石　玉

摘要：數(shù)控機(jī)床集微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)及伺服驅(qū)動技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)于一體，是高度機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品。由于數(shù)控機(jī)床是一種價格昂貴的精密設(shè)備，因此，其維護(hù)更是不容忽視。本文依據(jù)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)，歸納和總結(jié)在使用數(shù)控機(jī)床過程的應(yīng)注意事項和日常維護(hù)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；特點(diǎn)；維護(hù)

1數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展簡史及趨勢

1946年誕生了世界上第一臺電子計算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會奠定了基礎(chǔ)。1952年，計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國誕生了第一臺數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀(jì)以來，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。

1.1.數(shù)控(NC)階段(1952～1970年)

早期計算機(jī)的運(yùn)算速度低，對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機(jī)床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺機(jī)床專用計算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控(HARD-WIREDNC)，簡稱為數(shù)控(NC)。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)了三代，即1952年的第一代——電子管；1959年的第二代——晶體管；1965年的第三代——小規(guī)模集成電路。

1.2.計算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(1970年～現(xiàn)在)

到1970年，通用小型計算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計算機(jī)數(shù)控(CNC)階段(把計算機(jī)前面應(yīng)有的“通用”兩個字省略了)。到1971年，美國INTEL公司在世界上第一次將計算機(jī)的兩個最核心的部件——運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器(MICROPROCESSOR)，又可稱為中央處理單元(簡稱CPU)。

到1974年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺機(jī)床能力有富裕(故當(dāng)時曾用于控制多臺機(jī)床，稱之為群控)，不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于微處理器是通用計算機(jī)的核心部件，故仍稱為計算機(jī)數(shù)控。

到了1990年，PC機(jī)的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC的階段。

總之，計算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年的第四代——小型計算機(jī)；1974年的第五代——微處理器和1990年的第六代——基于PC(國外稱為PC-BASED)。

1.3 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢

高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床也實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。高精度：數(shù)控機(jī)床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。

2數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)

2.1具有高度柔性。

在數(shù)控機(jī)床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機(jī)床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。因此，數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費(fèi)用。

2.2 加工精度高。

數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般可達(dá)到0.005～0.1mm，數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個脈沖信號，則機(jī)床移動部件移動一個脈沖當(dāng)量（一般為0.001mm），而且機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。

2.3 加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。

加工同一批零件，在同一機(jī)床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。

2.4 生產(chǎn)率高。

數(shù)控機(jī)床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時代，數(shù)控機(jī)床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。

2.5 利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。

數(shù)控機(jī)床的加工，可預(yù)先精確估計加工時間，所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息，易于實現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化，目前已與計算機(jī)輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）有機(jī)地結(jié)合起來，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。

3數(shù)控機(jī)床的維護(hù)

3.1數(shù)控機(jī)床的工作場地選擇

（1）避免陽光的直接照射和其它熱輻射、避免太潮濕或粉塵過多的場所,盡量在空調(diào)環(huán)境中使用,保持室 溫20℃左右。由于我國處于溫帶氣候、受季風(fēng)影響、溫度差異大，對于精度高、價格貴的數(shù)控機(jī)床,應(yīng)置于有空調(diào)的房間中使用。（2）要避免有腐蝕氣體的場所。因腐蝕氣體易使電子元件變質(zhì),或造成接觸不良,或造成元件短路,影響機(jī)床的正常運(yùn)行。（3）要遠(yuǎn)離振動大的設(shè)備(如沖床、鍛壓設(shè)備等)。對于高精度的機(jī)床還應(yīng)采用防振措施(如防振溝等)。（4）要遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁干擾源,使機(jī)床工作穩(wěn)定。

3.2配備高素質(zhì)的編程、操作和維護(hù)人員。

數(shù)控機(jī)床是綜合了計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、精密測量技術(shù)和機(jī)床設(shè)計等先進(jìn)技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，其控制系統(tǒng)復(fù)雜、價格昂貴。因此配備的人員必須具備以下基本素質(zhì)，一是應(yīng)有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)道德。二是具有較廣的知識面和勤學(xué)習(xí)、善思考、多動手的良好工作習(xí)慣。負(fù)責(zé)日常維護(hù)的人員，不僅要掌握計算機(jī)原理、電子電工技術(shù)、自動控制與電力拖動、測量技術(shù)、機(jī)械傳動及切削加工工藝知識，而且要具有一定的英語基礎(chǔ)和較強(qiáng)的動手實踐能力。才能全面掌控數(shù)控機(jī)床，所以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和崗位技能，是學(xué)院數(shù)控設(shè)備良好運(yùn)行的基本保障。

