常州轻工职业技术学院 数控机床故障诊断及维护课程授课教案 NO:05 授课日期 授课班级03机电33103机电332 课是 数控机床精度及性能检验 授课类型 讲授 课时数 教学 目的 重点 难点 教具 挂图 教学过程 教学方法 及 主要教学内容 的运用 时间分配 数控机床的高精度最终是要靠机床本身的精度来保证,数控 机床精度包括几何精度和切削精度。另一方而,数控机床各项性 能的好坏及数控功能能否正常发挥将直接影响到机床的正常使 用。因此,数控机床精度和性能检验对初始使用的数控机床及维 修调整后机床的技术指标恢复是很重要的。 精度检验 台数控机床的检测验收工作,是一项工作量大而复杂,试 验和检测技术要求高的工作。它要用各种检测仪器和手段对机床 的机、电、液、气各部分及整机进行综合性能及单项性能的检测 最后得出对该数控机床的综合评价。这项工作为数控机床今后稳 定可靠地运行打下一定的基础,可以将某些隐患消除在考机和验 收阶段中,因此,这项工作必须认真、仔细,并将符合要求的技 术数据整理归档,作为今后设备维护、故障诊断及维修中恢复技 术指标的依据。 1、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 几何精度检测必须在地基完全稳定、地脚螺栓处于压紧状态 下进行。考虑到地基可能随时间而变化,一般要求机床使用半年 后,再复校一次几何精度:在几何精度检测时应注意测量方法及 测量工具应用不当所引起的误差。在检测时,应按国家标准规定 即机床接通电源后,在预热状态下,机床各坐标轴往复运动几次
1 常州轻工职业技术学院 数控机床故障诊断及维护 课 程 授 课 教 案 NO: 05 授课日期 授课班级 03 机电 331 03 机电 332 课题 数控机床精度及性能检验 授课类型 讲 授 课时数 教 学 目 的 重 点 难 点 教 具 挂 图 教学过程 及 时间分配 主 要 教 学 内 容 教学方法 的运用 数控机床的高精度最终是要靠机床本身的精度来保证，数控 机床精度包括几何精度和切削精度。另一方而，数控机床各项性 能的好坏及数控功能能否正常发挥将直接影响到机床的正常使 用。因此，数控机床精度和性能检验对初始使用的数控机床及维 修调整后机床的技术指标恢复是很重要的。 一、精度检验 一台数控机床的检测验收工作，是一项工作量大而复杂，试 验和检测技术要求高的工作。它要用各种检测仪器和手段对机床 的机、电、液、气各部分及整机进行综合性能及单项性能的检测， 最后得出对该数控机床的综合评价。这项工作为数控机床今后稳 定可靠地运行打下一定的基础，可以将某些隐患消除在考机和验 收阶段中，因此，这项工作必须认真、仔细，并将符合要求的技 术数据整理归档，作为今后设备维护、故障诊断及维修中恢复技 术指标的依据。 1、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。 几何精度检测必须在地基完全稳定、地脚螺栓处于压紧状态 下进行。考虑到地基可能随时间而变化，一般要求机床使用半年 后，再复校一次几何精度：在几何精度检测时应注意测量方法及 测量工具应用不当所引起的误差。在检测时，应按国家标准规定， 即机床接通电源后，在预热状态下，机床各坐标轴往复运动几次
主轴故个等的转速运转十多分钟后进行 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。 (一)卧式加工中心几何精度检验 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。 5)主轴在Z轴方向移动的直线度 6x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 具体的检测项目及方法见表2-1。 (二)卧式数控车床几何精度检验 斜床身、带转盘刀架的卧式数控车床,其几何精度检验见表 2、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。根据实测的定位精度数值,可判断零件加 工后能达到的精度。 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100mm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 距离之差。先进的检测仪器有双频激光干涉仪,用它快速进行五 次以上的测量,由处理装置进行计算打印,绘出带±3σ的误差曲 线。