数控车床加工内孔有时会有台阶怎么维修机床_百度知道
数控车床加工内孔有时会有台阶怎么维修机床
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我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。第3章 数控机床的安装调试与 精度检测本章主要讲解数控机床的安装调试与精度检测。在数控机床的安装一节中，主要讲解数 控机床安装前的技术准备、数控机床的安装过程。在数控机床调试前的检查工作一节中，主 要讲解输入电源电压频率和相序的确认和检查，机械部分、液压系统、气动系统、中心润滑 系统、制冷系统、冷却液系统和排屑装置的检查，以及接通电源后的检查等。在 CNC 系统 的功能检查和调试一节中，重点讲解了 CRT 显示内容检查和功能调试、数控机床 CNC 系统 通电后的硬件检查和调试、 交流主轴驱动系统的检查和调试。 在数控机床的整机调试一节中， 对机床主机各部位的调试、数控车床的运转和负荷调试以及卧式加工中心的空运转和负荷调 试进行了重点讲解。最后，在数控机床的精度检测一节中，对数控机床几何精度的检测、数 控机床位置精度的检测、加工中心可交换各工作台托扳的重复定位精度检测及加工中心的加 工试件进行了重点论述。 在学习本章时要重点掌握数控机床的调试和数控机床的精度检测。如果能结合实际来配 合学习将会得到良好的效果。3.1数控机床的安装3.1.1 数控机床安装前的技术准备 这里所说安装数控机床的技术要求主要是对环境﹑地基﹑电压﹑气压及接地等的技术要 求，这是安装数控机床的前提条件。安装任何一台数控机床都要满足这些前提条件，否则在 使用数控机床的过程中就要出现一些问题，使数控机床故障明显增加，加工精度受到影响。 因此，安装数控机床的技术要求一定要引起足够的重视。 1．环境要求 安装数控机床时，无论是在大厂房还是在房间内，无论是安装单台还是安装多台，都要 有足够的面积和空间，不能阳光直射，并且还要求安装数控机床的附近不能有任何热源，要 有足够的采光，环境温度和湿度还要附合所安装数控机床给定的技术要求。 对于普通精度的数控机床，一般对环境温度或室温没有特殊要求，但是在一天开机工作— 53 —现代数控机床全过程维修时间范围内，室内的环境温度波动不能过大。因为环境温度较大的波动会影响数控机床的各 种精度，也会给数控机床的热稳定性带来不良影响，同时对被加工零件的精度也直接或间接 地带来影响。 精密数控机床对室内的环境温度有一定的要求，一般为 20℃?2℃，并且要求安装在具有 中央空调的房间内。要注意，用单独的空调设备，如挂式空调﹑柜式空调及分体式空调等是 不允许在精密数控机床房间使用的，因为它会使机床局部受热或受冷，给机床的使用带来更 大的影响。 对于高精度或超精密的数控机床， 特别是一些高精度或超精密的数控坐标镗床和数控坐标磨 床来说，对室内的环境温度会有更高的要求，一般为 20℃?1℃，甚至还有要求为 20℃?0.5℃的 数控机床，对室内的设备数量、人员流动等都有特殊的要求。因为室内设备多了会增加热源，使 数控机床自身的热稳定时间延长或间断变化。 过多的人员流动也会使空气温度产生波动， 使超精 密机床出现微小的热胀冷缩变化， 会使加工零件的精度受到影响， 同时还会使数控机床的机械运 动部件摩擦加快。 在要求环境温度的同时，一般安装数控机床的房间对使用环境的相对湿度也有比较严格 的要求， 一般要求数控机床的室内相对湿度应控制在 75%以内。 JB/T
机床数控系 统通用技术条件中对相对湿度的要求是 30%～95% （无冷凝水） 。一些进口的精密数控机床对 室内相对湿度的要求比这还要高一些。因为如果室内的相对湿度较大，会使电气元件﹑检测 元件受潮而影响工作，出现锈斑或锈蚀现象，从而使数控机床不能正常工作。 因此，在安装数控机床时，特别是安装高精度或超精密的数控机床时，一定要按数控机 床的说明、要求严格控制室内的环境温度和环境的相对湿度，给数控机床的使用提供良好的 前提条件。 2．地基要求 通常，机床在运到用户之前就要按双方签订的合同要求，由数控机床生产厂家将用户 订购的数控机床地基图提供给用户，它将作为用户安装数控机床的技术条件之一，将地基 准备好。 数控机床分为大型和小型，普通型和精密型等种类。一般小型数控机床不需再准备特殊 的地基，所建厂房的通用地基就可以直接使用，而大型或精密型的数控机床则需要按要求制 作地基。 目前小型数控机床就位后可以直接使用， 而大型或精密型的数控机床需要安装地脚螺钉才 能投入使用。因此，要提前将螺钉孔制作好，以便使数控机床到位后固定地脚螺钉。这样的地 基结构，在许多数控机床上广为使用。图 3.1 所示就是某数控机床的地基和地脚螺钉位置图。 图 3.1 所示为装有 6 个地脚螺钉的数控机床地基图， 分别对 6 个地脚螺钉孔的长 ×宽 ×深 （L ×Ｄ × Ｅ）和螺钉的深度有具体要求，同时对这 6 个地脚螺钉孔的位置也有具体要求。 目前，有许多数控机床对地基没有特殊要求，不需要预埋地脚螺钉，用减振垫铁作为数控 机床的支承点。 也就是说， 数控机床的床身不需要与地面紧固， 只把机床放在减振垫铁上即可。 调整机床水平时，只要调整减振垫铁的高低就可以了。图 3.2 所示是某数控机床用减振垫铁的 地基图。 图中共有 5 个支承点。其中 3 个 A 为主要支承点，两个 B 为辅助支承点。数控机床只要 放在这 5 个支承点上，就不需要用地脚螺钉紧固。调整机床水平时，只要先调整 3 个 A 点的— 54 —第3章数控机床的安装调试与精度检测减振垫铁，使机床处于要求的水平状态后，再调整两个 B 点的减振垫铁与机床底面牢靠接触 就可以了。当然，这种不需要地脚螺钉的数控机床床身和需要地脚螺钉的数控机床床身在设 计上是不同的。图 3.1 某数控机床地基和地脚螺钉位置图图 3.2 某数控机床用减振垫铁地基图另外，还有一些数控机床特别是一些进口的数控车床、车削中心﹑立式加工中心及卧式 加工中心等对机床调整水平也没有特殊的要求， 只要基本水平即可， 不需要用水平仪来测量。 但是，在安装这类数控机床时，对地基面的平面度有一定要求，即在制作地基地面、地面抹— 55 —现代数控机床全过程维修平时，安装数控机床的位置在每平方米 1～2mm 的误差，或者安装整体机床地面的平面度在 一定的要求范围内就可以了。当然，这些类型大都属于普通精度的数控机床。 3．电压要求 这里所说的电压要求，是指向要被安装数控机床输入的总电源的电压要求。 我国供电制式是交流 380V 三相或交流 220V 单相，供电频率为 50Hz。而有些国家的供 电制式和供电频率与我国的不同，如有用供电制式是交流 200V ，供电频率很多国家采用 60Hz。因此，这些国家在制造数控机床时，电源电压的要求应与之相适应，也有为了满足不 同用户的需要，在数控机床电源输入电压的前端配有电源变压器，变压器上设有多个抽头供 用户选择使用，同时又设有 50/60Hz 频率转换开关。在订购数控机床时就要了解清楚所订数 控机床对电压和频率的要求。变压器可以随数控机床订购，也可以单独订购。不管采取哪种 订购方式，必须做到数控机床安装以前或安装的同时就要准备好。 数控机床一般对电源电压的波动范围都有规定，我国 JB/T
机床数控系统通用 技术条件中，对电压的波动规定在?（10%～15%）范围内。有些高精度的数控机床，特别是欧 美一些国家生产的高精度数控机床，要求电源电压的波动为?（5%～10%） 。目前，我国的电网 电压供电质量不太好，电压波动比较大，电气干扰也比较严重。为了正确使用好数控机床，降 低数控机床的故障率，在安装数控机床以前就要配备好相应的稳压电源（或称稳压器） 。 4．接地要求 众所周知，数控装置与外部 MDI/CRT 单元、强电柜、机床操作面板、进给伺服电机的 动力线与反馈信号线、主轴驱动电机的动力线与反馈信号线以及手摇脉冲发生器等最后都要 进行地线连接。数控机床的地线连接十分重要，良好的接地不仅对设备和人身的安全十分重 要，同时能减少电气干扰，保证数控机床的正常运行。 一般厂房都具备接地装置，在数控机床安装以前，要认真检查这些接地装置。有些数控 机床，特别是一些精密或超精密的数控机床 对机床的外部接地还有特殊要求，需要单独 接地。一般地线都采用辐射式接地法，即将 上述说到的数控机床所有需要接地的电缆 都连接到公共接地上，公共接地点再与大地 相连。同时，数控柜与强电柜之间应有足够 粗 的 保 护 接 地 电 缆 ， 截 面 积 要 在 5.5 ～ 14mm2，而总的公共接地点必须与大地接触 良好，一般要求接地电阻在 4～7?，一些高 精度的数控机床对接地电阻还有更高的要 求， 如小于 3?等。 图 3.3 为数控机床一点接 地法示意图。 图 3.3 数控机床一点接地法示意图 因此，数控机床在安装以前必须检查或准备好外部接地装置，并保证具有良好的接地电 阻，这样才能在保证人身和设备的安全，同时能保证数控机床的正常运行，使数控机床有良 好的抗干扰能力。 5．气源要求 大多数数控机床都要使用压缩空气，通常它们要求使用压缩空气的压力为 4～6bar，也— 56 —第3章数控机床的安装调试与精度检测有的数控机床要求 5～8bar，而许多工厂具有集中供应压缩空气的设备或压缩空气站，按照 国家标准，压缩空气的压力为 4～6bar（少数也有 8～10bar） 。如果购买的数控机床所要求压 缩空气的压力超出了用户所提供的压力范围，或者用户没有集中供应压缩空气的系统，那么 在安装数控机床以前还要准备好必要的单独提供压缩空气的空气压缩机。 在选购空气压缩机时，一定要按照厂家或机床说明书中提供的技术参数或技术数据进行 选购，要注意所需压缩空气的压力、流量必须满足要求，否则数控机床就不能正常工作。 不管采用什么方式给数控机床提供气源，在输入到数控机床的前端，需安装一套气源净 化装置，来保证除湿、除油及过滤达到机床说明书的技术要求。假如没有安装这套装置，只 是靠机床上的装置来除湿、除油及过滤是肯定达不到要求的，那么未过滤的水、油及污物就 会进入到数控机床的气动系统中去，会造成严重的后果。 6．液压油、润滑油、冷却液及防冻液的准备 数控机床在安装以前，就应当按照说明书的要求将液压油、润滑油、冷却液及防冻液按 型号、牌号及数量准备好，并放置在现场。在数控机床安装完毕后就应当将各种润滑油、液 压油加入到机床中，冷却液、防冻液也应当按要求加好。 