數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝調(diào)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的教學(xué)設(shè)計(jì)

楊慕湘

摘 要：數(shù)控技術(shù)本身是集機(jī)、電、液、氣、光于一身的現(xiàn)代機(jī)電設(shè)備，具有技術(shù)密集和知識(shí)密集的特點(diǎn)，對(duì)機(jī)床及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷與維修是一件很復(fù)雜的工作。數(shù)控維修人才的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程。數(shù)控機(jī)床的機(jī)械故障占總故障的30%以上，了解數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)亦是進(jìn)行其他故障診斷與維修的基礎(chǔ)，因此在進(jìn)行數(shù)控維修人才培養(yǎng)時(shí)，數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及裝調(diào)維修知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 機(jī)械裝調(diào) 教學(xué)

[FL（K2] 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，除基礎(chǔ)部件外，還有：主傳動(dòng)系統(tǒng)；進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、定位的裝置和附件；實(shí)現(xiàn)某些動(dòng)作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻等系統(tǒng)和排屑、防護(hù)裝置；刀架或自動(dòng)換到裝置；特殊功能裝置，如刀具破損監(jiān)控、精度檢測(cè)和監(jiān)控裝置；為完全自動(dòng)化控制功能的各種反饋信號(hào)及元件等。機(jī)床基礎(chǔ)件又稱機(jī)床大件，通常指床身、底座、立柱、橫梁、滑座、工作臺(tái)等。它是整臺(tái)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架。機(jī)床的其他零件、部件，或固定在基礎(chǔ)上，或者工作時(shí)在它的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。其他機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成則按機(jī)床的功能需要選用，這是數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的基本構(gòu)成。

我們?cè)谝?guī)劃數(shù)控機(jī)床機(jī)械單元的教學(xué)上，堅(jiān)持“理論先進(jìn)，注重實(shí)踐，操作性強(qiáng)，學(xué)以致用”的原則精選內(nèi)容，依據(jù)在數(shù)控機(jī)床管理、維修、改造和培訓(xùn)方面的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)而成，能夠滿足：理論與實(shí)踐一體化、工作與學(xué)習(xí)一體化、生產(chǎn)與教學(xué)一體化，從而培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、思維能力、創(chuàng)新能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

在數(shù)控機(jī)床機(jī)械拆裝實(shí)訓(xùn)中，如果采用真實(shí)機(jī)床來(lái)進(jìn)行機(jī)械拆裝訓(xùn)練，其教學(xué)成本高，機(jī)床部件重量大，很難開(kāi)展大范圍拆裝維修與精度檢測(cè)教學(xué)，而且純消耗性實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)學(xué)校也難以長(zhǎng)期堅(jiān)持，設(shè)施的投入往往趕不上科技的進(jìn)步，所以為了解決數(shù)控機(jī)床機(jī)械拆裝項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)難的問(wèn)題，應(yīng)盡可能選用或制作可拆裝訓(xùn)練的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，如圖1所示的十字滑臺(tái)。十字滑臺(tái)實(shí)訓(xùn)設(shè)備是提煉了真實(shí)機(jī)床在拆裝過(guò)程中的核心技能，即學(xué)生主要是拆裝傳動(dòng)部件，例如滾珠絲桿、直線導(dǎo)軌、聯(lián)軸器、伺服電機(jī)等，該設(shè)備是把這些部件集成到一臺(tái)十字滑臺(tái)上進(jìn)行練習(xí)，這樣既節(jié)約了成本，又訓(xùn)練了核心技能。導(dǎo)軌采用直線導(dǎo)軌，直線導(dǎo)軌安裝采用與真實(shí)機(jī)床安裝相同的壓塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定與調(diào)節(jié)；軸承采用成對(duì)的角接觸軸承；結(jié)構(gòu)上采用模塊化，下裝有滑輪，可以自由移動(dòng)，可以完成機(jī)械傳動(dòng)部件中的絲桿、直線導(dǎo)軌、絲桿支架的拆裝實(shí)訓(xùn)及導(dǎo)軌平行度、直線度、雙軸垂直度等精密檢測(cè)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)，完成機(jī)電聯(lián)調(diào)與數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝配核心技能的訓(xùn)練，可以選配光柵尺模塊，完成螺距補(bǔ)償、反向間隙補(bǔ)償?shù)葘?shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

下面我們通過(guò)一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施來(lái)舉例說(shuō)明機(jī)械裝調(diào)基礎(chǔ)項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)。

一、項(xiàng)目名稱：螺距補(bǔ)償與機(jī)械測(cè)量

二、任務(wù)要求：1.掌握機(jī)床垂直度的測(cè)量方法；2.掌握螺距補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)置方法。

