数控机床机械系统装调与维修一体化教程
数控机床的安装与调试
数控机床故障诊断与维修
机床连接
▪ 部件组装完成后就进行电缆，油管和气管的 连接，机床说明书中有电器接线图和气、液压管 路图,应据此把有关电缆和管道按标记对号接 好，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。
数控机床故障诊断与维修
电源电压波动范围是否在数控系统的允许范围之内，一般日本的数控系统允
许在电压额定值的85%-110 %范围内波动,而欧美的一些系统要求较高一些,
否则需要外加交流稳压器，对于采用晶闸管控制元件的速度控制单元和主轴
控制单元的供电单元,一定要检查相序，相序检查方法有两种：一种是用相
序表测量；另一种是用双线示波器来观察二相之间的波形。
范围在±5% ,因它是供给逻辑电路用的。
数控机床故障诊断与维修
数控机床的连接与调试
▪ 确认数控系统各种参数的设定
▪
确认设定系统参数（包括PLC参数等）目
的,是当数控装置与机床相连接时,能使机床具
有最佳的工作性能，即使是同一种数控系统,
其参数设定也随机床而异，随机附带的参数表
是机床的重要技术资料,应妥善保管,不得遗失,
机床连接
▪ 油管、气管连接中要特别防止异物从接口进入管路，造成整个液压系统故 障,管路连接时每个接头都要拧紧，否则在试车时,尤其在一些大的分油器上如 有一根管子渗漏油,往往需要拆下一批管子,返修工作量根大，电缆和油管连接 完毕后,要做好各管线的毓位固定,防护霓壳的安装,保证整齐的外观。
▪ 按机床说明书要求给机床润滑油箱，润滑点灌注规定的油液和油脂,清洗液 压油箱及过滤器,经过过滤灌入规定标号的液压油。
▪ 然后按机床说明书中介绍把组成机床的各大部件分别在地基上 吊装就位，就位时,垫铁、调整垫板和地脚螺性等也应相应对号入 座。
认识数控机床的电气图
【例1—4】
故障现象：一台数控机床，某天开机，主轴报警，显示器显示
“S axis not ready”(主轴没准备好)。 分析及处理：打开主轴伺服单元电箱，发现伺服单元无任何显示
。用万用表测主轴伺服驱动BKH电源进线供电正常，而伺服单元数
码管无显示，说明该单元损坏。检查该单元供电线路，发现供电线 路实际接线与电气图不符，该单元通电起动时，KM5先闭合，2～3s 后，KM6闭合，将电阻R短接。电阻与扼流圈L的作用是在起动时防 止浪涌电流对主轴单元的冲击。 故障排除：按电气图重新接线，更换新主轴单元后，机床恢复正常 。
上电源后，系统开始自检，当自检完毕进入基本画面时，
系统断电。 分析及处理：经检查，故障原因是X轴抱闸线圈对地短路
。系统自检后，伺服条件准备好，抱闸通电释放。抱闸线
圈采用24V电源供电，由于线圈对地：一台FANUC-0T数控车床，开机后CRT无画面
1.电气原理图一般分为主电路、控制电路和辅助电路三个部分。 2.电气原理图中所有电气元件的图形和文字符号符合国家标准。 3.在电气原理图中，所有电气元件的可动部分均按原始状态画出。 4.动力电路的电源线应水平画出；主电路应垂直于电源线画出；控 制电路和辅助电路应垂直于两条或几条水平电源线之间；耗能元件应接 在下面一条电源线一侧，而各种控制触点应接在另一条电源线上。 5.电气原理图中采用自左向右或自上而下表示操作顺序，同时应尽 量减少线条数量，避免线条交叉。
1．分析主回路
2．分析控制电路
3．分析辅助电路 4．分析连锁与保护环节
5．总体检查
一、数控机床电气线路的分析
1.主回路分析
TK40A强电回路
2.电源电路分析
TK40A电源回路图
TK40A交流控制回路图
数控机床电气系统装调与维修3.2编辑数控机床PLC的程序
三、利用FANUC-Ladder III 进行梯形图在线编辑
利用FANUC 提供的PCMCIA 网卡，不仅可以进行Servo Guide 的调 试，还可以利用其网络功能进行PMC 梯形图的在线编辑。 1.NC 端设置 (1)对PCMCIA 网卡设定IP 地址
选择方法：SYSTEM →右 扩展键（多次）→ETHPRM → 操作（OPR）→PCMCIA 。
2)从上图可以看出当前状态为 Monitor ，将当前状态改为 Editor 模式。此时就可以对梯形图进行修改了。
3)修改完毕后，重新将Ladder Mode 的状态改为 Monitor。此时 会弹出对话框，提示梯形图已经修改，是否将NC 中的梯形图进行修 改。点击“Yes”后，会再次确认将修改PC 以及NC 侧的梯形图，是 否继续。点击确认后，即完成在线修改。
1.下载/上载/复制/比较PLC 应用程序
控制系统中的PLC应用程序
(1)下载 1)用PLC 802编程工具下载PLC项目。（Step7连接）。 2)用工具WINPCIN（PLC机床数据，PLC程序和用户报警文本）数 据输入或NC卡进行批量调试 2)用工具WINPCIN（PLC机床数据，PLC程序和用户报警文本）数 据输出或NC卡进行“启动数据”批量调试 3)用工具WINPCIN或NC卡读出PLC应用程序（PLC程序信息和用户 报警文本）数据输出比较PLC 802编程工具中的程序和存储在控制系 统的永久存储器（加载存储器）中的程序。
