数控机床毕业设计（论文）.doc

辽源职业技术学院机械制造与自动化专业数控技术专业毕业实训（设计）大纲适用班级: 高机制093-2 学 制: 三年入学文化: 高中实习周数: 25周机电工程系数控教研室2011年12月1日 摘 要此篇论文的知识结构是以数控机床各方面知识为主要内容，其中大致包含“数控机床的应用” “数控机床的机械结构”“数控机床的使用以及维修”以及一些基础的机械知识。结合在学校的理论与这阶段的实习经验，对一些简单的轴类零件的数控加工，以及换刀装置的工作原理有了一定的了解。数控加工过程中的刀具的选择，FANUCO-TC系统功能指令的应用，同时对一些数控维修，故障分析与排除方面知识也有一些自己的见解，以及数控机床安装调试与验收等等都有涉猎，本次论文重点在于对于数控机床的阐述。通过此次论设计，使我的理论与实际更自然地融合到一起，巩固了自己很多知识点的运用。 关键词：数控机床，故障分析，FANUCO-TC系统，换刀装置，刀具的选择。目 录一、数控机床的概述51、数控机床与传统机床的比较52、数控机床的产生与发展6二、数控机床的机械结构61、数控机床的结构应满足的要求。61.1具有大切削功率和高的静、动刚度。61.2减少运动的摩擦和消除传动间隙。61.3具有良好的热稳定性72、数控机床进给运动传动部件72.1对进给运动的要求72.2滚珠丝杠螺母副73、自动换刀装置。94、数控加工系统的主要功能114.1控制功能124.2准备功能124.3插补功能124.4 进给功能124.5 主轴功能134.6 辅助功能134.7 刀具功能134.8 补偿功能134.9 字符、图形显示功能144.10 自诊断功能144.11 通信功能144.12人机交互图形编程功能14三、数控机床设备维修及故障分析151、机床维修的一些基本概念151.1维修人员应具备的基本素质151.2应具备的维修手段151.3维修前的准备工作15序 言数控机床现如今已经应用到了绝大多数的机械加工中去，数控机床已经成为了当今机械科技发展不可或缺的重要元素之一，同时也是我们这些从事机械学科的大学生们不可缺少的基本技能之一，在学完了大量的基础课程以及繁琐的理论知识后，工厂里的亲身操作让我们对数控机床有了更具象的了解，这是一次重要的实践，这也是我们进行毕业设计之前对所有学科的一次大总和，更是一次理论联系实际的训练，因此，这次的实训在我们的大学生活中占有者很重很重的地位。本次实训对我来说是一次很好的“岗前培训”。这让我在以后的工作中有了更好的充分的准备，同时也是一次适应性的训练，从中锻炼了我的分析能力，创新能力，安全意识，等等，这都是让我终身受益，为以后参加祖国社会主义现代化建设打下了良好的基础。由于学生本人能力有限，才疏学浅，本次设计论文必定存在一些不足，还望各位导师悉心指导一、数控机床的概述1、数控机床与传统机床的比较 在传统加工中，机床操作员用手动操作机床，并移动切削刀具来加工所需要的零件。手动机床的设计提供了许多手动装置，例如操纵杆，手柄，变速箱和刻度盘，操作人员也要针对批量零件中的每个零件重复进行同样的机床操作。可以看出，即使是最简单的加工过程也需要做出大量的选择，而这些操作的准确性也会影响到实际操作的误差值。人们不可能总是完全相同的重复着一个动作并且始终以同样的水平进行工作，反复的工作会给工人带来烦躁感，使工人筋疲力尽，当操作人员工作状态不佳的时候，这些人为因素在加工过程中引起的误差很难预测，必定会出现相对较多的报废零件，严重的影响了加工进度和生产效率。 与传统的手动加工相比，数控加工是由计算机控制的自动加工。自动加工时，它不需要任何的操纵杆，刻度盘或手柄，不需要数控操作人员对每一个机床加工动作做出操作上的选择，一但零件程序经验证无误，就可以反复使用多次，而且会总是得到同一个效果的零件，在加工过程中节省了劳动力，提高了生产效率，并且也保证了工件的质量。 数控加工与普通加工或传统的自动加工相比的优势还不仅仅于此，他还有更多的优点。如：（1）柔性好 （2）适合于复杂型面零件的加工（3）高速化，精准化， 效率高（4）工艺复合 一机多用 （5）对刀具，夹具，量具，辅具提出了更高的要求 （6）工艺准备增加了新内容（7）需要计量的尺寸，精度要求增加 （8）对数控加工技术人员的业务素质要求提高。