【正文】 床，有三個坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床，它的各個坐標(biāo)方向的進(jìn)給運動的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機(jī)床應(yīng)該稱為點位 /直線控制的數(shù)控機(jī)床。它不僅能控制機(jī)床移動部件的起點與終點坐標(biāo)，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。數(shù)控火焰切割機(jī)、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。現(xiàn)在計算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件 7 實現(xiàn) ，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。 (3)按驅(qū)動裝置的特點分類 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動機(jī)。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。 開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。因此，步進(jìn)電動機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 接對工作臺的實際位移進(jìn)行檢測，將測量的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用差值對機(jī)床進(jìn)行控制，使移動部件按照實際需要的位 移量運動，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。圖 13所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)框圖。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)動，通過 A將速度反饋信號送到速度控制電路，通過 C 將工作臺實際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制，直至差值為零時為止。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。通過測速元件 A 和光電編碼盤 8 B 可間接檢測出伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實現(xiàn)控制。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。 (4)混合控制數(shù)控機(jī)床 將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床?；旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形式： （ 1）開環(huán)補(bǔ)償型。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。 二、 數(shù)控機(jī)床加工工藝分析 (1)刀具材料的選擇 。刀具材料在常溫下的硬度應(yīng)在 62HRC以上。 較高的耐熱性 9 耐熱 性指刀具材料在高溫下保持硬度、 耐磨性、強(qiáng)度及韌性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指標(biāo)，這種性能也稱刀具材料紅硬性。 良好的工藝性 為 便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如刀具材料的鍛造、軋制、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性及高溫塑性變形性能，對于硬質(zhì)合金和陶瓷刀具材料還要求有良好的燒結(jié)與壓力成形的性能 。因此刀具材料宜選擇硬度高、抗粘結(jié)性和韌性好的刀具材料。我國對數(shù)控刀具的研究開發(fā)起步較晚，數(shù)控刀具的開發(fā)與生產(chǎn)成為我國工具行業(yè)的薄弱環(huán)節(jié)，數(shù)控刀具的落后已成為影響國產(chǎn)和進(jìn)口數(shù)控機(jī)床充分發(fā)揮作用的主要障礙之一。而國內(nèi)企業(yè) (包括中國第一汽車制造廠 )在數(shù)控刀具設(shè)計中則大多是在商用 CAD(多為 AutoCAD)軟件平臺上由設(shè)計人員進(jìn)行 交互式繪圖。因此，研究開發(fā)先進(jìn)的數(shù)控刀具 CAD/CAM 技術(shù)，對于提高數(shù)控刀具設(shè)計、制造的質(zhì)量和效率十分必要。該技術(shù)以約束造型為核心，允許工程設(shè)計人員以尺寸驅(qū)動的方式實現(xiàn)對設(shè)計結(jié)果的修改，非常適合于結(jié)構(gòu)類似的系列化產(chǎn)品設(shè)計。加工不銹鋼時，刀具切削部分的幾何形狀，一般應(yīng)從前角、后角方面的選擇來考慮。不論何種刀具，加工不銹鋼時都必須采用較大的前角。對后角選擇要求不十分嚴(yán)格，但不宜過小，后角過小容易和工件表面產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦，使加工表面粗糙度惡化，加速刀具磨損。通常，后角應(yīng)比加工普通碳鋼時適當(dāng)大些。對于切斷刀，可將副偏角控制在 1176。 (3)合理選擇切削用量 切削 用量對工件表面質(zhì)量、刀具耐用度、加工生產(chǎn)率影響較大。難加工材料的切削速度往往比普通鋼的切削速度低得多，因為速度的提高，就會使刀具嚴(yán)重磨損，而不同的不 銹鋼材料又有各自不同的最佳切削速度，這個最佳切削速度只能通過試驗或查閱有關(guān)資料確定。進(jìn)給量 f 對刀具耐用度影響不如切削速度大，但會影響斷屑和排屑，從而影響工件表面的拉傷、擦傷，影響加工的表面質(zhì)量。 總之 ，對于難加工材料，一般選用較低的切削速度，中等的走刀量?？商峁┓浅ｓ@人的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)益處。減少潤滑油最少量潤滑，或稱準(zhǔn)干式潤滑，是將最少量切削液與空氣混合成為氣霧，以提供控制潤滑，減少切削邊緣區(qū)的摩擦。切削液的管理，此技術(shù)減少了購買切削液的需求及廢切削液的處理成本。氣霧差不多在加工過程中全部用完，因此，工件 、刀具及機(jī)床仍然保持干燥。 MQL 混合系統(tǒng)輸送準(zhǔn)確數(shù)量的氣霧，將氣霧的液滴直徑控制到特定的公差，保持最佳濕潤與潤滑。在泛流冷卻中，消耗的冷卻液用量多達(dá) 10升 /分鐘。m，則冷卻液用量不到 50ml/hr。這些高性能的油脂具有非 常 出色的潤滑性與自然溶解特性，而且，它們還是環(huán)保型的產(chǎn)品。這有助于將刀具的溫度保持穩(wěn)定，消除刀具熱震的可能性。 將 MQL 氣霧輸送到冷卻區(qū)有兩種方法。此系統(tǒng)成 本低廉，可將現(xiàn)有機(jī)床改造成 MQL。然而，在某些應(yīng)用中，使用這種 MQL輸送系統(tǒng)存在一些缺點，例如，在深鉆孔中，很難將潤滑空氣 /油霧輸送至刀具 /工件界面。 設(shè)計 采用 MQL的機(jī)床具有內(nèi)部供應(yīng)系統(tǒng)，通過主軸將空氣與油輸送至刀具。刀具內(nèi)的管道將氣霧輸送至切削區(qū)。 為了 克服這一點，另一種設(shè)計是通過周圍空氣管道內(nèi)的中心管、使油通過主軸。通過機(jī)床刀具直接進(jìn)行潤滑油預(yù)先設(shè)置，這兩種設(shè)計都精確控制每個刀具的潤滑油排出量。 內(nèi)部 輸送 MQL系統(tǒng)的刀具需要特別考慮。這對大直徑刀具來說頗具挑戰(zhàn)性，囚為大直徑刀具中的氣霧流動必 須改變方向，以到達(dá)其外徑與切削區(qū)。 