如果这些工作不提前作好准备，待数控机床安装完成，准备通电试机或要开始调试数控 机床时才去准备，势必影响工作的顺利进行。 根据安装数控机床的技术要求，对环境温度和湿度、地基、电压、接地及气源等都要按 要求做好，同时做好液压油、润滑油、冷却液及防冻液的准备工作，这样数控机床的安装和 调试工作就会顺利展开。 数控机床安装前的技术准备如图 3.4 所示。图 3.4 数控机床安装前的技术准备框图3.1.2 数控机床的安装 数控机床的安装是数控机床调试前的重要工作，这项工作要认真、仔细地去做。安装工 作搞好了，调试工作才能进行，否则调试工作将不能顺利进行。 1．开箱 开箱要取得生产厂商的同意，如果厂商在现场更好，一旦发现运输过程的问题即可及时 解决。对于进口数控机床，必须按照规定通知商检部门到达现场，经同意后才能开箱，同时 商检部门对开箱的全过程进行监管，开箱后商检部门要检查设备的外观质量，对以后的设备 验收也实施监控，若出现外在或内在的质量问题，商检部门将与外商交涉协商解决。 在开箱之前，要将包装箱运至所要安装机床的附近，以避免在拆箱后搬运较长的距离而 引起较长时间振动和灰尘、污物的侵入。当室外温度与室内温度相差较大时，应当使机床温— 57 —现代数控机床全过程维修度逐步过渡到室温，避免由于温度的突变造成空气中的水汽凝聚在数控机床的内部零部件或 电路板上引起锈蚀。 在拆箱时，一般应先拆去顶盖，然后再拆 4 个侧板。在拆卸包装箱时，一定要注意不要 让包装箱板碰坏机床，特别是机床的电机、电器柜、CRT 显示器和操作面板等。 顶盖和 4 个侧板拆除后， 要检查机床的运输情况， 如发现问题要及时与生产厂商或有 关部门联系。如果没有问题，可拆除包装机床的密封罩，取出机床资料、说明书及装箱 清单。 拆卸机床与包装底座的连接螺钉等，用吊车吊运机床和各部件。一般的数控机床不准用 滚棒滚运，以免滚运中的振动丧失精度和损坏机床。 2．检查外观 机床包装箱及包装密封罩被打开以后，要认真、彻底地检查数控机床的全部外观，包括 各部件及附件。如果发现碰伤、损坏以及被盗等现象，要及时与厂商或有关部门联系。如果 是进口数控机床，除商检部门与外商联系外，还要与在国内的办事处或代表处取得联系。 很多中、大型数控机床一般是由两个或两个以上的包装箱分开包装机床的部件、附件和 备件等。附件一般有冷却液装置、排屑器、液压装置等，部件一般有刀库、工作台及托盘。 更大的设备还会将床身解体分开包装。不管有多少包装箱，包装箱打开后都必须认真检查其 外观。 3．按装箱单查对机床附件、备件、工具及资料说明书 拿到装箱单后，按照清单认真查对各附件、备件、工具、刀具及有关资料和说明书等。 通常在查对装箱单时，厂商要有代表在场。如果是进口设备，厂商代表、商检部门人员都要 在场，以便出现问题及时登记、处理、解决。 4．机床就位 通常是由厂商的服务人员进行，用户配合来完成这项工作。 将机床放置在减振垫铁或固定垫铁上，如果需要固定，则将地脚螺钉穿入机床底座上的 各支承指定位置，然后在螺钉地孔中灌入水泥，等待水泥完全干透。 机床与减振垫铁或固定垫铁安装好以后，可以对机床进行清洗，清除油封。如果是小型 机床或没有分解包装的机床，可对机床主机在没通电的情况下粗找水平，这样做是为防止机 床变形。 5．机床连接 机床部分的连接主要做如下几项工作。 ① 拆卸为防止在吊装和运输过程当中的位移、碰撞等安装的固定板、隔板、压板等。 ② 去除安装连接面、导轨、主轴内锥面和端面、机械手、刀库、工作台表面及各运动面 和金属外露表面的防锈油，并做好机床控制柜、电器柜、操作面板、CRT 显示器及各部件、 附件的外表清洁工作。 ③ 对于大型或较大型数控机床，按照装配图将各部件如立柱、长床身、工作台、机械手 及刀库等组装成整机，其中包括数控柜、电器柜的安装。在安装时注意，一定要让机床使用 原用的各类销子、螺钉、定位块及连接板等，以免出现差错。 ④ 连接液压系统、气动系统、冷却液系统和排屑装置上的各外部管路，并注意各输入和 输出管路不要接错，同时要注意在连接过程中的清洁工作和管接头的紧固。— 58 —第3章数控机床的安装调试与精度检测⑤ 安装各防护罩和防护板。 ⑥ 固定好操作台，如果是能移动的操作台，在连接时要保证移动自如、可靠。 6．数控柜、强电柜的外部和内部电缆连接 （1）外部电缆连接 外部电缆连接是指数控装置与操作台上的 MDI/CRT 的连接，与强电柜，机床操作面板， 各坐标的伺服电机、主轴驱动电机及坐标测速电机，主轴测速电机，坐标位置检测如光栅尺 和编码器的连接。 还有可移动操作装置、电子手轮（手摇脉冲发生器） 、 液压系统、 气动系统、 冷却液系统、排屑器、制冷装置及中心润滑系统等的电缆连接。 在连接这些电缆时，一定要注意电缆端部的接线标号，不要接错。在接信号地、强电地 及机床地时要严格按照如前所述的方法进行接地。 （2）内部电缆连接 内部电缆连接主要是指数控柜内部的电源模块、坐标伺服模块及主轴驱动模块等的各电 缆插头要与对应的插座安装好。在许多数控机床上，这部分工作在出厂前都已连接好，并在 厂内调完数控机床后不需将这些插头拔下。而有些数控机床在厂家调完后为了防止吊装、运 输过程中的损坏，将插头拔掉。 （3）数控系统电源线的连接 数控系统电源线的连接是指数控柜电源变压器输入电缆的连接和伺服变压器绕组插 头的连接。对于进口的数控系统或数控机床，更要注意电源变压器输入电缆的连接和伺服 变压器绕组插头的连接。 因为许多国家与我国的供电制式不同， 国外数控机床生产厂家为 了适应各国不同的供电情况，不论是数控系统的电源变压器，还是伺服系统的变压器都有 多个抽头。这就要求必须按照我国供电的具体情况进行正确连接，否则将会出现故障和不 必要的损失。 图 3.5 所示为某卧式可交换工作台加工中心的连接框图。— 59 —现代数控机床全过程维修刀库 机械手 液压 装置 气动 装置强电柜电子 手轮数控柜机床操作台中心 润滑 装置可移动 操作装 置冷却 液装 置排屑器防振 垫铁防护罩可交 换工 作台图 3.5 某卧式可交换工作台加工中心的连接框图— 60 —第3章数控机床的安装调试与精度检测3.2数控机床调试前的检查工作3.2.1 输入电源电压、频率和相序的确认及检查 1．输入电源电压的确认和检查 我国供电制式是交流 380V 三相和交流 220V 单相。 而欧美许多国家的供电制式与我国不 同，电压幅值有很大区别，因此，这些国家出口的数控机床为了满足各国不同用户的供电情 况，一般都配有电源变压器，以达到数控机床的要求电压。变压器上设有多个抽头供用户选 择使用。所以，对于进口数控机床或 CNC 系统一定要按照说明书中规定的方法接好电源， 通电前，一定要认真检查输入电源电压是否正确。 2．输入电源频率的确认和检查 在我国的供电制式中， 频率为 50Hz； 而欧美一些国家包括日本在内， 其供电频率为 60Hz。 因此，他们不但要满足本国的用户，又要满足世界上其他国家用户的需求，通常在电路板上 设有 50/60Hz 频率转换开关。我们所购置的数控机床在通电前一定要检查频率转换开关是否 已置于“50Hz”的位置上。 3．电源电压波动范围的确认和检查 首先，要清楚所购置数控机床的 CNC 系统所允许的电压波动范围。一般我国机床厂家生 产的数控机床大都规定允许电压范围为额定值的 85%～110%。而许多进口的 CNC 系统要求要 高一些。 一些功能高﹑精度高的 CNC 系统其电压波动范围要求会更高一些， 如+10%～?5%等。 而我国的供电质量不太好，白天和晚上差别大、用电高峰和用电低潮差别大，甚至用电高峰时 还会出现较大波动，超出了 CNC 系统所要求的范围。这样，数控机床在使用时会出现故障停 机，甚至是较大故障造成损失。因此，建议用户最好使用外接的、比较可靠的稳压电源或称稳 压器。对电网输出的电压采取稳压措施后，将会明显降低 CNC 系统的故障率，提高数控机床 的稳定性。 4．输入电源电压相序的确认和检查 目前，许多数控机床的坐标伺服进给控制单元和主轴驱动控制单元的供电电源都采用晶 闸管控制元件，如果在接电源的输入线路时相序不对，那么接通送电就有可能使坐标伺服进 给控制单元和主轴驱动控制单元的输入保险烧断。所以在接通电源以前，要用检查相序的方 法来检查相序接的是否正确，如果不正确，就要及时纠正。 检查相序的方法一般有两种：一种是用相序表测量，如图 3.6 所示。 图 3.6 表示，当相序接法正确时，相序表将按顺时针方向旋转；如果相序接法不对，相 序表将逆时针旋转，这时可将接线 R、S、T 中任意两根线对调重新接好相序即可。 另一种检查相序的方法是用双线示波器来检测二相之间的波形，如图 3.7 所示。 图 3.7 表示，当二相在相位上相差 120 度时，证明相序是正确的。 5．直流电源单元的电压输出端对地的确认和检查 各种 CNC 系统内部都配有直流稳压电源单元， 为 CNC 系统提供所需的+5V、 ?15V 和+24V— 61 —现代数控机床全过程维修等直流电压。因此，在 CNC 系统通电前，必须认真检查这些电源的输出端是否有对地短路 现象。如果检查出有短路现象，应查清原因、排除故障，再准备通电，否则会烧坏直流稳 压单元。图 3.6 用相序表检查相序图图 3.7 用示波器检查相序总之，CNC 系统通电以前一般要按照图 3.8 所示对输入电源电压、频率和相序等进行确 认和检查。输入电源电压 相序 直流电源单元 电压输出对地输入电源电压输入电源频率电源电压波动图 3.8 CNC 系统通电前的确认和检查内容框图3.2.2 机械部分、液压系统、气动系统、中心润滑系统、制冷系统、冷却液系统和排屑 装置的检查 1．机械部分的检查 对于加工中心，首先要检查各坐标轴的传动链，导轨端部刮削器盖板的螺钉有无松动， 联轴器各锁紧螺钉是否松动，齿形同步皮带及皮带轮是否可靠、松紧是否合适。然后检查机 床各坐标轴返回参考点的各减速撞块固定螺钉是否牢靠，还要检查刀库上各刀位锁紧机构的 螺钉，机械手卡爪及各限位块，可交换工作台外部托板机构，机床的工作室门，各防护罩、 防护板等是否安全可靠。对于数控车床，还要检查刀塔、尾座上的紧固螺钉是否可靠。 2．液压系统的检查— 62 —第3章数控机床的安装调试与精度检测液压箱彻底清理干净后，要按机床说明书中液压油的牌号加注液压油，要检查液压油位 置是否合乎要求，液压装置中的各集成元件是否牢靠，各液压电磁阀上的插头插座位置是否 正确（按标记号检查） 。压力表一定要进行首次校验，并有校验标记。