2、数控机床的产生与发展 采用数字控制技术进行机械加工的思想，最早在20世纪40年代初提出的，1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院合作研制了第一台三坐标数控铣床，它综合应用了电子计算机，自动控制，伺服驱动，精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段数字控制机床制造阶段。 从第一台数控机床问世至今，数控技术的发展非常迅速，几乎所有品种的机床都实现了数控化，数控机床的应用领域也从航空工业部门逐步扩大到汽车，造船，机床，建筑等民用机械制造行业。此外，数控技术也再绘图机械，坐标测量机，特种加工等机械设备中得到了广泛的应用。这说明，数控机床已经成为了现代机械制造不可或缺的一大重要基本设备。二、数控机床的机械结构1、数控机床的结构应满足的要求。1.1具有大切削功率和高的静、动刚度。 在数控机床上加工工件时，一切都是按预先编制的加工程序自动进行，操作者只需要发出启动指令，监视机床的工作状况，在加工过程中并不直接接触测量工件尺寸，而是由数控装置根据程序指令和机床位置检测装置的测量结果，控制刀具和工件的相对位置，从而达到控制工件尺寸的目的。这样，机床一刀具一工件的工艺系统的弹性变形及产生的定位误差，在加工中不能进行人为的调整和补偿，同时，由于数控机床初次投资较大，为取得与投资相应的经济效益，应使数控机床的使用率高，传动率大，承载能力大。机床上通常采用重切削，最大限度地提高切削效率。因此要求数控机床的结构具有良好的刚度，抗震能力，和承载能力，以便把移动部件的重量和切削力所引起的弹性变形控制在最小限度之内，保证所要求的加工精度与表面质量。1.2减少运动的摩擦和消除传动间隙。 数控机床的运动精度和定位精度不仅仅受到机床零部件的加工精度和装配精度，刚度及热变形的影响，而且与运动件的摩擦特性有关。同事，由于数控机床进给系统设定的最小设定单位一般为0.010.001，要求运动件能以极低的速度运动。要提高运动精度和定位精度，必须设法提高进给运动的低速运动的平稳性。主要措施有降低运动件的质量，减少运动件的静、动摩擦力之差，减少传动间隙，缩短传动链，以提高传动精度和刚度。1.3具有良好的热稳定性 数控机床的热变形是影响济公精度的重要因素之一，引起机床热变形的热源主要是机床的内部热源，如电机发热，摩擦热以及切削热等等。热变形影响加工精度的原因，主要是由于热源分布不均，各处零部件的质量不均，形成各部位的温升不一致，从而产生不均匀的热膨胀变形，一直影响了刀具与工件之间正确的相对位置。由上可知提高机床的热稳定性主要有：减少机床内部热源和发热量，如采用低摩擦系数的导轨和轴承，液压系统中采用变量泵等；改善散热和隔热条件，如主轴箱采用强制外循环润滑冷却，将液压油泵站放置在机床之外等；设计合理的机床结构和布局，如设计热传导对称的结构，使温升一致，以减少热变形，采用热变形对称结构，以减少热变形对工件加工精度的影响。 2、数控机床进给运动传动部件2.1对进给运动的要求 数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最后轮廓精度和加工精度都会受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的影响。为此，对进给系统中的传动装置和原件要求有高的寿命、高的刚度、无传动间隙、高的灵敏度和低摩擦阻力的特点，如导轨必须具有较小的摩擦力、耐磨性高，所以一般采用滚动导轨、静压导轨和减磨滑动导轨等。当旋转运动被转化为直线运动时，为了提高转换效率，保证运动精度，滚珠丝杠螺母副被广泛使用。为了提高位移精度，减少传动误差，对采用的各种机械部件首先保证他们的加工精度，其次采用合理的预紧来消除轴向传动间隙，所以在进给传动系统中广泛采用各种间隙消除措施，但是采用预紧等各种措施后仍然可能留有微量间隙。此外由于受力的作用后产生弹性变形，也会产生间隙，所以在进给系统反向运动仍需要由数控装置发射脉冲指令进行自动补偿。2.2滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的新型理想传动装置。