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关键词: 数控技术;应用专业;实训中图分类号:G718文献标识码:B文章编号:1672-1578(2014)10-0274-01目前,我国制造业对既掌握数控技术又熟练数控编程、加工操作的中等职业毕业生需求越来越大,由于数控技术发展日新月异,教学内容与生产技术水平总是存在着滞后教学经费投入的不足.限制了实验、实训设备及数控应用软件的投入与更新。为了满足社会对数控技术应用型人才的需求,更为满足我校毕业生的需要.我们对现有的教学计划进行了相应的调整:我校数控技术应用专业学制为三年,前两年在校学习理论知识、到校实训中心接受实验、实训,在理论学习期间,特开设了《车工工艺学》、《数控加工技术》、《数控编程与设备》、《公差测量与技术》、《机械制图》等十几门专业课和专业基础课,使学生的知识结构更趋于合理,为实训作了很好的铺垫,夯实了基础。后一年到企业顶岗实习,为更好地向企业输送合格的数控人才,把实训分四个阶段,以巩固和深化理论知识,提高和完善操作技能。
第一阶段:普铣实训
这一阶段是学习数控铣床不能逾越的过程。学生在普通铣床上实习、练习对刀,熟练操作铣床,从加工平面、外轮廓、内轮廓、内槽开始,逐渐接触到螺纹各部分的尺寸计算和加工,曲面的加工.在这一过程中深刻理解刀具对切削加工精度和表面粗糙度的影响,进一步认识切削三要素Vc、ap、F在加工中的相互关系及其对工件质量的影响,掌握铣床的加工方法。掌握切削的有关计算、熟练掌握其他使用方法,合理地选择工件的定位基准,安排加工工艺过程。同时还须让学生知道只有完成这一阶段的实训任务,将来才有可能在数控铣床上所编制的加工程序更为合理和实用。
第二阶段:仿真实训
第一阶段的实训后,对学生进行技能考试。操作达到要求的学生到计算机房进行数控仿真软件的练习,同时也能促进未选中的学生努力练习,激发他们的学习兴趣和竞争意识。首先让学生熟悉仿真机床的操作面板和录入面板明确每个按键的功能,建立工件坐标系的方法,如何选择刀具、设置刀补、详细地讲解每个过程。
在编程铣削平面时.可用两种方式:(1)在轮廓线的延长线上找出下刀的安全点(P点),让刀具沿着工件的刀具半径方向切入(建立刀具半径补偿G41/G42)和切出(取消半径补偿G40),用G01直线插补完成切削加工;(2)在工件轮廓上垂直下刀,法向方向切入和切出(通过坐标点的偏移值),用G01直线插补完成切削加工。同时让学生比较哪种方式更为简单和实用。
在孔加工中,通过对这些固定循环指令的使用,可以在一个程序段内完成某个孔加工的全部动作(孔加工进给、退刀、孔底暂停等),从而大大减少编程的工作量。G81指令常用于普通钻孔,刀具在初始平面快速(G00方式)定位到指令中指定的X、Y坐标位置,再Z向快速定位到R点平面,然后执行切削进给到孔底平面,刀具从孔底平面快速Z向退回到R点平面或初始平面。G82指令在孔底增加了进给后的暂停动作,以提高孔底表面质量,如果指令中不指定暂停参数P,则该指令和G81指令完全相同,该指令常用于锪孔或台阶孔的加工。所以,学生要掌握各自的加工特点及适用范围,并根据工件的加工特点和工件要求的精度,正确灵活地选用这些切削循环指令,然后编制加工程序,并自动加工。
第三阶段:数控加工实训
