数控机床操作培训.docx

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数控机床操作培训

数控机床的简单操作与维护保养

数控机床以其经济性好、加工精度高、加工一致性好并大大降低了劳动强度的特性，已经广范深入到机械加工行业。

经过近四十年的发展，数控机床操作界面不断改进完善，其智能化、人性化以及运行速度日臻完美、简单，让操作者易学易用。

在我厂，数控机床从1979年开始引进，至今已有数控加工中心近50台套、简易数控机床近50台套、数控电加工机床10余台套，再加上机器人、电子束焊机、数控冲床、数字测量机10余台套，已经成为我厂机械加工的重要组成部分。

但是，由于近两年操作人员转岗新接触数控设备较多，对数控设备特性不够深入了解，因此虽然已经能够操作机床进行工件加工，但一些旧有的操作习惯仍旧带入到现在的操作中，对机床造成了一定的影响。

下面，主要以具有西门子840D立式加工中心为例，针对日常生产中常见的问题，简单讲解一下数控操作以及数控机床的维护保养。

一、数控机床的概念

1、定义：

数控机床就是用数字信号控制，按照编程给定的位置进行确定轨迹进行工作的机械设备。

应该说，这是一个广义的概念，不仅仅局限于机械加工设备，也包括测量、焊接等设备。

关键字：

数字信号、控制、编程

2、数控机床的基本结构

（1）机械结构

A、

床身、立柱（龙门）

B、导轨与传动部件

C、主轴与主轴箱

D、换刀机构（线切割的穿丝机构、冲床的换冲头机构）

E、辅助机构（液压站、气压站、润滑站、冷却系统、排屑器）

（2）电器机构

A、配电柜（电源开关、数控系统、控制电路等）

B、操作站（急停开关、显示器及周边软键盘、MPI软键盘、辅助按钮）

C、各部位的行程开关（行程开关、液位开关）

D、安全开关（门禁）

E、驱动元件（伺服电机）

F、位置检测部件

3、数控系统驱动机床的基本原理

所谓数控系统驱动，就是数控系统按照给定的位移和速度，计算出相应的脉冲幅宽和脉冲频率（数字量），再驱动执行元件（伺服电机）运行，从而到达指令所要求的结果。

相同的时间内：

幅宽越宽，则电流越大；频率越高，则速度越快。

二、基本操作内容

1、开机前检查

开机前，应围着机床转一圈，看看外围辅助系统状态。

主要包括：

A、各油箱液位是否正常（液压、润滑、冷却液）；

B、压缩空气是否正常；

C、各处有无泄漏现象；

D、所有物品是否处于安全位置；

E、所有安全开关处于正常位置。

2、开机顺序

A、上电（主开关、系统上电）

B、打开急停按钮、复位

C、将进给倍率拧至零位，加载使能

D、加载液压

E、手动方式先将各轴移动一段距离（注意方向）

F、回零（按提示）

G、启动过程结束

3、数控系统回参考点的工作顺序

（1）按照机床设定的各轴回零顺序，已给定的速度、方向向零点方向运动；

（2）当回零减速接近开关生效后，进给轴按照参数给定的方向和速度继续前进或后退；

（3）当读到第一个零点标记后，进给轴按照参数给定的速度和位置运动到机械零点位置；

这其中，半闭环机床读的是电机编码器的回零标记，每圈一个零标记；全闭环机床读的是光栅零标记，每5厘米一个标记。

（4）回零完成。

特别注意：

A、（半闭环机床）由于在设定回零挡块与零标记位置较近，当回零减速接近开关不灵敏时，会出现零点与正常时差一个螺距的现象（普通机床一个螺距一般为6、8、10、12毫米），这时就有可能需要维护人员调整一下挡块位置（经常出现在刚进行过维修后）或检查一下接近开关，或降低进给倍率再回一次零点（有时机床进给会过冲）。

