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摘要：通过对典型数控五坐标加工中心机床的电气和机械调试技术进行总结，讲述了数控机床的整机调试过程，从机床的调试顺序、机床精度检测、调试过程中机床故障的分析和解决等方面，介绍五坐标数控机床整机调试的原理和方法。
关键词： 数控机床 整机调试 机床精度 故障分析
1.引言
数控五坐标加工中心机床是数控机床中较为复杂的一类机床，机床的精度要求很高，当机床出现大修、搬迁、初调等情况时，都要对机床进行整机调试，以保证机床的加工精度。但有些机床并无通用性的机械、电气调试流程。在此以意大利蓝堡蒂公司生产的五坐标立式加工中心-RAMMATIC1201机床为例，通过总结多人的维修实践经验，简述蓝宝蒂机床整机调试方法。
此机床采用西门子840D控制系统，机械主轴最高转速6000RPM，，工作台为4500*1250，A、B坐标轴最大行程± 30°，可实现五轴联动，由于机床结构复杂，定义了大量的系统参数、伺服参数和用户参数，PLC程序繁琐，给机床的维护维修和调试带来很大难度。
2.蓝堡蒂机床电气调试技术
2.1通电前机床电气检查
CNC控制箱检查：检查各类模块的插头、插座、总线、母线是否松动、脱落。
接线质量检查：检查各类接线端子，每个端子都要用工具紧固一次。
电磁阀检查：各类电磁阀都要用手推动数次，以防止长时间不通电造成的动作不良，如发现异常应做好记录，以备通电后确认修理或更换。
限位开关检查：检查开关位置和接线方式，电缆外皮是否正常。
接地线检查：要求有良好的地线，测量机床地线，接地电阻不能大于1Ω
电源相序检查：用相序表检查输入电源的相序，确认输入电源的相序与机床上各处标定的电源相序应绝对一致。
2.2 机床总电压的接通
在通电前将电器柜内所有的安全保护空气开关处于断开状态，然后接通机床总电源，检查进线380V电源是否正常，接下来一步一步推上各级空开，直至机床全部上电，如果出现异常，按照机床电气图纸查找被控制元件，分析故障原因，查找故障源头。
2.3 CNC电箱通电
接通CNC电源，观察屏幕显示，直至出现840D正常画面→根据有关资料上给出的测试端子的位置测量各级电压，有偏差的应调整到给定值，并做好记录→将状态开关置于适当的位置，选择到参数页面，核对参数→将状态选择开关放置在JOG位置，将点动速度放在最低档，分别进行各坐标正、反方向的点动操作，同时用手按与点动方向相对应的超程保护开关，验证其保护作用的可靠性，然后再进行慢速的超程试验，验证超程开关安装的正确性→将状态开关置于回零位置，完成回零操作→进行手动变档试验，验证后将主轴调速开关放在最低位置，进行各档的主轴正、反转试验，观察主轴运转的情况和速度显示的正确性，然后再逐渐升速到最高转速，观察主轴运转的稳定性→进行手动导轨润滑试验，使导轨有良好的润滑→逐渐变化快移超调开关和进给倍率开关，随意点动进给轴，观察速度变化的正确性。
3.蓝堡蒂机床机械部分调试技术
3.1观察有无漏油，特别是液压站单元的电磁阀和相关油路，如有漏油应立即停电修理或更换。
3.2油压的调整：液压变速、液压拉刀等机构都需要合适的压力，油泵工作后调整油压，一般压力在1―2Mpa。
3.3自动润滑的调整：数控铣床大多采用自动定时定量润滑站供油，开动机床前检查一下润滑油泵是否按规定的时间启停。
4.蓝堡蒂机床调试过程中精度分类及检测方法
4.1几何精度
项目：几何精度包括直线度、垂直度、平面度、平行度等。
工具：ML10激光干涉仪、直线度光学镜、垂直度光学镜、平面度光学镜、和角度镜组件。
特点：可采用自动数据采集及分析，精度高，测量范围大。特别是蕾尼绍直线度光学镜改善了调光的复杂程度。
4.2定位精度的检测及其自动补偿
项目：重复定位精度和位移精度。
工具：ML10激光干涉仪、线性光学镜。
特点：用此ML10激光干涉仪能自动测量机器的误差，而且可以通过RS232接口自动对线性误差进行补偿，还可最大限度地选用被测轴上的补偿点数，使机床达到最佳精度。
4.3工作精度检验
项目：两轴联动误差检测。
工具：QC10球杆仪。
特点：QC10球杆仪是一种快速（10-15min）、方便和经济的检测数控机床2轴联动性能的仪器，可用于取代工作精度的NAS试件切削。加工工件补偿前形状如图1所示，补偿后形状如图2所示。