三、相關(guān)知識(shí)：

1.機(jī)械測(cè)量：垂直度是用以控制北側(cè)要素相對(duì)于基準(zhǔn)要素的方向成90度的要求，在車床中，如果X軸和Z軸的垂直度，銑床中X軸和Y軸的垂直度，測(cè)量方法是：工作臺(tái)處于中間位置，將方尺（或角尺）置于工作臺(tái)上，把百分表固定在電機(jī)座上，使指示器測(cè)頭垂直觸及角尺（Z軸向），Z軸向移動(dòng)工作臺(tái)，調(diào)整方尺位置，使方尺的一個(gè)邊與Z軸軸線平行，再將指示器測(cè)頭垂直觸及角尺另一邊（X軸向），X軸向移動(dòng)工作臺(tái)，記錄指示器讀書(shū)，其讀書(shū)最大差值即為工作臺(tái)X坐標(biāo)軸方向移動(dòng)對(duì)Z坐標(biāo)軸方向移動(dòng)的垂直度。

2.螺距補(bǔ)償：數(shù)控機(jī)床的直線軸精度表現(xiàn)在軸進(jìn)給上主要由三項(xiàng)精度：反向間隙、定位精度和重復(fù)定位精度，其中反向間隙、重復(fù)定位精度可以通過(guò)機(jī)械裝置的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)，而定位精度在很大程度上取決于直線軸傳動(dòng)鏈中滾珠絲杠的螺距制造精度。在數(shù)控車床生產(chǎn)制造及加工應(yīng)用中，在調(diào)整好機(jī)床反向間隙、重復(fù)定位精度后，要減小定位誤差，用數(shù)控系統(tǒng)的螺距誤差螺距補(bǔ)償功能是最節(jié)約成本且直接有效的方法。由于滾珠絲桿副在加工和安裝過(guò)程中存在誤差，因此滾珠絲桿副將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)時(shí)存在以下兩種誤差：①螺距誤差，即絲桿導(dǎo)程的實(shí)際值與理論值的偏差；②反向間隙，即絲桿和螺母無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲桿和螺母之間的最大竄動(dòng)。

四、任務(wù)實(shí)施

1.十字滑臺(tái)垂直度的檢測(cè)

所用工具：方尺（300300mm，大理石，0級(jí)）、百分表、百分表座。

2.誤差補(bǔ)償

（1）反向間隙補(bǔ)償

步驟一：設(shè)定參數(shù)1800。1800.#4（BRK）為0時(shí)，切削/快速進(jìn)給間隙補(bǔ)償量不分開(kāi)；為1時(shí)切削/快速進(jìn)給間隙補(bǔ)償量分開(kāi)。

步驟二、按如下步驟測(cè)量：

①回參考點(diǎn)；②用切削進(jìn)給使機(jī)床移動(dòng)到測(cè)量點(diǎn)；③安裝百分表，將刻度對(duì)零；④用切削進(jìn)給使機(jī)床沿相同方向移動(dòng)；⑤用切削進(jìn)給返回測(cè)量點(diǎn)；⑥讀取百分表的刻度；⑦按檢測(cè)單位換算切削進(jìn)給方式的間隙補(bǔ)償量，并設(shè)定對(duì)應(yīng)參數(shù)。

步驟三：設(shè)置切削進(jìn)給方式的間隙量參數(shù)1851號(hào)參數(shù)。

（2）螺距補(bǔ)償

步驟一：設(shè)置滑臺(tái)的機(jī)械坐標(biāo)系零點(diǎn)，以及正負(fù)限位。

步驟二：設(shè)置如下參數(shù)。

步驟四：輸入補(bǔ)償值，再次測(cè)量，觀察補(bǔ)償效果。補(bǔ)償值可以通過(guò)361診斷號(hào)進(jìn)行查看。

上面舉例說(shuō)明的是一個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，只能滿足于培養(yǎng)學(xué)生的基本技能，如果要達(dá)到更高技能的要求，就有必要結(jié)合學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的需要，在最后的技能實(shí)訓(xùn)階段考慮與企業(yè)合作，完成企業(yè)的一些生產(chǎn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)工學(xué)結(jié)合，產(chǎn)教結(jié)合就很有必要了。例如：替企業(yè)加工零件、組裝調(diào)試機(jī)床等。有時(shí)，還可完成學(xué)校的許多工作，例如一、二級(jí)維護(hù)學(xué)校的機(jī)床并進(jìn)行精度檢測(cè)，安裝、檢修及保養(yǎng)等。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們希望學(xué)生能為企業(yè)進(jìn)行數(shù)控改造和小型數(shù)控裝置或自制教具，這樣會(huì)涉及到選件的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也有機(jī)械設(shè)計(jì)與機(jī)電聯(lián)調(diào)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。這種學(xué)習(xí)成果有時(shí)能成為學(xué)校的產(chǎn)品，可能會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)校企合作。

不管是那一階段的實(shí)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)，都要注意堅(jiān)持理論與實(shí)踐一體化、工作與學(xué)習(xí)一體化、生產(chǎn)與教學(xué)一體化，不能成為單純的訓(xùn)練，避免只動(dòng)手不動(dòng)腦。要鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)實(shí)訓(xùn)，經(jīng)常解決問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧三鵬.《數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)與維修》.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011.

[2]鄧三鵬.《數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3]李宏勝，朱強(qiáng).《數(shù)控系統(tǒng)維護(hù)與維修》.北京：高等教育出版社，2011.[FL）