如图，其工作原理是：在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当把它们套装在一起时形成螺旋通道，并且滚道内填满滚珠。当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向运动，而滚珠则可沿着滚到流动，按照滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种方式。外循环式螺母旋转槽两端由回珠管连接起来，返回的滚珠不与丝杠外圆相接处，滚珠可以做周而复始的循环运动，在管道的两端还能起到挡珠的作用，用以避免滚珠沿滚道滑出，内循环式，带有反相器，返回的滚珠经过反向器和丝杠外圆之间返回。在传动时，滚珠于丝杠，螺母之间的基本上是滚动摩擦，所以具有很多优点：（1）传动效率高。滚珠丝杠副的传动效率很高，可达92%98%，是普通丝杠传动的2倍数4倍。（2）摩擦力小。因为动、静摩擦系数相当小，因而传动灵敏，运动平稳，低速不易产生变形，定位精度提高。（3）使用寿命长。滚珠丝杠副采用优质合金钢制成，其滚道表面淬火硬度高，表面粗糙度值小，另外，因为是滚动摩擦故磨损很小。（4）经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度。（5）反向运动时无空行程，可以提高轴向运动精度。 正因为滚珠丝杠副有这些优点，所以现在各类中、小型数控机床的直线进给系统普遍采用滚珠丝杠，但是滚珠丝杠也有一下几个缺点：（1）制造成本高。（2）不能实现自锁。由于其摩擦系数小，不能自锁，当用于垂直位置时，为防止因突然断电而造成主轴箱下滑，必须加有制动装置。 国产的滚珠丝杠螺母副结构类型代号机构型号表示意义WWICNWCH外循环单螺母式滚珠丝杠副外循环不带衬套的单螺母滚珠丝杠副外循环插管形的单螺母滚珠丝杠副内循环单螺母滚珠丝杠副外循环齿差式调隙式的双螺母滚珠丝杠副WICHWDWIDWILCCHCDCLNCHNDNI外循环不带衬套齿差式调隙式的双螺母滚珠丝杠副外循环垫片调隙式的双螺母滚珠丝杠副外循环不带衬套垫片调隙式的双螺母滚珠丝杠副外循环不带衬套螺纹调隙式的双螺母滚珠丝杠副插管形齿差调隙式的双螺母滚珠丝杠副插管形垫片调隙式的双螺母滚珠丝杠副插管形螺纹调隙式的双螺母滚珠丝杠副内循环齿差调隙式的双螺母滚珠丝杠副内循环垫片调隙式的双螺母滚珠丝杠副内循环螺纹调隙式的双螺母滚珠丝杠副 3、自动换刀装置。自动回转刀架换刀流程在零件的加工制造过程中，大量的时间用于更换刀具，装卸、测量和搬运零件等非切削时间上，切削加工时间仅占整个工作时间的较小比例。机床要提高效率的重要内容之一，就是要缩短非切削时间。为此，近年来带有自动换刀装置的数控机床得以迅速的发展。使用这种装置，不仅提高了数控机床的生产效率，扩大了单功能数控机床的使用范围，而且由于零件在一次安装中完成了多工序加工，大大减少了零件安装定位次数，从而提高了加工精度。在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的基本要求是：换刀时间短、刀具重复定位精度高、足够的道具存储量、刀库占地面积小及安全可靠等。自动回转刀架的传动结构示意图1发信盘 2推力轴承 3螺杆螺母机构 4端面齿盘 5发靠圆盘 6三相异步电动机7联轴器 8蜗杆副 9反靠销 10圆柱销 11上盖圆盘 12上刀体各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具的种类和数量，其基本类型有以下几种：回转刀架换刀是一种最简单的自动换刀装置，常用于数控车床根据不同的加工对象，它可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式。回转刀架上分别安装着四把、六把或更多把刀具，并按数控装置的指令换刀。回转刀架在结构上必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工时的切削力。由于车削加工精度在很大程度上取决于刀尖位置，对于数控车床来说，加工过程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择可靠的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位之后，具有尽可能高的重复定位精度。