2.网格编辑功能 （1）修改已存在的网格：按下[MODIFY] 软键进入网格 编辑画面，该模式为修改已存在网格的“修改模式”。 （2）创建新网格：按下 [CREATE] 软键进入网格编辑画 面，该模式为创建新网格的“创建模式”。
创建新网格时可进行的操作
认识数控机床的电气系统
5．按照数控机床使用说明书中的规定，每（ ）清扫检查一次。
A. 二个季度
B. 一年或二个季度
C. 二年或四个季度
D. 半年或一个季度
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任务目标
1 掌握数控机床的电气组成 2 能对数控机床的电气系统进行维护 3 掌握数控机床的故障特点与维修方法
数控机床电气系统装调与维修一体化教程
任务实施
：到工厂或实训车间中去参观数控机床的电气组成， 并由技术人员或教师简单介绍数控机床电气系统的作用，在参 观时要特别注意安全。
数控机床电气系统的组成
C.24
D.220
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3．为防止数控装置过热，当数控柜内的温度超过（ ）时，应及时
加装空调装置。
A. 25～45℃ B. 10～80℃ C. 55～60℃ D. 70～80℃
4．通常，数控系统允许的电网电压范围在额定值的（ ）。
A. 70％～120％ B. 85％～110％ C.50％～140％ D. 80％～110％
计算机数控（CNC）装置是计算机数控系统的核心。作用是 根据输入的零件程序和操作指令进行相应的处理（如运动轨迹处 理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部 件（伺服单元、驱动装置和PLC等），控制其动作，加工出需要 的零件。
计算机数控装置
三、伺服机构
伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大部 分组成。
的位置及速度进行
检测的装置。
17. 开环数控机床的控制精度取决于
和 的精度，闭环数控
机床的精度取决于
的精度。
18. PLC接受CNC装置的控制代码
、
、
等顺序动
精品课数控机床机械装配与调试电子教案
第一章数控机床第一节数控机床的演变历程一、教学目的与要求（1）了解数控机床的发展史（2）了解数控机床的未来趋势（3）了解我国的现状二、教学重点与难点（1）数控机床的发展史（2）数控机床的未来趋势（3）我国的现状三、课时安排：1 课时四、教学内容引言从20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。
数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。
数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。
数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。
进入21 世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。
机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。
随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。
本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。
（一）数控机床的发展历史第一台数控机床是1952 年美国帕森斯公司与麻省理工学院合作研制的三坐标数控铣床，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。
数控机床的发展先后经历了电子管（1952年）、晶体管（1959年）、小规摸集成电路（1965 年）、大规模集成电路及小型计算机（1970年）和微处理机或微型机算机（1974年）等五代数控系统。
2.1数控系统硬件的连接
1
任务引入
2
任务目标
3
任务实施
4
知识内容
5
任务拓展
6
任务巩固
FANUC i系列机箱共有两种形式，一种是内装式，另
一种是分离式。
内装式CNC与LCD的实装
FANUC i系列分离式系统
FANUC 0i-TD系统结构示意图
数控系统主机硬件
发那科0iD 数控系统主机方框图
FANUC 0i系统各板插接位置图
SP
FANUC 0i系统与计算机通信连接图
(1)远程缓冲器接口
远程缓冲器接口及原理图
电缆接线图
(2)与电池单元的连接
与电池单元的连接
二、典型故障——电源不能接通的维修
故障现象：按电源ON按钮后，数控系统不启动，实际上没有 系统电源接入CNC。
FANUC i 系 列仅接受DC 24V电源
结构图
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I/O连接图
4.远程缓冲器接口
