉釘，《自動換刀機床用7:24圓錐工具柄部40、45和50號圓錐柄用拉釘》 這個國家標準所規(guī)定的拉釘，在型式與尺寸上與ISO7388／Ⅱ相同?？膳c前述標準GB10944－89中所規(guī)定的柄部配合使用。 ３．日本標準JIS B6339-1986《加工中心機床用工具柄部及拉釘》 這個標準只適用于日本進口的加工中心機床及過去幾年我國的部分機床廠與日本

46、合作設計和生產(chǎn)的加工中心機床。它是在日本機床工業(yè)協(xié)會標準MAS403－1982的基礎(chǔ)上制訂出來的，在日本得到廣泛的應用。我國1985年以后設計的加工中心機床已改用新的國家標準GB10994和GB10945。 ４．國家標準GB3837－83《機床工具7:24圓錐聯(lián)結(jié)》 這種錐柄主要用于手動換刀數(shù)控機床及重型鏜銑床等。 二．整體式工具系統(tǒng)標準JB/GQ5010-1983《TSG工具系統(tǒng) 型式與尺寸》 　TSG工具系統(tǒng)中的刀柄,其代號(按1990年國家標準報批稿)由四部分（JT-45-Q32-120）組成，各部分的含義如下： JT-表示工具柄型代碼。 45-對圓錐柄表示錐度

47、規(guī)格。 Q32-表示工具的規(guī)格。 120-表示刀柄的工作長度。 　　它所表示的工具為：自動換刀機床用7:24圓錐工具柄(GB10944)，錐柄為45號，前部為彈簧夾，最大夾持直徑32mm，刀柄工作長度(錐柄大端直徑φ57.15mm處到彈簧夾頭前端面的距離)為120mm。 　　　　　表1 工具柄部型式代號 代號 　　　　　 工 具 柄 部 型 式 JT　　　　　自動換刀機床用7:24圓錐工具柄 GB 10944-89 BT　　　　　自動換刀機床用7:24圓錐BT型工具柄 JIS B6339 ST　　　　　手動換刀機床用7:24圓錐工具柄 GB

48、3837.3-83 MT　　　　　帶扁尾莫氏圓錐工具柄 GB 1443-85 MW　　　　 無扁尾莫氏圓錐工具柄 GB 1443-85 ZB　　　　　直柄工具柄 GB 6131-85 九、數(shù)控機床滾珠絲杠副的裝配 下載 (20.76 KB) 2010-3-27 09:16 隨著數(shù)控機床和加工中心工作精度要求的日益提高，滾珠絲杠副的高精度化成為發(fā)展的趨勢，其在主機上的安裝精度也逐漸成為裝配中的突出問題。 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動體的螺旋傳動元件，它是一種精密、高效率、高剛度、高壽命且節(jié)能省電的先進傳動元

49、件，可將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為工作臺的直線運動,因此廣泛應用在機械制造，特別是數(shù)控機床及加工中心上，為主機的高效高速化提供了良好的條件。 隨著數(shù)控機床和加工中心工作精度要求的日益提高，滾珠絲杠副的高精度化成為發(fā)展的必然趨勢，在主機上的安裝精度也逐漸成為裝配中的突出問題，為了達到機床坐標位置精度的要求，減少絲杠繞度，防止徑向和偏置載荷，減少絲杠軸系各環(huán)節(jié)的升溫與熱變形，最大限度的減輕伺服電機的傳動扭矩并提高機床連續(xù)工作的可靠性，就必須提高滾珠絲杠副在機床上的安裝精度。滾珠絲杠副常用的安裝方式通常有以下幾種：雙推-自由方式；雙推-支承方式；雙推-雙推方式。 大型臥式加工中心，是具有高性能、高剛