4、数控加工系统的主要功能CNC系统的功能 CNC系统由于现在普遍采用了微处理器，通过软件可以实现很多功能。数控系统有多种系列，性能各异。数控系统的功能通常包括基本功能和选择功能。基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是供用户根据机床特点和用途进行选择的功能。CNC系统的功能主要反映在准备功能G指令代码和辅助功能M指令代码上。根据数控机床的类型、用途、档次的不同，CNC系统的功能有很大差别，下面介绍其主要功能。4.1控制功能CNC系统能控制的轴数和能同时控制（联动）的轴数是其主要性能之一。控制轴有移动轴和回转轴，有基本轴和附加轴。通过轴的联动可以完成轮廓轨迹的加工。一般数控车床只需二轴控制，二轴联动；一般数控铣床需要三轴控制、三轴联动或轴联动；一般加工中心为多轴控制，三轴联动。控制轴数越多，特别是同时控制的轴数越多，要求CNC系统的功能就越强，同时CNC系统也就越复杂，编制程序也越困难。4.2准备功能准备功能也称G指令代码，它用来指定机床运动方式的功能，包括基本移动、平面选择、坐标设定、刀具补偿、固定循环等指令。对于点位式的加工机床，如钻床、冲床等，需要点位移动控制系统。对于轮廓控制的加工机床，如车床、铣床、加工中心等，需要控制系统有两个或两个以上的进给坐标具有联动功能。4.3插补功能 CNC系统是通过软件插补来实现刀具运动轨迹控制的。由于轮廓控制的实时性很强，软件插补的计算速度难以满足数控机床对进给速度和分辨率的要求，同时由于CNC不断扩展其他方面的功能也要求减少插补计算所占用的CPU时间。因此 ，CNC的插补功能实际上被分为粗插补和精插补，插补软件每次插补一个小线段的数据为粗插补，伺服系统根据粗插补的结果，将小线段分成单个脉冲的输出称为精插补。有的数控机床采用硬件进行精插补。4.4 进给功能 根据加工工艺要求，CNC系统的进给功能用F指令代码直接指定数控机床加工的进给速度。（1）切削进给速度 以每分钟进给的毫米数指定刀具的进给速度，如100mm/min。对于回转轴，表示每分钟进给的角度。（2）同步进给速度以主轴每转进给的毫米数规定的进给速度，如0.02mm/r。只有主轴上装有位置编码器的数控机床才能指定同步进给速度，用于切削螺纹的编程。（3）进给倍率 操作面板上设置了进给倍率开关，倍率可以从0200%之间变化，每档间隔10%。使用倍率开关不用修改程序就可以改变进给速度，并可以在试切零件时随时改变进给速度或在发生意外时随时停止进给。4.5 主轴功能 （1）转速的编码方式 一般用S指令代码指定。一般用地址符S后加两位数字或四位数字表示，单位分别为r/min和mm/min。（2）指定恒定线速度该功能可以保证车床和磨床加工工件端面质量和不同直径的外圆的加工具有相同的切削速度。（3）主轴定向准停 该功能使主轴在径向的某一位置准确停止，有自动换刀功能的机床必须选取有这一功能的CNC装置。4.6 辅助功能 辅助功能用来指定主轴的启、停和转向；切削液的开和关；刀库的启和停等，一般是开关量的控制，它用M指令代码表示。各种型号的数控装置具有的辅助功能差别很大，而且有许多是自定义的。4.7 刀具功能 刀具功能用来选择所需的刀具，刀具功能字以地址符T为首，后面跟二位或四位数字，代表刀具的编号。4.8 补偿功能补偿功能是通过输入到CNC系统存储器的补偿量，根据编程轨迹重新计算刀具的运动轨迹和坐标尺寸，从而加工出符合要求的工件。补偿功能主要有以下种类：（1）刀具的尺寸补偿 如刀具长度补偿、刀具半径补偿和刀尖圆弧补偿。这些功能可以补偿刀具磨损以及换刀时对准正确位置，简化编程。（2）丝杠的螺距误差补偿和反向间隙补偿或者热变形补偿 通过事先检测出丝杠螺距误差和反向间隙，并输入到CNC系统中，在实际加工中进行补偿，从而提高数控机床的加工精度。4.9 字符、图形显示功能 CNC控制器可以配置单色或彩色CRT或LCD，通过软件和硬件接口实现字符和图形的显示。通常可以显示程序、参数、各种补偿量、坐标位置、故障信息、人机对话编程菜单、零件图形及刀具实际移动轨迹的坐标等。4.10 自诊断功能 为了防止故障的发生或在发生故障后可以迅速查明故障的类型和部位，以减少停机时间，CNC系统中设置了各种诊断程序。