B、当回零减速开关失效或遇到异物时，减速接近开关误动作，则系统也会把第一次读到的零标记作为零点处理。

机床零点误差为整数倍螺距或整数倍栅距。

C、当减速接近开关失效时，该轴可能会继续运行到极限位置，直至撞到正负极限接近开关，系统急停报警，这是需要清除报警手动回到正常位置，让维护检查回零减速开关好坏或位置是否正常。

4、工件坐标系的设定与确认

（1）工件坐标系界面

A、界面

（一）

B、界面

（二）

（2）工件坐标系设定的注意事项

A、工件坐标系是确定工件相对于机床的具体位置，直接影响到工件的加工。

当工作台上存在上一班未完成的工件或系统下电后，应重新确认工件坐标系，排除坐标系不对可能导致的意外。

B、一定要注意清除可能存在的：

旋转、缩放、镜像以及基本零偏等与本次加工无关的坐标偏移指令。

因为存在多重工件坐标系，所以基本零偏会一直生效，所以程序中仅使用的G54、G55、G505等指令并不能够取消零偏，只会叠加使用。

即使使用了G53、G500指令，坐标系仍旧处于基本零偏条件下。

因此，应切切注意基本零偏的数值情况

例如：

5、

刀具参数的设定与确认

刀具参数是某一加工刀具所具有的固定的加工参数，它包括刀具的形状、长度、直径等基本参数，以及磨损、刀刃数、刀沿号等相关细节。

排除刀沿号、刀具磨损等补偿细节，一把刀实际上只有一个刀长——实际刃长，这是一个可以在外部道具测量仪器上测量的、唯一的、长度为正数的值。

这个值到任何一台机床都是不会改变的（可能存在一定的偏差，但这个偏差也是固定的）

实际刀长的优点是：

可以事先准备好统一集中测量，所有机床拿来就用（只是需要加减本机床的相对偏差即可），极大地提高效率。

现在有许多操作手在使用刀长时会选用负刀长，这个刀长实际上只是相对于这一台机床、这一种工件的刀长，并不通用，它是本台机床封闭高度与实际刀长之差，有时还要减去工件坐标系高度。

相对刀长是针对某一机床的、本次使用的，需要随时变化的刀长参数。

相对刀长优点是不需要专门的外围辅助设备，直接测量获得并使用，缺点是每次更换工件都需要重新设定。

6、文件传输及传输协议的设定

文件的传输是在系统允许的条件下，通过传输线路把程序等从外部计算机传送到机床系统中，反之亦然。

所谓系统允许是指（西门子系统）钥匙开关在二档及以上，或密码在二级以上；（FANUC系统）参数开关PWE=1。

传送时应首先进入传送菜单，接收方首先做好准备，然后发送方开始发送。

这其中，传输协议的设定是完成数据传输的根本条件，传输协议参数包括：

A、传输接口（interface）com1或com2

B、记录方式（log）RTS/CTS

C、奇偶校验（parity）none或其他

D、停止位数（stopbits）1或（其它如2）

E、数据位数（databits）8（或其它如7）

F、波特率（baudrete）9600（或其它如19200、4800）

G、文档格式（archformat）punchtypewithCR+LF（或其它）

另外，传输的目的有V24（串行接口）、PG（外部带有西门子专用传输卡的接口）、Disk（内部磁盘）、Archive（内部硬盘上的压缩备份）、NCcard（系统上的NC卡）。

三、设备的日常维护与保养

1、油、液、气的检查与维护

数控设备是一种精密的、自动控制运行的设备，对自身运行条件要求极其苛刻，并因此具有一套完整的自我检查机制。

一般的数控设备能够对各种润滑油、液压油、冷却液的数量、压力进行监测监控，操作者只需按照提示进行即可。

既便如此，仍旧需要操作者要在班前仔细检查各种油、液、气、温度等的数量及压力等情况，防止加工中出现报警使程序中断，形成接刀痕或出现其他意外情况。

在操作人员的日常工作中，应定期检查各种油、液的粘度、纯净度、抗老化度、浓度、酸碱度，防止油、液等老化后在管路、阀体中粘挂、积累，最终导致动作缓慢、不完整或失灵，防止液体变质发出异味和腐蚀机床。

