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大中型数控机床的安装调试和检测验收

1、机床主体初就位和连接
用户在机床到达之前应按机床制造商提供的机床基础图做好机床基础,在安装地脚螺栓的部位做好预留 孔。当数控机床运到用户后,按开箱手续把机床部件运至安装场地。然后,按说明书中介绍把组成机床的各大部件分别在地基上就位。就位时,垫铁、调整垫块和地脚螺栓等相应对号入座。
然后把机床各部件组装成整机部件组装完成后就进行电缆、油管和气管的连接。机床说明书中有电气接线图和气、液压管路图,应据此把有关电缆和管道按标记一一对号接好。
此阶段注意事项如下:
1)机床拆箱后首先找到随机的文件资料,找出机床装箱单,按照装箱单清点各包装箱内零部件、电缆、资料等是否齐全。
2)机床各部件组装前,首先去除安装连接面、导轨和各运动面上的防锈涂料,做好各部件外表清洁工作。
3)连接时特别要注意清洁工作和可靠的接触及密封,并检查有无松动和损坏。电缆插上后一定要拧紧紧固螺钉,保证接触可靠。油管、气管连接中要特别防止异物从接口中进入管路,造成整个液压系统故障,管路连接时每个接头都要拧紧。电缆和油管连接完毕后,要做好各管线的就位固定,防护罩壳的安装,保证整齐的外观。
2、数控系统的连接和调试
(1)数控系统的开箱检查
无论是单个购入的数控系统还是与机床配套整机购入的数控系统,到货开箱后都应进行仔细检查。检查包括系统本体和与之配套的进给速度控制单元和伺服电动机、主轴控制单元和主轴电动机。
(2)外部电缆的连接
外部电缆连接是指数控装置与外部MDI/CRT单元、强电柜、机床操作面板、进给伺服电动机动力线与反馈线、主轴电动机动力线与反馈信号线的连接及与手摇脉冲发生器等的连接。应使这些符合随机提供的连接手册的规定。最后还应进行地线连接。
(3)数控系统电源线的连接
应在切断数控柜电源开关的情况下连接数控柜电源变压器原边的输入电缆。
(4)设定的确认
数控系统内的印刷线路板上有许多用跨接线短路的设定点,需要对其适当设定以适应各种型号机床的不同要求。
(5)输入电源电压、频率及相序的确认
各种数控系统内部都有直流稳压电源,为系统提供所需的+5V,±5V,+24V等直流电压。因此,在系统通电前,应检查这些电源的负载是否有对地短路现象。可用万用表来确认。
(6)确认直流电源单元的电压输出端是否对地短路
(7)接通数控柜电源,检查各输出电压
在接通电源之前,为了确保安全,可先将电动机动力线断开。接通电源之后,首先检查数控柜中各个风扇是否旋转,就可确认电源是否已接通。
(8)确认数控系统各中参数的设定
(9)确认数控系统与机床侧的接口
完成上述步骤,可以认为数控系统已经调整完毕,具备了与机床联机通电试车的条件。此时,可切断数控系统的电源,连接电动机的动力线,恢复报警设定。
3、通电试机
按机床说明书要求给机床润滑、润滑点灌注规定的油液和油脂,清洗液压油箱及过滤器,灌入规定标号的液压油。液压油事先要经过过滤。接通外界输入的气源。
机床通电操作可以是一次各部分全面供电,或各部件分别供电,然后再作总供电试验。分别供电比较安全,但时间较长。通电后首先观察有无报警故障,然后用手动方式陆续启动各部件。检查安全装置是否作用,能否正常工作,能否达到额定的工作指标。总子,根据机床说明书资料粗略检查机床主要部件,功能是否正常、齐全,使机床各环节都能操作运动起来。
然后,调整机床的床身水平,粗调机床的主要几何精度,再调整重新组装的主要运动部件与主机的相对位置,用快干水泥灌注主机和各附件的地脚螺栓,把各个预留孔灌平,等水泥完全干固。
在数控系统与机床联机通电试车时,虽然数控系统已经确认,工作正常无任何报警,应在接通电源的同时,作好按压急停按钮的准备,以备随时切断电源。
在检查机床各轴的运转情况时,应用手动连续进给移动各轴,通过CRT或DPL(数字显示器)的显示值检查机床部件移动方向是否正确。然后检查各轴移动距离是否与移动指令相符。如不符,应检查有关指令、反馈参数,以及位置控制环增益等参数设定是否正确。
随后,再用手动进给以低速移动各轴,并使他们碰到超程开关,用以检查超程限位是否有效,数控系统是否在超程时发出报警。
最后,还应进行一次返回基准点动作。机床的基准点是以后机床进行加工的程序基准位置,因此,必须检查有无基准点功能及每次返回基准点的位置是否完全一致。
4、机床精度和功能的调试
在已经固化的地基上用地脚螺栓和垫铁精调机床主床身的水平,找正水平后移动床身上的各运动部件(主柱、溜板和工作台等),观察各坐标全行程内机床的水平变换情况,并相应调整机床几何精度使之在允许误差范围之内。使用的检测工具有精密水平仪、标准方尺、平尺、平行光管等。在调整时,主要以调整垫铁为主,必要时可稍微改变导轨上的镶条和预紧滚轮等。
让机床自动运动到刀具交换位置(可用G28 Y0 Z0或G30 Y0 Z0等程序),用手动方式调整装刀机械手和卸刀机械手相对主轴的位置。在调整中采用一个校对心棒进行检测,有误差时可调整机械手的行程,移动机械手支座和刀库位置等,必要时还可以修改换刀位置点的设定(改变数控系统内的参数设定)。调整完毕后紧固各调整螺钉及刀库地脚螺栓,然后装上几把接近规定允许重量的刀柄,进行多次从刀库到主轴的往复自动交换,要求动作准确无误,不撞击,不掉刀。