在数控仿真软件加工出合格工件的同学先到数控加工中心上进行编程加工。由于仿真软件和数控加工中心是同一个界面,学生短时间内可熟练操作机床,但需注意以下几点。(1)要根据工件的材质,选用刀具,刀具的参数设定也不相同。经过普铣的实训,这将不是难题。(2)学生编制的程序要先经过图形模拟加工,程序正确后再进行对刀加工。(3)在首件加工中合理使用程序暂定MOO指令,在精加工前对工件进行测量.看是否需要调整刀具半径补偿参数,最后加工出合格的工件。(4)重点突出典型零件的工艺分析,装夹方法的选择、程序编制,调整加工和检验,如果有缺陷,应找出原因并修正。遵循由易到难、由简单到复杂、由单项到综合这一过程,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。
对学生加工的工件,按小组进行互评。学生都有好胜心理,会对对方的工件一丝不苟地检查,不放过任何一个细节。最后教师根据实际情况给出综合性的评价,或者让学生保存自己满意的作品,激发学生的兴趣。学生的学习效果非常明显。如此,学生能全面了解数控加工的全过程,深刻理解加工原理、机床工作过程、编程方法及制订工艺的原则。能够对数控机床加工中出现的常见故障予以解决,对将来从事数控工作上手快,操作规范。更具备解决问题的能力。
第四阶段:总结提高
老师和同学共同探讨实训经验及实践教学中遇到的问题。由于实训内容较多,机床种类全,学生在短时间内既要掌握机床的操作,又要对复杂零件进行合理的工艺安排和准确地编程加工,现场讲解具有局限性。将工艺分析及基本编程内容制成课件,能方便学生掌握和复习,多年来的实践证明这是行之有效的方法,优化实训的效果。数控实训教学过程:普铣加工-仿真数控软件-数控机床加工,这几步走的教学方案能最大限度地发挥教学资源的使用性和经济性,尽可能避免事故的发生,缩短机床的人均占有时间,提高机床的利用率和使用寿命,如果能结合实际生产,其教学效果将更显着。参考文献:
目前,数控加工中心在制造业中起到举足轻重的作用,早已成为各个工业领域不可或缺的必要装备,数控加工中心的产生与发展,更是制造高质量、高效率、高一致性产品的有力保障。随着国内数控加工中心的迅速发展,数控加工中心逐步出现故障高发时段。然而,目前的数控维修工作混乱无序,根本不能适应数控行业快速发展的步伐。因此,如何更好的使用数控加工中心是一个很重要的问题。
【关键词】
加工中心;故障诊断;维修
数控加工中心是集合了计算机数字控制技术、可编程控制技术、伺服控制技术、机械传动技术、气动及液压技术的一体化产品。随着我国机械制造行业的不断发展,数控加工中心因其在精度、柔性化、效率等方面的优良特性,已经在加工领域获得了广泛的使用,因此对数控机床的使用和维修提出了迫切的要求。本文根据日常机床维修中所见到的维修案例进行分析,总结出有效的维修方案,下面介绍数控铣床的典型故障诊断与维修案例。
1数控加工中心的组成
数控机床一般由输入输出装置、数控装置(或数控单元)、主轴单元、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、测量装置组成。
1.1 数控装置
数控装置是数控系统的核心,这一部分主要包括微处理器、存储器、逻辑电路及与数控系统其它组成部分联系的接口等。
1.2 输入输出装置
输入输出装置主要用于零件加工程序的编制、存储、打印和显示或是机床的加工的信息的显示等。
1.3 可编程控制器
可编程控制器主要完成与逻辑预算有关的一些动作,没有轨迹上的具体要求,它接受数控装置的控制代码M(辅助功能)、S(主轴转速)、T(选刀、换刀)等顺序动作信息,对其进行译码,转换成对应的控制信号,控制辅助装置完成机床相应的开关动作,如工件的装夹、刀具的更换、冷却液的开关等一些辅助动作;它还机床操作面板的指令,一方面直接控制机床动作,另一方面将指令送往数控装置用于加工过程的控制。