不同的CNC系统设置的诊断程序是不同的，诊断的水平也不同。诊断程序一般可以包含在系统程序中，在系统运行过程中进行检查和诊；也可以作为服务性程序，在系统运行前或故障停机后进行诊断，查找故障的部位。有的CNC可以进行远程通信诊断。4.11 通信功能 为了适应柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）的需求，CNC装置通常具有RS232C通信接口，有的还备有DNC接口。也有的CNC还可以通过制造自动化协议（MAP）接入工厂的通信网络。4.12人机交互图形编程功能为了进一步提高数控机床的编程效率，对于NC程序的编制，特别是较为复杂零件的NC程序都要通过计算机辅助编程，尤其是利用图形进行自动编程，以提高编程效率。因此，对于现代CNC系统一般要求具有人机交互图形编程功能。有这种功能的CNC系统可以根据零件图直接编制程序，即编程人员只需送入图样上简单表示的几何尺寸就能自动地计算出全部交点、切点和圆心坐标，生成加工程序。有的CNC系统可根据引导图和显示说明进行对话式编程，并具有自动工序选择、刀具和切削条件的自动选择等智能功能。有的CNC系统还备有用户宏程序功能（如日本FANUC系统）。这些功能有助于那些未受过CNC编程专门训练的机械工人能够很快地进行程序编制工作。三、数控机床设备维修及故障分析1、机床维修的一些基本概念1.1维修人员应具备的基本素质 在工厂的这段日子对于机床维修也有了一点的了解。数控机床具备集机、电、气、液、光等技术于一体的特点，因此要求维修人员的技术知识面要广，不但要有机械、加工工艺及液压气动等方面知识，而且还要具备计算机、自动控制、驱动及测量技术等知识这样才能全面的了解数控机床，及时搞好维修。对维修人员知识面的要求是对个专业知识的融会贯通，对每项技术不要求太深入。对一些用户来说，比较侧重于现场维修，重点往往是尽快找到故障原因，替换下出了故障的元器件，使机床尽快再次投入使用。1.2应具备的维修手段（1）准备好常用的设备、配件。（2）随时可以得到需要更换的元器件。（3）必要的维修工具，如 仪器、仪表、接线等。（4）对每台需要维修的机床要有足够的参考材料，比如机床操作说明书、程序编制手册、数控系统维修手册、机床结构图册、机床电气说明书、机床接线图等各类相关资料，以便在维修过程中及时详细的查阅有关资料。1.3维修前的准备工作机床出现故障后，维修人员应该尽快了解现场的情况，获取现场的各种信息。如数控机床的进给与主轴驱动的型号，报警指示或故障现象，用户现场有没有备件等等。然后，根据以上情况，分析可能出现的故障原因与部位。准备好有关的技术资料与维修服务工具，仪器和备件等。机床的维修与维护是有机联系并且相辅相成的。良好的日常维修能使机床正常工作时间有效地延长，良好的维护可以节省许多维修时间，一旦出现故障就要尽快排出，不能因为其不影响正常生产而讲究，这样才能有效地延长其使用寿命。2、机床的预防性维修与保养每台机床在工作一段时间后，一些零部件总要陆续的磨损，为了延长工作寿命，防止意外恶性事故发生，争取机床能可以在较长时间内正常工作，这是对数控机床进行日常保养的宗旨。对每一台机床的维护与保养要求，在该机床的说明书上都要明确的规定。2.1避免和减少机床故障数控机床的机械故障常常表现为运动失效和精度大幅度不准。为了避免和减少此类故障我们应做到一下几点：（1）日常维护保养 操作者在每班加工结束后，应清扫干净散落于工作台、导轨护罩等处的切屑；在工作时注意检查排屑器是否正常，以避免造成切屑堆积，损坏防护罩，危及滚珠丝杠与导轨的寿命；在工作前，应将各伺服轴移动离开原点大约20左右后停机。（2）机床各运动轴传动链的检查调整 维修工每年应对加工中心各运动轴的传动链进行一次检查调整。主要检查导轨镶块的间隙；滚珠丝杠的预紧是否合适；联轴器各锁紧螺块的螺钉是否松动；同步齿形带是否松动或磨损；齿轮传动间隙是否需要调整；检查主轴箱平衡块的链条是否磨损，并进行润滑。（3）各运动轴精度的检测调整 加工中心使用一段时间后，因物理磨损或机械变形，其精度会发生变化。维修人员每年应对加工中心的各项精度进行一次检测。如果精度超过机床允许值，应进行调整或使用加工中心的参数，对反向间隙、丝杠螺距误差进行补偿、直至精度符合要求，并作出详细记录，存档以备以后查询。