高的冷卻性能，保證能帶走大量的切削熱。常用的加工不銹鋼冷卻潤滑液有硫化油、硫化豆油、煤油加油酸或植物油、四抓化碳加礦物油、乳化液等。 可 選用四抓化碳與機(jī)油按重量比為 1： 9 的混合物。 試驗證明，這種冷卻潤滑液適用于表面粗糙度值要求小的不銹鋼零件的半精加工和精加工工序，特別適合于馬氏體類不銹鋼零件的車削加工。但是，人們對這樣的設(shè)備往往更多地是看重其效能，而不僅對合理地使用不夠重視，更對其保養(yǎng)及維修工作關(guān)注太少，日常不注意對保養(yǎng)與維修工作條件的創(chuàng)造和投入，故障出現(xiàn)臨時抱佛腳的現(xiàn)象很是普遍。由于數(shù)控機(jī)床日常出現(xiàn)的多為電氣故障，所以電氣維修更為重要。 。 。 。 、儀表和工具。起碼應(yīng)做到能看懂技術(shù)資料。 13 (1)人員安排 為每臺數(shù)控機(jī)床分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務(wù)技術(shù)水平。 (3)日常保養(yǎng) 對每臺數(shù)控機(jī)床都應(yīng)建立日常維護(hù)保養(yǎng)計劃，包括保養(yǎng)內(nèi)容 (如坐標(biāo)軸傳動系統(tǒng)的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動帶的松緊，繼電器、接觸器 觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風(fēng)狀況等等 )及各功能部件和元氣件的保養(yǎng)周期 (每日、每月、半年或不定期 )。在該階段故障率呈下降趨勢，如果在這期 間不斷開動機(jī)床則會較快完成“磨合”任務(wù)，而且也可充分利用一年的維修期；第二階段為有效壽命 階段，也就是充分發(fā)揮效能的階段。 因此，在沒有加工任務(wù)的一段時間內(nèi)，最好較低速度下空運行機(jī)床，至少也要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，甚至每天都應(yīng)通電。 (1)以故障發(fā)生的部位，分為硬件 故障和軟件故障。而軟件故障一般是指 PLC邏輯控制程序中產(chǎn)生的故障，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改 PLC 程序方可排除的故障。最嚴(yán)重的軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務(wù)機(jī)構(gòu)聯(lián)系解決了。當(dāng)今的數(shù) 14 控系統(tǒng)都設(shè)計有完美的自診斷程序，時實監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟、硬件性能，一旦發(fā) 現(xiàn)故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)生的原因、部位，而且還有排除的 方法 提示。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數(shù)電氣故障的排除較為容易。這類故障則要依靠對產(chǎn)生故障前的工作過程和故障現(xiàn)象及后果，并依靠維修 人員對機(jī)床的熟悉程度和技術(shù)水平加以 分析 、排除。對于破壞性故障，損壞工件甚至機(jī)床的故障，維修時不允許重演，這時只能根據(jù)產(chǎn)生故障時的現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的檢查、分析來排除之，技術(shù)難度較高且有一定風(fēng)險。 (4)以故障出現(xiàn)的或然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機(jī)性故障。此類故障的分析需經(jīng)反復(fù)試驗、綜合判斷才可能排除。在這種情況下，機(jī)床雖 能正常運轉(zhuǎn)卻加工不出合格的工件。這類故障必須使用檢測儀器確診產(chǎn)生誤差的機(jī)、電環(huán)節(jié)，然后通過對機(jī)械傳動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的最佳化調(diào) 整來排除。 (四 )故障的調(diào)查與分析 這 是排故的第一階段，是非常關(guān)鍵的階段，主要應(yīng)作好下列工作： ①詢問調(diào)查 在接到機(jī)床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時，首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場 故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。 ②現(xiàn)場檢查 到達(dá)現(xiàn)場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、完整性， 15 從而核實 初步判斷的準(zhǔn)確度。 ③故障分析 根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原 則。 ④確定原因 對 多種可能的原因進(jìn)行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是 一種對該機(jī)床熟悉程度、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合考驗。 以下是電氣故障的常用診斷方法： (1)直觀檢查法 這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。 ②目視 總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài) (例如各坐標(biāo)軸位置、主軸狀態(tài)、 刀庫、機(jī)械手位置等 )，各電控裝置 (如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等 )有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等 。 ④通電 這是指為了檢查有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及 觸摸有無過熱電動機(jī)和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設(shè)置的 相關(guān)信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關(guān)的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用 PLC 編程器查找 PLC 程序中的故障部位及原因等。 ②軟件報警指示 如前所述的系統(tǒng)軟件、 PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及障排除方法。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入 /輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在 CRT 屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用 PLC編程器調(diào)出。 (5)參數(shù)調(diào)整法 數(shù)控系統(tǒng)、 PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機(jī)床、 不同工作狀態(tài)的要求。因此，任何參數(shù)的變化 (尤其是模擬量參數(shù) )甚至丟失都是不允許的；而隨機(jī)床的長期運行所引起的機(jī)械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。這種方法對維修人員 的要求是很高的，