应定期排放气体过滤器中的水。

2、安全开关的检查

不言而喻，这些开关是保护操作者或设备而设置的，一旦这些开关出现故障，将直接危害到操作者的生命或设备的安全。

（1）急停开关：

将切断所用控制电路，切断液压，去除进给使能，各抱闸锁死，所有运动停止。

（2）门禁开关：

各种封闭式机床（JOBS/DMG/UNION/NILES等）不同，有的通过打开钥匙后允许某些（低速）进给动作，有的则不允许有任何动作。

A、交换工作台、换刀保护：

当门禁被打开时，中断工作台交换以及刀具交换，并报警提示；

B、工作区域保护：

挡门禁被打开时，不允许加载液压或中断正在运行的操作；

C、操作区域保护：

只允许在手动方式下，打开钥匙开关后，才允许进出操作区域（JOBS操作区域围挡）；

D、配电柜门保护：

门禁被打开时，各种进给停止，使能取消，；

（3）安全警示灯具、报警器工作正常。

3、机械系统的维护与保养

机械系统的日常检查与维护保养，是关系到设备使用寿命、维护设备自身精度的极其重要一环，维持各运动部件的干净以及良好的润滑，再加上操作者的正确操作，能够极大的减缓机械磨损，延长使用寿命。

主要的检查方面有：

（1）各运动表面检查：

包括各导轨副、丝杠副、活塞副、齿轮副、防护拉板等各种运动表面。

各表面应保持干净，无金属屑及杂物。

一般情况下，运动表面都有润滑油润滑，目视表面有油膜，手摸有油迹，表面应是光滑无损。

当出现锈蚀、研伤、金属堆砌等现象时，应立刻报告维护人员检查确认，防止该部位继续受损从而加剧破坏过程。

（2）油路、气路、阀体检查：

应检查各油管、气管、阀体有无渗漏滴油现象，压力是否正常。

各油箱注油时间正常。

稀油润滑注油时间一般应在10天左右，少于7天或大于15天则都属于非正常范围。

时间过短可能是油路有开放点泄露，时间过长则可能是油路堵塞。

（3）

各种动作自然无卡涩现象。

如换刀卸不下来，可能是顶刀螺钉过短，机械手完全靠机械力量拔刀；换挡时间长，可能是长时间使用齿轮切向有磨损或堆积。

4、机床配重系统检查

机床配重为平衡主轴箱系统、加快响应速度而采用的一种方式。

主要有两种形式：

平衡液压缸、重锤式平衡。

重锤式平衡需要链条或钢丝绳连接重锤和主轴箱。

应定期检查链条及钢丝绳的润滑以及磨损情况，防止重锤坠落造成机械损伤和机械精度损失。

5、电气系统的维护与保养

（1）各种按钮、开关是否功能正常、灵活，指示灯工作是否正常；

（2）配电柜内是否清洁，各模块上应清洁无油渍；

（3）

各排风扇良好，冷却系统过滤网应干净无堵塞，制冷风口应吹出冷风。

四、设备出现故障后的措施

无论是普通机床还是数控设备，在工作中难免会出现这样或那样的故障，系统会产生不同的报警信息。

相对而言，越是先进的、自动化程度高的设备，对外界环境的要求越高、检测的方面越多、满足自动运行的条件越严，维修起来越困难。

这就要求除了在平时保持设备的运动条件外，更要把握住出现故障的瞬间，保持好现场，以便于故障的排除。

那么，当设备出现故障时应该做些什么呢？

一般应做到如下几点：

1、保持现场

当设备出现非紧急故障时（指碰撞等现象），一般不要按下急停按钮，因为急停按钮会掩盖住许多状态，再次打开急停按钮故障以及报警则不可复现，不利于故障排除时对情况的诊断。