在该曲线上得出正、反向定位时的平均位置偏差X,、标准 偏差S,则位置偏差A=(x,+3S,)mx-(x,-3)m 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。机床运 动精度的稳定性决定着加工零件质量的稳定性和误差的一致性。 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。如各测量点标准偏差最大值为S/mx,则直线运 动重复定位精度为R=6Sm 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。为提高原点返回精度,各种数控机床对坐标 轴原点复回采取了一系列措施,如降速、参考点偏移量补偿等 2
2 主轴故个等的转速运转十多分钟后进行。 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。 (一)卧式加工中心几何精度检验 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。 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。 具体的检测项目及方法见表 2—1。 (二)卧式数控车床几何精度检验 斜床身、带转盘刀架的卧式数控车床，其几何精度检验见表 2—2。 2、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。根据实测的定位精度数值，可判断零件加 工后能达到的精度。 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 100mm 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 距离之差。先进的检测仪器有双频激光干涉仪，用它快速进行五 次以上的测量，由处理装置进行计算打印，绘出带±3σ 的误差曲 线。在该曲线上得出正、反向定位时的平均位置偏差 X j 、标准 偏差 j S ，则位置偏差 max min ( 3 ) ( 3 ) A X S X S = + − − j j j j 。 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。机床运 动精度的稳定性决定着加工零件质量的稳定性和误差的一致性。 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。如各测量点标准偏差最大值为 j max S ，则直线运 动重复定位精度为 max 6 R S = j 。 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。为提高原点返回精度，各种数控机床对坐标 轴原点复回采取了一系列措施，如降速、参考点偏移量补偿等
同时,每次关机之后,重新开机的原点位置精度要求一致。因此, 坐标原点的位置精度必然比行程中其他定位点精度要高。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,以测定性与理论值的最大差值为原点复归精度。 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。如正向平均位置偏差为X个,反向平均位 置偏差为x,∴,则反向偏差B=(x↑-x,可。这个误差 越大,定位精度与重复定位精度就越低。一般情况下,失动量是 由于进给传动链刚性不足,滚珠丝杠顶紧力不够,导执副过紧或 松动等原因造成的。要根本解决这个问题,只有修理和调整有关 元部件。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020—0.30mm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度锁紧定位,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侧量,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。如工作台为数控回转工作台,则应以每30度为一个目标位置, 再对每个目标位置正、反转进行快速定位五次。如平均位置偏差 为Q,标准偏差为S,则数控回转工作台的定位精度误差为 A=(Q1+3S,)+(Q1+3S,)mn。 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30度取一个测量点作为目标位置正、反转 进行五次快速定位。如各测量点标准偏差最大值S/mx,则重复定 位精度为R=6S 7.数控回转工作台的失动量 数控回转工作台的失动量,又称数控回转工作台的反向差, 测量方法与回转工作台的定位精度测量方法一样。如正向位置平 均偏差为Q,↑,反向位置平均偏差为Q,↓,则反向偏差