50、性和高精度的機電一體化的高效加工設備，是加工各類高精度傳動箱體零件及其他大型模具的理想加工設備。它的三個坐標方向均采用伺服電機帶動滾動絲杠傳動，三個坐標方向，即X、Y、Z的工作行程較大。由于滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點，使主機上三個方向的滾珠絲杠副的安裝變得特別關(guān)鍵。 按照傳統(tǒng)的工藝方法，安裝滾珠絲杠副一直沿用芯棒和定位套將兩端支承軸承座及中間絲母座連接在一起校正、用百分表將芯棒軸線與機床導軌找正平行并令芯棒傳動自如輕快的方法。這種安裝方法在三個坐標方向行程較小的小型數(shù)控機床和加工中心上應用較方便。由于芯棒與定位套、定位套與兩端支承的軸承孔以及中間的絲母座孔存在著配合間隙，往往使安裝后的支承軸承孔和

51、絲母座孔的同軸度誤差較大，造成絲杠繞度增大、徑向偏置載荷增加、引起絲杠軸系各環(huán)節(jié)的溫度升高、熱變形變大和傳動扭矩增大等一系列嚴重后果，導致伺服電機超載、過熱，伺服系統(tǒng)報警，影響機床的正常運行。另外，兩端軸承孔與中間絲母座孔的實際差值無法準確測量，從而影響進一步的精確調(diào)整。對于三個坐標方向行程較大的數(shù)控機床和加工中心，由于所需芯棒多在1500mm以上，加工困難，不易保證精度，因此無法采用芯棒與定位套配合的找正方法進行滾珠絲杠副的安裝。 在生產(chǎn)某型臥式加工中心時，由于機床的三個坐標行程較大，采用傳統(tǒng)工藝方法安裝的過程中，由于兩端軸承孔與中間絲母座孔同軸度超差，造成滾珠絲杠徑向和偏置載荷增加，經(jīng)常

52、出現(xiàn)伺服電機超載、過熱，伺服系統(tǒng)報警等現(xiàn)象，使機床無法連續(xù)運行，同時嚴重影響滾珠絲杠副的使用壽命和傳動精度，縮短了主機的維修周期。 下載 (21.71 KB) 2010-3-27 09:16 利用其他裝配方法，如采用移動滑鞍，縮短絲母座與軸承座的距離，將絲母座與兩端軸承座分別找正的方法，由于需要兩段分別找正，加上檢棒和檢套的配合間隙，實際應用效果也不理想，同樣存在上述問題。 通過對該產(chǎn)品的現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過多次反復的摸索與生產(chǎn)驗證，總結(jié)出一條比較可靠的裝配工藝球面磨床方法。首先，采用整體式專用芯棒將絲母座孔校正，使其與基準導軌的正、側(cè)向平行度在0.01/1000以內(nèi)；把絲母座固

53、定后，采用專業(yè)測量夾具實際測量出絲母座孔距基準導軌的正、側(cè)向距離；然后，同樣采用整體式專用檢棒將軸承孔與基準導軌的正、側(cè)向平行度找正在0.01/1000以內(nèi)，采用專用測量夾具實際測量出軸承孔距基準導軌的正、側(cè)向距離，要求絲母孔與基準導軌正、側(cè)向距離一致，允差為0.01；將軸承座固定。這種方法采用整體式專用檢棒，不僅長度短小，而且將芯棒和定位套合二為一，消除了芯棒與定位套之間的配合間隙，可靠保證了軸承孔、絲母座孔與導軌的平行度；通過實際距離的測量，使兩端軸承支承孔與絲母座孔的同軸度也得到了可靠的保證，這樣就降低了滾珠絲杠副的繞度和徑向偏置載荷，提高了絲杠副的安裝精度。 另外，在安裝滾珠絲杠的過

54、程中，必須嚴格控制滾珠絲杠的軸向竄動量，此項技術(shù)指標將直接影響滾珠絲杠進給系統(tǒng)的傳動位置精度。根據(jù)現(xiàn)場實際驗證表明：首先，要將安裝伺服電機端的軸承座內(nèi)的軸承裝配好，其在滾動絲杠傳動過程中起主要作用，將滾珠絲杠的軸向竄動量控制在0.015~0.02之間；然后，再將另一端軸承座內(nèi)的軸承裝配好，使軸向竄動量控制在0.01以內(nèi)。這樣就能有效保證滾珠絲杠進給系統(tǒng)的剛度和精度。滾珠絲杠軸的預拉伸也是非常必要的。為了提高滾珠絲杠進給系統(tǒng)的剛度和精度，給絲杠軸實施預拉伸是非常有效的，但由于絲杠軸的各斷面不同，而溫升值又不易精確設定，所以按有關(guān)文獻計算得出的預拉力只能作為參考量。在生產(chǎn)中常常是把具有負值方向的目

