摘要：数控机床又称CNC（Computer Numerical）机床，即计算机数字控制机床，随着科学技术的发展，机械加工行业针对产品提出了高精度，高复杂性的要求。而且随着产品的更新换代，不仅对机床设备提出了高精度和高复杂性的要求。而且伴随产品的更新换代，不仅对机床设备提出了高精度和高效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。本文通过阐述数控机床的特点及应用来导入数控机床日常维护，突出数控机床的日常维护是延续数控机床生命周期的有效手段。

 

结合数控机床的性能及使用特点，本文对基本养护方法做了详尽介绍，包括各部件的维护和工作人员的素质要求，并着重对预防性维护及数控机床的点检进行了分析，给出了较为系统维护保养方法，对数控机床的维护工作具有一定指导意义。

 

 

关键词

 

 

第一章   数控机床的特点和注意事项

 

1.1 数控机床的特点

数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：

　　●加工精度高，具有稳定的加工质量；

　　●可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；

　　●加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； ●机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；

　　●机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；

　　●对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

1.2 数控机床的组成

 

(1) 主机，是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件，是用于完成各种切削加工的机械部件。

 

(2) 数控装置，是数控机床的核心，包括硬件以及相关的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的储存、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

(3) 驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

(4) 辅助装置，是指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头、还包括刀具及监控监测装置等。

(5) 变成及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

 

1.3 数控机床的注意事项

 

1.3.1数控机床的使用要求

 

(1) 对使用人员的要求。数控机床的使用人员必须具备初步的机、电、液基础知识和一定的机械加工实践能力。一名合格的使用人员应具有熟练的操作技巧及快速理解程序的能力，还应该具备对常见故障的判断与处理技能。

   

(2) 机床位置环境要求。机床的位置应远离振源，避免阳光直射、热辐射、潮湿及气流的影响。数控机床的环境温度应低于30摄氏度，相对适度不超过80%。

 

(3) 数控机床对电源的电压有较高的要求，电源的电压波动必须在允许范围内，并保持相对稳定。

 

(4) 按机床说明书使用机床。使用机床时，不允许随意改变制造厂设定的控制系统的参数，不允许随意提高液压系统的压力及更换机床附件等。

 

1.3.2 数控机床的操作规程

 

(1)   操作者必须熟悉机床的性能、结构、传动原理及控制，严禁超性能使用。

(2)   工作前，应按规定对机床进行检查，查明电气控制是否正常，各开关、手柄位置是否在规定位置上，润滑油是否通常，油质是否良好，并按规定加润滑油。

(3)   开机时应先注意液压和气压系统的调整，检查总系统的工作压力必须在额定范围内，溢流阀、顺序阀、减压阀等调整压力正确。定期清理气压系统的杂质和水液，保持清洁和干燥。

(4)   开机时应低速运行3-5分钟，查看各部分运行是否正常。

(5)   加工工件前，必须进行加工模拟或试运行，严格检查调整加工原点、刀具参数、加工参数及运动轨迹，并且要将工件清理干净，特别注意工件是否固定牢固，调节工具是否已经移开。

(6)   工作中发生不正常现场或故障时，应立即停机排除，或通知维修人员检修。

(7)   工作完毕后，应及时清扫机床，并将机床回复到原始状态，各开关、手柄放于非工作位置上，切断电源。

 

第二章   数控机床日常维护的目的及意义

 

数控技术是数字信息对机械运动过程进行控制的技术，数控设备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴机械加工制造业的渗透形成的机电一体化产品，与普通机床相比较，数控机床不仅具有零件加工精度高、生产效率高、产品质量稳定自动化程度极高的特点，而且它还可以完成普通难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工，因而数控机床在机械制造业中的地位显得愈来愈为重要。其技术范围覆盖制造业很多领域，是现代制造业的关键设备，是企业提高效率和竞争力的关键设备。但是，我们应当清醒地认识到：在企业生产中，数控机床能否达到加工精度高、产品质量稳定、提高生产效率的目标，这不仅取决于机床本身的精度和性能，很大程度上也与操作者在生产中能否正确地对数控机床进行维护保养和使用密切相关。只有坚持做好对机床的日常维护保养工作，才可以延长元器件的使用寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，争取机床长时间稳定工作；也才能充分发挥数控机床的加工优势，达到数控机床的技术性能，确保数控机床能够正常工作。因此，做好日常维护保养，可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行。