3 同时，每次关机之后，重新开机的原点位置精度要求一致。因此， 坐标原点的位置精度必然比行程中其他定位点精度要高。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，以测定性与理论值的最大差值为原点复归精度。 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。如正向平均位置偏差为 X j ，反向平均位 置偏差为 X j ，则反向偏差 max ( ) B X X = − j j 。这个误差 越大，定位精度与重复定位精度就越低。一般情况下，失动量是 由于进给传动链刚性不足，滚珠丝杠顶紧力不够，导执副过紧或 松动等原因造成的。要根本解决这个问题，只有修理和调整有关 元部件。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 0.20—0.30mm 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 度锁紧定位，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侧量，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。如工作台为数控回转工作台，则应以每 30 度为一个目标位置， 再对每个目标位置正、反转进行快速定位五次。如平均位置偏差 为 Qj ，标准偏差为 j S ，则数控回转工作台的定位精度误差为： max min ( 3 ) ( 3 ) A Q S Q S = + + + j j j j 。 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 30 度取一个测量点作为目标位置正、反转 进行五次快速定位。如各测量点标准偏差最大值 j max S ，则重复定 位精度为 max 6 R S = j 。 7．数控回转工作台的失动量 数控回转工作台的失动量，又称数控回转工作台的反向差， 测量方法与回转工作台的定位精度测量方法一样。如正向位置平 均偏差为 Qj ，反向位置平均偏差为 Qj ，则反向偏差
B=12↑2↓) 8.回转工作台的原点复归精度 回转工作台原点复归的作用同直线运动原点复归的作用 样。复归时,从七个任意位置分别进行一次原点复归,测定其停 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。 3、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 表2-3为加工中心切削精度检验内容。 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 次精镗,检测孔全长上各截面的圆度、圆柱度和表面粗糙度 这项指示主要用来考核机床主轴的运动精度及低速走刀时的平稳 2.镗孔的同轴度 利用转台180度分度,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 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00lmm,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 4.直线铣削精度 使ⅹ轴和y轴分别进给,用上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 用Gol控制ⅹ和Y轴联动,用立铣刀侧刃情铣工件周边 项精度主要考核机床的X、Y轴直线差补的运动品质,当两轴的 盲线插补功能或两轨伺服特性不一致时,便会使直线度、对边平 行度等精度超差,有时即使几项精度不超差、但在加工面上出现 根有规律的条纹,这种条纹存两直角边上呈现一边密,一边稀的 状态,这是出于两轴联动时,其中某一轴进给速度不均匀造成的 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。测量圆试件时,常发现图2-1a 所示的两半圆错位的图形,这种情况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;出现斜椭圆,如图2-1b所示, 是由于两坐标的实际系统增益不一致造成的,尽管在控制系统上
