数控机床的安装与调试技巧

数控机床的安装与调试是机床能否恢复和达到出厂时的各项性能指标的重要环节，并且直接影响到机床的性能。

1.数控机床的安装

数控机床的安装一般包括机床基础施工、机床拆箱、吊装就位、连接组装以及试车调试等工作。小型机床的安装可以整体进行，所以比较简单。大、中型机床由于运输时分解为几个部分，安装时需要重新组装和调整，因而工作复杂得多。一般大、中型的机床安装分为以下几个部分：

（1）基础施工及机床就位

机床安装之前就应先按机床厂提供的机床基础图打好机床地基。机床的位置和地基对于机床精度的保持和安全稳定地运行具有重要意义。

机床的位置应远离振源，避免阳光照射，放置在干燥的地方。若机床附近有振源，在地基四周必须设置防振沟。安装地脚螺栓的位置做出预留孔。机床拆箱后先取出随机技术文件和装箱单，按装箱单清点各包装箱内的零部件、附件等资料是否齐全，然后仔细阅读机床说明书，并按说明书的要求进行安装，在地基上放多块用于调整机床水平的垫铁，再把机床的基础件（或小型整机）吊装就位在地基上。同时把地脚螺栓按要求安放在预留孔内。

（2）机床连接组装

机床连接组装是指将各分散的机床部件重新组装成整机的过程。如主床身与加长床身的连接，立柱、数控柜和电气柜安装在床身上，刀库机械手安装在立柱上等。机床连接组装前，先清除连接面和导轨运动面上的防锈涂料，清洗各部件的外表面，再把清洗后的部件连接组装成整机。

各部件连接定位要使用随机所带的定位销、定位块，使各部件恢复到拆卸前的位置状态，以利于进一步的精度调整。

部件安装之后，按机床说明书中的电气接线图和液压气动布管图及连接标记，把电缆、油管、气管对号连接好，并检查连接部位有无损坏和松动。特别要注意接触密封的可靠。数控柜和电气柜要检查其内部接插件有无因运输造成的损坏，检查各接线端子、连接器和印制电路板是否插入到位、连接到位及接触良好。仔细检查完成这些工作后，才能顺利试车。

（3）试车调整

机床试车调整包括机床通电试运转的粗调机床的主要几何精度。机床安装就位后可通电试车运转，目的是考核机床安装是否稳固，各传动、操纵、控制、润滑、液压、气动等系统是否正常、灵敏、可靠。

通电试车前，应按机床说明书要求给机床加注规定的润滑油液和油脂，清洗液压油箱和过滤器，加注规定标号的液压油，接通气动系统的输入气源。通电试车通常是在各部件分别通电试验后再进行全面通电试验的。先应检查机床通电后有无报警故障，然后用手动方式陆续启动各部件。检查安全装置是否起作用，各部件能否正常工作，能否达到工作指标。例如，启动液压系统时要检查液压泵电动机转动方向是否正确，液压泵工作后管路中能否形成油压，各液压元件是否正常工作，有无异常噪声，有无油路渗漏以及液压系统冷却装置是否正常工作；数控系统通电后有无异常报警；系统急停、清除复位按钮能否起作用；检查机床各转动和移动是否正常等。

机床经通电初步运转后，调整床身水平，粗调机床主要几何精度，调整一些重新组装的主要运动部件与主机之间的相对位置，如机械手刀库与主机换刀位置的校正，自动交换托盘与机床工作台交换位置的找正等。粗略调整完成后，即可用快干水泥灌注主机和附件的地脚螺栓，灌平预留孔。等水泥干固后，就可以进行下一步工作。

2.数控机床的调试

（1）机床精度调整

机床精度调整主要包括精调机床床身的水平和机床几何精度。机床地基固化后，利用地脚螺栓和调整垫铁精调机床床身的水平，对普通机床，水平仪读数不超过0.04mm/1000mm，对于高精度机床，水平仪读数不超过0.02mm/1000mm。然后移动床身上各移动部件（如立柱、床鞍和工作台等），在各坐标全行程内观察记录机床水平的变化情况，并调整相应的机床几何精度，使之达到允差范围。

小型机床床身为一体，刚性好，调整比较容易。大、中型机床床身大多是多点垫铁支承，为了不使床身产生额外的扭曲变形，要求在床身自由状态下调整水平，各支承垫铁全部起作用后，再压紧地脚螺栓。这样可保持床身精调后长期工作的稳定性，提高几何精度的保持性。一般机床出厂前都经过精度检验，只要质量稳定，用户按上述要求调整后，机床就能达到出厂前的精度。