此外，还要检查外部过 滤装置等。 3．气动系统的检查 气动压力表一定要进行首次校验，并有校验标记。对三联装置即过滤器、调压阀及喷雾 润滑三部分进行检查，是否需要清洗过滤器，并按机床说明书上的要求加注喷雾润滑油。气 动装置上的各气动元件和各电磁阀上的插头插座位置是否正确（按标记号检查） 。 4．中心润滑系统的检查 中心润滑系统主要用于数控机床各坐标的滚珠丝杠副、导轨、轴承及各运动面、滑动面 的润滑。因此在检查这部分时，必须将油箱清洗干净后，按机床说明书规定的润滑油牌号加 注到中心润滑油箱所标注的上限位置。中心润滑系统的压力表同样要进行首次校验标记，并 标注下次校验鉴定日期。同时，还要检查中心润滑装置本身是否固定牢靠，以免在启动润滑 时产生振动。 5．制冷系统的检查 制冷系统主要用于主轴冷却、液压油循环冷却，有的数控机床也用于电气柜冷却。过去 的数控机床也有用水冷的，有的制冷系统中还加入不冻液。在数控机床通电前通常要检查不 冻液的液位是否合适，电机、压缩机及排风扇等是否安装牢靠，各开关、插头及接线是否正 确。这里要注意，不冻液对人体是有害的，在加注时最好不要用手直接接触。 6．冷却液系统和排屑装置的检查 通常，冷却液装置和排屑装置是联合在一起安装的，因为它们在工作时是密不可分的。 冷却液通过冷却管喷出后从排屑器底部经过过滤返回到冷却液装置的容积箱内，再由冷却液 泵打到管路中。在一些数控机床中，特别是有些电主轴的数控机床，冷却液还要经过制冷装 置被冷却降温后再经精过滤器进入电主轴内部，对电主轴进行冷却后再返回冷却液箱。 因此，在数控机床通电前对冷却液系统和排屑装置要进行认真地检查。对冷却液装置上 的高压泵电机、低压泵排屑装置的电机相序用前面所述方法进行检查纠正；检查压力表（同 样要进行首次校验）接头，各管接头是否安装好；检查各电磁换向阀插头，各开关位置是否 正确；过滤器是否安装牢靠；排屑装置与冷却液箱的连接是否正确；排屑装置与机床接触部 位的高低调整得是否合适； 排屑链的松紧是否合适； 排屑装置上开关按钮的位置是否正确等。 如果有主轴内冷，还要检查用于主轴内冷的过滤装置上的各部件是否安装得正确、牢靠。加 注冷却液后，各部分装置的液位是否合适，有无泄漏现象等。 上述检查工作做完以后，就可以进行下一步的通电检查了。 3.2.3 接通电源后的检查 1．强电柜电源的检查 在通电以后，首先要检查强电柜内电源变压器的输入端和输出端（初级和次级）的电压 是否符合技术要求，各相电压输入和输出是否平衡。如果发现异常，必须立刻断电，故障排 除后再通电进行下一步的工作。 2．数控柜内电源的检查— 63 —现代数控机床全过程维修为了确保安全，在接通电源之前，可先将电动机动力线断开，这样在系统工作时不会 引起机床运动。但在做此工作以前，先要阅读数控机床说明书和电路图，根据说明书的介 绍对速度控制单元做一些必要性的设定，目的是不至于因断开电动机的动力线而造成数控 机床报警。 接通电源以后，检查各输出电源是否正确。首先，检查数控柜中的各排风扇是否旋转， 这也是判断电源是否接通的最简单、最直观的方法之一。然后，检查各模块单元及印刷电路 板上的电压是否正常，各种直流电压是否在允许的范围内或波动范围之内。 一般来说，+24V 电压允许误差是 ?10%左右，即+21.6～+26.4V；?15V 电压的误差不 超过?10%，即?13.5～?16.5V；对于+5V 电源要求较高，误差不能超过?5%，即在?4.75～ ?5.25V，因为+5V 电压是供给逻辑电路的，如果波动太大，会直接影响系统工作的稳定性。 如果发现上述电压有问题，或不在要求的范围内，应立即断电，故障排除后再进行下一步 工作。 3．各熔断器的检查 各熔断器是主线路及每一块电路板或电路单元的保险装置。当外电压过高或负载端发生 意外短路时，熔断器即刻熔断而使电源切断，起到保护作用。所以，通电前要用万用表测量 各熔断器是否接通、型号是否正确，通电以后还要检查熔断器是否工作正常。 4．液压系统、气动系统的检查 检查通电后的液压系统、气动系统的压力是否正常，各元件管接头有无漏油、漏气现 象，还要特别注意主轴拉刀机构、变速机构的液压 缸、机械手、刀库、主轴卡紧，尾座动作等的液压 缸和电磁阀有无漏油现象。如漏油应立即断电修理 或者更换，故障排除后才能进行下一步工作。 5．CNC 系统通电 CNC 系统的电源接通以后，需等待几秒钟观查 CRT 显示， 直到出现正常画面为止， 如果出现 ALARM （报警）显示，应根据报警内容，若需要关机，应切断 电源，分析并寻找故障，将其排除后再通电进行下一 步工作。 此时，应注意报警内容可能不止一个，要将每个 故障都要排除后才能正常工作。否则，下一步工作将 无法进行。 图 3.9 所示为数控机床接通电源后几项必要的检 查工作。 数控机床调试前的检查工作到此可以告一段 落。当然，在进行这些工作时，要根据数控机床各 自的特点、技术要求进行具体分析并区别对待，检 查工作可能有些差异，这都要视具体情况增加检查 图 3.9 接通电源后主要检查工作流程图 的部位。 下一步工作即进行数控机床的调试，首先应当进行数控机床 CNC 系统的功能检查和调— 64 —第3章数控机床的安装调试与精度检测试工作。— 65 —现代数控机床全过程维修3.3CNC 系统的功能检查和调试CNC 系统的功能检查和调试应是对数控机床整机调试工作的第一步。当开始对 CNC 系 统功能检查和调试时，首先 CNC 系统应在通电后正常工作，并且 CRT 显示器正常显示。此 时，数控机床的其他部分可以先不通电或不加使能，也就是说，对 CNC 系统的功能检查和 调试首先是单独脱开数控机床进行的，在检查和调试工作进行完后，才能进行其他项目的调 试工作。 下面以 BEIJING-FANUC0i-A 系统的调试为例进行分析。 3.3.1 CRT 显示内容检查和功能调试 在 CRT 显示的内容和操作面板中有软键和功能键。在操作功能键之后再操作软键，就可 以详细地看到 CRT 所显示的内容。那么，先检查这些功能键的工作是否正常，在操作软键之 后 CRT 的显示画面应翻转或跳转。 1．利用功能键和软键对功能检查调试的内容 （1）位置（POS）功能 在这个功能下，应显示绝对坐标值、相对坐标值，还有当前各坐标的实际位置值和电 子手轮在中断条件下或是接通条件下的显示。可以对电子手轮在接通和断开两种状态下进 行调试，看手轮的工作和显示的状态是否符合。同时，还要显示监控画面，即对操作指令 进行监控。 （2）程序（PROG）功能在存储（MEM）方式时 在对程序功能 MEM 方式检查时，需要先手工操作编入一段较简单的零件加工程序并进 行存储来对程序功能进行调试。 在这个功能下，CRT 应显示程序内容、程序检查、当前正在执行的程序段、下一个程序 段和程序再开始，以及文件目录和调度管理功能设定。 在程序内容和程序检查中，要显示加工零件程序的序号、程序内容和需要检索的程序序 号等。同时，在程序检查内容中，还要显示绝对坐标和相对坐标在本程序的状态如何。在文 件目录的内容中，要有选择的文件号等。在调度管理功能设定的功能内容中，要有调度管理 数据以及输入指令等。 （3）程序（PROG）功能在编辑（EDIT）方式时 在对程序功能 EDIT 方式下，调试人员可在光标的移动下进行加工零件的程序编辑 工作。 在这个功能状态下，将随着程序的编辑显示程序内容、程序一览表及软盘一览表。 编辑程序完成后，将在程序内容中显示程序的序号、地址，以及光标移动、插入、替换、 替换前、替换后等的状态。 （4）程序（PROG）功能在手动输入数据（MDI）方式时 程序功能在 MDI 方式下，调试人员可用手动方式进行输入数据的工作。— 66 —第3章数控机床的安装调试与精度检测在这个功能状态下，CRT 可显示程序内容、程序输入、当前程序段、下一个程序段和程 序开始等。 在程序输入的内容中，可显示 MDI 方式下的操作、启动、程序的地址及程序的上下检 索等。 （5）程序（PROG）功能在手动（HNDL） 、点动（JOG）和返回参考点（REF）方式时 不管是在 MDI 方式，还是 HNDL、JOG、REF 方式，数控机床的功能还未加上，因此在 检查调试这些方式时，先只看 CRT 的显示是否正确、内容是否都具备。 在 HNDL、JOG 和 REF 方式时，CRT 可显示程序内容、当前程序段、下一个程序段和 程序再开始。 （6）程序（PROG）功能在所有方式下都通用 也就是说， 在这种功能状态下， 如前所述的 MEM 方式、 EDIT 方式、 MDI 方式以及 HNDL、 JOG、REF 方式都通用。 那么，在这个状态下显示的内容主要有程序内容、程序一览表及软盘一览表等。 相应的程序序号、地址、上下检索、光标的移动、插入、替换以及所对应的操作内容也 都包括在内。 （7）位置补偿设定（OFFSET SETTING）功能 位置补偿实际上就是对加工零件用的刀具进行偏置补偿，即对刀时需要的刀具半径和长 度补偿，或者在加工过程中，由于刀具磨损而进行的刀具半径和长度补偿。 由于数控车床上的刀具与铣床、加工中心等的刀具补偿是不同的，因此这个功能要分为 T 系和 M 系。根据系统用在什么类型的数控机床上来确定是用 T 系（数控车床）还是 M 系 （数控铣床） 。 T 系的位置补偿功能在 CRT 上主要显示刀具补偿、 位置设定、 工件坐标系、 宏程序变量、 图案数据输入、软操作面板和刀具寿命设定。 这里具体显示的内容应当有刀具号、坐标轴的名称、正负数值、数值的输入、刀具号的 检索及坐标轴数值的测量等。 在对刀具偏置补偿值设定进行调试时，不管是对什么类型的数控机床都可以任意选择一 两个刀具号输入进去，再假设刀具半径的补偿值和刀具长度的补偿值并输入进去，然后检查 相应的 CRT 显示并进行比较。检查调试完成后，要注意及时清除掉假设的刀具半径和刀具长 度的补偿值，以免后面联机调试时出现刀具补偿或其他错误。 （8）系统（SYSTEM）功能 这里的系统功能主要显示机床的参数、 故障诊断、 PMC 程序、 系统构成、 螺距误差补偿、 坐标伺服参数、主轴驱动参数及波形诊断等。 对于机床参数，应当对照参数手册进行检测，尽管在制造厂进行调试时都已确定好，但 一般在用户现场进行调试验收时，对主要的机床参数都要认真检查，以免出现错误。用户的 维修人员对这些数控机床参数也要有一定的了解。 PMC 程序是厂商编制好的，一般用户不需修改。 