4 max ( ) B Q Q = − j j 。 8．回转工作台的原点复归精度 回转工作台原点复归的作用同直线运动原点复归的作用一 样。复归时，从七个任意位置分别进行一次原点复归，测定其停 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。 3、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 表 2—3 为加工中心切削精度检验内容。 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圆度、圆柱度和表面粗糙度。 这项指示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。 2．镗孔的同轴度 利用转台 180 度分度，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。 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 0.01mm，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。 4．直线铣削精度 使 x 轴和 y 轴分别进给，用上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 用 G01 控制 x 和 Y 轴联动，用立铣刀侧刃情铣工件周边。该 项精度主要考核机床的 X、Y 轴直线差补的运动品质，当两轴的 盲线插补功能或两轨伺服特性不一致时，便会使直线度、对边平 行度等精度超差，有时即使几项精度不超差、但在加工面上出现 根有规律的条纹，这种条纹存两直角边上呈现一边密，一边稀的 状态，这是出于两轴联动时，其中某一轴进给速度不均匀造成的。 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。测量圆试件时，常发现图 2—1a 所示的两半圆错位的图形，这种情况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；出现斜椭圆，如图 2—1b 所示， 是由于两坐标的实际系统增益不一致造成的，尽管在控制系统上
两坐标系统增益设置成完全一样,但由于机械部分结构、装配质 量和负载情况等不同,也会造成实际系统增益的差异;出现圆周 上锯齿形条纹,如图2lc所示,其原因与铣斜四方时出现条纹 的原因类似 X 图2-1圆弧铣削精度 )两半圆错位b)斜椭园c)锯齿形条较 7.过载重切削 在切削负荷大于主轴功率120%150%的情况下,机床应不 变形,主轴运转正常 要保证切削精度,就必须要求机床的定位精度和几何精度的 实际误差要比允差小。例如一台中小型加工中心的直线运动定位 允差为±0.01/300mm、重复定位允差±0007mm、失动量允差 0015mm,但镗孔的孔距精度要求为0.02/200mm。不考虑加工误 差,在该坐标定位时,若在满足定位允差的条件下,只算失动量 允差加重复定位允差(0015mm+0.014mm=0.029mm,即已大于孔 距允差0.02mm。所以,机床的几何精度和定位精度合格,切削 精度不一定合格。只有定位精度和重复定位精度的实际误差小于 允差,才能保证切削精度的合格 (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:外因车削、端面车削 和螺纹切削。 1.外圆车削 外圆车削试件如图2-2所示。 图2-2外圆车剧试件 试件材料为45钢,切削速度100-150mm/ 背吃刀量 0.1-0.15mm,进给量小于或等于0.lmmh,刀片材料Yw3涂层 刀具。试件长度取床身上最大车削直径的1/2,或最大车削长度的
