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数控机床安装与调试课件

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作为数控机床进给驱动机构，日前有下述几种常见连接形式：

当采用连接形式①和③时，电机作为主动轴，而滚珠丝杠和蜗杆轴作为被动

轴，如何将主动轴上的扭矩精准的传递到被动轴上？日前数控机床广泛采用“弹

性联轴器”。

所谓联轴器就是用来连接不同机构中的两根轴（主动轴和被动轴）使之共同

旋转以传递扭矩的机械零件。

联轴器可分为刚性的、和弹性的。 刚性的又可分固定式（套筒联轴器、凸

缘联轴器等）可移式（齿轮联轴器、

十字滑块联轴器及万向联轴器等）

刚性联轴器的特点：刚性联轴器不具有补偿被联两轴线相对偏移的能力，也

不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能

保证被联轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。

弹性联轴器的特点：有很好的缓冲性、减震性，承载力适中，更重要的是弹

性联轴器能够允许主动轴和被动轴之间存在一定的安装误差。 ③ 电机与蜗杆连接，蜗杆通过蜗轮副带动工作

台回转。（用于转台驱动） ② 电机与同步带轮相连接，

同步带轮连接滚珠丝杠。（早

期数控机床） ① 电机与滚珠丝杠直连

（日前广泛用于各类数控机床） 数控机床进给传动链组件之一

—— 联轴器 2

弹性联轴器根据结构不同分为：

① 波纹管式联轴器 特点：具有超强纠偏性。 页、逆时针回 转

特性完全相同，可耐高温、免维护。

适用于小扭矩传动时，零回转间隙。

② 梅花联轴器

特点：工作稳定可靠，具有良好的减振、

缓冲性能，具有较大的轴向、径向和角 向

补偿能力，高强度聚氨醋弹性元件耐 磨耐

油，承载能力大，使用寿命长。

适用于中等扭矩传动时的连接

③ 膜片联轴器

特点：承载能力大，适用范围广，传递 扭矩范围可达 30-8100000N.m 使用寿 命长，工作温度范围大 ( 最高可达

+280℃)，可在腐蚀介质中工作构简单， 易于加工制造，没有磨损

件，不需润滑， 易于维修，震动小、无噪声。靠膜片的 弹性变形

来补偿所联两轴的相对位移。

其适用于中等以上扭矩传动时，传动精 度

高，可靠性高，可高温下运转。

④ 齿形联轴器

内齿和外齿啃合，其适用于大扭矩传动 时。

角度误差

平行度误差

间隙误差 3

联轴器与轴相连时，又可分为不同连接形

式。

主要有：

1.键连接

传动扭矩大，结构简单，成本低，空间尺 寸小，但高速旋转时，

其动平衡不好。

键连接工作原理与普通机械设备键连接

相同

2.夹紧式连接

结构简单，成本低，空间尺寸小。但锁紧

力不够时，会造成连轴器与轴之间轴向打滑。

卡紧连接是通过两端的紧固螺丝，将“开

口”闭合，增大卡持力矩。

3.胀环连接

传动力矩大，对相关加工尺寸 要求高，结构复杂，联轴器体积大。

账环夹紧工作原理为：通过端

盖锁紧，当压紧端盖时，同时压紧

了胀环，胀环分内圈和外圈，形状

是成锥形的，所以当有压紧力时，

它的内圈会压紧在轴上，外圈压紧

在联轴器套筒上。这样完成了轴与

联轴器的连接。

变形 变形

受 力 受 力 联轴器的连接

键槽

锁紧 螺丝

压 紧 Z1 型 胀 环 4

十字滑块式联轴器 当传递小扭矩时，通常采用十字滑块联轴器，十字滑块联轴器

结构简单，体

积小，安装容易。同时能够允许一定的轴线安装误差。日前 FANUC 脉冲编码器 常采用十字滑块连接。

联轴器的常见故障：

） 弹性联接器

弹性联接器是数控机床广泛采用的联轴器，它能补偿因同轴度及垂直度误差

引起的“干涉”现象。在结构允许的条件下，大部分数控机床的伺服进给系统都采

用弹性联接器结构。但弹性联接器装自时很难把握锥套是否锁紧，如果锥形套胀

