操作數控鉆銑床基本要素方法

一、數控鉆銑床工作前的準備：

   數控鉆銑床在操作前要進行嚴格的準備，才能更好的進行工作。工作前的準備如下：
       1、操作前必須熟悉數控鉆銑床的一般性能、結構、傳動原理及控制程序，掌握各操作按鈕、指示燈的功能及操作程序。在弄懂整個操作過程前，不要進行機床的操作和調節.
       2、開動機床前，要檢查機床電氣控制系統是否正常，潤滑系統是否暢通、油質是否良好，并按規定要求加足潤滑油，各操作手柄是否正確，工件、夾具及刀具是否已夾持牢固，檢查冷卻液是否充足，然后開慢車空轉3～5分鐘，檢查各傳動部件是否正常，確認無故障后，才可正常使用。
      3、程序調試完成后，必須經指導老師同意方可按步驟操作，不允許跳步驟執行。
     4、加工零件前，必須嚴格檢查機床原點、刀具數據是否正常并進行無切削軌跡仿真運行。
二、在銑削復雜工件時，數控立銑刀的使用應注意以下問題： 
     1.立銑刀的裝夾 
     加工用立銑刀大多采用彈簧夾套裝夾方式，使用時處于懸臂狀態。在銑削加工過程中，有時可能出現立銑刀從刀夾中逐漸伸出，甚至完全掉落，致使工件報廢的現 象，其原因一般是因為刀夾內孔與立銑刀刀柄外徑之間存在油膜，造成夾緊力不足所致。立銑刀出廠時通常都涂有防銹油，如果切削時使用非水溶性切削油，刀夾內 孔也會附著一層霧狀油膜，當刀柄和刀夾上都存在油膜時，刀夾很難牢固夾緊刀柄，在加工中立銑刀就容易松動掉落。所以在立銑刀裝夾前，應先將立銑刀柄部和刀 夾內孔用清洗液清洗干凈，擦干后再進行裝夾。 
     當立銑刀的直徑較大時，即使刀柄和刀夾都很清潔，還是可能發生掉刀事故，這時應選用帶削平缺口的刀柄和相應的側面鎖緊方式。 立銑刀夾緊后可能 出現的另一問題是加工中立銑刀在刀夾端口處折斷，其原因一般是因為刀夾使用時間過長，刀夾端口部已磨損成錐形所致，此時應更換新的刀夾。 
      2.立銑刀的振動 
      由于立銑刀與刀夾之間存在微小間隙，所以在加工過程中刀具有可能出現振動現象。振動會使立銑刀圓周刃的吃刀量不均勻，且切擴量比原定值增大，影響加 工精度和刀具使用壽命。但當加工出的溝槽寬度偏小時，也可以有目的地使刀具振動，通過增大切擴量來獲得所需槽寬，但這種情況下應將立銑刀的最大振幅限制在 0.02mm以下,否則無法進行穩定的切削。在正常加工中立銑刀的振動越小越好。  當出現刀具振動時，應考慮降低切削速度和進給速度，如兩者都已降低 40%后仍存在較大振動，則應考慮減小吃刀量。如加工系統出現共振，其原因可能是切削速度過大、進給速度偏小、刀具系統剛性不足、工件裝夾力不夠以及工件 形狀或工件裝夾方法等因素所致，此時應采取調整切削用量、增加刀具系統剛度、提高進給速度等措施。 
      3.立銑刀的端刃切削 
      在模具等工件型腔的數控銑削加工中，當被切削點為下凹部分或深腔時，需加長立銑刀的伸出量。如果使用長刃型立銑刀，由于刀具的撓度較大，易產生振 動并導致刀具折損。因此在加工過程中，如果只需刀具端部附近的刀刃參加切削，則最好選用刀具總長度較長的短刃長柄型立銑刀。在臥式數控機床上使用大直徑立銑刀加工工件時，由于刀具自重所產生的變形較大，更應十分注意端刃切削容易出現的問題。在必須使用長刃型立銑刀的情況下，則需大幅度降低切削速度和進給速度。 
     4.切削參數的選用 
     切削速度的選擇主要取決于被加工工件的材質；進給速度的選擇主要取決于被加工工件的材質及立銑刀的直徑。國外一些刀具生產廠家的刀具樣本附有刀具 切削參數選用表，可供參考。但切削參數的選用同時又受機床、刀具系統、被加工工件形狀以及裝夾方式等多方面因素的影響，應根據實際情況適當調整切削速度和進給速度。當以刀具壽命為優先考慮因素時，可適當降低切削速度和進給速度；當切屑的離刃狀況不好時，則可適當增大切削速度。 