对于带刀库的数控加工中心，还应调整机械手的位置。调整时，让机床自动运行到刀具交换位置，以手动操作方式调整装刀机械和卸刀机械手对主轴的相对位置，调整后紧固调整螺钉和刀库地脚螺钉，然后装上几把接近允许质量的刀柄，进行多次从刀库到主轴位置的自动交换，以动作正确、不撞击和不掉刀为合格。

（2）机床功能调试

机床功能调试是指机床试车调整后，检查和调试机床各项功能的过程。调试前，首先应检查机床的数控系统及可编程序控制器的设定参数是否与随机表中的数据一致。然后试验各主要操作功能、安全措施、运行行程及常用指令执行情况等，如手动操作方式、点动方式、编辑方式（EDIT）、数据输入方式（MDI）、自动运行方式、行程的极限保护（软件和硬件保护）以及主轴挂档指令和各级转速指令等是否正确无误。

最后检查机床辅助功能及附件的工作是否正常，如机床照明灯、冷却防护罩和各种护板是否齐全；切削液箱加满切削液后，试验喷管能否喷切削液，在使用冷却防护罩时是否外漏；排屑器能否正常工作；主轴箱恒温箱是否起作用及选择刀具管理功能和接触式测头能否正常工作等。

（3）机床试运行

数控机床安装调试完毕后，要求整机在带一定负载的条件下经过一段时间的自动运行，较全面地检查机床功能及工件可靠性。运行时间一般采用每天运行8h，连续运行2～3d，或者24h连续运行1～2d。这个过程称为安装后的试运行。试运行中采用的程序叫考机程序，可以直接采用机床厂调试时间用的考机程序，也可自编考机程序。考机程序中应包括：数控系统主要功能的使用（如各坐标方向的运动、直线插补和圆弧插补等），自动更换取用刀库中2/3的刀具，主轴的最高、最低及常用的转速，快速和常用的进给速度，工作台面的自动交换，主要M指令的使用及宏程序、测量程序等。试运行时，机床刀库上应插满刀柄，刀柄质量应接近规定质量；交换工作台面上应加上负载。

3.数控机床的验收检查

机床外观的检查一般可按通用机床的有关标准进行，但数控机床是高技术设备，其外观质量的要求更高。外观检查内容有：机床有无破损；外部部件是否坚固；机床各部分连接是否可靠；数控柜中的MDI/CRT单元、位置显示单元、各印制电路板及伺服系统各部件是否有破损，伺服电动机（尤其是带脉冲编码器的伺服电动机）外壳有无磕碰痕迹。

此外，要注意检测工具的精度等级必须比所测的几何精度要高一级。现以一台普通立式加工中心为例，列出其几何精度检测的内容：

1）工作台面的平面度。

2）各坐标方向移动的相互垂直度。

3）X坐标方向移动时工作台面的平行度。

4）Y坐标方向移动时工作台面的平行度。

5）X坐标方向移动时工作台T形槽侧面的平行度。

6）主轴的轴向窜动。

7）主轴孔的径向圆跳动。

8）主轴沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度。(www.xing528.com)

9）主轴回转轴心线对工作台面的垂直度。

10）主轴箱在Z坐标方向移动的直线度。

对于主轴相互联系的几何精度项目，必须综合调整，使之都符合允许的误差。如立式加工中心的轴和轴移动方向的垂直误差较大，则可以调整立柱底部床身的支承垫铁，使立柱适当前倾或后仰，以减少这项误差。但是这也会改变主轴回转轴线对工作台面的垂直度误差，因此必须同时检测和调整，否则就会由于这一项几何精度的调整造成另一项几何精度不合格。

机床几何精度检测必须在地基及地脚螺栓的混凝土完全固化以后进行。考虑到地基的稳定时间过程，一般要求在机床使用数月到半年以后再精调一次水平。

检测机床几何精度常用的检测工具有：精密水平仪、900mm直角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或测微仪以及高精度主轴心棒等。各项几何精度的检测方法按各机床的检测条件规定检测项目也略有区别，如卧式机床比立式机床多几项与平面转台有关的几何精度检测。在检测中要注意消除检测工具和检测方法的误差，同时应在通电后各移动坐标往复运动几次，主轴在中等转速回转几分钟后，机床稍有预热的状态下进行检测。