1.4 伺服单元和驱动装置
伺服单元接受来自数控装置的进给指令,经变换和放大后通过驱动装置转变成机床工作台的位移和速度。
1.5 主轴驱动系统
主轴驱动系统和进给伺服驱动系统有很大的差别,主轴驱动系统主要是旋转运动。现代数控机床对主轴驱动系统提出了更高的要求,这包括有很高的主轴转速和很宽的无级调速范围等,为满足上述要求,现在绝大多数数控机床均采用鼠笼式感应交流异步电动机配矢量变换变频调速的主轴驱动系统。
1.6 测量装置
测量装置也称反馈元件,通常安装在机床的工作台或丝杠上,它把机床工作台的实际位移转变成电信号反馈给数控装置,供数控装置与指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。此外,由测量装置和数显环节构成数显装置,可以在线显示机床坐标值,可以大大提高工作效率和工件的加工精度。常见测量装置有光电编码器、光栅尺、旋转变压器等。
1.7 其他辅助装置
刀库是加工中心机床的关键部件之下,在加工中心机床中用来储存和运送刀具。在加工过程中进行换刀时控制系统选定刀具后,刀库必须把选定的刀具运送到特定的位置准备由机械手取刀具或机床的主轴直接取刀。机械手是加工中心换刀机构的核心部件。换刀时机械手在机床主轴(或刀架)与刀库之间,执行新旧刀具交换的任务,在一个换刀程序中要完成抓刀、拔刀、交换(新旧刀对调)装刀,复位等动作。
2数控加工中心常见故障及排除方法
案例1:一台进口卧式加工中心,开机时屏幕一片黑,操作面板上的NC电源开关已按下,红、绿灯都亮,查看电柜中开关和主要部分无异常,关机后重开,故障一样。
故障分析:经查,确定其电源部分无故障,各处电压都正常,仔细检查发现数控系统有多处损坏,在更换了显示器,显示控制板后屏幕出现了显示,使机床能进入其它的故障维修。
案例2:XHK716立式加工中心,在安装调试时,CRT显示器突然出现无显示故障,而机床还可继续运转。停机后再开,又一切正常。
故障分析:采用直观法进行检查,发现每当车间上方的门式起重机经过时,往往就会出现优故障,由此初步判断是元件连接不良。检查显示板,用手触动板上元件,当触动某一集成块管脚时,CRT上显示就会消失。经观察发现该脚没有完全插人插座中。另外,发现此集成块旁边的晶振有一个引脚没有焊锡。将这两种原因排除后,故障消除。
案例3:主轴在强力切削时停转
故障分析:电动机与主轴连接的皮带过松,移动电动机座,拉紧皮带,然后将电动机座重新锁紧,皮带表面有油,用汽油清洗后擦干净,再装上,皮带使用过久而失效,更换新皮带,摩擦离合器调整过松或磨损,调整摩擦离合器,修磨或更换摩擦片。
案例4:刀具不能夹紧
故障分析:蝶形弹簧位移量较小,调整蝶形弹簧行程长度,刀具松紧弹簧上的螺母松动,顺时针旋转松夹刀具弹簧上的螺母使其最大工作载荷不得超过13kN。
案例5:加工中心换刀时主轴定位不准
故障分析:主轴每次定位完后都不在同一位置,定位参数重新设置后,用M19重新定位后,还是不准。检查系统参数都没问题,当检查主轴同步带时,发现同步带磨损严重,带齿被磨完,把主轴电机卸掉,重新更换一条同一型号的同步带,故障解决。
案例6:TH42160龙门加工中心自动换刀时刀链运转不到位,刀库就停止运转,机床报警。
故障分析:由故障报警知道刀库伺服电动机过载,检查电气控制系统,没有发现什么异常。可以假设:刀库链内有异物卡住;刀库链上的刀具太重;不良。经过检查排除了上述可能。卸下伺服电动机,发现伺服电动机不能正常运转,更换电动机,故障排除。
3结语