带APC交换工作台的机床要把工作台运动到交换位置,调整托盘站与交换台面的相对位置,达到工作台自动换刀时动作平稳、可靠、正确。然后在工作台面上装上70~80%的允许负载,进行多次自动交换动作,达到正确无误后再紧固各有关螺钉。
仔细检查数控系统和PLC装置中参数设定值是否符合随机资料中规定数据,然后试验各主要操作功能、安全措施、常用指令执行情况等。例如,各种运行方式(手动、点动、MDI、自动方式等),主轴挂档指令,各级转速指令等是否正确无误。
在机床调整过程中,一般要修改和机械有关的NC参数,例如各轴的原点位置等修改和机床部件相关位置有关参数,如刀库刀盒坐标位置等。修改后的参数应在验收后记录或存储在介质上。
检查辅助功能及附件的正常工作,例如机床的照明灯,冷却防护罩盒各种护板是否完整;往切削液箱中加满切削液,试验喷管是否能正常喷出切削液;在用冷却防护罩条件下切削液是否外漏;排屑器能否正确工作;机床主轴箱的恒温油箱能否起作用等。
5、试运行
数控机床安装调试完毕后,要求整机在带一定负载条件下经过一段较长时间的自动运行较全面地检查机床功能及工作可靠性。运行时间尚无统一的规定,一般采用每天运行8h,连续运行2~3天;或24h连续运行1~2天。这个过程称作安装后的试运行。
考核程序中应包括:主要数控系统的功能使用,自动更换取用刀库中三分之二的刀具,主轴的最高、最低及常用的转速,快速和常用的进给速度,工作台面的自动交换,主要M指令的使用等。试运行时机床刀库上应插满刀柄,取用刀柄重量应接近规定重量,交换工作台面上也应加上负责。在试运行时间内,除操作失误引起的故障以外,不允许机床有故障出现,否则表明机床的安装调试存在问题。
6、数控机床的检测验收
数控机床的验收大致分为两大类:一类是对于新型数控机床样机的验收,由国家指定的机床检测中心进行;另一类是一般的数控机床用户验收其购置的数控设备。
对于新型数控机床样机的验收,需要进行全方位的试验检测。它需要使用各种高精度仪器来对机床的机、电、液、气等各部分及整机进行综合性能及单项性能的检测,包括进行刚度和热变形等一系列机床试验,最后得出对该机床的综合评价。
对于一般的数控机床用户,其验收工作主要根据机床出厂检验合格证上规定的验收条件及实际能提供的检测手段来部分地或全部测定机床合格证上地各项技术指标。合格后将作为日后维修时的技术指标依据。主要工作如下:
(1)机床外观检查
在对数控机床作详细检查验收以前,还应对数控柜的外观进行检查验收,应包括下述几个方面:
1)外表检查 用肉眼检查数控柜中的各单元是否有破损、污染、连接电缆捆绑是否有破损、屏蔽层是否有剥落现象。
2)数控柜内部件紧固情况检查 包括螺钉紧固检查、连接器紧固检查、印刷线路板的紧固检查。
3)伺服电动机的外表检查 特别是对带有脉冲编码器的伺服电动机的外壳应作认真检查,尤其是后端。
(2)机床性能及NC功能试验
现以一台立式加工中心为例说明一些主要的项目。
1)主轴系统性能
2)进给系统性能
3)自动换刀系统
4)机床噪声 机床空运转时的总噪声不得超过标准(80dB)。
5)电气装置
6)数字控制装置
7)安全装置
8)润滑装置
9)气、液装置
10)附属装置
11)数控机能
12)连续无载荷运转机床长时间连续运行(如8h、16h和24h等),是综合检查整台机床自动实现各种功能可靠性的最好办法。
(3)机床几何精度检查
数控机床的几何精度是综合反映该设备的关键机械零部件和组装后的几何形状误差。以下列出一台普通立式加工中心的几何精度检测内容:
1)工作台面的平面度
2)各坐标方向移动的相互垂直度
3)X坐标方向移动时工作台面的平行度
4)Y坐标方向移动时工作台面的平行度
5)X坐标方向移动时工作台面T形槽侧面的平行度
6)主轴的轴向窜动
7)主轴孔的径向跳动
8)主轴箱沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度
9)主轴回转轴心线对工作台面的垂直度
10)主轴箱在Z坐标方向移动的直线度
(4)机床定位精度检查
它是表明所测量的机床各运动部件在数控装置控制下运动所能达到的精度。定位精度主要检查内容有:
1)直线运动定位精度(包括X、Y、Z、U、V、W轴)
2)直线运动重复定位精度
3)直线运动轴机械原点的返回精度
4)直线运动失动量的测定
5)回转运动定位精度(转台A、B、C轴)
6)回转运动的重复定位精度
7)回转轴原点的返回精度
8)回轴运动失动量测定
(5)机床切削精度检查
机床切削精度检查实质是对机床的几何精度和定位精度在切削和加工条件下的一项综合考核。国内多以单项加工为主。对于加工中心,主要单项精度有:
1)镗孔精度
2)端面铣刀铣削平面的精度(X-Y平面)
3)镗孔的孔距精度和孔径分散度
4)直线铣削精度
5)斜线铣削精度
6)圆弧铣削精度
7)箱体掉头镗孔同心度(对卧式机床)
8)水平转台回转90°铣四方加工精度(对卧式机床)


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