尤其是FANUC系统，重启后系统自动读取存储器中的数据，除非硬件故障，否则软故障及报警都被复位了，什么也看不见。

紧急状态除外

2、记录状态

出现故障时，应及时、全面的记录显示器上报警号及报警内容，并简单描述操作过程，便于以后分析故障。

记录的格式：

时间、操作员、报警号及内容、操作过程。

注意：

一定要完整，否则某些报警无法查到！

3、及时上报

4、保存本机床的故障记录

保存故障记录、维修记录，以利于下次出现故障时作为参考和佐证，以及在今后的维护保养时重点防范检查，防止类似事件发生。

五、操作中的常见不良习惯

现在，在许多分厂由于老同志退休，以及设备增多造成老操作员分散、新操作员增加，许多操作员接触设备时间短，基础知识相对薄弱，某些意识尚未建立，对机床仅仅处于能操作会干活的程度，并且不愿意去学习一些原理性的东西，就形成了一种为甚麽不知道的现象。

并且把有些开普通机床的习惯带入到数控设备操作中来了。

下面，举例说明平时操作中一些不正确、不良好的操作方式。

1、手轮操作不正规

手持操作单元，被大部分操作员简称为手轮。

其功能是用于近距离手动操作机床运动的部件。

其主要由使能按钮、手摇脉冲发生器轴选旋钮（或按键）、倍率旋钮（或按键）组成，功能全面一些的还可以控制主轴以及程序运行等基本操作。

在各分厂中，经常看见某位操作员一手持手轮，调整好倍率后，用另一只手沿着脉冲发生器转轮侧面快速的拨动转轮旋转。

这时如果注意的话，会从显示器上发现数值再不均匀的变化，同时仔细听还能够听到进给轴丝杠不规律的运动声音。

这，就是现在普遍存在的一种对设备危害极大地操作方式。

前面讲过，数控机床为加快响应速度、提高运动精度，在直线运动中（非重型设备）通常采用滚珠丝杠副，通过直联的方式与伺服电动机联结起来，从而使伺服电动机的旋转运动转化为直线进给。

为去除中间环节、减少间隙，滚珠丝杠副两端还要加载预紧力。

滚珠丝杠是从梯形截面丝杠发展来的、轻型的、响应快速的、传动平稳的、运动精确的、把回转运动转化为直线运动的传动方式。

它的优点如上述所示很明显，但缺点也很明显，即抗冲击性负载差、传递扭矩较低、无自锁性，抗冲击性仅仅相当于矩形截面丝杠的几十甚至百分之一。

当手轮快速转动时，系统为赶上编码的速度，需要克服各轴巨大的惯性矩，使进给轴快速运动。

根据能量守恒定律P=1/2mv2，当需要轴快速运动，在质量一定的时候，惯量与速度的平方成正比，系统需要极大的电流加速度，同时这种加速度还是忽大忽小、忽正忽反，形成不均匀的循环压力。