5 两坐标系统增益设置成完全一样，但由于机械部分结构、装配质 量和负载情况等不同，也会造成实际系统增益的差异；出现圆周 上锯齿形条纹，如图 2—lc 所示，其原因与铣斜四方时出现条纹 的原因类似。 7．过载重切削 在切削负荷大于主轴功率 120％一 150％的情况下，机床应不 变形，主轴运转正常。 要保证切削精度，就必须要求机床的定位精度和几何精度的 实际误差要比允差小。例如一台中小型加工中心的直线运动定位 允差为±0.01/300mm、重复定位允差±0.007mm、失动量允差 0.015mm，但镗孔的孔距精度要求为 0.02/200mm。不考虑加工误 差，在该坐标定位时，若在满足定位允差的条件下，只算失动量 允差加重复定位允差(0.015mm+0.014mm=0.029mm，即已大于孔 距允差 0.02mm。所以，机床的几何精度和定位精度合格，切削 精度不一定合格。只有定位精度和重复定位精度的实际误差小于 允差，才能保证切削精度的合格。 （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：外因车削、端面车削 和螺纹切削。 1．外圆车削 外圆车削试件如图 2—2 所示。 试件材料为 45 钢，切削速度 100—150mm／min，背吃刀量 0.1—0.15mm，进给量小于或等于 0.1mm/r，刀片材料 Yw3 涂层 刀具。试件长度取床身上最大车削直径的 1/2，或最大车削长度的
1/3,最长为500mm,直径大于或等于长度的1/4。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 精车端面的试件如图2-3所示 图2一3端面车削试件 试件材料为灰铸铁,切削速度100m/min,背吃刀量0.1 0.15mm,进给量小于或等于0.1mmr,刀片材料为Yw3涂层刀具, 试件外圆直径 最小为最大加工直径的1/2。精车后检验其平面度,300mm 直径上为0.02mm,只允许凹。 3.螺纹切削 精车螺纹试验的试件如图2-4所示。 图2-4螺纹切削试件 螺纹长度要大于或等于2倍工件直径,但不得小于75mm, 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60度螺纹后,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2-5所示。材料为45钢,有轴类和机类 零件,加工对象为阶台、圆锥、凸球、凹球、倒角及割槽等内容 检验项目有因度、直径尺寸精度及长度尺寸精度等
6 1/3，最长为 500mm，直径大于或等于长度的 1／4。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 精车端面的试件如图 2—3 所示。 图 2—3 端面车削试件 试件材料为灰铸铁，切削速度 100m／min，背吃刀量 0.1 一 0.15mm，进给量小于或等于 0.1mm/r，刀片材料为 Yw3 涂层刀具， 试件外圆直径 最小为最大加工直径的 1/2。精车后检验其平面度，300mm 直径上为 0.02mm，只允许凹。 3．螺纹切削 精车螺纹试验的试件如图 2—4 所示。 图 2--4 螺纹切削试件 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 60 度螺纹后，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 2—5 所示。材料为 45 钢，有轴类和机类 零件，加工对象为阶台、圆锥、凸球、凹球、倒角及割槽等内容， 检验项目有因度、直径尺寸精度及长度尺寸精度等
性能检验 数控机床性能和数控功能直接反映了数控机床各个性能指 标,它们的好坏将影响到机床运行的可靠性和正确性,对此方面 的检验要全面、细致。 1、机床性能 (一)主轴性能 1.手动操作 选择高、中、低三档转速,主轴连续进行五次正转和反转的 起动灵活性和可靠性。同时,观察负载表上的功率显示是否符合 要求。 2.手动数据输入入式(MD) 使主轴由低速到最高速旋转,测量各级转速值,转速允差为 设定值的±10%。进行此项检査的同时。观察机床的振动情况。 主轴在2h高速运转后允许温升15℃ 3主轴准停 连续操作五次以上,检验其动作的灵活性和可靠性。自动挂 档,其动作应准确可靠 (二)进给性能 1.手功操作 分别对X、Y、Z直线坐标轴回转坐标A、B、C)进行手动操 作,检验正、反向的低、中、高速进给和快速移动的起动、停止、 点动等动作的平稳性和可靠性。在增量方式(1NC或STEP)下, 次进结误差不得大于最小设定当量的100%.累积进给误差不得 大于最小设定当量的200%。在手轮方式( HANDLE)下,手轮每 格进给和累积进给误差同增量方式。 2.用手动数据输入方式(MDI) 通过G00和GOIF指令功能,测定快速移动及各进给速度, 其允差为25%。 3.