      5.切削方式的選擇 
      采用順銑有利于防止刀刃損壞，可提高刀具壽命。但有兩點需要注意：①如采用普通機床加工，應設法消除進給機構的間隙；②當工件表面殘留有鑄、鍛工藝形成的氧化膜或其它硬化層時，宜采用逆銑。 
      6.硬質合金立銑刀的使用 
      高速鋼立銑刀的使用范圍和使用要求較為寬泛，即使切削條件的選擇略有不當，也不至出現太大問題。而硬質合金立銑刀雖然在高速切削時具有很好的耐磨性，但它的使用范圍不及高速鋼立銑刀廣泛，且切削條件必須嚴格符合刀具的使用要求。
 三、數控鉆銑床螺紋銑削的編程與加工
      數控鉆銑床或MC是依據坐標系統來確定其刀具運動的路徑，因此坐標系統對CNC程序設計極為重要。各軸的標注，CNS是采用右手直角坐標系統。大姆指 表示X軸 ，食指表示Y軸，中指表示Z軸，且手指頭所指的方向為正方向。X、Y、Z軸向是用于標注線性移動軸；另外定義三個旋轉軸，繞X軸旋轉者稱為A軸，繞Y軸旋 轉者稱為B軸，繞Z軸旋轉者稱為C軸。三旋轉軸的正方向皆定義為順著移動軸正方向看，順時針回轉為正，逆時針回轉為負。
      數控鉆銑床先定義Z軸，以工具機的主軸線為Z軸，再以刀具遠離工件的方向為正，故以 立式CNC銑床為例，主軸向上為"＋Z"方向，向下為 "－Z" 方向，如圖3所示。接著定 義X軸，以操作者面向床柱，其刀具沿左右方向移動者為X軸，且規定向右為正方向；最后依 右手直角坐標系統決定Y軸，故其刀具沿前后方向移動者為Y軸，向前為正Y方向，向后為負Y方向。以上定義者稱為程序坐標系（或稱為工件坐標系），其三軸的 交點即1－4節所述的程序原點。圖3的右側所示即為程序坐標系。程序設計人員是依據程序坐標系來指述刀具動路，且必須假設工件固定不動，刀具沿著工件輪廓 移動加工。
      標示于數控鉆銑床上的坐標軸所形成的坐標系稱為機械坐標系，一般CNC 銑床或MC在機械上會貼上機械坐標系的軸向。機械的移動是根據機械坐標系，因為CNC銑床 或MC在X、Y軸上實際是工件移動而非刀具移動，所以為了符合程序設計人員假設工件固定不動，其機械坐標系的X、Y軸正、負方向與程序坐標系相反。故程序 設計人員指令刀具向程序 坐標系的X軸正方向移動，而實際上是工件向機械坐標系的X軸正方向移動，使兩者一致。
       在數控鉆銑床上加工內螺紋,在內螺紋加工前其底孔已加工完成(底孔直徑為38.5mm),試編寫其數控銑加工程序。
 編程分析:在本例編程過程中,用變量“#101”來表示每條螺旋線的終點Z坐標,則每條相連的螺旋線終點的Z坐標相差一個螺距。其加工程序如下:

00033;

G90 G94 G40 G21 G17 G54;
G91 G28 Z0;
G90 G00 X0 Y0;
M03 S600 M08;
G00 Z20.0;
G01 Z2.0 F100; (刀具下降至Z向起刀點)
#101=0.5; (螺旋線終點的Z坐標) 
G41 G01 X20.0 Y0 D01 ; (螺旋線起始點)
N100 G02 I-20.0 Z=#101;(加工螺旋線)
#101=#101-1.5;(計算下一條螺旋線Z向終點坐標)
IF[#101 GT -28.0] GOTO100;
G40 G01 X0.0 Y0.0;
G91 G28 Z0;
M05 M09;
M30; 
數控程序中指令格式：G01 X-----------_Y-_Z_F_；
工件的輪廓為直線時，皆以G01指令切削之。X、Y、Z坐標位置為切削之終點，可三軸同 動或二軸同動或單軸移動，而由F值指定切削時的進給速率，單位一般設定為mm ／ min。
 現以圖1說明G01用法。假設刀具由程序原點往上銑削輪廓外形。
G 90 G01 Y17. F80；
X -10. Y30.；
G91 X -40.；
Y -18.；
G90 X -22. Y0；
X0.；
