數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用與維護(hù)
數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛,相關(guān)數(shù)控機(jī)床技術(shù)方面文章本也很多,但對如何正確使用數(shù)控機(jī)床、如何對其進(jìn)行有效的維護(hù)等方面的論述不是很多。本文就是為回答這些問題所寫,雖然文章中的一些觀點有些泛,但很全面、很實用。
科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對機(jī)械產(chǎn)品提出了高精度、高復(fù)雜性的要求,而且產(chǎn)品的更新?lián)Q代也在加快,這對機(jī)床設(shè)備不僅提出了精度和效率的要求,而且也對其提出了通用性和靈活性的要求。數(shù)控機(jī)床就是針對這種要求而產(chǎn)生的一種新型自動化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床集微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)及伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)于一體,是高度機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。它本身又是機(jī)電一體化的重要組成部分,是現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)水平的重要標(biāo)志。數(shù)控機(jī)床體現(xiàn)了當(dāng)前世界機(jī)床技術(shù)進(jìn)步的主流,是衡量機(jī)械制造工藝水平的重要指標(biāo),在柔性生產(chǎn)和計算機(jī)集成制造等先進(jìn)制造技術(shù)中起著重要的基礎(chǔ)核心作用。因此,如何更好的使用數(shù)控機(jī)床是一個很重要的問題。由于數(shù)控機(jī)床是一種價格昂貴的精密設(shè)備,因此,其維護(hù)更是不容忽視。
一、數(shù)控機(jī)床
1. 數(shù)控加工的概念
數(shù)控機(jī)床的工作原理就是將加工過程所需的各種操作(如主軸變速、工件的松開與夾緊、進(jìn)刀與退刀、開車與停車、自動關(guān)停冷卻液)和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示,通過控制介質(zhì)(如穿孔紙帶或磁盤等)將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置,數(shù)控裝置對輸入的信息進(jìn)行處理與運算,發(fā)出各種控制信號,控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū)動元件,使機(jī)床自動加工出所需要的工件。所以,數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取,即數(shù)控編程。數(shù)控加工一般包括以下幾個內(nèi)容:
(1)對圖紙進(jìn)行分析,確定需要數(shù)控加工的部分;
(2)利用圖形軟件(如CAXA制造工程師)對需要數(shù)控加工的部分造型;
(3)根據(jù)加工條件,選擇合適的加工參數(shù),生成加工軌跡(包括粗加工、半精加工、精加工軌跡);
(4)軌跡的仿真檢驗;
(5)生成G代碼;
(6)傳給機(jī)床加工。
2. 數(shù)控機(jī)床的特點
(1)具有高度柔性
在數(shù)控機(jī)床上加工零件,主要取決于加工程序,它與普通機(jī)床不同,不必制造、更換許多工具、夾具,不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。因此,數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā),縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費用。
(2)加工精度高
數(shù)控機(jī)床的加工精度,一般可達(dá)到0.005~0.1mm,數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號形式控制的,數(shù)控裝置每輸出一個脈沖信號,則機(jī)床移動部件移動一個脈沖當(dāng)量(一般為0.001mm),而且機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償,因此,數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。
(3)加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠
加工同一批零件,在同一機(jī)床,在相同加工條件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀軌跡完全相同,零件的一致性好,質(zhì)量穩(wěn)定。
(4)生產(chǎn)率高
數(shù)控機(jī)床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間,數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大,允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削,數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時代,數(shù)控機(jī)床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工,減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時間,提高了生產(chǎn)效率。
(5)改善勞動條件
數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后,輸入程序并啟動,機(jī)床就能自動連續(xù)的進(jìn)行加工,直至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測,零件的檢驗等工作,勞動強(qiáng)度極大降低,機(jī)床操作者的勞動趨于智力型工作。另外,機(jī)床一般是封閉式加工,即清潔,又安全。
(6)利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化
數(shù)控機(jī)床的加工,可預(yù)先精確估計加工時間,所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息,易于實現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化,目前已與計算機(jī)輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)有機(jī)地結(jié)合起來,是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。
3. 數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的事項
使用數(shù)控機(jī)床之前,應(yīng)仔細(xì)閱讀機(jī)床使用說明書以及其他有關(guān)資料,以便正確操作使用機(jī)床,并注意以下幾點:
(1)機(jī)床操作、維修人員必須是掌握相應(yīng)機(jī)床專業(yè)知識的專業(yè)人員或經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)的人員,且必須按安全操作規(guī)程及安全操作規(guī)定操作機(jī)床;