远程缓冲器类型印刷电路板
类型
名称
备注
连接槽
包括在多轴卡中，第5和
SUB CPU卡
A
第6轴可作为PMC轴控制。 SUB
控制单元B的远程缓冲器 不能连接第5和第6轴。
B 控制单元A的远程缓冲器 也可用于DNC2接口
扩展接器 JA1和JA2
C 控制单元B的远程缓冲器 也可用于DNC2接口
FANUC 0i系统控制单元
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一、数控系统硬件的连接
基本版
FANUC Oi系统连接
选项版
1.CRT/MDI单元 (1)视频信号接口
图形卡(GR)的接线
数控车车加工一体化 教材
数控车车加工一体化教材
数控车床加工一体化的教材主要包括以下内容：
1. 数控车床基础知识：介绍数控车床的基本结构和工作原理，包括床身、主轴、进给系统、控制系统等。
2. 数控编程与操作：介绍数控编程的基本概念和方法，包括绝对坐标系和相对坐标系、加工路径、速度和进给的控制等。
同时介绍数控车床的操作方法和注意事项。
3. 数控刀具与切削参数：介绍数控刀具的分类和选择，包括车刀、钻孔刀、攻丝刀等。
同时介绍切削参数的设定和调整，包括切削速度、进给速度、切削深度等。
4. 数控车床加工工艺技术：介绍数控车床的常见加工工艺，包括车削、切槽、钻孔、攻丝等。
同时介绍加工工艺中的工艺参数和注意事项。
5. 数控编程实例分析：通过实例分析，介绍数控编程的具体应用和方法。
包括如何编写各种形状的程序、如何调整程序中的各项参数等。
6. 数控车床加工中的常见问题与解决方法：介绍数控车床加工中常见的问题，包括刀具磨损、加工误差、质量检测等，并提供相应的解决方法。
以上是数控车床加工一体化教材的基本内容，旨在帮助学习者
全面了解数控车床的加工原理和操作技巧，掌握数控编程和加工工艺的基本方法。
数控车床驱动系统的安装与调试指导书
数控车床驱动系统的安装与调试指导书一、引言数控车床是一种装备有数控装置的机床，能够通过数字编程来控制刀具在工件上的运动，实现自动加工工序的机床。
而数控车床驱动系统是数控车床的核心部件之一，负责控制刀架和刀具的运动。
本指导书旨在向用户提供数控车床驱动系统的安装与调试指导，以确保系统的正确安装和可靠运行。
二、安装前的准备工作1. 确保车床和驱动系统都处于关机状态，并断开电源。
2. 提前准备好所需的安装工具和设备，如扳手、螺丝刀、电缆等。
3. 仔细阅读驱动系统的产品说明书和安装手册，了解系统的组成和安装要求。
三、安装步骤1. 解包并检查设备：将驱动系统从包装箱中取出，检查是否有任何损坏或缺陷。
请务必保存所有包装材料和配件，以备之后的维修和保养。
2. 安装电源线：将驱动系统的电源线插入电源插座，并确保插头牢固连接。
3. 连接信号线：使用所提供的信号线将驱动系统与数控控制器连接。
依据系统的连接图和说明书，逐一连接各个信号线。
4. 安装驱动模块：根据系统的结构和布局，将驱动模块安装到指定位置。
使用所提供的螺丝和螺母将驱动模块牢固固定。
5. 连接电机：根据车床与驱动系统的配合，将电机与驱动系统连接。
确保连接正确无误，且电机固定可靠。
6. 接通电源：检查所有连接点是否牢固，并确保电源线与插座连接稳定。
接通电源，启动驱动系统，并观察指示灯是否亮起，以确认系统是否正常启动。
四、调试步骤1. 检查连接：仔细检查所有连接点，确保电机和控制器之间的连接正确稳定。
2. 参数设置：根据车床的具体参数和加工要求，在数控控制器上进行参数设置。
确保速度、行程、加速度等参数设置符合实际需求。
3. 轴向校准：采用数控控制器的校准功能，对车床的各个坐标轴进行校准。
校准时需注意安全，避免车床在校准过程中受到损坏。
4. 运行测试：在调试模式下，通过数控控制器发送指令，观察刀架和刀具的运动是否符合预期。
根据测试结果，对系统进行必要的调整和校准。
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同步带。
：在教师的带领下，到工厂中看一下主轴的密封。
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1.非接触式密封
靠主轴转动的离心 力把油甩到空腔内， 油液流回箱内
利用轴承盖与轴 的间隙密封用在 工作环境比较清 洁的油脂润滑处
迷宫式密封结构， 可获得可靠的密封 效果，用油脂或油 液润滑的密封。
非接触式密封
1—端盖2—螺母
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模块二 数控机床的主传动系统装调与维修 任务一 认识数控机床的主传动系统
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数控机床的主传动系统组成：
数控机床的主传动系统主要包括主轴箱、主轴头、主轴 本体、轴承等，是机床的关键部件，其作用如表2-1所示。
(2)通过带传动的主传动 主要用在转速较高、变速范围不大的机床。适用于高速、低转矩特性的主 轴。常用的是同步齿形带。
带传动的主传动