55、標值的絲杠軸進行預拉伸，使機床工作臺的定位精度曲線的走向接近水平。 在生產(chǎn)中，通過采用上述新工藝方法裝配的某大型加工中心的三個坐標方向的滾珠絲杠的空載扭矩均明顯降低，空載電流也顯著減小，伺服電機及伺服系統(tǒng)工作正常，未出現(xiàn)三個坐標方向的伺服報警，機床可連續(xù)運行72h以上。上述結(jié)果充分說明采用新工藝方法，能有效保證滾珠絲桿副的安裝精度，另外，該方法還不受機床行程大小的限制。機床行程越大，越能突顯其優(yōu)勢，為大型數(shù)控機床和加工中心滾珠絲杠副的安裝提供了一種有效且可靠的方法。 十、金屬切削數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)特點 　1數(shù)控機床的特點 　　數(shù)控在GB中的定義是“用數(shù)字化信號對機床運動及其加工

56、過程進行控制的一種方法”。 　　現(xiàn)代數(shù)控機床是集高新技術(shù)于一體的典型機電一體化加工設備。數(shù)控加工設備主要分切削加工、壓力加工和特種加工(如數(shù)控電火花加工機床等)3類。切削加工類數(shù)控機床的加工過程能按預定的程序自動進行，消除了人為的操作誤差和實現(xiàn)了手工操作難以達到的控制精度，加工精度還可以用軟件來校正和補償。因此，可以獲得比機床精度還要高的加工精度及重復定位精度；工件在一次裝夾后，能先后進行粗、精加工，配置自動換刀裝置后，還能縮短輔助加工時間、提高生產(chǎn)率；由于機床的運動軌跡受可編程的數(shù)字信號控制，因而可以加工單件和小批量且形式復雜的零件，生產(chǎn)準備周期大為縮短。綜上所述，數(shù)控機床具有精度高、效率

57、高、自動化程度高和柔性好的特點。 　　從數(shù)控機床的生產(chǎn)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢看，由于微電子技術(shù)、信息處理技術(shù)等新技術(shù)、新工藝在機床行業(yè)的滲透和應用，它與普通機床相比不僅在機械結(jié)構(gòu)性能方面發(fā)生了“質(zhì)”和“形”的變化，且其外觀造型也形成了自身獨特的風格和特點。 　　2數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)設計的特點 　　數(shù)控機床雖然也有普通機床所具有的床身和立柱、導軌、工作臺、刀架等部件。但為了與控制系統(tǒng)的高精度、高速度控制相匹配，對機床主機部分的結(jié)構(gòu)設計還提出了高精度、高剛度、低慣量、低摩擦、無間隙、高諧振頻率、適當?shù)淖枘岜鹊纫?。由于機械結(jié)構(gòu)形式是體現(xiàn)其性能的具體手段，是實現(xiàn)性能的核心因素(當然結(jié)構(gòu)也受材料和工藝的影

58、響)，因此，數(shù)控機床的關(guān)鍵部件在結(jié)構(gòu)設計中也有了重大變化。 　　2.1基礎(chǔ)部件的結(jié)構(gòu)特點 　　數(shù)控機床的基礎(chǔ)件主要包括床身、立柱、工作臺等支承件，它們的基本功能是支承承載和保持各執(zhí)行器官的相對位置。數(shù)控機床集粗精加工于一體，既要能夠承受粗加工時大吃刀、大走刀的最大切削力、又要能夠保證精加工時的高精度。因此，對基礎(chǔ)件的結(jié)構(gòu)設計在強度、剛度、抗振性、熱變形和內(nèi)應力等都提出了很高的要求?，F(xiàn)行生產(chǎn)的數(shù)控機床采用的主要措施有：鑄件采用全封閉截面，合理布置內(nèi)部隔板和肋條，含砂造型或填充混凝土等材料，導軌面加寬，車床采用傾斜的床身和導軌還利于排屑，床身、立柱采用鋼質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)，可以明顯提高其剛度，根據(jù)熱對

