数控加工中心的初步安装

    数控加工中心的安装与调试是指机床到用户处后按照机床提供商的要求安装到工作场地,并进行必要的调试。用户必须把加工中心编程、使用、维修培训,专用校准工装、检具、刀具、特殊附件和关键配件的供应同时纳入验收范围,为加工中心的高效稳定运行奠定坚实的技术基础。

1、数控加工中心的初步安装

    用户在机床运到之前,应按照机床厂家事先提供的有关机床安装数据做好安装前的准备,比如做好地基、预留好安装孔、提供机床电源等等。机床运到后,按照装箱单清点零部件、电缆、资料等是否齐全。然后,按照安装说明把组成机床的各大部件分别在地基上就位。就位时,垫铁、调整垫板和地脚螺栓等也相应对号入座。

机床各部件组装前,首先应去除安装联接面、导轨和各运动面的防锈涂料,做好各部件的基本清洁工作。然后按照装配图把各部件组装成整机,组装时要使用原来的定位销、定位块,

将安装位置恢复到机床拆卸前的状态。部件组装完成后,进行电缆、油管 和气管的联接。说明书中有电气联接图、液压及气动管路联接图,根据这些图把它们打上标记,一一对号 入座联接好。联接时要特别注意清洁,接触和密封要可靠,并要检查有无松动与损坏[1]。在油管和气管的联接中要特别注意防止异物从接口进入管路,避免造成整个液压系统故障。

    2、数控系统的联接和调整

    数控系统是数控加工中心的核心部件,应对它的各种联接及其参数予以确认和调整。

(1)数控系统的开箱检查。

检查包括系统本体和与之配套的进给速度控制单元、伺服电机、主轴控制单元、主轴电机。检查它们的包装是否完整无损,实物与订单是否相符。

    (2)外部电缆的联接。外部电缆联接是数控装置与外部MDI/CRT单元、强电柜、机床操作面板、进给伺服电机、主轴电动机的动力线和反馈线的联接。地线要采用一点接地型,即辐射式接地法,防止串扰。这种接地要求将数控柜中的信号接地、强电接地和机床接地等联接到公共的接地点上,而且数控柜与强电柜之间应有足够粗的保护接地电缆。

   (3)数控系统电源线的联接,应在切断数控柜电源开关的情况下联接数控柜的输入电缆。

  (4)各种设定确认。数控系统内的印刷电路板上有许多短路棒的短路设定点,这项设定已由机床厂完成,用户只需确认和记录一下。设定确认的内容随数控系统的不同而不同,但一般有以下3个方面:

   ①确认控制部分印刷电路板上的设定。主要确认主板、ROM板、联接单元、附加控制板以及旋转变压器或感应同步器控制板上的设定;          

   ②确认速度控制单元印刷电路板上的设定。在直流速度控制单元和交流速度控制单元上都有许多的设定点,用于选择检测元件的种类、回路增益以及各种报警等;

   ③确认主轴控制单元印刷电路板上的设定。无论在直流还是交流主轴控制单元上,均有一些用以选择主轴电机电流极限和主轴转速的设定点,但在数字式交流主轴控制单元上已用数字设定代替短路棒的设定,这时只能在通电时才能进行设定与确认。

   (5)输入电源电压、频率及相序的确认。首先,检查和确认变压器的容量是否满足控制单元和伺服驱动系统的能量消耗。在总负荷上应留有一定的裕量;其次,检查电源电压的波动范围是否在数控系统的允许范围之内。有些大型精密机床对电源的要求很高,此时应外加交流稳压器,以保证机床平稳正常地运行。最后对于采用晶闸管控制元件的速度控制单元和主轴控制单元的供电电源,一定要检查相序,在相序不正确的情况下通电可能使速度控制单元的输入保险丝熔断。相序的检查方法有2:一种是用相序表测量,当相序接法正确时,相序表按顺时针方向旋转;另一种方法是采用示波器测量二者的波形,确定各相序。