      F機能是持續有效指令，故切削速率相同時，下一單節可省略，如上面程序所示。
      結論：一般的螺紋銑削加工,采用多條螺旋方式進行編程,程序較長,容易在編程及輸入過程中出錯,而采用宏程序結合螺旋線方式編程時,程序通俗易懂,在編程與輸入過程中減小了出錯的幾率。

數控鉆銑床使用固定循環功能注意事項:       
      1、在指令固定循環之前，必須用輔助功能使主軸旋轉。如:M03(主軸正轉)當使用了主軸停轉指令之后，一定要注憊再次使主軸回轉。若在主軸停止功能M05之后接著指令固定循環則是錯誤的，這與其他加工情況一樣。
      2、在固定循環方式中，其程序段必須有X, Y, Z軸(包括R)的位x數據，否則不執行固定循環。
      3、撤消固定循環指令除了G80外，GOO, GO1, G02, G03也能起擻消作用.因此編程時要注愈。
      4、在固定循環方式中，C43, C44仍起著刀具長度補償的作用。
      5、操作時應注愈，在固定循環中途，若利用復位或急停使數控裝工停止，但這時孔加工方式和孔加工數據還被存儲著，所以在開始加工時要特別注憊，使固定循環剩余動作進行到結束。 
四、數控銑床的故障診斷方法: 
      1、直觀法：
      直觀法是通過形貌、聲音、顏色、氣味等的變化來診斷故障的方法。它有以下幾種方法。
      A．看
      用肉眼仔細檢查有無熔絲燒斷、器件燒壞以及斷路等問題，觀察機械部分傳動軸是否彎曲、晃動等。
      B．聽
      聽數控機床因故障而產生的各種異常聲響，如電氣部分中的電源變壓器、阻抗器和電抗器等，因為鐵心松動、銹蝕等原因引起鐵片振動的吱吱聲；繼電器、接觸器等因磁回路間隙過大等原因引起的嗡嗡聲；機械的摩擦聲、振動聲和撞擊聲等。
     C．觸摸
     觸摸溫升，人類手指的觸覺是很靈敏的，能相當可靠地判斷各種異常的溫升；輕微振動也可用手感鑒別；肉眼看不清的傷痕和波紋，若用手指去觸摸可以很容易感覺出來。另外，CNC系統的虛焊或接觸不良，可通過用絕緣物輕輕敲打可疑部位再配合觸摸法來診斷。
      D．嗅
      嗅因劇烈摩擦或電氣元件絕緣破損短路而產生的煙味、焦糊味等，可較好地判斷故障。
      2、資料分析法
      資料分析法是通過查閱技術檔案資料找規律、查原因，從而判定故障所在的方法。所查閱的資料主要有：
      A．數控系統資料
      通過數控系統資料了解數控系統的特點、報警及排除方法；NC、PLC機床參數設定的含義；數控編程的方法；面板上各鍵的作用及操作方法；主軸和進給電動機的性能和驅動器的特征等。重點掌握數控系統的結構框圖，了解方框中各印制電路板的功能、接口的去向、LED發光二極管燈的含義等。
      B．電氣圖樣
     通過電氣圖樣重點看接觸器、繼電器及PLC的輸入／輸出部件等電氣元件。每個國家的電氣符號不同，應了解清楚、注意區別。  
      C．機械、液壓、氣動部分圖樣
     對于數控銑床的機械、液壓、氣動部分圖樣，要搞清楚其中各個元件的作用，并在圖上一一標出。對機電關系比較密切的部分要重點了解。
     D．外文資料
     在可能的條件下，盡量看進口機床的原版外文資料，以避免翻譯不準確造成的誤導。
     3、故障征兆分析法
     A．振動法
     由于工業現場測試條件及分析技術所限，有些故障征兆的提取與分析不易實現，有些故障征兆反映的故障狀態不敏感。相對來講，數控銑床的振動是目前公認的機械 部分最佳故障征兆提取量，它對運行狀態的反應迅速、真實而且全面，能很好地反映出大部分數控銑床機械故障的性質與范圍，并有許多先進有效的方法可供選用， 所以振動法是數控銑床故障征兆分析法中最常用的方法。振動法分時域診斷與頻域診斷兩大類，而頻域診斷又可分為振動頻域直接分析法與振動頻域二次分析法。