这种循环压力对滚珠丝杠的伤害极大，它将使其相关精度很快降低，并且寿命减小到正常的几十甚至百分之一。

正确的手轮使用方法是：

先使用连续进给的方式将进给轴运动到需要到达的位置附近，然后选择合适的倍率（尽量不要使用高倍率），均匀、缓慢的接近要到达的位置，完成后续工作。

2、使用水枪冲屑无所顾忌

经常有些操作员为了图省事，在工件加工完后，利用外置的手动冷却液枪清理工件内、工作台以及护板上的切屑，其现象是冷却液和切屑四处飞溅。

这同样是一种对设备危害极大的坏习惯。

在进口设备上，没有任何一个厂家原带外置清洗水枪，而国产机床厂家为迎合用户的欢心，不顾及一些会存在隐患的情况，答应了用户的一些不合理要求。

其实用户往往不了解设备的深层次状况，只是从使用方便的角度出发，对会发生什么情况不会有预见性。

为什么不能够装外置水枪呢？

机床的冷却液喷嘴多是从主轴上或靠近机床的里侧向外喷冷却液，因此其设计的护板等都是里高外低，使切屑能够顺利的从护板上流下去，并且不会在护板的缝隙中夹住切屑。

加上进口机床护板设计合理、板材厚、变形小、刮板清理干净，因此护板下的空间能够被极好的保护住；反之，国产机床为降低生产成本，多采用一些小钣金厂伸缩防护板，板材薄、变形大、刮屑不干净，造成切屑夹在伸缩节之间，并且冷却液也流进了被防护的空间，造成污染严重，冷却液四溢。

操作员站在机床外部向内部冲洗切屑，冷却液、切屑顺着缝隙流到护板下面的导轨上、床身里，时间长了造成油路堵塞、导轨被严重研伤的情况；而且，许多机床身没有设计回流渠道，时间稍长冷却液就会积累，浸泡到滚珠丝杠两端的轴承，造成轴承生锈失去精度，进给时进给轴窜动，系统报警；更有甚者，有的操作员把水枪伸到护板下清屑，冷却液进入了光栅内，造成光栅污染，甚至报废。

正确的清屑方法是：

首先使用笤帚或毛刷等清理工具，先将大量的切屑清除掉，然后使用棉纱等清理干净需要清理的部位；若一定要使用水枪，则需顺着护板伸缩方向冲洗，切忌把切屑及冷却液冲到护板下面，并且要把护板伸缩节间的切屑清理干净，否则会加剧护板节间隙，造成大量的切屑等进入护板下面。

再有，国产机床安装的护板保护性差，应定期拆开护板，检查护板下床身内是否存在大量积屑，并及时清除，否则时间长了会挤压行程开关，造成回零时或运动过程中产生报警，对工件加工造成伤害。

若回零不准，坐标会产生巨大偏移。

3、工件粗加工及编程方式的不合理

前面说过，滚珠丝杠最最大的缺点就是抗冲击负载能力差，理论上适于加工已经进行过粗加工的工件。

但实际上，为加快加工进度、减少加工工序并加强工件一致性，往往许多毛坯料从粗加工到半精加工及精加工都由数控机床完成。

而且，工艺员、操作员不考虑机床的承受能力，在编程时不考虑切削参数，加工是采用盘铣刀或大直径立铣刀、大切深大切量去除加工余量。

这些断续加工、大吃刀量加工是数控机床的致命杀手。

最简单的例子，某分厂XH718立式加工中心，除去机床自身的原因，由于操作和加工不当，在使用了3年左右的时间后，造成了数台机床全部更换了Y轴丝杠，并且多次更换了丝杠端的固定轴承。

因此，除去编程原因，操作员加工时应尽量不使用盘铣刀等断续加工方式，并且应采用高转速、小切削量、快速进给的方式来进行加工。

这种加工方式已经成为现代数控加工的趋势，这种新的加工理念应尽快进入到现在各单位的实际工作中，以适应加工业的发展。

4、工量具摆放不规范

工量具的摆放实际上应属于老生长谈了。

在“6S”的要求中，“整理”这一项目前还是有些表面上的意思。

许多操作员检查时摆放得很整齐，日常工作中却还是愿意摆放在顺手的地方，虽然多次出现摆放不平稳东西掉下来的情况，但改正的时候少。

5、关机顺序不正常

经常有某位操作员为了赶紧换衣服回家，在没有关闭液压、退出数控系统的时候，直接关闭总电源开关。

这是一种极有可能造成隐患的方式。

因为非正常关机，在数控系统中可能产生数据碎片，同时可能会在下电瞬间形成冲击电流击穿系统芯片。

因此应按照正确顺序关机，以免造成难以挽回的损失。

以上，简单讲述了数控机床使用中的一些容易出现问题的地方，讲述很不全面。

请各位有时间多看一些相关书籍，加强理论知识学习，会避免工作过程中出现问题的几率。