   (6)检查直流稳压电源的电压输出端对地是否短路。各种数控系统内部都有直流稳压电源单元,可为系统提供+5V、±15V+24V等直流电压。因此,在系统通电前,应检查这些电源的负载,看是否有对地短路的现象,可用万用表来测量和确认。

   (7)接通数控柜电源检查各输出电压。接通电源后,首先应检查数控柜内各风扇是否运转正常,由此可确定电源是否接通。检查各印刷电路板上的供电电压是否正常,是否在正常波动范围之内。对+5V电源的电压要求比较高,波动范围通常要求在±5%以内。 

(8)确认数控系统中各参数的设定。设定系统参数的目的,就是当数控装置与机床相连时,能使机床具有最佳的工作性能。不同的数控系统,参数有所不同,机床随机附带的参数表是机床的重要技术资料,应妥善保管,它对以后的机床故障维修和参数的恢复有很大作用。大多数厂家的产品可以通过按压 MDI/CRT单元上的“PARAM(参数)键来显示已存入系统存储器的参数。 

(9)确认数控系统与机床间的接口。现代的数控系统一般都具有自诊断功能,CRT

显示器上可以显示出数控系统与机床接口以及数控系统内部的状态,带有可编程控制器的机床,还可显示PLC梯形图的状态,对照厂家提供的梯形图说明书,可确认数控系统与机床之间各接口状态是否正常。  

3、数控加工中心的验收

    3.1 加工中心工作性能的验收

加工中心工作性能主要包括主轴系统性能,进给系统性能,自动换刀系统性能,电气系统性能,()压装置、安全装置、润滑装置、冷却装置、自动排屑装置、工作台自动交换装置、接触式测头装置等性能。加工中心工作性能的检验是通过试车来完成的,试车时要注意机床通常的技术要求,如主轴、工作台、滑枕运行平稳性,换刀或工作台交换动作的灵活性和准确性,有无发热、噪声、爬行,电气系统过流、欠压、过压保护,()压装置流量、压力调整是否正常,有无渗漏现象,检查润滑油路有无渗漏,到各润滑点的油量分配情况,冷却系统流量、压力调整是否正常,回路是否畅通,安全装置工作是否齐全可靠等。一般要通过空运转试验和负荷试验来评价加工中心工作性能。 加工中心空运转试验30h左右,主轴轴承温度要小于(或等于)70,温升小于30,噪声不得超过80dB。加工中心负荷试验主要是为了检验设备在额定负荷下的工作能力。负荷试验可按加工中心的设计功率的百分比递增方式顺序进行。在负荷试验中,要按规范检查轴承的温升状况,机床各部分有无泄漏(油、气、液),()压、润滑、冷却系统压力能否稳定,流量是否合适,各装置工作是否稳定等。 根据标准规定,负荷试验前后均应检验加工中心的几何精度,切削精度检查亦放在负荷试验后进行。对于预验收时已做过负荷试验,整体发运到用户的小型加工中心,总体验收时可免做。对于解体发运到用户的大、中型加工中心,因为重新安装、调试、试车,与预验收时的环境条件已不相同,总体验收时负荷试验不可免做。 

3.2 加工中心数控功能验收

加工中心数控功能验收是按照加工中心配备的数控系统说明书和订货合同要求,对加工中心应具备的各项数控功能进行手动和编程自动试验,并检查数控系统提供的自诊断和报警功能。用手动或MDI方式操作加工中心各部件进行试验,要求动作灵活、准确,功能可靠。用数控程序操作加工中心各部件进行试验,加工中心在空载下自动运行16h32h,要求动作灵活、准确,功能可靠。 

加工中心数控功能试验要编制一个功能齐全的试机程序,它应包括①主轴转速应包括低、中、高在内的5种以上正转、反转、停止和定位,其中高速运转时间一般不少于每个循环程序所用时间的10%;②进给速度应把各坐标轴的运动部件在高、中、低速度和快速正向、负向组合在一起,在接近全行程范围内运行,并可选任意点进行定位。运行中不允许使用倍率开关。高速进给和快速运行时间不少于每个循环程序所用时间的10%。;③刀库中各刀位上的刀具不少于2次的自动换刀(包括最重刀具和最长刀具);④数控回转工作台的自动分度、定位不少于2个循环:⑤APC托盘站的托盘不少于5次的自动交换; ⑥各联动轴的2轴联动、3轴联动(或多轴联动)运行; ⑦各循环程序间的暂停时间不应超过30s。用以上内容的程序连续运行,检查加工中心各项运动、动作的平稳性、准确和可靠性,并且在规定时间内不允许出故障,否则要在修理后重新开始规定时间的运行检查.