4.机床几何精度的检查

数控机床的几何精度综合反映机床的关键零部件组装后的几何形状误差。数控机床的几何精度检查和普通机床的几何精度检查基本类似，使用的检查工具和方法也相似，只是检查要求更高。每项几何精度的具体检测办法和精度标准按有关检测条件和检测标准的规定进行。

根据《金属切削机床试验规范总则》的规定，试验项目包括可靠性、静刚度、空运转振动、热变形、抗震性切削、噪声、激振、定位精度、主轴回转精度、直线运动不均匀性及加工精度等。在进行机床验收时，各验收内容需按照机床出厂标准进行。

（1）机床定位精度的检查

数控机床的定位精度是表明机床各运动部件在数控装置控制下所能达到的运动精度。因此，根据实测的定位精度数值，可以判断出该机床以后在自动加工中所能达到的最好的加工精度。定位精度的主要检测内容如下：

1）直线运动定位精度。

2）直线运动重复定位精度。

3）直线运动的原点返回精度。

4）直线运动失动量。

5）回转轴运动的定位精度。

6）回转轴运动重复定位精度。

7）回转轴原点返回精度。

8）回转轴运动失动量。

（2）机床加工精度的检查

机床加工精度的检查是在切削加工条件下对机床几何精度和定位精度的综合考核。一般分为单项加工精度检查或加工一个综合性试件精度检查两种。加工中心的主要单项加工精度有：镗孔精度、端面铣刀切削平面的精度、镗孔的孔距精度和孔径分散度、直线铣削精度、斜线铣削精度以及圆弧铣削精度等。镗孔精度主要反映机床主轴的运动精度及低速进给时的平稳性。端面铣刀铣削平面的精度主要反映X和Y轴运动的平面度及主轴中心线对X-Y运动平面的垂直度。孔距精度主要反映定位精度和失动量的影响。直线铣削精度主要反映机床X向、Y向导轨的运动几何精度。斜线铣削精度主要反映X、Y两轴的直线插补精度。

（3）其他性能的实验

数控机床性能实验除上述定位精度、加工精度外，一般还有十几项内容。现以一台立式加工中心为例说明一些主要项目。

1）主轴系统性能。用手动方式试验主轴动作的灵活性。用数据输入方式，使主轴从低速到高速旋转，实现各级转速，同时观察机床的振动和主轴的升温，试验主轴准停装置的可靠性。

2）进给系统性能。分别对各坐标进行手动操作，试验正反方向不同进给速度和快速移动的开、停、点动的平稳性和可靠性。用数据输入方式测定点定位和直线插补下的各种进给速度。

3）自动换刀系统性能。检查自动换刀系统性能的可靠性、灵活性，测定自动交换刀具的时间。

4）数控装置及数控功能。检查数控柜的各种指示灯，检查纸带阅读机、操作面板，电控柜冷却风扇及数控柜的密封性，各种动作和功能是否正常可靠。按机床说明书，用手动或编程的方法，检查数控系统主要的使用功能，如定位、直线插补、圆弧插补、暂停、自动加减速、坐标选择、刀具补偿、固定循环、行程停止、程序结束、单段程序、程序暂停、进给保持、紧急停止、螺距误差补偿以及间隙补偿等功能的准确及可靠性。

5）安全装置。检查对操作者的安全性和机床保护功能的可靠性，如安全防护罩，机床各运动坐标行程极限保护自动停止功能，各种电流电压过载保护和主轴电动机过热、过负荷时的紧急停止功能等。

6）机床噪声。机床运转时的总噪声不得超过标准规定（80dB）。数控机床大量采用电气调速，主轴箱的齿轮往往不是噪声源，而主轴电动机的冷却风扇和液压系统液压泵的噪声等，可能成为噪声源。

7）电气装置。在运转前后分别作一次绝缘检查，检查地线质量，确认绝缘的可靠性。

8）润滑装置。检查定时定量润滑装置的可靠性，检查润滑油路有无渗漏以及各润滑点的油量分配功能的可靠性。

9）气、液装置。检查压缩空气和液压油路的密封、调压功能，油箱正常工作的情况。

10）附属装置。检查机床各附属装置的工作可靠性。

11）连续无载荷运转。用事先编制的功能比较齐全的程序使机床连续运行8～16h，检查机床各项运动、动作的平稳性和可靠性，在运行中不允许出故障，对整个机床进行综合检查考核。达不到要求时，应重新开始运行考核，不允许累积运行时间。