(2)非專業(yè)人員不得打開電柜門,打開電柜門前必須確認(rèn)已經(jīng)關(guān)掉了機(jī)床總電源開關(guān)。只有專業(yè)維修人員才允許打開電柜門,進(jìn)行通電檢修;
(3)除一些供用戶使用并可以改動的參數(shù)外,其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等,用戶不能私自修改,否則將給操作者帶來設(shè)備、工件、人身等傷害;
(4)修改參數(shù)后,進(jìn)行第一次加工時,機(jī)床在不裝刀具和工件的情況下用機(jī)床鎖住、單程序段等方式進(jìn)行試運行,確認(rèn)機(jī)床正常后再使用機(jī)床;
(5)機(jī)床的PLC程序是機(jī)床制造商按機(jī)床需要設(shè)計的,不需要修改。不正確的修改,操作機(jī)床可能造成機(jī)床的損壞,甚至傷害操作者;
(6)建議機(jī)床連續(xù)運行最多24小時,如果連續(xù)運行時間太長會影響電氣系統(tǒng)和部分機(jī)械器件的壽命,從而會影響機(jī)床的精度;
(7)機(jī)床全部連接器、接頭等,不允許帶電拔、插操作,否則將引起嚴(yán)重的后果。
二、數(shù)控機(jī)床的維護(hù)
數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部件,因此,數(shù)控機(jī)床的維護(hù)主要是數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段較長時間的使用,電子元器件性能要老化甚至損壞,有些機(jī)械部件更是如此,為了盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期,防止各種故障,特別是惡性事故的發(fā)生,就必須對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行日常的維護(hù)。概括起來,要注意以下幾個方面。
1. 制訂數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)的規(guī)章制度
根據(jù)各種部件特點,確定各自保養(yǎng)條例。如明文規(guī)定哪些地方需要天天清理(如CNC系統(tǒng)的輸入/輸出單元——光電閱讀機(jī)的清潔,檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是否潤滑良好等),哪些部件要定期檢查或更換(如直流伺服電動機(jī)電刷和換向器應(yīng)每月檢查一次)。
2. 應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門
因為在機(jī)加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上,容易引起元器件間絕緣電阻下降,甚至導(dǎo)致元器件及印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負(fù)荷長期工作,打開數(shù)控柜的門來散熱,這是種絕不可取的方法,最終會導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此,應(yīng)該有一種嚴(yán)格的規(guī)定,除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修,不允許隨便開啟柜門,更不允許在使用時敞開柜門。
3. 定時清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)
應(yīng)每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個冷卻風(fēng)扇工作是否正常,應(yīng)視工作環(huán)境狀況,每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過濾網(wǎng)上灰塵積聚過多,需及時清理,否則將會引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高(一般不允許超過55℃),造成過熱報警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。
4. 經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)用的電網(wǎng)電壓
FANUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng),允許電網(wǎng)電壓在額定值的85%~110%的范圍內(nèi)波動。如果超出此范圍,就會造成系統(tǒng)不能正常工作,甚至?xí)饠?shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件損壞。
5. 定期更換存儲器用電池
FANUC公司所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲器有兩種:
(1)不需電池保持的磁泡存儲器。
(2)需要用電池保持的CMOS RAM器件,為了在數(shù)控系統(tǒng)不通電期間能保持存儲的內(nèi)容,內(nèi)部設(shè)有可充電電池維持電路,在數(shù)控系統(tǒng)通電時,由+5V電源經(jīng)一個二極管向CMOS RAM供電,并對可充電電池進(jìn)行充電;當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)切斷電源時,則改為由電池供電來維持CMOS RAM內(nèi)的信息,在一般情況下,即使電池尚未失效,也應(yīng)每年更換一次電池,以便確保系統(tǒng)能正常工作。另外,一定要注意,電池的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進(jìn)行。
6. 數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護(hù)
為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障,數(shù)控機(jī)床應(yīng)滿負(fù)荷使用,而不要長期閑置不用,由于某種原因,造成數(shù)控系統(tǒng)長期閑置不用時,為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞,需注意以下兩點:
(1)要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電,特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應(yīng)如此,在機(jī)床鎖住不動的情況下(即伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)時),讓數(shù)控系統(tǒng)空運行。利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的潮氣,保證電子器件性能穩(wěn)定可靠,實踐證明,在空氣濕度較大的地區(qū),經(jīng)常通電是降低故障率的一個有效措施。
(2)數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動和直流主軸伺服驅(qū)動的,應(yīng)將電刷從直流電動機(jī)中取出,以免由于化學(xué)腐蝕作用,使換向器表面腐蝕,造成換向性能變壞,甚至使整臺電動機(jī)損壞。
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