33数控加工中心精度的验收

    3.3.1几何精度检查

加工中心几何精度检查可按机床厂家提供的合格证上的项目逐项检测,或参照GB/T174211—1998《机床检验通则第一部分:在无负荷或精加工条件下机床的几何精度》,JB/T877117—1998《加工中心检验条件》等有关标准的要求进行。所有的检测项目必须一次合格,如果有某项超差,则需要调整后再重新检测全体项目。检测时要在机床稍有预热的状态下逐一测定,同时要注意检测工具和测量方法造成的误差,如表架的刚性、测微力的重力、检验棒自身的振摆和弯曲等。

    普通立式加工中心主要检测项目有工作台面的平行度:各坐标方向移动的直线度;各坐标方向移动的相互垂直度;XY坐标方向移动时工作台面的平 行度;X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度;主轴的轴向窜动;主轴孔的径向跳动;主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度;主轴回转轴心线对工作台面的垂直度。普通卧式加工中心主要检测项目有:工作台面的平行度;各坐标方向移动的直线度;各坐标方向移动的相互垂直度;XZ

坐标方向移动时工作台面的平行度;X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度;主轴的轴向窜动;主轴孔的径向跳动;主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度;主轴回转轴心线对工作台面的平行度;回转工作台表面的振动;回转工作台回转90°的垂直度;回转工作台中心线到边界定位器基准面之间的距离精度;各交换工作台的等高度;分度回转工作台的分度精度。

常用的检具有精密(电子)水平仪、精密方箱、精密角尺、千分表、测微仪等,所用检具应比所检的精度高一个等级,有些特殊检具(如精密主轴检棒)应由机床厂家提供。鉴于数控技术的飞速发展,加工中心精度越来越高,推荐使用现代检测仪器,如激光干涉仪、直线度光学镜、垂直度光学镜、平面度光学镜、角度镜组件等检测加工中心几何精度。

3.3.2定位精度检查

    加工中心的定位精度表明所测量的加工中心各运动部件(即可控坐标)在数控系统控制下运动所能达到的位置精度。加工中心的定位精度包括单轴(线性轴线和回转轴线)定位精度、单轴重复定位精度、反向误差、原点的复归精度等。定位精度的检测要在加工中心几何精度检测合格后方可进行,检测方法要依据合同规定的相应的检测标准进行。

目前加工中心定位精度的标准主要有5,按其数据处理方法不同,分为国际标准ISO2302:1997《机床检验通则第二部分:数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》;中国GB/T174212—2000《机床检验通则第二部分:数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定》;美国机床制造商协会NMTBA1997第二版《数控机床精度和重复度的定 义及评定方法》;德国VDI-DCQ33413:1977《机床工作精度和位置精度的统计检验原理》。  

加工中心定位精度的检测要注意环境因素对检测结果的影响,如振动、气流、温度等。检测时要消除震源,减少检测现场人员,减少人员流动,减少阳光辐射,关掉空调等。

3.3.3 切削精度检查

   加工中心的工作精度是通过切削加工综合体现 出来的,切削精度反映了加工中心的动态加工能力。切削精度检查可分单项加工精度检查和综合性试件加工精度检查。综合性试件采用标准的NAS(美国国家宇航标准)试件,或者是用户自选的典型工件,也可以两者结合。试件加工完成后,要对试件进行精密测量,最后综合评价加工中心对试件的加工能力。一般情况下,各项切削精度的实测误差值为允差值的50%,是比较好的。对影响加工中心使用的关键项目如果实测值超差,则视为不合。