目前在我们国家数控技术正迅速向各工业部门渗透,随着电子技术的发展,数控技术在国民经济中的地位也就随之提高,作为一名数控系统维修技术人员,就应该不断地学习和掌握新的知识与技术,寻找新的维修诊断的方法和手段,为推动数控系统维修技术的发展做出应有的贡献。
参考文献:
[1]孙伟.数控设备故障诊断与维修技术.北京国防工业出版社,2008
关键词:加工中心 轨迹仿真 实践教学
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)008-190-02
1 引言
数控技术及装备,是发展高新技术产业和尖端工业的基本技能技术和最基本的装备。随着我国由“制造大国”向“制造强国”的转型,数控加工中心在先进制造技术领域中得到了越来越广泛的应用,社会对高素质技术人才的需求也不断发生变化。了解先进制造技术的发展现状,掌握先进制造装备的编程、轨迹仿真和加工技术原理将成为工科院校毕业生所必备的专业知识。
2 数控加工中心实践教学现状
美国的高校一直以来都对实践教育给予了足够的重视,在全面开展系统化的理论课程同时,倡导开放型与实践性,让学生通过实践提高创新能力。国内高校也深刻地认识到人才市场需求的变化,加大投入购买了一些先进的加工中心设备。加工中心作为数控技术发展的终端,具备提高学生掌握更加复杂的数控加工工艺、加工能力和编程方法,进一步了解更先进的数控设备和制造技术发展趋势的优势。然而,加工中心在国内高校的实践教学中却未能起到其应有的作用,主要问题在于:(1)设备昂贵,维护成本高。现行的实践教学方式需要多台加工中心设备才能达到教学效果,而目前三轴的加工中心动辄百万以上,使的大部分教学单位无力承担。(2)人均占有设备数少。虽然国内很多高校都引进了加工中心,但大多未形成设备群,单一种类至多1-2台,对于每个班级至少20人进行实践教学则无法实现。(3)操作安全性差。加工中心操作复杂程度高,学生实际操作经验不足,出现误操作的可能性大,对于人身和设备都存在安全隐患。
这些问题使得加工中心在工程训练实践教学中受到限制,如何在工程训练实训中扩展加工中心的实践课程、利用现有资源突破加工中心教学课程的瓶颈,使学生了解更先进的数控设备和制造技术的发展趋势,掌握更加复杂的数控加工工艺、加工能力和编程方法,成为工科院校实践教学亟待解决的问题。
3 轨迹仿真在数控加工中心实践教学中的应用模式
加工中心实训的目的是使学生在机械类课程学习和数控加工实训的基础上,进一步锻炼学生的先进加工技能、机械加工中工艺规程制定、程序编制、切削工艺性、刀具种类等综合专业知识。本文拟充分利用工程训练中心现有的4套美国HASS加工中心数控系统和1台美国HASS三轴立式铣削加工中心(如图1所示),开展数控加工中心实践教学中手动编程、轨迹仿真、实操训练等教学模式探索。
加工中心数控实践教学以专业技术应用为主线,围绕这条主线设置课程、确定教学内容、形成教学体系组织教学。理论课程体系的教学,在密切结合专业实际需要和应用范围的前提下,使学生掌握必需、够用的理论知识;实践课程体系教学主要以基本技术和工艺技能熟练为重点,培养学生对先进技术的应用能力和素质,两者有机结合,共同围绕主线展开教学。
3.1 加工中心编程基础训练
编程讲解与实际操作相结合,在加工中心实际加工模块中编程的讲解是必须的,也是首先要做的。但同时这种实训中的编程讲解又与理论课中的编程讲解不一样,实训中的编程讲解针对实际使用的设备和系统,有很强的可操作性。利用现有的4套HASS加工中心数控系统和1台立式铣削加工中心,可使5组同学每组2-3人分别在HASS数控系统边学习边演示,使学生对所学知识有直观的验证,从而加强学生的理解和实际运用能力,使学生熟悉加工中心编程特点,掌握常用的编程G代码,熟悉加工中心的工作原理。