 

 

第三章   数控机床的预防性保养工作

 

一、预防性维护的重要性
　　数控机床在运行一定时间后，某些电器元件或机械部件难免会出现一些损坏或故障，对于这种高精度、高效益且又昂贵的设备，如何延长电器元件的使用寿命和零部件的磨损周期，预防各种故障，非凡是将恶性事故消灭在萌芽状态，从而提高机床的无故障工作时间和使用寿命，一个重要的方面就是要做好预防性维护工作。数控机床通常都是企业较为要害的设备，运行中出现一些不正常现象，但也不一定影响运行，生产任务较忙时往往让机床带病工作，没有及时做预防维护工作，这样长时间使用之后，必然造成机床产生较大故障。在现在设备治理理念中，应做到事前维护而不是事后抢修。最大力度地发挥机床效率，同时也节约费用。
　　二、预防性维护的主要部位及方法
　　1．严格遵守操作规程
　　数控机床的编程、操作和人员，必须经过专门的技术培训，熟悉所用机床的机械、数控系统、强电设备、液压、气动部分的有关知识以及机床的使用环境、加工条件等。能按机床和数控系统使用说明书的要求正确、合理地使用，应尽量避免因操作不当引起的故障。通常，数控机床的故障相当一部分是由于操作、编程人员对机床的把握程度太低而造成的，同时设备治理人员应编制出完善合理的操作规程，要求操作人员严格按照操作规程的要求进行正常维护工作，作好交接班记录，填写好点检卡。
　　2．防止数控系统和驱动单元过热
　　由于数控机床结构复杂、精度高，因此对温度控制较严，一般数控机床都要求环境温度为20℃左右，同时机床本身也有较好的散热通风系统，在保证环境温度的同时，也应保证机床散热系统的正常工作。要定期检查电气柜各冷却风扇的工作状态，应根据车间环境状况每半年或一季度检查清扫一次。数控及驱动装置过热往往会引起许多故障，如控制系统失常，工作不稳定，严重的还能造成模块烧坏。
　　3．监视数控系统的电网电压
　　通常数控系统答应的电网电压波动范围在85%～110%，假如超出此范围，轻则数控系统工作不稳定，重则造成重要的电子元器件损坏。因此要经常注重电网电压的波动，对于电网质量比较恶劣的地区，应及时配置合适的稳压电源，可降低故障。
　　4．机床要求有良好的接地
　　现在有很多企业仍在使用三相四线制，机床零地共接。这样往往会给机床带来诸多隐患。有些数控系统对地线要求很严格。如德国DMU公司生产的五轴联动加工中心，由于没有使用单独接地线，多次造成机床误动作甚至烧毁了一套驱动系统。因此，为了增强数控系统的抗干扰能力最好使用单独的接地线。
　　5．机床润滑部位的定期检查
　　为了保证机械部件的正常传动，润滑工作就显得非常重要。要按照机床使用说明书上规定的内容对各润滑部位定期检查，定期润滑。
　　6．定期清洗液压系统中的过滤器
　　过滤器假如堵塞，往往会引起故障。如液压系统中的压力传感器、流量传感器信号不正常，导致机床报警。有些油缸带动的执行机构动作缓慢，导致超时报警或执行机构动作不到位等情况。
　　7．定期检查气源情况
　　数控设备基本上都要使用压缩空气，用来清洁光栅尺、吹扫主轴及刀具，油雾润滑以及用气缸带动一些机械部件传动等。要求气源达到一定的压力并且要经过干燥和过滤。假如气源湿度较大或气管中有杂质，会对光栅尺造成极大的影响甚至会损坏光栅尺。同时油雾润滑中的气源中如含有水和杂质会直接影响润滑，尤其是高精度高转速的主轴。