（4）减速撞块的检查调整 检查机床各运动轴返回参考原点的各减速撞块固定螺钉是否存在松动，固定后，加工中心的对应点可以漂移，对应有关参数进行调整，使原点恢复为止。2.2日常保养中需要注意的问题（1） 机床对环境的要求 机床对电网供电要求不仅满足于所需要总容量要求，而且电网电压波动最好在±5%以内，绝对不能超过±10%，否则必然会损坏电器元件。 机床周围环境太潮湿时容易造成电缆接插头、印制电路板接插件的腐蚀，造成接触不良，控制失灵。机床环境温度过高时机床工作容易失常，因为电气装置系统一般半导体元件工作温度在40一下，室温达到35时数控柜内部温度常常可达到40以上，所以系统不能正常工作。目前有一些新型数控系统电柜密封很好而且带有小型空调器，可以保证机床在环境工作温度较低或较高时也能正常工作。数控系统工作时希望周围不要有太大的电磁干扰源，如电焊机在旁边工作，大型吊车在机床上部吊装重物等。由于目前我国的三相供电无零线的方式造成公用地线存在很大的干扰源，所以控制系统的底线不能接在车间生产场地的公用地线上。干净的工作环境也是提高机床工作可靠性的必要条件。（2） 在生产场地尽量少打开数控和机床电器柜门 因为机械加工车间的空气中漂浮的灰尘、油雾和金属粉末落在印制电路板或者电子组件上，容易造成元器件间绝缘电阻下降，从而发生故障甚至使器件和印制电路板损坏。 （3） 尽量保持机床较高利用率 对数控系统、液压以及气动系统、电伺服驱动等机构构成的加工中心，每一个系统都由很多个元器件构成，数控系统内包含成千上万个电子器件，他们的性能和寿命都具有很大的离散型，虽然经过严格筛选，在使用过程中仍然不能避免会有某些元件出现故障。因此可以认为数控系统由一套新系统到逐渐损坏的过程。一般来说，数控系统要经过9个月到14个月运行才能进入有效寿命阶段，系统经过810年后悔进入一个衰老阶段。因此在设备安装好后，应争取立即将之投入长期连续运作，要充分利用目前一般设备有一年保修期的有利条件，让初期运行阶段在保修期内结束，加工中心即便在闲置不用时，也应定时开动机床控运行，其目的是使数控系统有一定通电时间，这在潮湿梅雨季节尤为重要，利用电器元件本身通电时发热来驱散电柜中的潮气，保证电子部件性能稳定。另外也可以防止液压系统中各种阀门、管道中油锈和沉淀物生成附着、机械运动部件锈死现象等。（4）保持压缩空气的清洁机床需要的也所空气压力应符合标准，并保持清洁。通风管路严禁使用度铸铁管，防止铁锈堵塞过滤器。要定期检查和维护气、液分离器，严禁水分进入气路。要有保护环节与装置。（5） 保证设备各部委润滑良好润滑装置要保持清洁、油路畅通，各部位润滑良好。油液必须符合标准，并经常过滤。过滤器要定期清洗更换滤芯，经检验合格才能使用、尤其对有气垫导轨及光栅尺通气清洁的精密部位更重要。（6） 不能随意修改系统参数机床参数设置不能随意修改，以免影响机床性能发挥。数控装置的存储器的电池由系统自行测定，如电压过低会发出报警信息，此时应及时更换电池才能继续维持RAM中的参数和数据。更换电池时要在通电情况下更换，千万不能再断电情况下拔下电池，防止数据丢失。插板、印制电路板不能再通电情况下拔插，这样会出现一些无法补救的故障。断电插拔也不要经常进行。（7） 避免盲目操作和误操作操作与维护人员必须经过专门的技术培训。日常操作和维护中应严格遵守操作规程，避免盲目操作和错误操作。2.3刀库及换刀机械手的维护2.3.1刀库与换到机械手的维护要点（1） 严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止在机械手换刀时掉刀或者刀具与工件、夹具等发生碰撞。（2） 顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库中的顺序要正确。其他选刀方式也要注意所换刀具是否与所需要刀具一直，放置换错刀具导致事故发生。（3） 用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位、装靠劳。检查刀座上的锁紧是否可调整，否则不能完成换刀动作。（4） 开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是个行程开关和电磁阀能否正常动作。