3.2 手动编程与加工轨迹仿真实践
设置具有典型工艺特征的零件作为数控轨迹编程对象,充分利用加工中心工序集中、自动换刀功能的特点,零件应具有钻、铣等多种加工工艺特征和粗、精加工等多种工艺过程。利用现有数控系统采用手工编程方法,实现零件的工艺规程的制定和数控轨迹编程。
采用数控系统自带的轨迹仿真模块对程序进行仿真,验证数控轨迹的正确性。这样既使学生综合锻炼了机械制造的基础知识,掌握了加工中心的技术特点,同时也避免了实际加工中因程序设置不当或操作不当而带来的危险。学生可在数控系统中多次对编制的程序进行修改、仿真,最终形成可行的加工轨迹。
3.3 数控轨迹加工验证实践
在加工中心编程基础训练和加工轨迹仿真训练的基础上,对于在仿真模块修改好的典型零件加工程序,可在指导教师审核后,在实际的加工中心中以石蜡或PVC为坯料,开展典型零件的样件加工,充分体现加工中心所独有的工序集中、高效率、高精度的加工过程,使学生理论联系实际,切实掌握机械制造技术。
在培养加工中心数控技术专业技能过程中,通过典型零件的设置,综合运用理论知识对零件的加工进行合理的工艺编排,并通过轨迹仿真对编程进行修定,最终通过样件的加工对理论知识进行验证。这种教学模式有利于学生实践能力与创新能力的培养,提高了教学效率和效益。
4 结论
本文以“编程技术――加工工艺制定――轨迹仿真――样件加工验证”的课程体系设计思路,优选典型的体现加工中心技术和机械制造工艺的零件,通过合理安排教学内容,探索加工中心在实践教学中的应用模式,使学生更好的了解先进制造技术的现状、特点,并初步掌握加工中心加工的基本技能。
(辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“基于综合性工程素质培养的工程训练教学内容改革与实践”资助)
参考文献:
[1] 宋春华.数控技术的现状及发展趋势[J].装备制造技术,2011(3):114-117.
1 工艺流程
为降低转向架加工成本、保证加工质量,加工时需要在加工中心工作台上进行定位夹装。为此将其加工工艺流程做出如下安排:
(1)加工底板和定位基准孔
为确保转向架底板上10个φ22mm通孔之间的位置和尺寸精度,在焊接耳板前使用钻模加工。中部2个φ22mm通孔作为底板与夹具配合的定位基准孔。为提高底板与夹具之间的定位精度,这2个φ22mm孔采用钻、铰方法加工。
(2)焊接和加工耳板
4个耳板预加工孔的直径是为70mm。为提高耳板之间的轴向尺寸精度和耳板上φ70mm预加工孔的同轴度精度,与转向架底板焊接时采用心轴定位,然后在加工中心上,将耳板上φ70mm预加工孔加工到设计要求的φ80mm成形孔。
(3)配备专用夹具
为提高转向架加工效率和精度,其专用夹具要达到加工时所需的刚性要求,并且可以实现快速夹装和定位。
2 夹具结构
在夹具设计上我们遵循以下4个原则:一是定位精度高,夹紧牢固可靠,具有足够的刚度;二是要适合小批量多品种的生产特点,尽量采用孔系或槽系组合夹具、拼装式快速调整夹具;三是要进行碰撞校验,防止在自动化加工过程中,由于进、退刀或变换工位,使刀具与夹具部件相撞;四是必须慎重选择夹具支撑点、定位点和夹紧点,压板的夹紧点要尽量靠近支撑点,以减少夹紧变形。按照上述原则设计的转向架专用夹具结构如图3所示。