从螺距误差补偿可以看到厂家在调试机床时，是否对各直线坐标进行了螺距补偿以及补 偿的数量。螺距误差补偿主要是用来修正数控机床的定位精度和重复定位精度的。在用户最 终验收时，一般还要检查数控机床各坐标轴的位置精度。如果在检测中发现定位精度和重复— 67 —现代数控机床全过程维修定位精度出现超差，那么还可以用螺距补偿进行修正。 对于坐标伺服参数和主轴驱动参数，要认真对照用户手册中所提供的数据看其是否正 确。如果有误，要按照正确的操作方法进行修改数据和内容或输入数据和内容。 波形诊断主要是提供本 CNC 系统中某些点的自诊断波形，可对照维修手册来确认是否 正确。 （9）信息（MESSAGE）功能 信息功能的主要内容有 CNC 系统的故障报警、信息以及报警历史等。 如果 CNC 系统没有故障，故障报警将没有任何显示；如果出现一个或多个故障，将按 故障出现的先后次序在此栏里排列显示出来。随着故障的排除，故障内容将自动消除。故障 报警显示报警号和具体报警内容，在手册中也可以根据报警号找出更具体一些的内容。 通常在首次给 CNC 系统通电调试时，会有故障发生，那么在检测这项功能时只要看是 否报警就可以认定了。 报警历史主要是记录在过去到当前一段时间内所发生过的所有 CNC 系统的故障，内容 包括故障报警号、故障内容及故障发生的时间。这个报警历史的记录存储不是无穷大的，当 记录的故障内容超出规定存储量时，先发生的故障报警记录将自动溢出，新出现的故障报警 将自动记录。 （10）帮助（HELP）功能 帮助功能的主要内容有报警内容显示的操作和选择，操作方法的操作和选择，以及参数 目录等。 这部分功能实际上是提供如何选择所知道的报警内容，以及 CNC 系统的操作方法选择。 参数目录将帮助我们做好系统功能检查和调试工作。 （11）用户图形（CUSTOM GRAPH）功能 这里的用户图形功能主要指刀具轨迹图形，它也是按数控机床的类型分为 T 系和 M 系。 刀具轨迹图形分两类，一类是将加工程序输入到 CNC 系统中以后，将自动生成刀具轨 迹，此时可进行静态模拟图形，来大致检查加工程序是否正确；另一类是在加工零件的过程 中进行即时动态模拟图形，可监控数控机床加工零件的全过程。 在调试这项功能时，可先编制一个较简单的零件加工程序，并输入到 CNC 系统中，然 后看静态模拟图形是否符合程序要求。 在功能键的软键状态下的 CRT 显示内容检查和功能调试工作，归纳起来如图 3.10 的框 图所示。图 3.10 在功能键的软键状态下的 CRT 显示内容检查和功能调试2．软件装载和模块设定的检查 （1）软件装载— 68 —第3章数控机床的安装调试与精度检测BEIJING-FANUC0i-A 系统中的软件主要有 CNC 控制软件、宏程序执行器软件、数字伺 服软件和 PMC 控制软件。 一般情况下这四种软件厂家在出厂前都已安装好，但有时进行调试时需将 CNC 控制软 件进行装载。CNC 控制软件输送到 DRAM 中以后，CRT 显示上会出现装载基础软件到位， DRAM（LOADING BASIC TO DRAM）的闪烁字符。 如果出现 CNC 控制软件没有输入到 DRAM 中，检查 ROM 中的数据有异常，此时模块 或主板可能出现故障，需排除后重新装载。 （2）模块设定的检查 在 CNC 系统中，如果某印刷电路板中出现硬件故障，或者某印刷电路板安装错误，CRT 将显示所安装的印刷板模块号。在调试这个功能时，应当检查各模块设定的内容。 （3）软件构成 CRT 显示的软件构成主要是 CNC 控制软件、数字伺服软件、宏程序库和 PMC 梯 形图。 3．系统构成功能的检查 CNC 系统具有系统构成显示功能，这样就可以知道安装印刷电路板的种类和软件 种类。 CRT 将显示印刷电路板的槽号、模块号以及带 CPU 模块的软件系列和带 CPU 模块的软 件版号。 CRT 显示的软件构成主要是软件系列、软件版别、软件种类和软件构成。显示的模块构 成主要是印刷电路板的槽号、印刷电路板的种类、模块或硬件的种类等。 4．报警履历功能的检查 按照报警顺序，CNC 系统中的存储器只可以存储 50 条报警，满 50 条以后，按报警顺序 的先后依次自动消失。 履历报警可以通过正确操作进行清除。当在报警参数中设定“1”时，发生外部报警或用 户宏程序报警时，报警履历中不仅可显示出报警号，还可以显示出报警信息，同时对这些报 警号和报警信息进行存储。 当在报警参数中设定 “0” 时， 发生外部报警或用户宏程序报警时， 这些报警将不被存储，只是在发生故障时显示外部报警或用户宏程序报警。 5．外部操作信息历史功能的检查 这项功能就是可以将外部操作信息作为历史存储起来，同时还可以在外部操作信息历史 显示上看到存储的历史内容。 CRT 主要显示外部操作信息历史的年、月、日、小时、分、秒和外部操作信息历史号等 内容。当参数 MMC 设定为“1”时，通过操作可将外部操作信息的历史内容删除掉。当参数 MSO、MSI 改变以后，所有外部操作信息的历史内容都将被清除。 外部操作信息最多可指定 255 个字符，但可根据参数的组合来限制外部操作历史保存字 符的字数，同时还可以选择历史事件的个数。 当设定好外部操作信息历史功能参数后，需要切断电源然后再重新开机，这个参数的设 定才起作用。 6．操作履历功能的检查 操作履历功能主要是指当数控机床出现故障或报警时，操作人员都操作了哪些键及输入— 69 —现代数控机床全过程维修的信号将连同报警的历史同时在 CRT 上显示出来。 （1）参数设定的检查 在参数表中按照规定在某一项设定“0”或“1” ，来确定操作历史是否显示，操作历史是 否取样及操作历史功能是否有效等。同时，还要在参数设定中检查一下每个设定的时间间隔 是否都把时标记录在操作履历上。 （2）操作历史功能的检查 操作历史功能的主要内容有 MDI 方式下的功能，输入、输出信号功能，数控机床报警功 能，年、月、日、时、分、秒功能。同时，还有以操作历史为对象的输入、输出信号。在 CRT 显示上可以看到以历史存储为内容的输入、输出信号一览表。表中如果有“X” ，则表示内容 以外的信号；如果有“0” ，则为存储中内容的信号。 7．诊断功能的检查 诊断功能的主要内容有发出指令而不执行的原因，循环启动信号灯关断的原因，报警状 态；串行编码器报警内容，分离型串行脉冲编码器报警内容，伺服参数异常报警的详细情况， 位置偏差量，参数点偏差功能，加减速有效时的位置偏差，参数为“0”的原因；感应同步方 式绝对位置检测器，串行主轴，刚性攻丝；开放式 CNC，小直径深孔钻削循环及简易同步控 制等。 诊断功能的内容比较多，在调试这部分内容时应仔细对照说明书来检查诊断部位的内容 是否都具备了。 8．CNC 状态显示功能的检查 在状态显示功能中主要有方式选择状态、自动运转状态、辅助功能状态、紧急停止或复 位状态、报警状态、时间显示，以及程序编辑状态或运转中状态等。 方式选择状态功能的主要内容有 MEM（自动方式） 、MDI（手动数据输入） 、EDIT（程 序编辑方式） 、RMT（运程方式） 、JOG（手动连续进给） 、REF（回参考点） 、INC（增量进 给方式） 、HND（手动手轮进给方式） 、JOG（手动连续进给示教方式）和 THND（手轮示教 方式） 。 自动运转状态功能的主要内容有 STRT（自动运转启动状态） 、HOLD（自动运转暂停状 态） 、STOP（自动运转停止状态） 、MTN（根据程序进行轴移动的状态） 、DWL（执行程序中 的暂停指令的状态）以及其他状态。 辅助功能状态的主要内容有 FIN（辅助功能执行中的状态）和其他状态。 紧急停止或复位状态功能的主要内容有 EMG（紧急停止状态）和 RESET（CNC 系统复 位状态） 。 报警状态功能的主要内容有 ALM（检测出现报警的状态）和 BAT（电池电压）以及其 他状态。 时间状态功能主要显示时、分、秒。 程序编辑状态或运转中状态功能的主要内容有数据输入、数据输出、数据检索、进行插 入及变更等编辑的状态，数据输入时标记跳跃的状态，预读控制方式中的状态和不进行编辑 的状态等。 9．波形诊断功能的检查 波形诊断功能主要有单触发型和存储型两种。单触发型是用数控机床信号的上升沿或下— 70 —第3章数控机床的安装调试与精度检测降沿来触发数据采样，这样就给坐标伺服电机、主轴驱动电机的调整带来了方便。它可以提 供各坐标轴的伺服电机的误差、脉冲分配、扭矩的大小和速度、电流以及热模拟数据。还可 以提供各坐标轴的合成速度，主轴驱动电机的速度、负载表值，主轴换算位置偏差量之差。 同时，还可以利用信号地址来确定数控机床信号处于何种状态。 存储型波形诊断功能主要是利用数控机床信号的上升沿或下降沿来结束信号的采样，这 样就很容易判断什么地方出现故障。它也可以提供各坐标轴伺服电机的误差、脉冲分配、扭 矩的大小和速度、电流以及热模拟数据。 （1）参数设定功能的检查 主要检查设定使用波形诊断功能的参数和关断再接通电源的功能。检查数据形式、数据 单位和数据范围等。 （2）波形诊断参数功能的检查 在单触发型波形诊断参数功能的内容中要具备显示开始条件、采样周期﹑触发器和数据 号，以及数据单位、信号地址等。 按“0”键后，开始采集数据，将采集周期内采集的数据描绘成波形。按“1”键后，在触 发信号的第一个上升沿开始采集数据， 在采集周期内采集完后， 就将采集到的数据描绘成波形。 按“2”键后，在触发信号下降沿开始采集数据，在取样周期内采集完后，将采集到的数据描 绘成波形。在采样周期内设定采集数据的时间、设定范围和单位。在触发器中设定 PMC 的地 址和位，在数据号中按说明书规定的数据范围进行设定，信号地址为 PMC 的地址和信号。 （3）波形诊断数据功能的检查 按照维修说明书进行操作，可显示出波形诊断图形，并可以启动操作软键描绘数据，将 波形向右侧或左侧移动，将波形时间轴和高度分别扩大 2 倍，将波形时间轴和高度分别缩小 二分之一，还可将两个通道的零点移动到上方或下方。 10．操作监控功能的检查 操作监控功能主要是对各坐标伺服轴和主轴的负载及速度进行监控。 通过操作可以看到操作监控是“0”还是“1” ，即是否使用操作监控。还可以看到监控画 面的速度表为“0”时，将显示主轴电机速度；为“1”时，将显示主轴速度。还可以显示出 第一、第二、第三及第四个坐标伺服电机负载表的轴号。 11．操作功能的检查 （1）复位功能的检查 复位功能的主要内容有加工零件数复位、OT 报警复位及 100 号以内报警复位。 （2）MDI 输入功能的检查 MDI 输入功能的主要内容有输入参数、输入偏置量、输入设定数据、PMC 参数输入计 数器、数据表、PMC 参数输入计时器、保持形继电器及刀具长度测量。 （3）与 FANUC 文件盒的输入、输出功能的检查 与 FANUC 文件盒的输入、输出功能的主要内容有文件开始、文件删除及文件校对。 （4）从 FANUC 文件盒输入功能的检查 从 FANUC 文件盒输入功能的主要内容有参数输入、PMC 参数输入、偏置量输入、程序 存储及宏变量输入。 （5）输出到 FANUC 文件盒功能的检查— 71 —现代数控机床全过程维修输出到 FANUC 文件盒功能的主要内容有参数输出、PMC 参数输出、偏移量输出、所有 程序输出、单程序输出及宏变量输出。 （6）检索功能的检查 检索功能的主要内容有程序号检索、顺序号检索、地址代码检索、地址检索、偏置号检 索、诊断号检索及参数号检索。 （7）编辑功能的检查 编辑功能的主要内容有显示存储容量、删除全部程序、删除单个程序、删除多个程序段、 删除单个程序段、删除字、修改字及插入字。 （8）核对功能的检查 核对功能的主要内容为存储器核对。 （9）重放功能的检查 重放功能的主要内容为 NC 数据的输入。 （10）清除功能的检查 清除功能的主要内容有存储器内容清除、参数和偏置量清除、程序清除、编辑程序时断 电及 PMC 保持型存储器。注意 FROM 中的梯形图不能清除。 （11）手动操作功能的检查 手动操作功能的主要内容有手动返回参考点、手动连续进给、增量进给及手动手轮 进给。 （12）显示功能的检查 显示功能的主要内容有程序存储器的容量、指令值显示功能、当前位置显示功能、报警 显示功能、报警历史显示功能及画面清除功能等。 （13）图形功能的检查 图形功能的主要内容有参数设定和描绘刀具轨迹。 （14）帮助功能的检查 帮助功能的主要内容有初始菜单显示功能﹑详细报警显示功能﹑操作方法显示功能及参 数目录显示功能。 （15）自诊断功能的检查 自诊断功能的主要内容为自诊断显示。 （16）其他功能的检查 其他功能主要有系统监控显示功能、从存储卡中读文件、FLASH ROM 中文件一览表详 细画面显示功能和文件的删除、 将 SRAM 的内容一次输出到存储卡、 由存储卡一次输入功能、 删除存储卡文件功能、存储卡格式化功能及退出系统监控功能等。 3.3.2 数控机床 CNC 系统通电后的硬件检查和调试 对 CRT 显示内容检查和功能调试完成以后， 在不断电的情况下对各硬件部位进行检查和 调试。下面仍以 BEIJING-FANUC0i-A 系统为例进行分析。 1．硬件的基本配置 硬件主要分为两大单元，一个是主板单元，另一个是 I/O 板单元。主板单元由主 CPU、 存储器、PMC 控制、I/O 控制、伺服控制、主轴控制、存储卡以及 LED 显示等电路组成。其— 72 —第3章数控机床的安装调试与精度检测中存储器中主要包括系统软件、宏程序、梯形图程序、零件加工程序和参数等。I/O 板单元 由电源板、阅读穿孔机接口、MDI 控制、显示控制以及手摇脉冲发生器控制和 RS232 标准接 口等电路组成。 主板单元由多个模块组成， 主要有 PMC 控制模块、 存储器和主轴模块、 FORM 和 SRAM 模块及伺服模块等。 2．主板单元发光二极管 LED 的工作状态 主板单元上的 LED 显示表示主板单元的工作状态，从 LED 的显示上可以直观地看到 CNC 系统中主板单元的工作是处于正常状态还是故障状态。因此，当 CNC 系统通电以后， 必须检查主板单元 LED 的显示是否正常。 当电源接通以后， 软件装载到 DRAM 中， 如有错误， CPU 处于停止工作状态时 LED 全部显示。在等待系统内各处理器的 ID 设定，系统内各处理器的 ID 设定完成，FANUC BUS 初始化完成， PMC 初始化完成，系统内各电路板的硬件配置信息设定完成， PMC 梯形图程序的初始化执行完成，等待数字伺服的初始化，初始化设定完成及正常运行中 等情况下，四个发光二极管将都有相应的显示，要认真对照说明书来检查这些发光二极 管显示的排列组合是否符合要求。特别是当 CNC 系统通电工作正常后 LED 显示的位置 或状态。 当主板单元出现故障时，报警状态显示三种情况，即主 CPU 板上的电池报警、伺服报 警及其他系统方面的报警。如果报警状态 LED 显示了某种状态，应立即停机并按照说明书 指出的报警状态的含义排除故障。故障排除后 LED 显示正常了，才能进行下一步的检查和 调试工作。 3．I/O 单元的开关设定和 LED 的工作状态 在 I/O 板上有一个用“8、4、2、1”码组合的设定开关。当开关全部打开时，将显示启 动菜单，可由 PC 控制 BOOT 或 IPL 的操作。当“1”打开，其余关断时，是计算机和 CNC 系统一对一连接时使用，它表示不显示启动菜单，因此，不可由 PC 控制 BOOT 或 IPL 的操 作。当“2”打开，其余关断时，只有 CNC 系统和计算机分别启动时使用，也就是即使不连 接 PC 或计算机不通电，CNC 系统也可以启动，启动菜单不显示，这种状态只是维修时使用， 数控机床正常工作时，不允许有这种设定。 I/O 单元的 LED 显示表示 I/O 单元的工作状态，它是“4、3、2、1”码的排列。当电源 接通后全部显示；当高速串行总线板在初始化中显示“4、3、2” ；当 PC 正执行 BOOT 操作 时显示“4、3、1” ；当 PC 显示 CNC 系统画面时显示“4、3” ；当启动正常、系统处于正常 操作状态时显示 “4” ； 当智能终端因过热出现温度报警时显示 “ 3、 2” ； 当通信中断时显示 “3、 1” ；当 CNC 系统公共 RAM 出现奇偶报警时显示“3” ；当通信错误时显示“2、1” ；当智能 终端出现建议报警时显示“2” 。 在对 I/O 单元上的开关设定和 LED 的状态与说明书对照全部正确后，才说明 I/O 单元是 正常工作的，否则必须要找出原因排除故障后才能进行工作。 除了主板单元和 I/O 板单元外，另外还要有电源单元、主轴放大单元和伺服放大单元。 同样，对这三个单元上的状态显示按照说明书上的要求进行检查和调试。 4．液晶显示器 LCD 的调整 在调试液晶显示器时，如果发现显示频繁闪烁，可将液晶显示器后部的 TM1 开关扳— 73 —现代数控机床全过程维修到另一侧，即可消除闪烁。如果需要调整液晶显示器的水平位置，可以调整显示器后部的 SW1 电位器，将其调到最佳状态，调整时注意除 SW1 外，其余电位器不要调整，以免出 现异常。 3.3.3 数字伺服系统的检查和调试 FANUC0i-A 系统采用的数字伺服系统，根据数字伺服系统的特点，在调试数控机床时， 对数字伺服要做以下检查和调试工作。 1．检查和调试伺服系统参数的初始化设定 数控机床在急停状态下接通电源，按照维修书上的操作方法找到显示设定伺服调整参数 的画面， “0”表示不显示伺服调整画面， “1”表示伺服调试画面。设定好以后，先切断电源， 几秒钟以后再次接通，以上设定的参数开始起作用。 按照操作方法进行参数初始设定时，PRMCAL 位自动变成 1；DGPRM 位为“0”时，表 示进行数字伺服参数的初始化设定；为“1”时，表示不进行数字伺服参数的初始化设定； PLCO1 位为“0”时，使用 PRM2023 和 2024 的值乘以 10 倍。 在检查和调整伺服电机号参数时，按照 ? 系列伺服放大器说明书对照或输入有关 参数。 根据电机的种类，按照说明书要求在 AMR 功能中设定相应的“0”或“1” （8 位） ，再 确定 CMR 的参数。 此时，先短时间关断电源，再打开电源时上述参数的设定开始起作用。 根据串行脉冲编码器或串行α 脉冲编码器来确定进给齿轮的参数。伺服电机的旋转方向 参数即顺时针方向、逆时针方向及速度脉冲数，位置脉冲数的参数及参考计数器参数也同时 检查或设定好。 这样，数字伺服系统参数的初始化就检查或调试完成了。 2．伺服调整的显示 伺服调整的显示内容主要有功能位、回路增益、调整开始位、设定周期、积分增益、比 例增益、滤波器、速度增益、报警 1～报警 5、位置偏差量、实际电流和实际速度等。实际电 流即显示额定电流的百分比。实际速度即显示电机的实际转速。 报警 1 从#7～#0 的内容分别是过载报警、低电压报警、过电流报警、异常电流报警、过 电压报警、放电电路报警及断线报警和溢出报警。报警 2 的内容主要是放大器过热报警、电 机过热报警、内装脉冲编码器硬件断线报警、分离型脉冲编码器硬件断线报警和脉冲编码器 软件断线报警。报警 3 从#6～#0 的内容分别是串行脉冲编码器的硬件异常报警，电池电压不 足报警，串行编码器或反馈电缆异常、反馈信号的计数器错误报警，串行编码器技术错误报 警，电池的电压已为 0V 报警，串行脉冲编码器异常、内部程序段停止报警和串行脉冲编码 器不良或反馈电缆有问题报警。报警 4 从#7～#5 的内容分别是串行编码器通信异常、通信没 有应答报警， 串行编码器通信异常、 传输的数据出错报警和数字伺服检测的参数不正确报警。 报警 5 从#6～#3 的内容分别是： 数字伺服电流值的 A/D 转换异常报警、 伺服放大器的电磁开 关触电熔断报警、?脉冲编码器的 LED 异常报警以及由于?脉冲编码器或反馈电缆异常而使 反馈脉冲不正确报警。 3．返回参考点位置参数的调整— 74 —第3章数控机床的安装调试与精度检测数控机床的各坐标轴都有返回参考点功能，坐标轴返回参考点一般采用两种方法，即挡 块方式返回坐标参考点和无挡块方式返回坐标参考点。当了解到调试数控机床各坐标轴返回 参考点采用何种方式后，即可对参数进行检查或调试。 （1）挡块式返回参考点位置的调整 所谓挡块式返回参考点，就是在坐标运行的可移动部件上安装减速挡块和参考点挡块， 在固定部件上安装减速行程开关和参考点行程开关。坐标返回参考点的速度和到参考点位置 的控制如图 3.11 所示。 同样， 当控制数控机床的某个坐标需要返 回参考点时，在减速行程开关碰到减速行程 挡块以前坐标是以 G00 快速运行的，当减速 行程挡块运行到减速行程开关以后开始减速 运行直到参考点为止。在一些数控机床上采 用减速挡块、减速行程开关和参考点挡块、 参考点开关两套元件，而另一些数控机床只 需要一套元件来实现减速和到参考点位置。 