5.蓝堡蒂机床调试中出现的问题及解决方案
5.1机床运动时振荡的消除方法
此机床在接入全闭环后Z轴曾出现振荡现象，在机床停止或加/减速过程中出现抖动。全闭环控制时消除振荡的方法可按下面步骤进行：降低位置环增益参数MD1409，设定时在标准设定值的基础上适当降低并观察。其原理方框图见图1所示：
减小振荡方法：
5.1.1降低位置环增益
5.1.2.设定前馈控制功能有效，减少伺服电机运行中的速度偏差。
③增加伺服环增益。
5.2加工零件表面光洁度异常
5.2.1先检查主轴，把芯棒（Φ50）放入主轴锥孔内，用百分表进行检测，先把百分表顶到芯棒的底部，旋转主轴观察轴向窜动是否太大，把百分表顶到芯棒侧部，旋转主轴观察径向跳动是否太大，如果径向或轴向间隙大，把主轴拆下后，检查预紧主轴轴承的锁紧螺帽是否松动，如果松动重新预紧螺母，还要检查主轴轴承是否损坏。
5.2.2检查工作台是否因反向间隙产生抖动，打开工作台的防护罩，使用百分表顶到丝母上设置0位，前进后退0.1mm观察表的读数是否回到0位，如果没有回到0位，就说明了丝杠丝母有反向间隙，调整丝母中间垫片的厚度，观察轴向位是否松动。电气补偿反向间隙在参数MD32450 backlash 中。
5.2.3松刀预紧不够，检查紧固拉刀叠簧的螺母是否松动，如果松动就会产生抓刀不紧，直接影响加工工件的光度，如果螺母太紧，就会产生抓不上刀或松不下刀，必须调整到合适位置。然后检查叠簧片是否损坏，如果发现有损坏的必须更换叠簧片。
5.3 进给轴的屏蔽方法
在轴参数里，设MD31030和MD30240为0。在驱动配置菜单里，在相应轴模块一项里设为“no active”即可，该轴就为设为虚拟轴，其相应的模块和电机就可以去掉了，如果要恢复，把上面的参数该回原来的值即可。
6.结论
通过对这台五坐标立式加工中心机床整机调试过程进行总结，我们得到了一套数控机床调试的简易流程，可以在一定程度上解决一部分机床隐患，帮助维修人员判断故障、解决故障，减少停机时间，达到机床正常、安全加工生产的目的。
参考文献：
[1] 王爱玲 白恩远编著 《现代数控机床》北京 国防工业出版社 2003年
[2] 徐横编著 《数控机床故障维修》北京 化学工业出版社 2005年
[3] 王洪波编著 《数控机床电气维修技术》北京 电子工业出版社 2007年
关键词： 数控机床 整机调试 机床精度 故障分析
1.引言
数控五坐标加工中心机床是数控机床中较为复杂的一类机床，机床的精度要求很高，当机床出现大修、搬迁、初调等情况时，都要对机床进行整机调试，以保证机床的加工精度。但有些机床并无通用性的机械、电气调试流程。在此以意大利蓝堡蒂公司生产的五坐标立式加工中心-RAMMATIC1201机床为例，通过总结多人的维修实践经验，简述蓝宝蒂机床整机调试方法。
此机床采用西门子840D控制系统，机械主轴最高转速6000RPM，，工作台为4500*1250，A、B坐标轴最大行程± 30°，可实现五轴联动，由于机床结构复杂，定义了大量的系统参数、伺服参数和用户参数，PLC程序繁琐，给机床的维护维修和调试带来很大难度。
2.蓝堡蒂机床电气调试技术
2.1通电前机床电气检查
CNC控制箱检查：检查各类模块的插头、插座、总线、母线是否松动、脱落。
接线质量检查：检查各类接线端子，每个端子都要用工具紧固一次。
电磁阀检查：各类电磁阀都要用手推动数次，以防止长时间不通电造成的动作不良，如发现异常应做好记录，以备通电后确认修理或更换。
限位开关检查：检查开关位置和接线方式，电缆外皮是否正常。
接地线检查：要求有良好的地线，测量机床地线，接地电阻不能大于1Ω
电源相序检查：用相序表检查输入电源的相序，确认输入电源的相序与机床上各处标定的电源相序应绝对一致。
2.2 机床总电压的接通
在通电前将电器柜内所有的安全保护空气开关处于断开状态，然后接通机床总电源，检查进线380V电源是否正常，接下来一步一步推上各级空开，直至机床全部上电，如果出现异常，按照机床电气图纸查找被控制元件，分析故障原因，查找故障源头。
2.3 CNC电箱通电