该夹具采用“一面两销”定位原理。使用时,首先将夹具底板1固定在工作台上,转向架底板上2个定位孔与夹具上的2个定位销7、9(圆柱、菱形各1个)配合,从而将转向架在机床上X、y、Z位置坐标限制死。其次锁紧4个压板的螺母(每个压板有3处螺母),使压板3压紧转向架,至此完成定位夹装。最后拧紧限位块6上紧固螺钉,以增加工件抵抗轴向切削力的作用。
考虑到夹具制作成本和互换性要求,在该夹具的设计上采用了模块化结构,各零件之间采用螺栓、螺钉拼装。
(1)夹具底板结构
加工中心工作台一般有2种结构,一种是螺纹连接,一种是T型槽连接。无论何种连接结构,为实现夹具与机床工作台快速装配,夹具底板的形状、尺寸应尽可能与机床工作台一致,这样夹具可以快捷方便地找正与工作台之间的相对位置,从而有利于提高夹具的装夹效率和定位精度。
此外,在批量生产过程中,一些紧固件、定位件如双头螺栓、定位销等容易磨损,与其配合的螺纹孔、销孔也容易损坏。为此,上述零件与夹具底板连接部位设计为图4、图5所示的结构。
图4所示为紧固件连接结构,双头螺栓一头连接在夹具底板上,另一头通过锁紧螺母压紧压板,起到固定转向架的作用。若将双头螺栓直接连接在夹具底板上,在转向架压紧和切削过程中,双头螺栓与夹具底板连接处螺纹部位将受较大的紧固力和切削力,在上述组合应力的作用下,双头螺栓及夹具底板上的螺纹孔容易产生损坏。
双头螺栓成本较低,其损坏后可迅速更换;但是夹具底板尺寸大,造价高,其螺纹孔一旦发生破坏,将可能导致其报废,造成较大损失。为此,在夹具底板与双头螺栓之间增加连接定位座,并用4个内六角紧固螺钉将其固定在夹具底板上。双头螺栓与连接定位座上的螺纹孔相连接,即使连接定位座上的内螺纹孔损坏,只需将其更换新件,夹具底板即可继续使用。
图5所示为定位销与夹具底板连接结构,定位销插入夹具底板上的定位销孔中,定位环套在定位销上后用内六角紧固螺钉固定在夹具底板上。为防止拆装转向架时将定位销带出,定位销一侧加工出1个缺口,在定位环的一侧拧入1个定位销紧固螺钉,卡在定位销缺口处,就可防止定位销被带出底板销孔,这样定位销就与固定在夹具底板上了。
定位环的作用一是增加了定位销与底板上销孔的配合长度,二是起到固定定位销的作用。需要更换定位销时,只需要松开定位销紧固螺钉,拔出定位销即可,此种结构实现了定位销的快速装夹和更换。
(2)压板结构
由于压板使用比较频繁,压紧部位较易磨损,容易降低压紧和固定工件的效果,若整个更换则不经济,因此,可将压板设计为如图6所示结构,由压板本体和小压板组成,两者采用内六角紧固螺钉固定在一起,为提高耐磨性,小压板可采用耐磨材料制造,当小压板磨损后,更换小压板即可。
3 加工工艺
夹具固定在工作台上后,由于转向架与夹具之间采用了“一面两销”定位方式,重复定位精度非常高。加工时只需要找正首件转向架坐标系的X、y、Z坐标值,输入到机床OFFSET中的工件坐标系中,加工下一个转向架不再需要校正,夹装好后执行程序指令即可进行各孔加工。
转向架φ80mm孔的加工分为粗、精2个工序。一般情况下,加工其4个耳板孔时可采用直镗的工艺方法(即工作台不换位)。此工艺方法由于采用同一个坐标系和同一主轴坐标,消除了工作台回转的精度误差,因此可以确保4个耳板孔获得很高精度的同轴度。
但是由于4个耳板轴向间距较大,采用直镗工艺方法使刀具加长,加工过程中刀具刚性变差,切削振动加大,反而影响4个耳板孔的加工尺寸精度和形位精度。若采用阻尼减振刀杆,则由于采购成本太高、刀杆最大长度受孔径影响、小直径孔不适合采用等因素,一般很少采用。
为此转向架的4个φ80mm孔可采用低成本刀具,先加工相邻2个耳板孔,然后将工作台回转180°,再加工另外2个耳板孔。由于夹具与工件之间的定位精度较高,且加工中心工作台回转精度也较高,因此可满足工件同轴度精度需要。