59、稱原則布局還能增加散熱隔熱效果。 　　2.2主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點 　　主傳動系統(tǒng)實現(xiàn)各種刀具和工件所需的切削功率，且在盡可能大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保證恒功率輸出，同時為使數(shù)控機床能獲得最佳的切削速度，主傳動須在較寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級變速?，F(xiàn)行數(shù)控機床采用高性能的直流或交流無級調(diào)速主軸電機，較普通機床的機械分級變速傳動鏈大為簡化。對加工精度有直接影響的主軸組件的精度、剛度、抗振性和熱變形性能要求，可以通過主軸組件的結(jié)構(gòu)設計和合理的軸承組合及選用高精度專用軸承加以保證。為提高生產(chǎn)率和自動化程度，主軸應有刀具或工件的自動夾緊、放松、切屑清理及主軸準停機構(gòu)。最近日本又開發(fā)研制了新型的陶瓷主軸，重量輕，熱膨脹

60、率低，用在加工中心上，具有高的剛性和精度。 　　2.3進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點 　　數(shù)控機床的進給系統(tǒng)是由伺服電機驅(qū)動，通過滾珠絲杠帶動刀具或工件完成各坐標方向的進給運動。為確定進給系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設計機械裝置時，以“無間隙、低摩擦、低慣量、高剛度”為原則，具體措施有：①采用低摩擦、輕拖動、高效率的滾珠絲杠和直線滾動導軌；②采用大扭矩、寬調(diào)速的伺服電機直接與絲杠相聯(lián)接，縮短和簡化進給傳動鏈；③通過消隙裝置消除齒輪、絲杠、聯(lián)軸器的傳動間隙；④對滾動導軌和絲杠預加載荷，預拉伸。 2.4數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺和自動交換工作臺 　　數(shù)控鏜、數(shù)控銑和加工中心，采用內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有數(shù)控進給驅(qū)動機構(gòu)特點的

61、回轉(zhuǎn)工作臺，實現(xiàn)圓周任意角度的分度和進給運動。對多工序數(shù)控機床，配置自動交換工作臺，進一步縮短輔助加工時間。 　　2.5刀架系統(tǒng) 　　回轉(zhuǎn)刀架，更換主軸換刀和帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)及多刀架、多主軸布局對提高生產(chǎn)效率和自動化水平發(fā)揮了重要作用。為使刀具在機床上迅速定位、夾緊，普遍采用標準刀具系統(tǒng)和機夾刀。 　　2.6數(shù)控附件 　　機床附件的作用是配合機床實現(xiàn)自動化加工。數(shù)控機床專用的附件有：①對刀儀，②自動編程機，③自動排屑器，④物料儲運及上下料裝置，⑤自動冷卻、潤滑及各種新型配套件如導軌防護罩等。 　　3數(shù)控機床的外觀造型特點 　　數(shù)控機床的外觀大都采用線型簡潔的板塊組合式全封閉安全

62、防護罩，配備有現(xiàn)代特征的集操作、顯示、控制于一體的操作面板，淘汰了普通機床各種操作手柄、手輪和線型復雜零散的多面型表面形態(tài)。安全防護罩可防止高壓、大流量冷卻液及鐵屑飛濺，減少粉塵入侵，隔聲降噪，有利于機床的精度保持和環(huán)境保護，真正體現(xiàn)了機、電、液一體化的特點。 　　依人機工程學宜人性原則設計的桌面式或懸掛式數(shù)控操作面版，是機床與操作者聯(lián)系和信息交流的唯一界面，指示燈、按鈕、按鍵的數(shù)量與排列及CRT的設計，既適合人的操作特性，又利于人機間的協(xié)調(diào)與交流，通過視覺良好的鍵面色彩，標準化的象形符號意象抽取，能準確反映和傳遞兩者間的信息。 　　4結(jié)論 　　數(shù)控機床結(jié)構(gòu)設計反映產(chǎn)品內(nèi)在功能的深層特性