图 3.11 坐标返回参考点的速度和到参考点位置的控制 不论采用几套元件，对于闭环伺服系统来说， 要与光栅尺或感应同步尺上所设定的坐标参考点配合使用；对于半闭环伺服系统来说， 要与脉冲编码器上所设定的坐标参考点配合使用。因此，坐标返回参考点也有个参数设 置问题。 对于光栅尺闭环伺服检测系统，光栅尺上等距离的固定点，都可以设定为参考点，但是 参考点的位置必须是接近挡块位置的。一般，当所用光栅尺有多个参考标志时，可以用整数 除距离，把所得的值作为参考计数器容量来设定。 （2）无挡块方式返回坐标参考点的设定 所谓无挡块方式返回坐标参考点，就是在坐标运行的可移动部件和固定部件上不安 装挡块和行程开关，而是用绝对位置检测器来设定坐标的参考点位置。如果在调试数控 机床、使用数控机床及维修数控机床时需要重新设定参考点位置，可按说明书指定的方 法进行设定。 在 FANUC0i-A 系统中具体操作为：手动把坐标轴移动到所要设定的参考点附近，然后 操作返回参考点开关，按进给轴方向选择信号按钮中的“+” 、 “?” ，移动到下一个光栅尺的 栅格位置后停止，将此位置设定为该坐标的参考点。在设定参考点参数时，按操作要求找到 相应的画面和参考位，在 DLZ 位置上如果设为“0” ，表示返回参考点位置；如果设为“1” ， 则表示采用无挡块或返回参考点。再找到相应的参考位，在 ZMI 位置上如果设为“0” ，表示 返回参考点间隙初始方向为正；如果设为“1” ，则表示返回参考点间隙初始方向为负，即返 回参考点时的坐标移动方向就确定了。 3.3.4 交流主轴驱动系统的检查和调试 FANUC0i-A 数控系统控制交流主轴驱动有两种形式：一种为串行接口，另一种为模拟 接口。 1．串行接口交流驱动主轴的调试— 75 —现代数控机床全过程维修串行接口交流驱动主轴通过 PMC 主要控制与主轴有关的 S 指令﹑M 指令、主轴倍率﹑ 变速齿轮选择及主轴定向等功能。 在主轴参数设定画面中可以看到齿轮比参数、主轴最高转速参数、电机最高转速参数和 主轴为 c 轴时最高转速参数。 主轴调整画面中的运行方式主要有一般运行﹑定向﹑同步控制﹑刚性攻丝﹑c 轴轮廓控 制和主轴定位控制等。 在参数显示中，由于运行方式不同，参数显示和项目也不同。按照运行方式分类，各部 分的主要内容如下。 一般运行：比例增益、积分增益、电机电压及再生电源。 定向：比例增益、积分增益、回路增益、电机电压、ORAR 增益（%）及参考点偏移。 同步控制：比例增益、积分增益、回路增益、电机电压、加减速常数（ %）及参考点 偏移。 刚性攻丝：比例增益、积分增益、回路增益、电机电压、ZRN 增益及参考点偏移。 c 轴轮廓控制：比例增益、积分增益、回路增益、电机电压、ZRN 增益（%）及参考点 偏移。 主轴定位控制：比例增益、积分增益、回路增益、电机电压、ZRN 增益（%）及参考点 偏移。 同样，在监视器显示中，运行方式不同，监视器显示的项目也不同。按照运行方式分类， 各部分的主要内容如下。 一般运行：电机速度、主轴速度。 定向：电机速度、主轴速度及位置偏差 S1。 同步控制：电机速度、主轴速度、位置偏差 S1、位置偏差 S2 及同步偏差。 刚性攻丝：电机速度、主轴速度、位置偏差 S1 及同步偏差。 c 轴轮廓控制：电机速度、主轴速度及位置偏差 S1。 主轴定位控制：电机速度、主轴速度及位置偏差 S1。 主轴报警可报出 48 个故障，供调试和维修时使用。另外还有控制输入﹑输出信号。 上述六种运行方式都有对应的参数号，可以随时对照检查。在电机的标准参数中，当按 照操作方式打开画面以后，对照检查所调试数控机床的交流主轴驱动电机的型号是否与显示 的相同，如果有错误应马上纠正，否则连机调试时会出现故障。 2．模拟接口交流驱动主轴的调试 模拟接口交流驱动主轴同样通过 PMC 主要控制与主轴有关的 S 指令、M 指令、主轴倍 率、变速齿轮选择及主轴定向等功能。 在进行 D/A 转换器的偏移调整时，指令主轴转速为零，用数字万用表将主轴放大器电路 板上的检查端子 DA2 调为 0mV，就可对 M 系或 T 系的 D/A 转换器偏移进行调整。 在进行 D/A 转换器增益的调整时，指令齿轮 1 的主轴为最高转速，用数字万用表把 主轴放大器电路板上的检查端子 DA2 调为 10.0V，就可对 M 系或 T 系进行参数值的 调整。 数控机床 CNC 系统的功能检查和调整是数控机床整体检查和调试工作的主要组成部分， 只有 CNC 系统中的功能符合用户订货时的要求，才能进行下一步的调试工作。— 76 —第3章数控机床的安装调试与精度检测一般情况下，数控机床交到用户手中时，这方面的工作是由厂商的服务人员来完成的， 但是作为数控机床的维修人员一定要直接参与数控机床的调试工作，这对今后的正确使用和 维修工作会带来极大帮助。 图 3.12 所示是 CNC 系统功能检查和调试的主要内容。图 3.12 CNC 系统功能检查和调试的主要内容3.4数控机床的整机调试当数控机床 CNC 系统的功能检查和调试工作完成以后，就可以进行数控机床的整机调 试工作了。 3.4.1 对数控机床主机各部位的调试 数控机床主机的调试工作必须是在 CNC 系统工作完全正常的状态下才能进行，也就是 说主机的调试是在 CNC 系统的控制下进行的。 1．检查液压系统、气动系统和中心润滑系统 数控机床全部通电以后，首先要认真检查液压系统、气动系统和中心润滑系统的压 力是否符合技术要求、工作是否正常，各液压元器件、气动元器件、中心润滑元器件和 所有管路有无漏油、漏气现象，液压系统中的储能器工作是否正常，气动系统通往各分— 77 —现代数控机床全过程维修支系统的压力是否符合要求，过滤器和油水分离器的工作是否正常，中心润滑系统的润 滑间隔时间和一次润滑时间是否正确，检查液压系统油箱和中心润滑系统油箱的油位是 否符合要求。 2．数控机床水平的精确调整 首先，在 MDI 方式下慢速移动各坐标轴，尽量将各坐标运行到基本满行程。在精确调整 数控机床水平时离不开各坐标的运行。而精确调整数控机床水平是整机调试数控机床的前提 条件。 前面讲过，数控机床的床身有 3 点支撑、4 点支撑和 4 点以上支撑。在 4 点以上支撑中， 分为主支撑点和辅助支撑点，那么在调整数控机床水平时要先调整主支撑点，然后再调整辅 助支撑点。 对于有些数控机床，特别是某些进口数控机床，对数控机床的水平要求不高，只要求地 面的平面度在一定范围内就可以了。 3．液压平衡系统的调试 对于有些数控机床，如卧式加工中心的主轴箱升降，即 y 坐标轴的上下运动由液压 装置中的平衡系统来自动调节每一运动位置的平衡。 当数控机床的水平精确调整完成以后，要检查或调整 主轴箱的液压平衡系统，使这个系统的工作为正常工 作状态。 一般的液压平衡系统由平衡油缸、两个节流截止 阀、平衡蓄能器和压力表组成一个封闭的液压油路。 图 3.13 所示为数控机床主轴箱液压平衡系统的典型 油路。 将 y 坐标轴运行到最上端， 即主轴箱在 y 轴的近似最 高点位置，此时将节流截止阀打开，使系统压力油进入 或排除主轴箱的平衡油缸和平衡蓄能器，这时再调节节 流截止阀使压力表的压力值根据主轴箱的重量按要求达 图 3.13 数控机床主轴箱液压平衡系统油路 到所需要的压力值，然后关闭两个节流截止阀，运行 y 坐标，使主轴箱上下运动。经过这样反复地调整，使主轴箱在最高点和最低点的压力波动值 最小，一般在 0.5MPa 以下就可认为调整完成了。 在这部分调试过程中，若在主轴箱平衡系统中压力表上的读数值，即主轴箱的高、 低点压力波动比较大，则肯定会影响 y 坐标的位置精度，造成加工过程中超出要求的误 差值。 4．刀库的调试 以加工中心机床采用随机刀库为例。通常，每把刀具都要编一个特定的刀具号，如 果把刀库的刀具进行了更换或调整，那么在加工程序中对刀具的具体编号应进行相应的 修改。 加工中心刀库所放置的刀具最大直径、相邻刀位所装刀具的最大直径、刀具的最大长 度以及刀具的最大重量，说明书中都有明确的规定，这些是根据刀库设计的要求和机械手 所能承受的最大负荷及回转尺寸所确定的，如果超出了所规定的要求，就会造成碰撞、掉— 78 —第3章数控机床的安装调试与精度检测刀等故障。 不论刀库的容量有多大，在调试中都要顺时针、逆时针两个方向反复进行每个刀位的定 位，看是否定位准确、刀库的运行是否正常，从刀库上手动装卸刀具有无异常，CNC 系统的 CRT 显示与刀库的实际位置应当是符合的、准确无误的。 5．机械手与主轴、刀库位置的调试 首先，机械手自身的各个动作在 MDI 方式下操作是没有问题、符合要求的。由于机 械手是一套单独的机构，刀库也是一套单独的机构，而主轴是安装在数控机床主机上的， 即这三套装置都是单独的装置， 那么在安装过程中就会出现三套机构的协调工作和机械手 与刀库、主轴的位置精度问题。在加工中心的调试 过程中， 必须要检查调整这三套装置相互的协调工 作和位置精度。图 3.14 所示为加工中心机械手在 主轴锥孔位置和刀库刀套锥孔位置时出现的位置 偏差，和机械手翻转 180°以后相对主轴锥孔位置 和刀库刀套锥孔位置的变化。 出现这种误差以后， 要调整 x 坐标换刀位置的无 触点开关和挡块位置以及 y 坐标换刀位置的无触点 开关和挡块位置， 使之达到允许的误差范围， 使换刀 时机械手抓刀准确。 图 3.14 机械手位置调整 在一些加工中心，机械手换刀与主轴锥孔和刀库刀套锥孔位置偏差的调整是直接调整机 械手本身的限位块、无触点或行程开关的，同样可以达到调整的目的。 6．刀塔的调试 在数控机床上刀塔是数控机床的自动换刀装置，不论是四工位、六工位、八工位还是 十二工位或更多工位， 要注意检查和调整刀塔在接到信号或进行换刀动作以后是否正确的 问题。 数控机床刀塔上安装的刀具也有刀具尺寸和重量的问题，特别是内孔刀中心回转直径、 外圆刀尖回转直径、外圆刀具与相邻内孔刀具、内孔刀具与相邻内孔刀具的干涉问题。要注 意说明书中的技术要求和干涉中要注意的问题，否则数控机床在加工过程中会出现干涉造成 的故障。 在调试数控机床的刀塔时，还要认真调整刀盘正转选刀位和反转选刀位的准确性、刀塔 电机的工作状态和刀盘到达所选刀位的锁紧是否都处于可靠状态。 7．可交换工作台的调试 许多加工中心都具有工作台可交换功能，有双工作台可交换、四工作台可交换、六工 作台及八工作台可交换等。同时，对工作台的最大承重、工作台交换时间等也相应的有技 术要求。 可交换工作台的定位夹紧一般采用液压装置，可交换工作台的交换装置、定位装置在一 些数控加工中心上采用液压系统，在另一些加工中心上采用气动装置。 