4 刀具选用
耳板材料为Q235A,为提高加工效率,保证加工精度,降低加工成本,粗镗刀可选用国产机夹式刀具,以达到用较低成本的刀具切除大余量的目的。精镗刀可选用韩国或台湾地区所产的刀具,以满足精镗后孔的加工精度和加工效率要求。
刀具上的刀片选用涂层刀片,其断屑效果较好,可以避免产生的长切屑刮伤工件已加工表面,并可减少对机床运屑器的影响。刀具使用前,先采用对刀仪进行刀长检测,并将刀长数据输入到数控系统OFFSET内刀具补偿值中。
5 切削用量
由于材料较软,粗加工时,在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下,尽可能选取较大的切削深度和较高的进给量。由于该工件单边加工余量为5mm,粗镗孔时切削深度可定为4.5mm,主轴转速为200~300r/min,主轴移动速度为200mm/min。
精加工时为了获得较好形位精度和表面粗糙度,切削深度应小一些,可定为0.5mm,主轴转速可适当提高定为300~450r/min,主轴移动速度减小为100~150mm/min。
6 程序编制
关键词: 数控机床 整机调试 机床精度 故障分析
1.引言
数控五坐标加工中心机床是数控机床中较为复杂的一类机床,机床的精度要求很高,当机床出现大修、搬迁、初调等情况时,都要对机床进行整机调试,以保证机床的加工精度。但有些机床并无通用性的机械、电气调试流程。在此以意大利蓝堡蒂公司生产的五坐标立式加工中心-RAMMATIC1201机床为例,通过总结多人的维修实践经验,简述蓝宝蒂机床整机调试方法。
此机床采用西门子840D控制系统,机械主轴最高转速6000RPM,,工作台为4500*1250,A、B坐标轴最大行程± 30°,可实现五轴联动,由于机床结构复杂,定义了大量的系统参数、伺服参数和用户参数,PLC程序繁琐,给机床的维护维修和调试带来很大难度。
2.蓝堡蒂机床电气调试技术
2.1通电前机床电气检查
CNC控制箱检查:检查各类模块的插头、插座、总线、母线是否松动、脱落。
接线质量检查:检查各类接线端子,每个端子都要用工具紧固一次。
电磁阀检查:各类电磁阀都要用手推动数次,以防止长时间不通电造成的动作不良,如发现异常应做好记录,以备通电后确认修理或更换。
限位开关检查:检查开关位置和接线方式,电缆外皮是否正常。
接地线检查:要求有良好的地线,测量机床地线,接地电阻不能大于1Ω
电源相序检查:用相序表检查输入电源的相序,确认输入电源的相序与机床上各处标定的电源相序应绝对一致。
2.2 机床总电压的接通
在通电前将电器柜内所有的安全保护空气开关处于断开状态,然后接通机床总电源,检查进线380V电源是否正常,接下来一步一步推上各级空开,直至机床全部上电,如果出现异常,按照机床电气图纸查找被控制元件,分析故障原因,查找故障源头。
2.3 CNC电箱通电
接通CNC电源,观察屏幕显示,直至出现840D正常画面根据有关资料上给出的测试端子的位置测量各级电压,有偏差的应调整到给定值,并做好记录将状态开关置于适当的位置,选择到参数页面,核对参数将状态选择开关放置在JOG位置,将点动速度放在最低档,分别进行各坐标正、反方向的点动操作,同时用手按与点动方向相对应的超程保护开关,验证其保护作用的可靠性,然后再进行慢速的超程试验,验证超程开关安装的正确性将状态开关置于回零位置,完成回零操作进行手动变档试验,验证后将主轴调速开关放在最低位置,进行各档的主轴正、反转试验,观察主轴运转的情况和速度显示的正确性,然后再逐渐升速到最高转速,观察主轴运转的稳定性进行手动导轨试验,使导轨有良好的逐渐变化快移超调开关和进给倍率开关,随意点动进给轴,观察速度变化的正确性。