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带传动是传统的传动方式，常见的有V形带，平带，多联V形 带，楔带和齿形带。
1)多联V形带 多联V形带又称复合V形带，有双联和三联两种，每种都有3种 不同的截面，横断面呈楔形，楔角为40°。
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任务巩固
一、填空题
1．滚动轴承间隙的调整或预紧，通常是使轴承内、外圈相对轴向移动 来实现的。常用的方法有轴承内圈移动、修磨座圈或隔套和自动预紧三 种。 2．主轴部件包括主轴箱、主轴头、主轴本体、轴承等，是机床的关键 部件。 3．液体静压轴承装置主要由供油系统、节流器和轴承三部份组成。 4．主轴的接触式密封主要有油毡圈和耐油橡胶密封圈密封。 5．滑动轴承在数控机床上最常使用的是静压滑动轴承。
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书名：数控机床机械系统装调与维修一 体化教程 ISBN： 978-7-111-44603-3 作者：韩鸿鸾 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
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数控机床机械系统装调与维修一体化教程 主编：韩鸿鸾
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2.分段无级变速 有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上配以齿轮变速等
变速机构，使之成为分段无级变速。 (1)带有变速齿轮的主传动(图2—4a)
三位液压拨叉工作原理图 1、5—液压缸2—活塞杆3—拨叉4—套筒 变速齿轮的主传动
常见支承的故障（让学生上网查询、图书馆查资料，并 在教师的参与下讨论总结数控机床支承常见的故障）
主轴支承部件常见故障诊断及排除修方法
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任务拓展 电主轴的选用
电主轴选用的一般原则： 1.要熟悉和了解电主轴的结构特点、基本性能、主要参数 、润滑和冷却的要求等基本内容； 2.结合目前具备的条件，如机床的类型及特点、电源条件 、润滑气源条件、冷却条件、加工产品特点等诸多因素来考虑 如何正确选择适宜的电主轴。 3.选用电主轴最重要的是选定其最高转速、额定功率、转 矩和转矩与转速的关系。
电主轴结构
转子由转子铁心、鼠 笼、转轴三部分组成
片叠压而成
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二、主轴支承
1.滚动轴承支承 (1)数控机床常用滚动轴承
双列推力角接触球轴承 双列圆锥滚子轴承
圆柱滚子轴承
常用滚动轴承实物图
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(2)主轴滚动轴承的配置
能使主轴获得较 大的径向和轴向 刚度，满足机床 强力切削的要求， 应用于各类数控 机床的主轴。
主轴前支承的密封结构
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：主轴拆卸下来以后应怎样放置与保存 三、主轴的维护
主轴维护
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四、主轴支承故障诊断与维修
1.开机后主轴不转动的故障排除
故障现象:开机后主轴不转动
故障分析：
（1）检查电动机情况良好，传动键没有损坏；
（2）调整V带松紧程度，主轴仍无法转动；
多联V形带
多联V形带
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2)多楔带
多楔带综合了V形带和平皮带的优点。运转时振动小，发热少，
运转平稳，重量轻。在40m／s的线速度下来使用。也不会产生打滑
，传动功率比V形带大20%～30%。
多楔带有H型、 J型、K型、L型、 M型等型号， 常用的多楔带 有J形齿距为 2.4mm，L形齿 距为4.8mm， M形齿距为 9.5mm三种规 格
内装电动机主轴传动结构
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数控机床的高速电轴单元包括动力源、主轴、轴承和机架等几个部分。
高速主轴
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轴壳是高速电主轴的主 要部件，轴壳的尺寸精 度和位置精度直接影响 主轴的综合精度。
转轴的制造 精度直接影 响电主轴的 最终精度
由具有高磁导 率的优质硅钢
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2.接触式密封 主要有油毡圈和耐油橡胶密封圈密封。