例如双工作台可交换装置，在数控机床调试进行中要注意加工区的工作台托板和装卸区 的工作台托板交换时抬起的时间、距离是否达到要求，180°回转交换后的定位、落下、夹紧 等一连串动作是否适宜、可靠，整个工作台托板的交换时间是否符合要求，给 CNC 系统的— 79 —现代数控机床全过程维修应答信号应当准确无误，并可通过 CRT 显示进行监控。 上述调试工作完成之后，再认真检查数控机床主轴拉刀机构的夹紧释放、手动装刀 柄、卸刀柄是否可靠，冷却液系统工作后冷却液管路有无泄漏，出口压力是否达到要求， 用 M 指令进行开、关动作实现，高、低压冷却液的工作情况，冷却装置与排屑装置的 工作匹配情况，排屑器的正反转、手动操作、CNC 控制情况是否达到要求以及制冷系统 工作是否正常，这些都将影响主轴、电器柜的正常工作。因此，制冷系统的调试工作不 能忽视。 卧式可交换工作台加工中心整机通电调试工作步骤可参考图 3.15 所示的流程图。图 3.15 整机通电调试工作步骤流程图3.4.2 数控车床的空运转和负荷试验 1．数控车床的空运转调试— 80 —第3章数控机床的安装调试与精度检测如有一台卧式数控车床，最大车削直径为?400mm，最大车削长度为 600mm，主轴的转 速为 25～5000r/min 无级调速，即主轴的最低转速为 25r/min，最高转速为 5000r/min。 （1）温升的调试 将数控车床的主轴从最低速开始运转，经过中速、高速，可以化分为如表 3.1 所示的区 域，进行卧式数控车床的主轴温升调试。表 3.1主轴转速（r/min） 温升时间（min） 主轴转速（r/min） 温升时间（min） 主轴转速（r/min） 温升时间（min） 25 30 0 3 75 5 0 5卧式数控车床主轴温升调试125 5 0 5 225 10 0 5 375 5 0 5 525 5 0 5 675 5 0 10 825 5 0 60JB/T
的标准规定，主轴的最高转速运行时间不能少于 1h，如果是有级变速， 从低到高每级速度的运转时间不少于 2min。在这里把主轴的无级调速，在 25～5000r/min 内 划分为 24 个档次。最低转速由于是主轴刚开始运转，故转 30min，然后逐步提高转速到 5000r/min，此时主轴运行 60min。 在主轴运行过程中，可以从 CRT 的显示监控主轴的温度和温升情况。如果在 CRT 显示 中监控的同时，或无此功能时，可以用激光测温计对主轴进行直观测温，也可以与 CRT 显示 的温度值进行比较，就可以较准确地测出主轴运转时的温度和升温情况。 卧式数控车床，主轴轴承的温度不能超过 70℃，温升不能超过 35℃，否则主轴轴承的自 身质量或主轴轴承的精度选择及主轴轴承的装配质量会存在问题。 （2）主轴转速和各坐标轴进给速度的调试 按照国家机械行业标准， 数控卧式车床的技术条件 JB/T
中规定， 主轴转速的 实际偏差不应超过指令值的?5%，各坐标轴的进给运动，包括 c 坐标轴旋转运动也不能超过 指令值的?5%。 以主轴转速 S=1000r/min 和坐标进给速度 F=500m/min 为例，偏差值规定的范 围如图 3.16 所示。— 81 —现代数控机床全过程维修图 3.16 数控车床主轴转速和坐标进给速度允许的偏差值如图所示，假设主轴的转速给定 S=1000r/min，这可以是在 MDI 方式下给定，也可以是 程序中给定，那么主轴的转速范围应当是 S=950～1000r/min 或者是 S=r/min 为正 常转速值。对于坐标进给速度，假设给定 F=5m/min，同样可以是 MDI 方式下给定，也可以 是程序中给定，各坐标轴进给速度范围应当是 F=4.75～5m/min 或者是 F=5～5.25m/min 为正 常值。 为了保证数控车床的加工精度，主轴的转速和各坐标轴的进给速度是直接影响切削速度 的重要参数。因此，在调试数控车床的主轴转速和各坐标轴的进给速度时，要引起足够的重 视，可以用调整参数的方法进行一定范围内的修正。 （3）数控车床主机各部分动作的调试 可以用手动直接操纵按钮、 开关在主轴低转速、 中转速及高转速中各选择一种转速， 然后启动主轴，并分别对主轴的低转速、中转速及高转速进行正转、反转和停止以及增 速、减速，并进行 7 次以上的动作。再用控制指令 M 功能和 S 功能重复上述动作，看 主轴的这些动作是否灵活、可靠。这是对主轴的正转、反转和制动的各动作进行试验和 调试。 对 x 坐标轴、z 坐标轴和 c 坐标轴用手动直接操作按钮、开关，低速、中速和快速进给 的全行程内各进行 7 次以上的启动、停止和正方向、反方向以及增速、减速的连续运动和切 换。然后再用控制指令 G 功能和 F 值重复低速和中速运行的动作，用 G00 指令重复快速运 行的动作，对 c 轴还要进行分度定位的动作。此时，坐标伺服电机、速度检测装置、位置检 测装置、机械各传动装置及润滑系统等都应工作正常。 x、z、c 三个坐标轴在 CNC 系统的控制下进行联动，包括直线轨迹的联动，圆弧或曲线 轨迹的联动。在圆弧或曲线轨迹的联动中，还应进行顺时针圆弧或曲线的联动和逆时针圆弧 或曲线的联动。用这些动作来确认坐标的联动、直线插补、圆弧插补和过象限等是否具备了 技术上的要求。 对回转刀架分别进行顺时针和逆时针旋转找刀位的动作。 如果是 12 个刀位， 那么依次从 1 号刀位找到 12 号刀位，或者从 12 号刀位反方向找到 1 号进行选刀位动作。然后，再进行 顺时针和逆时针跳 1 个刀位进行选刀动作，即 1、3、5、7、9、11 号刀位或者 11、9、7、5、 3、1 号刀位。最后，再进行顺时针、逆时针的任意选刀位动作。进行这些动作的同时还要注 意刀盘的锁紧和放松动作。 在回转刀架进行找刀动作时，需要用手动操纵按钮或开关和用 CNC 系统给定 T 指令进 行控制两种方法分别进行。这时，回转刀架的电机和机械传动机构、定位机构及锁紧机构等 都应处于正常工作状态，不允许出现任何故障和异常现象。 对于 CNC 系统控制的沿 z 坐标轴导轨移动的尾座和尾座中套筒顶尖的运动， 先用手动开 关或按钮操纵尾座运动，然后用脚踏开关操纵尾座中的套筒进行运动。注意进行尾座和套筒 运动时，应当是全行程的，并且是反复多次进行动作。 在有些数控车床上，尾座在 z 坐标轴上轨迹的运动是用手动来完成的，锁紧机构也是靠 手动来完成的。此时，只需要进行脚踏操纵尾座套筒的全行程动作就可以了。 用手摇脉冲发生器（或称手轮） ，配合操作面板上的转换开关对 x 坐标轴、z 坐标轴和 c— 82 —第3章数控机床的安装调试与精度检测坐标轴进行连续或单步运行动作。再配合操作面板上的倍率转换开关对这三个坐标轴进行运 行动作，此时不允许有失步和跳步现象。 用手动操纵各按钮和开关来反复对排屑装置或排屑器进行正转、反转、启动及停止，排 屑器的动作应当平稳、灵活、可靠。如果发现传动链有碰排屑器内壁现象，就应当及时调整 排屑链在合适的位置，调整机构一般都设置在排屑器中排屑出口附近的两侧。 如果数控车床是斜床身导轨，有的斜床身导轨斜角为 45°，有的斜床身导轨斜角为 30°。 不管斜床身的斜率是多少，x 坐标轴在斜床身上的横向运动在任意一点停止时都应是被锁定 的，不应出现下滑现象，特别是在断电情况下不应出现下滑。这可以通过关断电源或按下急 停按钮开关，再打开电源或抬起急停按钮开关来观察和测量 x 坐标轴的位置是否有变化。如 果出现下滑现象，即使是很少的下滑现象，都可认为是 x 坐标轴伺服电机的制动装置出现问 题，需要调整或更换。 在上述数控车床空运转调试的工作中，除了进行温升调试、主轴转速和各坐标轴进给速 度调试，以及数控车床主机各主要部分动作的调试以外，还需要进一步细化调试内容,其中包 括程序动作调试、进给和插补动作调试、切削循环动作调试、补偿动作调试、以及超程保护、 手动数据输入、坐标位置显示和回基准点等动作的调试。 图 3.17 所示为进一步细化调试的一些基本内容。在对数控车床的这部分调试工作中，可 能有部分内容没有列进去，读者可根据调试数控车床的具体情况进行增减。图 3.17 数控车床细化调试内容示意图图 3.17 中的螺距补偿指的是各直线坐标滚珠丝杠副的螺距在某一点上超出了定位精度所 要求的范围，而通过 CNC 系统进行的螺距补偿。反向间隙补偿指的是各直线坐标滚珠丝杠 副的反向间隙，如果不是直连，那么还有齿轮的反向误差所规定的范围，而通过 CNC 系统 进行的反向间隙补偿。 （4）数控车床主传动系统空运转功率的调试 在数控车床空运转调试中还应包括齿轮传动的主传动系统空运转的功率调试、 单纯的 齿形皮带传动的主传动系统空运转的功率调试及电主轴传动系统空运转的功率调试。例 如，某台数控车床的主轴转速范围是 25～ 5000r/min 无级调速，它所要求的是在主轴达到— 83 —现代数控机床全过程维修5000r/min 时，即在 100%转速时功率为 9kW；而主轴在 2000r/min 时，即在主轴最高转速 的 40%时，要求的功率为 14kW。又如，某国产数控车床的主轴转速范围是 25～ 5000r/min 无级调速， 它所要求的是在主轴达到 625r/min 以上时， 即在主轴最高转速的 12.5%以上时 为 11kW 的恒功率。因此，在调试数控车床主传动系统空运转功率时，要对照说明书中所 提供的主轴转速和主轴功率之间的关系，并看实际功率参数是否与设计的功率参数相 符合。 （5）数控车床整机连续空运转模拟切削的调试 一般数控机床的生产厂商都会给用户提供一个具有数控机床全部功能，并模拟切削 加工的数控机床整机空运转程序。当然， 数控车床也带有这样一个空运转模拟切削的调 试程序。作为用户，也可以根据自身的特殊情况和需要，要求厂商或自己编制一个数控 车床的空运转模拟切削调试程序，对所购置的数控车床进行整机连续空运转模拟切削 调试。 在我国 JB/T