     (1)振動時域分析法　該法將各種故障狀態的振動時域信號與正常狀態的振動時域信號相比較，從而識別數控銑床的故障狀況。時域分析法主要分時域統計分析 法、時域相關分析法、時域同步分析法等。時域統計分析法通過求出振動信號的各種統計參數，對數控銑床的故障狀況進行分析。時域相關分析法主要采用自相關與 互相關分析，對數控銑床的故障狀況進行分析。時域同步分析法是一種在混有噪聲干擾的數控銑床信號中，提取周期性分量的有效療法，也稱相干檢波去。
     (2)振動頻域直接分析法該法是數控銑床故障診斷上最常用的方法。它把以時間為橫坐標的時域信號通過傅里葉變換分解為以頻率為橫坐標的頻域信號，得出頻譜圖，求得關于原時域信號頻率成分的幅值和相位信息，從而得出故障診斷結果。
    (3)振動頻域二次分析法該法通過對頻譜圖提供的信息進行進一步處理，以提高故障診斷的準確性。它需要把測得的頻譜圖傳輸給微機，用專用軟件進行分析。二次分析法主要有功率譜分析法、倒頻譜分析法、頻率細化分析法和小波分析法等。
     B．噪聲譜分析法
     該法在近聲場測量時，引入的于擾較小，其分析結果與振動測量很接近。如數控銑床的齒輪磨損后，由于漸開線齒廓畸變而使齒輪運轉噪聲聲壓級明顯升高，一般比正常齒輪噪聲級差大十幾分貝。噪聲的頻率一般較高，但對應的振動振幅可能并不大。如果振源零部件為運動部件，不易設置傳感器，可考慮采用噪聲譜分析法。噪聲測量具有攜帶信息豐富、測試方便和非接觸的特點，但應設法解決環境噪聲的干擾問題。
     C．油液分析法
該法通過監測潤滑油液中磨屑的分布情況及潤滑油的污染程度，來診斷數控銑床的磨損故障。其具體采用的方法有：
     (1)磁塞檢查法在數控銑床的油路系統中插入磁性探頭(磁塞)，以搜集油液中的鐵磁性磨粒，并定期進行觀察以判斷數控銑床的磨損狀態。
     (2)顆粒計數器法利用光電技術對油樣內的顆粒粒度進行自動計數和分析。
     (3)油樣光譜分析法根據油樣中各種金屬磨粒，在離子狀態
     下受到激發時所發射的特定波長的光譜，來檢測油樣中的金屬類型和含量，從而對故障進行診斷。
    (4)油樣鐵譜分析法它是一種在高梯度強磁場的作用下，將數控銑床摩擦副產生的磨粒從油樣中分離出來，按其粒度大小依次排列沉淀到一塊透明玻璃基片上，然后用各種手段觀察或測量，以獲得磨損過程的各種信息，從而分析磨損機理和判斷設備磨損狀態的一種分析方法。
       4、專家系統法
      專家系統一般應包括以下幾個部分：知識庫、推理機、對話部分、知識獲取部分和解釋幫助部分，其中最重要的部分是知識庫。建立知識庫的方法有很多，目前針 對數控銑床較常用的有故障樹法。數控銑床的故障現象按其發生部位可分為機械部分、進給驅動部分、cNC部分和主軸伺服控制部分。每一部分還可根據故障復雜 程度，劃分為更細的子系統，如CN(：部分可分為電源控制部分和顯示器部分等。每個子系統可用故障樹表示其故障。首先分析得出的系統故障事件稱為頂事件。 頂事件實際上就是一些故障現象，如“手搖脈沖發生器不起作用”、“進給方向同標記相反”等。將導致該項事件發生的直接原因，包括硬件故障、人為因素及環境 因素等列出，用適當的邏輯門把它與故障事件連接起來，稱為中間事件。逐級展開故障事件發生的原因，即產生這些現象的根源，如觸發器損壞、主印制電路板接觸 不良等，稱之為故障節點。依照此方法可建立各子系統的故障樹。建立了大量的故障樹之后，可將其轉換成機器基本數據模型，從而建立數據庫。目前常見的專家系 統還有基于神經網絡的數控銑床故障診斷專家系統，它利用神經網絡所具有的高度并行處理、自適應性、容錯性等特點，較好地構筑了故障診斷的專家系統。
      今天先為大家介紹這四大方法，我們后續講解自診斷法、備板置換法、敲擊法、儀器測量比較法等。