3.3 建立數(shù)控設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)制度。

數(shù)控機(jī)床種類多，各類數(shù)控機(jī)床因其功能，結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)不同,各具不同的特性。其維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容和細(xì)則也各有其特色，具體應(yīng)根據(jù)其機(jī)床種類、型號及實際使用情況,并參照機(jī)床使用說明書要求，針對性地制訂并嚴(yán)格制定日常維護(hù)保養(yǎng)制度是非常必要的。日常維護(hù)工作可以分為每天檢查、每周檢查、每半年檢查和不定期檢查等各種檢查周期。檢查內(nèi)容為常規(guī)檢查內(nèi)容。對一些頻繁運(yùn)動的元、部件（無論是機(jī)械傳動部分還是驅(qū)動控制部分），都應(yīng)該作為定期的檢查對象。如重復(fù)定位精度，必須每次技能鑒定前作重點(diǎn)檢查，以保證學(xué)生在考核中得到較好的尺寸精度。另外對于儲存器（CMOS）供電電池，應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)通電狀態(tài)下更換新電池，以確保存儲參數(shù)不丟失，數(shù)控系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.4做好數(shù)控裝置的維護(hù)。

3.4.1 做好機(jī)床排故工作。

機(jī)床一旦出現(xiàn)報警，說明機(jī)床已出現(xiàn)故障或處在非正常工作狀態(tài)。應(yīng)該首先查明原因，然后才能繼續(xù)運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床一旦停機(jī)，直接影響實習(xí)教學(xué)計劃，后果非常嚴(yán)重。因此，維護(hù)人員必須要有高超技術(shù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，認(rèn)真作好維修記錄，對故障發(fā)生的原因進(jìn)行科學(xué)地分析，發(fā)現(xiàn)故障的根源與規(guī)律，從而排除機(jī)床故障。

3.4.2注意數(shù)控裝置的防塵。

首先，除進(jìn)行必要的檢修外，平時應(yīng)盡量少開柜門，因為柜門常開易使空氣中飄浮的灰塵、油霧和金屬粉末落在印刷線路板上和電器接插件上，很容易造成元器件之間的絕緣電阻下降，從而引發(fā)故障甚至造成元器件損壞，所以加強(qiáng)數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的密封管理很重要。有些數(shù)控機(jī)床的主軸速度控制單元安裝在強(qiáng)電柜中，強(qiáng)電柜門關(guān)的不嚴(yán)是使電器元件損壞、是數(shù)控系統(tǒng)控制失靈的一個原因。

其次，對一些已受外部灰塵、油霧污染的電路板和接插件可采用專用電子清潔劑噴洗。

3.4.3 重視數(shù)控裝置的散熱。

應(yīng)每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個冷卻風(fēng)扇工作是否正常，應(yīng)視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過濾網(wǎng)上灰塵積聚過多，需及時清理，否則將會引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高（一般不允許超過55℃），造成過熱報警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。

3.5應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門。

因為在機(jī)加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負(fù)荷長期工作，打開數(shù)控柜的門來散熱，這是種絕不可取的方法，最終會導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應(yīng)該有一種嚴(yán)格的規(guī)定，除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修，不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時敞開柜門。

3.6數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護(hù)。

為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機(jī)床應(yīng)滿負(fù)荷使用，而不要長期閑置不用，由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長期閑置不用時，為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞，需注意以下兩點(diǎn)：

（1）要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應(yīng)如此，在機(jī)床鎖住不動的情況下（即伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)時），讓數(shù)控系統(tǒng)空運(yùn)行。利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的潮氣，保證電子器件性能穩(wěn)定可靠，實踐證明，在空氣濕度較大的地區(qū)，經(jīng)常通電是降低故障率的一個有效措施。

（2） 數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動和直流主軸伺服驅(qū)動的，應(yīng)將電刷從直流電動機(jī)中取出，以免由于化學(xué)腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞，甚至使整臺電動機(jī)損壞。

參考文獻(xiàn)：

[1]王永章等.數(shù)控技術(shù).高等教育出版社，2003(4).

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