开后摩擦力不足，就使丝杠轴头与电机轴头之间产生相对滑移扭转，造成数控机

床工作运行中，被加工零件的尺寸呈现有规律的逐渐变化（由小变大或大变小），

每次的变化值基本上是恒定的。如果调整机床快速进给速度后，这个变化量也会

起变化，此时 CNC 系统并不报警，因为电动机转动是正常的，编码器的反馈也

是正常的。一旦机床出现这种情况，单纯靠拧紧两端螺钉的方法不一定奏效。解

决方法是设法锁紧联轴器的弹性锥形套，若锥形套过松，可将锥形套轴向切开一

条缝，拧紧两端的螺钉后，就能彻底消除故障。

） 刚性联轴器

刚性联轴器日前主要采用联轴套加锥销的联接方法，而且大多进给电机轴上

都备有平键。这种连接，经过一段时间使用，圆锥销开始松动，键槽侧面间隙逐

渐增大，有时甚至引起锥销脱落，造成零件加工尺寸不稳定。解决的方法有两种：

① 采用特制的小头带螺纹的圆锥销，用螺母加弹性垫圈锁紧，防止圆锥销

因快速转换而引起的松动。该方法能很好地解决圆锥销松动的问题，同时也减轻

了平键所承受的扭矩。当然，这种方法因圆锥销小头有螺母，必须确保联轴器有

一定的回转空间。

② 采用两只一大一小的弹性销取代圆锥销连接，这种方法虽然没有圆锥销

的连接方法精度高，但能很好地解决圆锥销松动问题，弹性销具有一定的弹性，

能分解部分平键承受的扭矩，而且结构紧凑，装自也十分方便。经在维修中应用，

效果很好。但装自时要注意，大小弹性销要求互成 180°装自，否则会影响零件

加工的精度。

数控机床的进给机构，采用伺服电机或步进电机与滚珠丝杠连接，一般采用

联轴器直连、齿形同步带连接或运用齿轮相连。在许多场合，因结构上的限制，

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特别是采用了伺服电机或混合式步进电机后，联轴器直连便成为电机与滚珠丝杠

最为常见的连接方法。

由于数控机床进给速度较快，如快进、快垦的速度有时高达 20m/min 以上，

在整个加工过程中正反转换频繁。联轴器承受的瞬间冲击较大，容易引起联轴器 松动和扭转，随使用时间的增长,其松动和扭转的情况加剧。在实际加工时，主 要表现为各方向运动正常、编码器反馈也正常、系统无报警，而运动值却始终无

法与指令值相符合，加工误差值越来越大，甚至造成加工的零件报废。出现这种 情况时，建议检查一下联轴器。 6

Coupling 一一 联轴器

Torque 一一 力矩

Transmission 一一 传递

Torque transmission 一一 力矩传递

Damping 一一 抑制，阻尼

Vibrations 一一 震荡

Damping of torsion vibrations 一一 抑制扭矩震荡 Compensation 一一 补偿 Misalignments 一一 不重合 Axial misalignments 一一 轴线不重合 Compensation for axial, radial and angular shaft misalignments 一一 补偿轴向、径向和角 度方向的误差（不重合度） Axial plug-in 一一 轴插入 easy assembly 一一 安装容易

maintenance free 一一 免维护

Flexible 一一 弹性的、柔性的

Elastic 一一 弹性的

Backlash 一一 反向间隙

Backlash-free 一一 无反向间隙

Prestress 一一 预加应力

Easy blind assembly 一一 便于盲装，非常容易安装。

Integrated clamping system 一一 综合卡紧装置

Flange connect一一 法兰连接

feather keyway according to DIN 6885 一一 标准键了连接，遵循 DIN 6885 标准。 Finish bore according to ISO fit H7 一一 联轴器孔精锺遵循 ISO 标准 H7 联轴器英语词汇 7