　　8．液压油和冷却液要定期更换
　　由于液压系统是封闭网路，液压油使用一定时间后，油质会有所改变，影响液压系统的正常工作。因此必须按规定定期更换。
　　9．定期检查机床精度
　　机床使用一段时间后，其精度肯定有所下降，甚至有可能出废品。通过对机床几何精度的检测，有可能发现机床的某些隐患，如某些部件松动等。用激光干涉仪对位置精度定期检测，如发现精度有所下降，可通过数控系统的补偿功能对位置精度进行补偿，恢复机床精度，提高效率。
　　10．定期检查和更换直流电动机电刷
　　一些老数控机床上使用的大部分是直流电动机，其电刷的过度磨损会影响其性能。必须定期检查电刷。数控车床、数控铣床、加工中心等应每年检查一次，频繁加速机床（如冲床等）应每两个月检查一次。
　　11．要注重电控柜的防尘和密封
　　车间内空气中飘浮着灰尘和金属粉末，电控柜假如防尘措施不好，金属粉末很轻易积聚在电路板上，使电器元件间绝缘电阻下降，从而出现故障甚至使元件损坏。这一点对于电火花加工设备和火焰切割设备尤为重要。另外有些车间卫生较差，老鼠较多，假如电控柜密封不好，会经常出现老鼠钻进电控柜内咬断控制线，甚至将车间内肥皂、水果皮等带到线路板上，这样不仅会造成元器件损坏，严重的会使数控系统完全不能工作，这一点在日常中己多次碰到，应引起足够重视。
　　12．存储器用电池要定期检查和更换
　　通常数控系统中部分CMOS存储器中的存储内容在断电时靠电池供电保持，一般采用铿电池或可充电镍福电池。当电池电压下降到一定值就会造成参数丢失，因此要定期检查电池，及时更换。更换电池时一般要在数控系统通电状态下进行，以免造成参数丢失。
　　13．注重机床数据的备份和技术资料的收集
　　数控机床尤其是较为复杂的加工中心仅机床参数就有几千个，还有PLC程序以及宏程序等。而数控机床有时会发生主板或硬盘故障或者由于外界干扰等原因造成数据丢失。假如没有备份数据的话，将是一件非常麻烦的事，有可能造成系统瘫痪。同时对数控设备的，技术资料显得非常重要，有些机床生产厂家提供的资料不全，给工作带来很多不便。因此平时的工作中一定要注重相关技术资料的收集。
　　14．定期检查机床制冷单元运行情况
　　很多机床尤其是加工中心都配有制冷单元，制冷单元运行的好坏，直接影响机床精度和使用寿命。如瑞士DIXI公司生产的五轴联动加工中心使用GE FANUC 181系统，机床CRT屏幕上可以随时调出机床要害部位以及空调的温度变化情况。假如制冷单元效果不好，主轴在高速旋转时温度曲线表中主轴温升就非常快。此时操作人员假如不及时采取措施，轻则影响产品精度，重则损坏主轴。因此要经常清洗制冷单元进出风口的过滤网，注重空调高低压保护情况，防止制冷剂的泄漏等。
　　15．数控设备在长期不用时的维护
　　当数控设备长期闲置不用时，也应定期进行保养。首先应经常给系统通电，在机床锁住不动的情况下让其空运行，利用电器元件本身的发封吗区走数控柜内潮气，以保证电子元器件的性能稳定可靠。实践证实，经常闲置不用的机床，尤其是在梅雨季节后，开机时往往轻易发生各种故障。假如闲置时间较长，应将直流电机电刷取出来，以免由于化学腐蚀损坏换向器。