检查机械手液压系统的压力是否正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常时应及时处理。2.3.2刀库的主要故障刀库的主要故障有：刀库不能转动或转动不到位；刀库的刀套不能夹紧，刀具，刀库，上下不到位等。（1）刀库不能转动或转动不到位 刀库不能转动的可能原因有：连接电机轴与蜗杆轴的连接器松动；变频器故障，应查变频器的输入、输出电压正常与否；PLC无控制输出，可能是接口板中的继电器失效；机械连接过紧，或黄油粘涩；电网电压过低，正常不能低于370V。刀库转动不到位的可能原因有：电机转动故障，传动机构误差。（1）刀套不能加进刀具：可能原因是刀套上的调整螺母松动，或弹簧太松，造成卡尽力不足；刀具超重。（2）刀套上下不到位：可能原因是装置调整不当或者加工误差过大而造成拨叉位置不正确；因限位开关安装不准或调整不当而造成反馈信号错误。（3）刀套不能拆卸或者停留一段时间才能拆卸应检查操纵刀套拆卸的气阀是否松动，气压不足，刀套的转动轴是否锈蚀等。2.3.3换刀机械手的故障（1） 刀具夹不紧可能原因有风泵气压不足，增压漏气，刀具卡紧气压漏气，刀具松开弹簧上的螺帽松动。（2） 刀具架今后松不开可能原因有松锁刀的弹簧压合过紧，应逆时针选送卡刀簧上的螺帽，使最大载荷步超过额定数值。（3） 刀具交换时掉刀换刀时主轴箱没有回到换到点或换刀点漂移，机械手抓刀是没有到位，就开始拔刀，都会导致换刀时掉刀。这时应重新操作主轴运动，使其回到换刀点位置，重新设定换刀点。（4） 刀具从机械手中脱落应检查刀具是否超重，机械手卡紧锁是否损坏，或没有弹出来。（5） 机械手换刀速度过快或者过慢可能是因为气压太高或太低和换刀气阀节流开口太大或太小。应调整气压大小和节流阀开口的大小。四、数控机床刀具的应用及选择1、数控加工刀具的种类 数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。 1.1从结构上可分为（1）整体式（2）镶嵌式可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，分为可转位和不转位；（3）减振式当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具；（4）内冷式切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；（5）特殊型式如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。1.2从制造所采用的材料上可分为（1）高速钢刀具高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适于各种特殊需要的非标准刀具。（2）硬质合金刀具硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。硬质合金刀片有标准规格系列产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。硬质合金刀片按国际标准分为三大类：P类，M类，K类。 P类适于加工钢、长屑可锻铸铁（相当于我国的YT类） M类适于加工奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等（相当于我国的YW类） M-S类适于加工耐热合金和钛合金 K类适于加工铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金（相当于我国的YG类） K-N类适于加工铝、非铁合金 K-H类适于加工淬硬材料（3）陶瓷刀具（4）立方氮化硼刀具（5）金刚石1.3从切削工艺上可分为（1）车削刀具分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。常规车削刀具为长条形方刀体或圆柱刀杆。方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。它们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是“插入快换式系统”。