滚珠丝杠作为数控机床进给传动链中的重要组成部分，在整个传动链中起着

将旋转运动转化为直线运动的重要作用。

图 s 1 数控机床用滚珠丝杠

1. 滚珠丝杠的特点： 那么数控机床为什么不象普通机床那样使用梯形丝杠呢？

我们通过对两种

丝杠的比较，自然会得出结论。

图 s 2 滚珠丝杠结构 图 s 3 梯形丝杠结构

通过上图 s 2 我们可以看出，滚珠丝杠副一一丝杠与丝杠螺母之间是滚动

摩擦，靠一连续的滚珠在滚道中产生相对运动，摩擦系数非常小，可达到

µ=0.003，在实际应用中由于滚珠丝杠是滚动摩擦，所以动态响应快，易于控制，

精度高。

而从图 s 3 中我们得知，梯形丝杠是依靠丝母与丝杠之间的油膜产生相对滑

动工作的，从机械原理上讲，滑动摩擦的两物体之间必然会有间隙，包括渐开线

齿轮、齿轮齿条等，所以梯形丝杠传递力矩时，摩擦力比滚珠丝杠大，间隙比滚

珠丝杠大。 数控机床进给传动链组件之二

——滚珠丝杠副

作为数控机床的进

给驱动（不同于主轴传

动），一般情况是伺服电

机通过联轴器将动力直

接传递给滚珠丝杠，丝杠

旋转带动丝杠螺母横向

移动，也有的进给机构是

将动力传递给丝杠螺母，

丝杠螺母旋转推动丝杠

前后移动，完成将旋转运

动转化为直线运动这一

过程。 数控机床常用

丝杠参见 图 s 1

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数控机床安装与调试试题

数控机床安装与调试试题

数控机床安装与调试

一、比赛任务：

二、竞赛项目任务书

任务1：CK50S数控机床的安装与调试

任务描述：对数控机床进行参数设置、PLC编辑、功能调试，实现数控机床与外部设备的互联互通；激光干涉仪、球杆仪在数控机床上的应用。

（1）检查电源、气源、液压等，保证单元正常运行。

电源相序问题、气源接通否？气压、液压正常否？

（2）数控机床参数设置及主要功能调试

任务描述：根据设备现场配置，完成数控机床相关参数设置，实现数控机床主要功能的调试。根据现场提供的技术资料，完成列表所示的机床功能设定。

序号 功能设置 要求 相关参数

1 伺服轴/主轴设置 设置进给轴数/轴名/性质/方向、主轴数/伺服/模拟轴设置

2 齿轮比设置 根据编码器线数和机床丝杠导程计算设置伺服进给轴齿轮比

3 机床参考点设置 设置进给轴为绝对位置编码的机床Z方向参考点

4 行程限位 设置行程检测1机床+/-软限位，正向距离参考点20mm。

5 备份/恢复数据 设置一键备份，一键恢复功能 6

（3）根据机器人与数控车床I/O信号地址表按要求编辑PLC程序。

任务二：数控车床精度的检测与补偿

（1）机床定位精度检测与补偿

用激光干涉仪检测，补偿数控车床Z轴定位精度。

序号 项目 要求 设定数据 配分

1 光学镜的安装及Z轴光路准直 正确放置线性测量镜组，保证光路全程无断光 2

2 传感器连接 正确放置环境补偿单元，正确设定材料热膨胀补偿系数 热膨胀补偿系数： 2

3 编制测试程序 补偿前采取等间距50.15mm，移动速度100%快速移动速度。补偿后采用GB-T17421.4中规定等间距方法完成数据采集。测试程序手动输入。 1

4 Z轴定位精度初检测 检测1次，将补偿前的误差分析曲线保存，文件名：CK50S-1.RTL。 1

5 误差补偿 反向间隙补偿；线性补偿值反向间隙： 2 手动输入。

6 Z轴双向定位精度最终检测，生成检测报告 检测5次，按GB-T17421.4进行，将补偿后的误差分析曲线保存，文件名：CK50S-2.RTL。补偿未生效或低于初始精度不得分。 2

数控机床的安装与调试

数控机床的安装与调试

数控机床的安装与调试

数控机床的安装调试是指机床到用户后安装到工作场地，直到正常工作这一阶段的工作。对于小型数控机床，这项工作比较简单，而大中型数控机床由于机床厂发货时已将机床解体成儿个部分，到用户处要进行重新组装和重新调试，工作较为复杂。泊头巨人重工机械有限公司是一家专业生产、立车、数控立车、数控龙门铣床、龙门加工中心、数控落地镗铣床的生产厂家，对数控机床的安装与调试很有的心得。