63、，外觀表達的是產(chǎn)品表層特性，對用戶而言，深層次的與產(chǎn)品使用密切相關(guān)的結(jié)構(gòu)性能要通過表層的外觀形態(tài)來傳遞和表達。全封閉防護罩雖然掩蓋了機床的主體結(jié)構(gòu)，卻至少傳達了數(shù)控機床這樣幾個方面的深層內(nèi)含：①先進的數(shù)控數(shù)顯裝置；②對機床的精度和剛度使用的可靠性、安全防護性及環(huán)保等有嚴格要求；③采用先進標準的刀具系統(tǒng)及安裝位置合理的自動換刀裝置；④采用整套商品化、標準化的新型配套件、自動排屑、潤滑和冷卻裝置等。概括為高精度、高效率、高自動化和機電液一體化。 十一、數(shù)控機床維修常用的方法有哪些? 答：數(shù)控機床是由NC系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、位置檢測、強電部分及機床本體組成，比一般機床要復雜得多，故障的表現(xiàn)形

64、式也就比較復雜。這就相應地要求維修人員多掌握幾種維修方法，遇到不同的故障才能靈活地使用不同的方法，力求在最短的時間內(nèi)排除故障，保證機床正常運轉(zhuǎn)。 （1）診斷法 利用NC系統(tǒng)自帶的診斷功能可以檢查輸入[MT（機床）→NC或PC（可編程序控制器）]信號、輸出（NC或PC→MT）信號、PC→NC信號、NC→PC信號及中間繼電器的狀態(tài)等。利用診斷可迅速確定故障點的產(chǎn)生部位，然后集中力量在該部位范圍內(nèi)找出故障原因。 （2）觀察法 觀察法在維修數(shù)控機床過程中是常用的。有時，有的故障用觀察法可很容易解決。觀察法一是用眼看，觀察電纜外皮有無破損，元器件有無冒煙、燒壞現(xiàn)象，插頭、接線有無脫落，按鈕、

65、開關(guān)有無撞壞，指示燈是否完整，元器件表面有無大量塵埃等；二是用手摸，停電檢查時可用手輕輕搖撥變壓器的接線是否有松動、燒壞現(xiàn)象，端子和導線之間結(jié)合是否緊固，旋轉(zhuǎn)電動機軸是否過緊，電氣元器件是否發(fā)熱及焊接點是否牢固等；三是用耳聽，聽電動機旋轉(zhuǎn)時有無噪聲和異常聲響，變壓器有無蜂鳴聲。加工中機床振動異常及振動聲音過大等應引起注意，這些都會成為故障的因素。 （3）測量法 測量法是查找數(shù)控機床故障的基本方法。當機床發(fā)生故障時，利用手中的儀器、儀表（示波器、萬用表等）參照電氣原理圖和控制系統(tǒng)的邏輯圖等資料，沿著發(fā)生故障的通道，一步一步地測量，直到找到故障點為止。 用測量法找故障不一定要從起點一直

66、測量到終點，可采用優(yōu)選法進行，并要求維修人員不但要較好地掌握電路圖和邏輯圖，而且要較熟悉地了解電氣元器件的實際位置，才能迅速地排除故障。 （4）代換法 代換法能夠迅速地把故障由大范圍縮小到小范圍，進而縮小到更小的范圍之內(nèi)。電氣系統(tǒng)越是復雜用該方法越好。 用代換法時有個問題必須注意：在調(diào)換電路板之前一定要保證該電路板的損壞不是因為電路板外原因(外部高壓竄人板內(nèi)，或是板外負載短路等）造成的。在這種情況下，要首先排除相應故障后再代換，以免燒壞新更換上的好電路板。 （5）經(jīng)驗法 經(jīng)驗法是對數(shù)控機床經(jīng)常重復性發(fā)生的故障，憑借長期積累的經(jīng)驗，針對故障的表現(xiàn)形式，便立即想到故障可能發(fā)生在哪一部位中。 （6）綜合法 綜合法就是全面掌握以上各方法的技巧，綜合使用、融會貫通、靈活運用。 十二、數(shù)控機床如何維護保養(yǎng)？ 答：數(shù)控機床種類多，各類數(shù)控機床因其功能，結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的不同，各具不同的特性。