3.蓝堡蒂机床机械部分调试技术
3.1观察有无漏油,特别是液压站单元的电磁阀和相关油路,如有漏油应立即停电修理或更换。
3.2油压的调整:液压变速、液压拉刀等机构都需要合适的压力,油泵工作后调整油压,一般压力在12Mpa。
3.3自动的调整:数控铣床大多采用自动定时定量站供油,开动机床前检查一下油泵是否按规定的时间启停。
4.蓝堡蒂机床调试过程中精度分类及检测方法
4.1几何精度
项目:几何精度包括直线度、垂直度、平面度、平行度等。
工具:ML10激光干涉仪、直线度光学镜、垂直度光学镜、平面度光学镜、和角度镜组件。
特点:可采用自动数据采集及分析,精度高,测量范围大。特别是蕾尼绍直线度光学镜改善了调光的复杂程度。
4.2定位精度的检测及其自动补偿
项目:重复定位精度和位移精度。
工具:ML10激光干涉仪、线性光学镜。
特点:用此ML10激光干涉仪能自动测量机器的误差,而且可以通过RS232接口自动对线性误差进行补偿,还可最大限度地选用被测轴上的补偿点数,使机床达到最佳精度。
4.3工作精度检验
项目:两轴联动误差检测。
工具:QC10球杆仪。
特点:QC10球杆仪是一种快速(10-15min)、方便和经济的检测数控机床2轴联动性能的仪器,可用于取代工作精度的NAS试件切削。加工工件补偿前形状如图1所示,补偿后形状如图2所示。
5.蓝堡蒂机床调试中出现的问题及解决方案
5.1机床运动时振荡的消除方法
此机床在接入全闭环后Z轴曾出现振荡现象,在机床停止或加/减速过程中出现抖动。全闭环控制时消除振荡的方法可按下面步骤进行:降低位置环增益参数MD1409,设定时在标准设定值的基础上适当降低并观察。其原理方框图见图1所示:
减小振荡方法:
5.1.1降低位置环增益
5.1.2.设定前馈控制功能有效,减少伺服电机运行中的速度偏差。
③增加伺服环增益。
5.2加工零件表面光洁度异常
5.2.1先检查主轴,把芯棒(Φ50)放入主轴锥孔内,用百分表进行检测,先把百分表顶到芯棒的底部,旋转主轴观察轴向窜动是否太大,把百分表顶到芯棒侧部,旋转主轴观察径向跳动是否太大,如果径向或轴向间隙大,把主轴拆下后,检查预紧主轴轴承的锁紧螺帽是否松动,如果松动重新预紧螺母,还要检查主轴轴承是否损坏。
5.2.2检查工作台是否因反向间隙产生抖动,打开工作台的防护罩,使用百分表顶到丝母上设置0位,前进后退0.1mm观察表的读数是否回到0位,如果没有回到0位,就说明了丝杠丝母有反向间隙,调整丝母中间垫片的厚度,观察轴向位是否松动。电气补偿反向间隙在参数MD32450 backlash 中。
5.2.3松刀预紧不够,检查紧固拉刀叠簧的螺母是否松动,如果松动就会产生抓刀不紧,直接影响加工工件的光度,如果螺母太紧,就会产生抓不上刀或松不下刀,必须调整到合适位置。然后检查叠簧片是否损坏,如果发现有损坏的必须更换叠簧片。
5.3 进给轴的屏蔽方法
在轴参数里,设MD31030和MD30240为0。在驱动配置菜单里,在相应轴模块一项里设为“no active”即可,该轴就为设为虚拟轴,其相应的模块和电机就可以去掉了,如果要恢复,把上面的参数该回原来的值即可。
6.结论
通过对这台五坐标立式加工中心机床整机调试过程进行总结,我们得到了一套数控机床调试的简易流程,可以在一定程度上解决一部分机床隐患,帮助维修人员判断故障、解决故障,减少停机时间,达到机床正常、安全加工生产的目的。
参考文献:
[1] 王爱玲 白恩远编著 《现代数控机床》北京 国防工业出版社 2003年