1．机床初就位

用户在机床到达之前应按机床厂提供的机床基础图做好机床的基础，在要安装地脚螺栓的部位，做好预留孔。机床拆箱后，先找到随机的文件资料，找出机床的装箱单，按照装箱单清点各包装箱内零部件，电缆，资料等是否齐全。然后，按机床说明书把组成机床的各大部件分别在地基上就位。就位时，垫铁，调整垫板和地脚螺栓等也相应对号入座。

2．机床连接

机床各部件组装前，首先去除安装连接面、导轨和各运动面的防锈涂料，做好各部件的外表清洁工作。

然后把机床各部件组装成整机，如将立柱，数控柜，电气箱装在床身上，刀库，机械手等装在立柱上（按装配图安装），在床身上安装上接长床身等。组装时要使用原来的定位销，定位块，定位元件，使安装位置恢复到机床拆卸前的状态，以利于下一步的调整。

部件组装完成后，进行电缆、油管和气管的连接。机床说明书中有电气连接图，液压及气动管路连接图，根据这些图给它们打上标记，一一对号入座，接好或联好。连接时要特别注意清洁工作和可靠的接触与密封，并要随时检查有无松动与损坏。电缆插上后，一定要拧紧固紧螺钉，保证接触可靠。在油管与气管的连接中要特别防止异物从接口进入管路，造成整个液压系统故障。管路连接时，每个接头都要拧紧，否则试车时，尤其是在大的分油器上如果有一根管子渗漏油，往往需要拆下一批管子，返工的工作量很大。电缆和油管连接完毕后，要做好各管线的就位同定，以及防护罩壳的安装，要保证整齐的外观。