 

第四章 数控机床日常维护的基本要求

 

4.1数控设备的使用环境

为提高数控设备的使用寿命，一般要求避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。精密数控设备要远离震动过大的设备，如冲床、锻压设备等。

4.2良好的电源保证

为了避免电源波动幅度大（大于±10%）和可能的瞬间干扰信号影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电器干扰。

4.3制定有效操作规程

在数控机床的使用与管理方面，应制定一系列切合实际、行之有效的操作规程。例如润滑、保养、合理使用及规范的交接班制度等，是数控设备使用及管理的主要内容。制定和遵守操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一。实践证明，众多故障都可由遵守操作规程而减少。

4.4购买数控机床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。加工中，尽量减少数控机床的主轴启闭，以降低对离合器、齿轮等器件的磨损。没有加工任务时，数控机床也要定期通电，最好是每周通电1~2次，每次空运行1小时左右，以利用机床本身的发热量来降低机内的湿度，使用电子元件不致受潮，同时也能及时发现有无电池电量不足报警，以防止系统设定参数的丢失。

4.5严格遵循正确的操作规程

无论是寿命类型的数控机床，他都有一套自己的操作规程，这既是保养操作人员人身安全的重要措施之一，也是保证设备安全、使用产品质量等的重要措施。因此，使用者必须按照操作规程正确操作，如机床在第一次使用或长期没有时，应先使其空转几分钟；并要特别注意使用中注意开机、关机的顺序和注意事项。

4.6要冷静对待机床故障，不可盲目处理

机床在使用中不可避免地会出现一些故障，此时操作者要冷静对待，不可盲目处理，以免产生更为严重的后果，要注意保留现场，待维修人员来后如实说明故障前后的情况，并参与共同分析问题，尽早排除故障。故障若属于操作原因，操作人员要及时吸取经验，避免下次犯同样的错误。

4.7数控机床配置适合的自动编程系统

手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件程序，简单易行。当工件比较复杂时（如凸轮或多维空间曲面等），手工编程周期长（数天或数周）、精度差、易出错。因此，快速、准确地编制程序就成为提高数控机床使用率的重要环节；为此，有条件的用户最好配置必要的自动编程系统，提高编程效率。

4.8数控机床配置必要的附件和刀具

为了充分发挥数控机床的加工能力，必须配备必要的附件和刀具。切忌花了几十万买来一台数控机床，因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整机的正常运行。由于单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价，因此，有条件的企业尽量在购买主机时一并购置易损部件及其他附件。

4.9加工前的准备

加工前要审查工件的数控加工工艺，应重视生产技术预备工作（包括工件数控加工工艺分析、加工程序编制、工装与刀具配置、原材料预备及试切加工等）以缩短生产预备时间，充分提高数控机床的使用效率。合理安排适合在数控机床加工的各种工件，安排好数控机床加工运转所需的节拍。

4.10数控系统的维护

(1)制定数控系统日常维护的规章制度，严格遵守操作规程和日常维护制度。

(2)尽量少开数控柜和强电柜门

        在机加工车间的空气中一般会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦他们落在数控系统内的电路板或者电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，最终将导致数控系统的加速损坏。

(3)清扫数控柜的散热通风系统

应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。

(4)长监视数控系统用的电网电压

通常各公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的85%~110%的范围内波动。如果超出此范围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。

(5)定期更换存储用电池

在一般情况下，几十电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常工作；另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。

(6)数控系统长期不使用的维护

为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：

①要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，时间证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。  

②数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。

(7)备用印刷线路板的维护

对于已购置的备用印刷线路板，应定期装到数控系统上通电运行一段时间，以防损坏。

(8)做好维修前期的准备工作

 

4.11机械部件的维护

 

(1)传动链的维护

定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的丢转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，即使补充油量，并清晰过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。

(2)滚珠丝杠螺纹副的维修

定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反响传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。

(3)刀库及换刀机械手的维护

严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常工作；检查刀具在机械手上紧缩是否可靠，发现不正常应及时处理。

 

4.12液压、气压系统的维护

包括定期对润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换；定期对液压系统进行油质化验检查和更换液压轴；定期对气压系统分水滤气器放水；

 

4.13机床精度的维护

定期进行机床水平和机械精度检查并校正。机械精度的校正方法有软硬两种。其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等；硬方法一般要在机床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。

 

4.14为维修保养做好准备

为维修保养做好预备，建立一直高水平的维修队伍，保存好设备的完整，应做好以下工作：

(1)技术准备：维修人员应在平时充分了解系统的性能。

(2)工具准备：作为最终用户，维修工具只需准备一些常规的仪器设备，如交流电压表，直流电压表，可以用指针式的也可以是数字式的，测量误差在±2%范围内即可。万用表也是一种常用的仪表。

(3)备件准备：一旦由于数控系统的部件或元器件损坏，使系统发生故障。为能及时排除故障，用户应准备一些常用的备件。