软硬限位 通过上述两种方法,检验各伺服轴在进给时软硬限位的可靠 性。数控机床的硬限位是通过行程开关来确定的,一般在各伺服 轴的极限位置,因此,行程开关的可靠性就决定了硬限位的可靠 性。软限位是通过设置机床参数来确定的,限位范同是可变的。 软限位是否有效可观察伺服轴在到达设定位置时,伺服轴是否停 止来确定。 4.回原点 用回原点方式(REF),检验各伺服袖回原点的可靠性 (三)自动换刀(ATC)性能 1.手动和自动操作 刀库在装满刀柄的满负载条件下,通过手动操作运行和M06 T指令自动运行,检验刀具自功交换的可靠性和灵活性、机械手 抓取最大长度和直径刀柄的可靠性、刀库内刀号选择的准确性以 及换刀过程的平稳性
7 二、性能检验 数控机床性能和数控功能直接反映了数控机床各个性能指 标，它们的好坏将影响到机床运行的可靠性和正确性，对此方面 的检验要全面、细致。 1、机床性能 (一)主轴性能 1．手动操作 选择高、中、低三档转速，主轴连续进行五次正转和反转的 起动灵活性和可靠性。同时，观察负载表上的功率显示是否符合 要求。 2．手动数据输入入式(MDI) 使主轴由低速到最高速旋转，测量各级转速值，转速允差为 设定值的±10％。进行此项检查的同时。观察机床的振动情况。 主轴在 2h 高速运转后允许温升 15℃。 3 主轴准停 连续操作五次以上，检验其动作的灵活性和可靠性。自动挂 档，其动作应准确可靠。 (二)进给性能 1．手功操作 分别对 X、Y、Z 直线坐标轴(回转坐标 A、B、C)进行手动操 作，检验正、反向的低、中、高速进给和快速移动的起动、停止、 点动等动作的平稳性和可靠性。在增量方式(1NC 或 STEP)下，单 次进结误差不得大于最小设定当量的 100％．累积进给误差不得 大于最小设定当量的 200％。在手轮方式(HANDLE))下，手轮每 格进给和累积进给误差同增量方式。 2．用手动数据输入方式(MDI) 通过 G00 和 G01F 指令功能，测定快速移动及各进给速度， 其允差为 25％。 3．软硬限位 通过上述两种方法，检验各伺服轴在进给时软硬限位的可靠 性。数控机床的硬限位是通过行程开关来确定的，一般在各伺服 轴的极限位置，因此，行程开关的可靠性就决定了硬限位的可靠 性。软限位是通过设置机床参数来确定的，限位范同是可变的。 软限位是否有效可观察伺服轴在到达设定位置时，伺服轴是否停 止来确定。 4．回原点 用回原点方式(REF)，检验各伺服袖回原点的可靠性。 (三)自动换刀(ATC)性能 1．手动和自动操作 刀库在装满刀柄的满负载条件下，通过手动操作运行和 M06 T 指令自动运行，检验刀具自功交换的可靠性和灵活性、机械手 抓取最大长度和直径刀柄的可靠性、刀库内刀号选择的准确性以 及换刀过程的平稳性
2.刀具交换时间 根据技术指标,测定交换刀具的时间 (四)机床噪声 数控机床噪声包括主轴箱的齿轮噪声,主轴电动机的冷却风 扇噪声、液压系统油泵噪声等。机床空运转时,噪声不得超过标 准规定的85dB。 (五)润滑装置 检验定时定量润滑装置的可靠性,润滑油路有无泄漏,油温 是否过高,以及润滑油路到润滑点的油量分配状况等 (六)气、液装置 检查压缩空气和液压油路的密封,气液系统的调压功能及液压 油箱的工作情况等 (七)附属装置 检查冷却装置能否正常工作,排屑器的工作状况,冷却防护 罩有无泄漏,带负载的交换托盘(APC)能否自动交换并准确定位, 接触式测量头能否正常工作。 2、数控功能 运动指令功能 检验快速移动指令和直线及圆弧插补指令的正确性 2.准备指令功能 检验坐标系选择、平面选择、暂停、刀具长度和半径补偿、 镜像功能、极坐标功能、自动加减速、固定循环及用户宏程序等 指令的准确性 3.操作功能 检验回原点、单段程序、程序段跳读、主轴和进给倍率调整 进给保持、紧急停止、主轴和冷却液的起动和停止等功能的准确 4.CRT显示功能 检验位置显示、程序显示、各种菜单显示以及编辑修改等功 能的准确性 3、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。数控机床出厂前,一般都要经 过96h的自动连续运行,用户在调整验收时,只要做8-16h的自 动连续运行就可以了。一般来说,机床8h连续运行不出故障,表 明其可靠性已达到一定水平 三、数控系统的验收 完整的数控系统应包括各功能模块、CRT、系统操作曲板、 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