数控机床的安装与调试 2

数控机床的安装与调试 2

天津中德职业技术学院

数控机床的安装与调试1、数控机床的选用原则

（1）实用性

（2）经济性

（3）可操作性

（4）稳定可靠性

2、数控机床选用的基本要点

（1）确定典型加工对象

（2）数控机床类型的确定

（3）机床主参数的选择

（4）机床的精度选择

（5）机床刚度的确定

（6）机床可靠性的确定

（7）关于机床的噪声和造型

（8）关于功能预留

3、数控机床从订购至交付使用的过程

工艺论证、选型——机床订购合同（商务、技术）——机床预验收——运抵工厂、安装调试

——最终验收——交付使用

4、（数控）机床数控系统改造注意事项

（1）机床数控化改造功能的确定

（2）机床数控化改造与更新的性价比分析

（3）数控系统改造通常指数控装置，一般不含伺服装置和电机。

（4）数控系统、伺服装置、伺服电机、PLC等尽可能选用同一厂家的产品，易于维修与

备件准备。

（5）同性能的数控系统，国外产品比国内产品价格高，西门子比FANUC贵，国内推荐使

用北京凯恩帝数控、广州数控、武汉华中数控等系统，可用于车、铣床的改造。

（6）主轴控制选择交流伺服或变频器

（7）尽量不使用工控机改造机床，因软件是改造方人工有针对性编制的，易受制于人。

（8）某些机床可改造为仅PLC控制无NC，可大大降低费用，仅有PLC编辑软件、PLC

通讯软件（PLC与计算机之间）、PLC人机界面软件如西门子WinCC软件。

（9）机械一定要大修，恢复机床几何精度，检修液压、气动、冷却液、润滑、排屑等装置。

（10）通常，改造时将全闭环控制改为半闭环控制，理由：省钱，德国海德汉光栅尺每一

延米约1万元；半闭环控制便于机床调试，全闭环控制时若机械调整不良，易产生振

荡。

（11）机床主要零部件更换时要注明生产厂家、规格型号、数量等如滚珠丝杠螺母副、光栅

尺、直线滚动导轨等。

（12）通常需重做电气柜，电气柜需考虑加装排风装置或电气柜空调。电气柜内电缆线、

接触器、继电器、断路器等需更换，不能用洗衣粉清洗后再次使用，更换时需注明生

数控机床的安装、调试与验收

数控机床的安装、调试与验收

ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ 2011 3 128数控机床的安装、调试与验收文/张　一随着数控机床技术的发展，数控行业对从业人员的能力要求也在不断发生变化。体现在除了对数控机床操作、编程有一定要求外，对于数控机床的使用和安装调试也有相关规定。一、数控机床的安装与调试１．数控机床的初就位和组装在数控机床的初就位和组装过程中主要包括基础施工及机床就位：地基、防震沟的设施的建设；电力系统的供给机床的连接组装：机床机械、电气部分的组装。２．数控系统的连接和调整第一，外部电缆的连接。第二，电源线的连接。第三，输入电源电压、频率及相序的确认：输入电源电压和频率的确认；电源电压波动范围的确认；输入电源电压相序的确认；确认直流电源输出端是否对地短路；接通数控柜电源，检查各输出电压；检查各熔断器。第四，参数的设定和确认，短路棒的设定，参数的设定。第五确认数控系统与机床间的接口。３．通电试车通电试车前给机床加注规定的润滑油液和润滑脂，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。４．机床精度和功能的调试小型数控机床，整体刚性好，对地基要求也不高。对大中型设备或加工中心，不仅要调整水平，还需对一些部件进行精确调整。具体包括：精调机床床身水平；调整机械手与主轴、刀库的相对位置；工作台自动交换时平稳、可靠、正确；试验各种主要操作功能、安全措施、常用指令执行情况；辅助功能及附件的正常工作。５．机床试运行带一定负荷条件下经过一段时间的自动运行。二、数控机床的验收　１．开箱检验和外观检查检验的主要内容是：装箱单；核对应有的随机操作、维修说明书、图样资料、合格证等技术文件；按合同规定，对照装箱单清点附件、备件、工具数量、规格及完好情况；检查主机、数控柜、操作台等有无明显的碰撞损伤、变形、受潮、锈蚀，并逐项如实填写“设备开箱验收登记卡”存档。２．机床性能及数控功能的检验（１）机床性能的检验。第一，主轴系统性能。可做低、中、高速运转。主轴定心轴承处测量温度和温升；主轴转速和进给量的实际偏差，不应超过标牌指示值－２％～＋６％；机床主传动系统的空运转功率（不包括主电机的空载功率）不应超过设计文件的规定；对主轴连续进行不少于５次的锁刀、松刀和吹气动作试验，动作应灵活、可靠、准确；用中速连续对主轴进行１０次的正、反转起动、停止（包括制动）和定向操作试验，动作应灵活、可靠；无级变速的主轴至少应在低、中、高的转速范围内，有级变速的主轴应在各级转速进行变速操作试验，动作应灵活、可靠。第二，进给系统性能。第三，自动换刀（ＡＴＣ）系统。第四，机床噪声。第五，数控装置。第六，安全装置。第七，气、液装置。第八，附属装置。（２）数控功能的检验。功能包括：准备性功能指令、操作功能、ＣＲＴ显示功能。考机程序，考机程序应包括主轴转动。主轴的最低、中间和最高转速以及主轴的正转、反转及停止等动作；各坐标轴的运动；自动交换刀库中三分之二以上的刀具。３．机床精度的检验（１）机床几何精度的检验。数控机床的几何精度是综合反映该机床的各关键零部件及其组装后的几何形状的方差误差。普通立式加工中心主要检验以下几项：工作台面的平面度，各坐标方向移动的相互垂直度，X、Ｙ坐标方向移动时工作台面的平行度，X方向移动时工作台面Ｔ形槽侧面的平行度，主轴的轴向窜动，主轴孔的径向跳动，主轴箱沿Ｚ坐标方向移动时主轴轴线的平行度，主轴回转轴心线对工作台面的垂直度，主轴箱在Ｚ坐标方向移动的直线度。（２）机床定位精度的检验。机床定位精度是指机床的移动部件，沿某一数控坐标轴方向移动一段距离时，实际值与给定值的接近程度。　定位精度主要检测内容有：各直线运动轴的定位精度和重复定位精度，直线运动各轴机械原点的复归精度，直线运动各轴的反向误差，回转运动（回转工作台）的定位精度和重复定位精度，回转运动的反向误差，回转轴原点复归精度。４．机床切削精度的检验数控机床切削精度是一项综合精度，反映了机床的几何精度和定位精度等各种因素造成的误差和计量误差。　５．分析数控机床几何精度与定位精度对切削精度的影响要保证切削精度，要求机床的几何精度和定位精度的实际误差比允差小。　数控维修与维护专业正随着社会岗位群需求的增加而不断发展，但由于该专业对从业人员能力的要求较高，需要相关知识给予指导和借鉴。