标准中规定，卧式数控车床整机连续空运转模拟切削的时间为 48h， 模拟空运转程序的一次循环在 15min 以内， 每次重复循环程序的时间间隔不能大于 1min。 这样，数控车床在连续空运转模拟切削的 48h 中，不应出现任何故障。 对主轴转速从低到高、从高到低，各坐标的进给运行从低到高、从高到低，刀架的每个 刀位换刀，尾座及尾座套筒的全行程动作，各坐标轴的全行程动作，排屑器的正转、反转、 停止，冷却液的开与关及主轴卡盘的夹紧与放松等全部进行调试和试验，这是数控车床调试 过程中不可缺少的工作。 2．数控车床的负荷试验 数控车床的负荷试验是数控车床调试中的一项重要工作，实际上是看所购置数控车床的 加工能力是否能满足用户所提出的数控车床应当承受动负荷方面的技术要求。 数控车床的最大切削抗力、切削时的抗振性和数控车床主传动系统的最大扭矩、主传动 系统的最大功率等，都是对数控车床进行负荷试验时的重要内容。 在进行最大切削抗力和主传动系统的最大扭矩试验时，切削试件的材料用 45 号中碳钢， 刀具的材料、类型和切削用量及切削试件的尺寸等要参照厂商所提供说明书的规定进行。最 大切削抗力按主分力和刀具角度来确定。主传动系统的最大扭矩可用功率表、电流表、电压 表及转速表进行测量。许多数控车床的操作面板上都装有电流表、电压表、转速表或功率表， 在数控车床正常的加工中随时都进行监控。还有些数控车床 CNC 系统中的自适应控制也具 备了监控最大切削抗力和主传动系统的最大扭矩，如果在切削时超出了数控车床对抗力和扭 矩的要求，数控车床会报警来对操作人员进行提示。 在进行数控车床的抗振性切削试验时，要按照 JB/T
标准中提供的实验条件、 刀具几何角度、刀具材料、试件材料、尺寸、切削用量及极限切削宽度进行试验，并且不应 发生颤振现象。 3.4.3 卧式加工中心的空运转和负荷试验 1．卧式加工中心的空运转调试 如一台四轴四联动卧式加工中心，主轴的转速为 80～ 8000r/min 无级调速，即主轴 的最低转速为 80r/min,最高转速为 8000r/min。主轴为 15kW 交流驱动电机。 x、 y、 z 三— 84 —第3章数控机床的安装调试与精度检测个直线坐标的最高进给速度为 10000mm/min，快速移动为 20000mm/min ，回转坐标 B 轴最高转速为 15r/min，三个直线坐标的交流伺服电机的功率均为 1kW， B 坐标的交流 伺服电机的功率为 0.6kW。刀库容量为 60 把刀具，加工中心具有 500mm? 500mm 可交 换双工作台。 （1）温升的调试 将加工中心的主轴从低速度开始运转，经过中速、高速，可以化分为如表 3.2 所示的区 域，进行卧式加工中心的主轴温升调试。表 3.2主轴转速（r/min） 温升时间（min） 主轴转速（r/min） 温升时间（min） 主轴转速（r/min） 温升时间（min） 80 30 800 5
5 900 5 4500 3卧式加工中心主轴温升调试240 5 0 3 320 5 0 5 400 5 0 5 500 10 0 5 600 5 0 10 700 5 0 60在 JB/T
的标准中规定，加工中心主轴的最高转速运行时间不能少于 1h，如 果是有级变速，从低到高每级速度的运转时间不得少于 2min。把主轴的无级调速在 80～ 8000r/min 内化为 24 个档次。由于是主轴刚开始运转，故其为最低转速且需要转 30min，然 后逐步提高，按照主轴转速增高的幅度，预定的主轴运转时间有所变化，到达最高转速 8000r/min，主轴运行 60min，使主轴轴承达到稳定的温度。 主轴在运行过程中，与数控车床一样，可以从 CRT 显示中监控主轴轴承的温度和温升情 况。如果在 CRT 显示中监控的同时，或无此功能时，可以用激光测温计在靠近主轴定心轴承 处测量温度和温升，也可以与 CRT 显示的温度值进行比较，就可以较准确地测出主轴运转时 的温度和温升情况。 卧式加工中心主轴轴承的温度不能超过 60℃， 温升不能超过 30℃， 否则主轴轴承的自身 质量、主轴轴承的精度选择及主轴轴承的装配质量可能存在问题。 （2）主轴转速和各坐标轴进给速度的调试 卧式加工中心主轴无级调速时的转速实际偏差，不应超过指令值的± 10%，各坐标轴的进 给运动，包括旋转坐标的运动也不能超过指令值的± 10%。以主轴转速为 S=4000r/min 和坐标 进给速度 F=5000mm/min 为例，偏差值规定的范围如图 3.18 所示。— 85 —现代数控机床全过程维修图 3.18 加工中心主轴转速和坐标进给速度允许的偏差值如图所示，假设加工中心主轴转速给定 S = 4000r/min，可以是 MDI 方式下给定，也可以 是程序中给定，那么主轴的转速范围应当是 S = r/min，或者是 S = r/min 为正常转速值。对于坐标进给速度，假设给定 F = 5m/min，同样可以是在 MDI 方式下给定， 也可以是在程序中给定，各坐标轴的进给速度范围应当是 F = 4.5～5m/min，或者是 F = 5～ 5.5m/min 为正常值。 注意，加工中心主轴转速和坐标进给速度的偏差值要比数控车床主轴转速和坐标进给速 度的偏差值小一些。原因是车削运动，特别是 x 坐标轴的车削运动和主轴转速直接影响切削 速度的变化，此时工件直径是迅速变化的，而 x 坐标的进给速度也应随之变化，这样才能保 证恒定的切削速度。加工中心由于工件不像数控车床那样的工件运动，因此，切削速度影响 不大。另外，数控车床的性质决定了其主轴转速范围没有加工中心主轴的转速范围宽。 （3）卧示加工中心主机各部分动作的调试 可以用手动直接操纵按钮、 开关， 或在 MDI 方式下操纵卧式加工中心各部分进行动作调 试，同时还要用程序进行各部分的动作调试。 对主轴的拉刀机构进行 5 次以上的拉刀、松刀和主轴的清洁吹气动作。在主轴低转速、 中转速及高转速中各选择几种转速进行变速，并在中速范围内对主轴进行至少 10 次的正转、 反转、启动、停止或制动以及主轴的定向动作。观察主轴的这些动作是否灵活、可靠、准确， 不应出现任何故障和异常现象。 对 x 坐标轴、y 坐标轴、z 坐标轴和旋转坐标轴进行至少 10 次的正向、负向的启动、停 止、增量进给、加减速进给、分度及定位等，即利用有关的 M 指令、G 指令和 F 值进行这些 动作。对可交换工作台的托板进行 3 次以上的交换，不应出现任何故障和异常现象。 在机械手主轴和刀库之间以 MDI 方式和程序控制方式进行反复换刀时， 刀库的换位、 刀 库的刀座和机械手要能承受设计要求的最大重量，同时还要按设计的最大刀具直径尺寸和刀 具长度尺寸装上刀具。要观察机械手的抓刀、换刀动作，刀库的运行刀位动作及主轴的拉刀 动作等是否匹配得很好，各部分动作是否灵活、可靠、准确，是否有干涉现象，换刀时间是 否符合技术要求。 x、y、z 三个直线坐标与工作台的旋转坐标在 CNC 系统的控制下进行联动，包括直线轨 迹的联动、圆弧或曲线轨迹的联动。用这些动作来确认坐标的联动、直线插补、圆弧插补和 过象限等是否具备了技术上的要求。— 86 —第3章数控机床的安装调试与精度检测用手摇脉冲发生器配合操作面板上的转换开关对 x 坐标轴、y 坐标轴以及各旋转坐标轴 进行连续或单步运行动作。 再配合操作面板上的倍率转换开关 ， 对这些坐标轴进行运行动作， 此时不允许有任何失步和跳步现象。 用手动操纵各按钮和开关来反复对排屑装置或排屑器进行正转、反转、启动及停止，排 屑器的动作应当平稳、灵活、可靠。 在上述卧式加工中心的空运转调试工作中，除了进行温升调试，主轴转速和各坐标轴进 给速度调试，刀库、机械手以及卧式加工中心主机各主要部分动作的调试以外，和数控车床 一样，还需要进一步细化调试内容。同样可按如图 3.17 所示的内容进行细化，并可根据卧式 加工中心的特点再增加一些内容。 2．卧式加工中心的负荷试验 对于卧式加工中心来说，负荷试验也是调试中不可缺少的一项重要工作。 在进行数控机床承载工件最大重量的运转试验时，首先要按照说明书中给定的工作台所 承受的最大载荷将对应的重物放在工作台上，要注意载荷在工作台上要均匀分布。然后给定 进给速度的 F 值，并以最低和最高的速度运行，并要做到各坐标的满行程运行。用低速运行 时，每次各坐标移动的距离必须大于 20mm；用高速运行和 G00 运行时，往复不能少于 5 次。 在进行该试验时，数控机床各坐标的运行应当平稳、可靠且无爬行。 在进行主传动系统最大扭矩试验时，先确定试件的材料为灰口铸铁或中碳钢，刀具选用 端铣刀或硬质合金镗刀。在主轴恒扭矩调速范围内，选择一个适当的主轴速度进行铣削或镗 削方式试验。在切削过程中，多次改变进给速度和切削深度。试验中主传动系统应能达到说 明书中所规定的最大扭矩，同时各传动部件、变速机构等工作应正常、可靠。 卧式加工中心的最大切削抗力试验可与最大扭矩试验同时进行。在用端铣刀和镗刀加工 灰口铸铁或中碳钢切削时，要看最大的切削抗力是否能达到说明书中所规定的技术指标，过 载保护装置工作是否正常、可靠。 最后，用端铣刀进行铣削，并多次改变进给速度和切削深度，要使主电机达到额定功率 或说明书中给定的最大功率。在进行试验时，机床各部件工作应当正常、可靠，没有明显的 颤振现象。3.5数控机床的精度检测数控机床的精度检测主要包括几何精度检测、位置精度检测和加工试件的精度检测。这 里主要以卧式可交换工作台（双工位）加工中心为例，介绍如何进行几何精度检测、位置精 度检测以及加工试件的方法和检测。 3.5.1 数控机床几何精度的检测 TH6350 是一台四轴四联动、双工作台可交换、刀库容量为 32 把刀具或 60 把刀具的精 密型卧式加工中心。几何精度是按 JB/T 98《精密加工中心检验条件第 1 部分：卧 式机床精度的检验》标准进行设计制造的，几何精度的检测也应按照该标准进行。— 87 —现代数控机床全过程维修1．几何精度检测前的准备工作 （1）与精度检测有关的数控机床主要技术参数 工作台面尺寸（宽 × 长） ：500mm × 500mm。 工作台托板交换数：2 个。 托板工作台最大承重：500kg。 x 坐标行程：700mm。 y 坐标行程：600mm。 z 坐标行程：600mm。 回转工作台分度数：0.001?× 360000。 最大工件直径：650mm。 最大工件高度：640mm。 主轴转速：80～8000r/min。 进给速度（x、y、z） ：10000mm/min。 快速移动（x、y、z） ：20000mm/min。 B 轴最高转速：15r/min。 刀库容量：60 把。 x、y、z、B 轴检测：直线光栅尺、圆光栅尺。 （2）所需的检测工具 精密水平仪、平尺、直角尺、千分表头、磁力表架、激光干涉仪、有效长度为 300mm 的检验棒及块规等。 （3）数控机床水平和环境要求 用精密水平仪复查数控机床水平必须在 0.020mm/1000mm 以内（横向、纵向） 。室内环 境温度应保持