8 2．刀具交换时间 根据技术指标，测定交换刀具的时间。 (四)机床噪声 数控机床噪声包括主轴箱的齿轮噪声，主轴电动机的冷却风 扇噪声、液压系统油泵噪声等。机床空运转时，噪声不得超过标 准规定的 85dB。 (五)润滑装置 检验定时定量润滑装置的可靠性，润滑油路有无泄漏，油温 是否过高，以及润滑油路到润滑点的油量分配状况等。 (六)气、液装置 检查压缩空气和液压油路的密封，气液系统的调压功能及液压 油箱的工作情况等。 (七)附属装置 检查冷却装置能否正常工作，排屑器的工作状况，冷却防护 罩有无泄漏，带负载的交换托盘(APC)能否自动交换并准确定位， 接触式测量头能否正常工作。 2、数控功能 1．运动指令功能 检验快速移动指令和直线及圆弧插补指令的正确性。 2．准备指令功能 检验坐标系选择、平面选择、暂停、刀具长度和半径补偿、 镜像功能、极坐标功能、自动加减速、固定循环及用户宏程序等 指令的准确性。 3．操作功能 检验回原点、单段程序、程序段跳读、主轴和进给倍率调整、 进给保持、紧急停止、主轴和冷却液的起动和停止等功能的准确 性。 4．CRT 显示功能 检验位置显示、程序显示、各种菜单显示以及编辑修改等功 能的准确性。 3、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。数控机床出厂前，一般都要经 过 96h 的自动连续运行，用户在调整验收时，只要做 8—16h 的自 动连续运行就可以了。一般来说，机床 8h 连续运行不出故障，表 明其可靠性已达到一定水平。 三、数控系统的验收 完整的数控系统应包括各功能模块、CRT、系统操作曲板、 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
1、数控系统外观检查 检査系统操作面板、机床操作面板、CRT、位置检测装置、 电源、伺服驱动装置等部件是否有破损,电缆捆扎处是否有破损 现象,特别是对安装有脉冲编码器的伺服电动机,要检查电动机 外壳的相应部分有无磕碰的痕迹 2、控制柜内元器件的紧固检查 控制柜内元器件的线路连接有三种形式:一是针型插座,二 是接线端子,三是航空插头。特别是接线端子,适用于各种按钮、 变压器、接地板、伺服装置、接线排端子、继电器、接触器及熔 断器等元器件的接线,应检查它们的接线端子的紧固螺钉是否都 已拧紧。在电气设备中,一些电器元件上可能会存在一些空余的 接线端子,常见的有交流接触器的辅助触头和中间继电器多余触 头的接线端子等,对这些端子上的压线垫圈及螺钉若处置不当, 在运行中遇到振动会使其脱落,就可能造成电器元件的机件卡死 或电气短路等故障。因此.对于空余端子上的螺钉,一定要将其 紧固,在没有备用必要时,只要不影响其他功能,也可干脆将其 拆除。紧固检査虽然麻烦,但一定要认真仔细,由此引起的故障, 往往很难判别,为此要做好这项基础性的工作,防患于末然 3、输入电源电压、相序的确认 数控系统对电压要求较高,所以要检查电压波动范围是否在 数控系统所要求的范围内。如 FANUC数控系统所用电源是200v 50Hz,电压波动范围应在+10%~-15%以内。对晶闸管控制线路用 的电源,一定要检查相序。相序错误会烧毀驱动装置上的保险。 相序测量有两种方法,一是用相序表测量,相序接法正确时,相 序表披顺时针方向旋转:二是用双线示波器观察KS和TS间的 波形,测量方法及波形如图2-6所示 T-S 图26相序测量及其波形 4、检查直流电压输出 数控系统中的LO单元、电气控制中的中间继电器和电磁制 动器线圈等均靠直流+24v供电。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 5、确认数控系统与机床侧的接口 现代数控系统均具备自诊断功能,在CRI上可显示数控系统 与机床接口之间的状态。如 SIEMENS数控系统通过自诊断画面 ( DIAGNOSIS),就可确认接口信号IB、QB的状态。 FANUC数控
9 1、数控系统外观检查 检查系统操作面板、机床操作面板、CRT、位置检测装置、 电源、伺服驱动装置等部件是否有破损，电缆捆扎处是否有破损 现象，特别是对安装有脉冲编码器的伺服电动机，要检查电动机 外壳的相应部分有无磕碰的痕迹。 2、控制柜内元器件的紧固检查 控制柜内元器件的线路连接有三种形式：一是针型插座，二 是接线端子，三是航空插头。特别是接线端子，适用于各种按钮、 变压器、接地板、伺服装置、接线排端子、继电器、接触器及熔 断器等元器件的接线，应检查它们的接线端子的紧固螺钉是否都 已拧紧。