接触式密封 l—甩油环 2—油毡圈 3—耐油橡胶密封圈
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对数控机床的非接触式密封进行拆装与调整
1—进油口 2—轴承 3—套筒 4、5—法兰盘 6—主轴 7—泄漏孔 8—回油斜孔 9—泄油孔
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2.修磨座圈或隔套
修磨座圈
隔套
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3.自动预紧
用沿圆周均布的弹簧来对轴承预加一个基本不变的载荷，轴承磨 损后能自动补偿，且不受热膨胀的影响。缺点是只能单向受力。
自动预紧
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：您对所在学校的数控机床主轴支承预紧时遇到 了什么情况？您是怎样解决的？ 二、主轴的密封
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该机构除液压缸和活塞
杆外，还增加了套筒4。
当液压缸1通入压力油，
而液压缸5卸压时，活
塞杆2便带动拨叉3向左 移动到极限位置，此时 拨叉带动三联齿轮块移 动到左端。
当液压缸5通压力油， 而液压缸1卸压时， 活塞2和套筒4一起 向右移动，在套筒4
碰到油缸5的端部后，
主传动系统
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任务目标
1 掌握主轴变速的方式 2 掌握主轴的支承 3 掌握主轴的密封 4 掌握主轴支承的调整与装配方法 5 掌握主轴的维护方法 6 掌握主轴支承故障的诊断与维修方法
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2.在驱动轴上的带轮应直接安装在电动机轴上。 3.同步齿形带必须预加载。预加载的方法可以是电动机的径向位移 或是安装张力轮。 4.地较长的自由齿形带(大于带宽9倍)，为衰减带振动常用张力轮。 张力轮可以是安装在齿形带内部的牙轮，但是更好的方式是在齿形 带外部采用圆筒形滚轮，
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任务实施
：对数控机床主传动系统的结构进行感性认识
主传动系统的组成
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一、主轴变速方式
l.无级变速 数控机床一般采用直流或交流主轴伺服电动机实现主轴无级变速。
无级变速
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6．高速切削技术的发展，采用了“电主轴单元”和“直线电机单元”等。 7．分段无级变速的方式有带有变速齿轮的主传动、通过带传动的主传动、
用两个电动机分别驱动主轴、内装电动机主轴等形式 8．多联V形带又称复合V形带，有双联和三联两种，横断面呈楔形，楔角为
40°。 9．数控机床上常用的多楔带有J形齿距为2.4mm，L形齿距为4.8mm，M形齿距
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任务拓展 电主轴的选用
注意事项： 1.从实际需要出发，切忌“贪高(高转速)求大(大功率)”，以免造成 性能冗余、资金浪费、维护费事，以致后患无穷。 2.根据实际可行的切削规范，对多个典型工件的多个典型工序多做 计算。 3.不要单纯依靠样本来选用，而应多与供应商的销售服务专家深入 交谈，多听他们的有益建议。 4.注意正确选择轴承类型与润滑方式。在满足需求的条件下，应选 用陶瓷球混合轴承与永久性油润滑的组合，可省去润滑部件并方便维 护。
(3)用两个电动机分别驱动主轴 高速时由一个电动机通过带传动，低速时，由另一个电动机通过 齿轮传动。两个电动机不能同时工作，也是一种浪费。
两个电动机分别驱动
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(4)内装电动机主轴 电动机转子固定在机床主轴上，结构紧凑。电主轴是电动机转子装 在主轴上主轴就是电动机轴，多用在小型加工中心机床上。这也是近来 高速加工中心主轴发展的一种趋势。
（3）检查测量电磁制动器的接线和线圈均正常，拆下制动器发现
弹簧和摩擦盘也完好；
（4）拆下传动轴发现轴承因缺乏润滑而烧毁，将其拆下，手盘转
动主轴正常。
故障处理：换上轴承重新装上主轴转动正常，主轴制动迅速，故
障排除。
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2.孔加工时表面粗糙度值太大的故障维修
故障现象：零件孔加工时表面粗糙度值太大，无法使用。 故障分析：此故障的主要原因是主轴轴承的精度降低或间 隙增大。 故障处理：调整轴承的预紧量。经几次调试，主轴恢复了 精度，加工孔的表面粗糙度也达到了要求。