接通CNC电源，观察屏幕显示，直至出现840D正常画面→根据有关资料上给出的测试端子的位置测量各级电压，有偏差的应调整到给定值，并做好记录→将状态开关置于适当的位置，选择到参数页面，核对参数→将状态选择开关放置在JOG位置，将点动速度放在最低档，分别进行各坐标正、反方向的点动操作，同时用手按与点动方向相对应的超程保护开关，验证其保护作用的可靠性，然后再进行慢速的超程试验，验证超程开关安装的正确性→将状态开关置于回零位置，完成回零操作→进行手动变档试验，验证后将主轴调速开关放在最低位置，进行各档的主轴正、反转试验，观察主轴运转的情况和速度显示的正确性，然后再逐渐升速到最高转速，观察主轴运转的稳定性→进行手动导轨润滑试验，使导轨有良好的润滑→逐渐变化快移超调开关和进给倍率开关，随意点动进给轴，观察速度变化的正确性。
3.蓝堡蒂机床机械部分调试技术
3.1观察有无漏油，特别是液压站单元的电磁阀和相关油路，如有漏油应立即停电修理或更换。
3.2油压的调整：液压变速、液压拉刀等机构都需要合适的压力，油泵工作后调整油压，一般压力在1―2Mpa。
3.3自动润滑的调整：数控铣床大多采用自动定时定量润滑站供油，开动机床前检查一下润滑油泵是否按规定的时间启停。
4.蓝堡蒂机床调试过程中精度分类及检测方法
4.1几何精度
项目：几何精度包括直线度、垂直度、平面度、平行度等。
工具：ML10激光干涉仪、直线度光学镜、垂直度光学镜、平面度光学镜、和角度镜组件。
特点：可采用自动数据采集及分析，精度高，测量范围大。特别是蕾尼绍直线度光学镜改善了调光的复杂程度。
4.2定位精度的检测及其自动补偿
项目：重复定位精度和位移精度。
工具：ML10激光干涉仪、线性光学镜。
特点：用此ML10激光干涉仪能自动测量机器的误差，而且可以通过RS232接口自动对线性误差进行补偿，还可最大限度地选用被测轴上的补偿点数，使机床达到最佳精度。
4.3工作精度检验
项目：两轴联动误差检测。
工具：QC10球杆仪。
特点：QC10球杆仪是一种快速（10-15min）、方便和经济的检测数控机床2轴联动性能的仪器，可用于取代工作精度的NAS试件切削。加工工件补偿前形状如图1所示，补偿后形状如图2所示。
5.蓝堡蒂机床调试中出现的问题及解决方案
5.1机床运动时振荡的消除方法
此机床在接入全闭环后Z轴曾出现振荡现象，在机床停止或加/减速过程中出现抖动。全闭环控制时消除振荡的方法可按下面步骤进行：降低位置环增益参数MD1409，设定时在标准设定值的基础上适当降低并观察。其原理方框图见图1所示：
减小振荡方法：
5.1.1降低位置环增益
5.1.2.设定前馈控制功能有效，减少伺服电机运行中的速度偏差。
③增加伺服环增益。
5.2加工零件表面光洁度异常
5.2.1先检查主轴，把芯棒（Φ50）放入主轴锥孔内，用百分表进行检测，先把百分表顶到芯棒的底部，旋转主轴观察轴向窜动是否太大，把百分表顶到芯棒侧部，旋转主轴观察径向跳动是否太大，如果径向或轴向间隙大，把主轴拆下后，检查预紧主轴轴承的锁紧螺帽是否松动，如果松动重新预紧螺母，还要检查主轴轴承是否损坏。
5.2.2检查工作台是否因反向间隙产生抖动，打开工作台的防护罩，使用百分表顶到丝母上设置0位，前进后退0.1mm观察表的读数是否回到0位，如果没有回到0位，就说明了丝杠丝母有反向间隙，调整丝母中间垫片的厚度，观察轴向位是否松动。电气补偿反向间隙在参数MD32450 backlash 中。
5.2.3松刀预紧不够，检查紧固拉刀叠簧的螺母是否松动，如果松动就会产生抓刀不紧，直接影响加工工件的光度，如果螺母太紧，就会产生抓不上刀或松不下刀，必须调整到合适位置。然后检查叠簧片是否损坏，如果发现有损坏的必须更换叠簧片。
5.3 进给轴的屏蔽方法
在轴参数里，设MD31030和MD30240为0。在驱动配置菜单里，在相应轴模块一项里设为“no active”即可，该轴就为设为虚拟轴，其相应的模块和电机就可以去掉了，如果要恢复，把上面的参数该回原来的值即可。
6.结论
通过对这台五坐标立式加工中心机床整机调试过程进行总结，我们得到了一套数控机床调试的简易流程，可以在一定程度上解决一部分机床隐患，帮助维修人员判断故障、解决故障，减少停机时间，达到机床正常、安全加工生产的目的。
参考文献：
[1] 王爱玲 白恩远编著 《现代数控机床》北京 国防工业出版社 2003年
[2] 徐横编著 《数控机床故障维修》北京 化学工业出版社 2005年
[3] 王洪波编著 《数控机床电气维修技术》北京 电子工业出版社 2007年