在电气设备中，一些电器元件上可能会存在一些空余的 接线端子，常见的有交流接触器的辅助触头和中间继电器多余触 头的接线端子等，对这些端子上的压线垫圈及螺钉若处置不当， 在运行中遇到振动会使其脱落，就可能造成电器元件的机件卡死 或电气短路等故障。因此．对于空余端子上的螺钉，一定要将其 紧固，在没有备用必要时，只要不影响其他功能，也可干脆将其 拆除。紧固检查虽然麻烦，但一定要认真仔细，由此引起的故障， 往往很难判别，为此要做好这项基础性的工作，防患于末然。 3、输入电源电压、相序的确认 数控系统对电压要求较高，所以要检查电压波动范围是否在 数控系统所要求的范围内。如 FANUC 数控系统所用电源是 200v， 50Hz，电压波动范围应在+10％~-15％以内。对晶闸管控制线路用 的电源，一定要检查相序。相序错误会烧毁驱动装置上的保险。 相序测量有两种方法，一是用相序表测量，相序接法正确时，相 序表披顺时针方向旋转；二是用双线示波器观察 K-S 和 T-S 间的 波形，测量方法及波形如图 2—6 所示。 4、检查直流电压输出 数控系统中的 I/O 单元、电气控制中的中间继电器和电磁制 动器线圈等均靠直流+24v 供电。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。 5、确认数控系统与机床侧的接口 现代数控系统均具备自诊断功能，在 CRT 上可显示数控系统 与机床接口之间的状态。如 SIEMENS 数控系统通过自诊断画面 (DIAGNOSIS)，就可确认接口信号 IB、QB 的状态。FANUC 数控
系统通过DGN和数据号可显示状态信息,如图2-7所示 诊断号 CscT CITL COVZ: CINPCDWLCMTNCFIN 图27HAC系统接口状态信息 其中,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“1”表 示倍率为0%;CIL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 6、确认数控系统各参数的设定 设定系统参数的目的是使机床具有最佳的工作性能。随机附 带的参数表是机床重要的技术资料,对故障诊断相维修有很大帮 助。如 FANUC系统通过操作 MDI/CRT单元上的“ PARAM”键 和“PAGE”键可显示已存人系统内存的参数,显示的参数内容应 与参数表一致 7、接通电源检查机床状态 系统工作正常时,应无任何报警。通过多次接通、断开电源或 按下急停按钮的操作来确认系统是否正常 8、用手轮进给检查各轴运转情况 用手轮进给操作,使机床各坐标铀连续运动,通过CRT显示 的坐标值来检查机床移动部件的方向相距离是否正确:另外,用 手轮进给低速移动机床各坐标轴,并使移动的轴碰到限位开关, 用以检査超程限位是否有效、机床是否准确停止、数控系统是否 在超程时发生报警:用点动或手动快速移动机床各坐标轴,观察 在最大进给速度时,是否发生误差过大报警 9、用准停功能来检查主轴的定位情况 加工中心主轴准停功能的好坏,关系到能否正确换刀及精经 孔的退刀问题,用准停指令(M19)来确认主轴的定位性能是否良 课后小记
10 系统通过 DGN 和数据号可显示状态信息，如图 2—7 所示。 其中，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“1”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。 6、确认数控系统各参数的设定 设定系统参数的目的是使机床具有最佳的工作性能。随机附 带的参数表是机床重要的技术资料，对故障诊断相维修有很大帮 助。如 FANUC 系统通过操作 MDI/CRT 单元上的 “PARAM”键 和“PAGE”键可显示已存人系统内存的参数，显示的参数内容应 与参数表一致。 7、接通电源检查机床状态 系统工作正常时，应无任何报警。通过多次接通、断开电源或 按下急停按钮的操作来确认系统是否正常。 8、用手轮进给检查各轴运转情况 用手轮进给操作，使机床各坐标铀连续运动，通过 CRT 显示 的坐标值来检查机床移动部件的方向相距离是否正确；另外，用 手轮进给低速移动机床各坐标轴，并使移动的轴碰到限位开关， 用以检查超程限位是否有效、机床是否准确停止、数控系统是否 在超程时发生报警；用点动或手动快速移动机床各坐标轴，观察 在最大进给速度时，是否发生误差过大报警。 9、用准停功能来检查主轴的定位情况 加工中心主轴准停功能的好坏，关系到能否正确换刀及精经 孔的退刀问题，用准停指令 (M19)来确认主轴的定位性能是否良 好。 课 后 小 记