它既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。（2）钻削刀具分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔等。钻削刀具可用于数控车床、车削中心，又可用于数控镗铣床和加工中心。因此它的结构和联接形式有多种。有直柄、直柄螺钉紧定、锥柄、螺纹联接、模块式联接（圆锥或圆柱联接）等多种。（3）镗削刀具分粗镗、精镗等刀具。镗刀从结构上可分为整体式镗刀柄、模块式镗刀柄和镗头类。从加工工艺要求上可分为粗镗刀和精镗刀。（4）铣削刀具分面铣、立铣、三面刃铣等刀具。面铣刀（也叫端铣刀） 面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。立铣刀 立铣刀是数控机床上用得最多的一种铣刀。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。结构有整体式和机夹式等，高速钢和硬质合金是铣刀工作部分的常用材料。模具铣刀 模具铣刀由立铣刀发展而成，可分为圆锥形立铣刀、圆柱形球头立铣刀和圆锥形球头立铣刀三种，其柄部有直柄、削平型直柄和莫氏锥柄。它的结构特点是球头或端面上布满切削刃，圆周刃与球头刃圆弧连接，可以作径向和轴向进给。铣刀工作部分用高速钢或硬质合金制造。键槽铣刀鼓形铣刀成形铣刀1.4特殊型刀具 特殊型刀具有带柄自紧夹头、强力弹簧夹头刀柄、可逆式（自动反向）攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄、复合刀具和接杆类等。2.刀具的选用与其使用刀具的选用与其使用条件，式件材料和尺寸，断屑及刀具和刀片的生产供应等许多因素有关。如选用适当不但能使机床发挥出应有的效率，同时能提高加工质量，降低生产成本。而且，刀具的结构形式有时对工艺方案的拟定也起着决定性影响，因此必须慎重对待，综合考虑。一般选择原则如下：（1）为了提高刀具的耐用度和可靠性。应尽量选用各种高性能，高效率，长寿命的刀具材料制成的刀具，如使用各种超硬材料人造聚晶金刚石，金刚石压层刀片，立方氮化硼cNB，cNB硬质合金复合片等，高性能复合陶瓷，涂层刀具，硬质合金层压刀片是一种耐磨性，强度及冲击韧性等综合性能较好的硬质合金刀片，它是在韧性较好的YG8合金基础上，再压一层厚度为0.20.5mm含Tic和Tac等稀有金属碳化物的刀片和各种超硬高速钢等。必须指出，基于目前我国现实防情况，有些新型刀片还处于过渡试制阶段，性能不够稳定，所以通用型高速钢w18Cr4V和W6M05Cr4V2与硬质合金仍是我国制造数控刀具与自动线刀具的主要材料，但应尽量选用涂层牌号。而且使用之前刀片须经过严格检验，以避免一把刀具损坏而造成停机，甚至使整条自动线不能工作。（2）应选用机夹可转位刀具的结构。现行的可转位车刀国家标准GB5343-85中的规定的刀具品种，因其刀尖位置精度要求较低刀尖到侧基面允差和刀尖高度允差为一O.33-0.39mm，刀尖到后基面允差为一2.5-2.9mm，因此只适用于普通车床及带有快换刀夹的数控车床。这是因为刀具上刀尖位置过大的制造误差，可通过快换刀夹和刀具一起在机外预调时得到补偿。如要求刀具不经过预调使用如使用圆盘形或圆锥形刀架，则应选用精密级可转位车刀的刀尖位置精度可达±0.08mmX方向和Y方向，换刀后经过试切补偿修正，可满足一般车削加下精度的要求。由于带沉孔和后角刀片的刀具结构简单，通常只需用一个沉头螺钉就可直接将刀片3压紧在车刀刀杆上。它具有夹紧元件少，制造方便断屑可靠，刀头部分尺寸小，刀头上无凸出部分，切屑流出不受阻碍等优点，因此应优先采用，这可广泛用于制造各种小尺寸的外圆车刀和端面车刀、内孔镗刀和镗刀头、可转位钻头、叫转位铣刀和三面铣刀等刀具上。（3）为了集中工序，提高生产率及保证加工精度，应尽可能采用复合刀具。其中以孔加工复合刀具的使用最为普遍。（4）精加工孔时可采用镗孔或铰孔工艺。由于镗刀结构简单，刃磨和调整方便，因此只要在镗杆刚性足够的条件下，应尽量采用镗刀。尤其是孔径在大于80cm的孔，过小的孔不宜用镗刀加工，不然由于镗杆过细，会引起振动而影响加工精度和表面粗糙度。应尽量采用各种高效刀具。如高刚性麻