數控磨牀

數控機牀是信息技術與機械製造技術相結合的產物，代表了現代基礎機械的技術水平與發展趨勢。我國數控機牀工業發展較快，已有數控機牀生產廠近百家。為加快我國數控機牀工業的發展，更好地滿足國民經濟發展的需要，國家在制定頒發的《機械工業振興綱要》中已將重要基礎機械列為振興的四個重點領域之一，而重要基礎機械主要就是發展數控機牀。“九五”及2010年前我國數控機牀的發展方針是：重點抓好六類主機：數控車牀、加工中心、數控磨牀、數控鍛壓機牀、數控重型機牀和數控精密電加工機牀。集中突破數控系統；發展普及型，提高可靠性；內外結合，以我為主，實現我國數據控機牀產業化。“九五”期間，重點提高可靠性，增加品種，普及型數控系統和數控機牀實現經濟規模生產。到2000年數控機牀品種發展到1000種，其中有100種達到90年代初國際水平。數控機牀及數控系統的平均無故障時間達到10000小時，年產量達到20000台，普及型產品基本立足國內。

磨牀能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨牀能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進行高效率的磨削，如強力磨削等。

十八世紀30年代，為了適應鐘錶、自行車、縫紉機和槍械等零件淬硬後的加工，英國、德國和美國分別研製出使用天然磨料砂輪的磨牀。這些磨牀是在當時現成的機牀如車牀、刨牀等上面加裝磨頭改制而成的，它們結構簡單，剛度低，磨削時易產生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。1876年在巴黎博覽會展出的美國布朗-夏普公司製造的萬能外圓磨牀，是首次具有現代磨牀基本特徵的機械。它的工件頭架和尾座安裝在往復移動的工作台上，箱形牀身提高了機牀剛度，並帶有內圓磨削附件。1883年，這家公司製成磨頭裝在立柱上、工作台作往復移動的平面磨牀。1900年前後，人造磨料的發展和液壓傳動的應用，對磨牀的發展有很大的推動作用。隨着近代工業特別是汽車工業的發展，各種不同類型的磨牀相繼問世。例如20世紀初，先後研製出加工氣缸體的行星內圓磨牀、曲軸磨牀、凸輪軸磨牀和帶電磁吸盤的活塞環磨牀等。自動測量裝置於1908年開始應用到磨牀上。到了1920年前後，無心磨牀、雙端面磨牀、軋輥磨牀、導軌磨牀，珩磨機和超精加工機牀等相繼製成使用；50年代又出現了可作鏡面磨削的高精度外圓磨牀；60年代末又出現了砂輪線速度達60～80米/秒的高速磨牀和大切深、緩進給磨削平面磨牀；70年代，採用微處理機的數字控制和適應控制等技術在磨牀上得到了廣泛的應用。

在進行數控機牀操作的過程中,發現現有數控機牀相對於教學、學生培訓使用中存在着一些安全隱患,須加以注意。

在FANUC series oi Mate TB系統中,生產廠家為了使操作者加工方便,設置了後台編輯功能,即在自動加工過程進行時,可在不終止加工的情況下,在程序編輯方式對當前程序進行修改或對其他程序進行後台編輯;也可將控制方式選擇至“手輪方式”,通過搖動手輪使刀具移動,從而改變加工點的位置。後台編輯功能方便操作者在加工過程中對所加工的零件進行修改,簡化了操作過程。但這種簡化,卻給安全操作帶來了一個嚴重隱患,在教學實踐中,易出現學生誤操作。當控制方式選擇至“自動循環”方式時,如果機牀卡盤未夾緊或尾架沒有頂出(即機牀未準備好)的情況,按下“循環啓動”鍵,機牀不操作。此時將控制方式選擇至“手工操作”,使機牀卡盤夾緊、尾架頂出(即機牀準備好) ,則剛剛所選的“循環啓動”命令有效,程序自動執行。如果此時操作者正在上料,手還未離開工件,程序中又存在主軸啓動指令,則操作者極易傷手,甚至可能出現嚴重安全事故。解決方法如下：生產廠家調整系統梯形圖,使“循環啓動”鍵的啓動條件改變,即需在“卡盤夾緊”、“尾架頂緊”都準備好的情況下,在“自動循環”或“MDI”方式下“循環啓動”鍵才能發生作用,缺少其中任何一個都無效。“或”的關係轉換成卡盤夾緊→尾架頂緊→自動方式→循環啓動“並列”關係。不過這種更改將會使“後台編輯功能”失去作用,對於操作者需要邊加工邊更改程序時會帶來困難,但在更加註重安全的機械工程實訓教學中,這種改變非常有必要。2) 取消已有命令。在“自動方式”按下“循環啓動”鍵無效後,隨即按下“reset”鍵取消已有命令,即使“卡盤夾緊”、“尾架頂緊”、“自動方式”程序不會自動執行,需重新操作“循環啓動”鍵。這種方法將危險消除在萌芽狀態,值得在應用中推廣。

數控機牀裝有NC 系統(數字控制系統) ,NC 數據要求機牀關機時能夠有效保存,因此NC 系統擁有自己的掉電保護備用電源。當NC 電源電量不夠時,需及時更換電池,以保證數據不丟失。然而正因為NC 系統有記憶功能,如果操作者正在操作機牀進行加工,其他人員將機牀總電源關閉,則機牀託板有可能不受控制繼續前進,撞壞機牀,發生事故。同時,由於NC 電源瞬間電流過大,易燒壞機牀。所以,數控機牀開關機應有其先後順序:開機先開外部總電源,再開機牀總電源,最後開NC 電源。關機先關NC 電源,再關機牀總電源,在確定無其他機牀使用的情況下關閉外部電源,與開機順序正好相反。

西門子系統在進行控制面板操作時需不時進行選項的確定腫瘤。在進行對刀操作時,當完成X 軸或Z 軸的對刀操作後,顯示器上顯示的為新數據。但如不按“確認”鍵,系統仍以未對刀前的數據為所需刀補數值,不承認新對的刀補數值,此時如用此刀補進行加工極易出現打刀事件。

再如在“JOG”方式下選擇“手輪方式”,系統會要求進行X 軸或Z 軸的確認,如不確認,則刀架仍以先前方向進行移動,容易造成刀架錯移動,發生打刀情況。

在現代數控系統操作中,人們經常會使用G54～G59 膠帶機中某一零點偏置指令來設定工件零點在機牀座標系中的位置(工件零點以機牀零點為基準偏移) 。使用此種方法應注意是否使用了刀具補償,刀補值的設定是以哪點為基準點進行設置的。如果以機牀原點距工件的位移為刀補值,則再使用零點偏置指令就會出現座標系定位錯誤,給操作帶來危險。所以一旦使用了G54 等零點偏置指令應注意在操作完畢後應及時使用指令取消可設定零點偏置。同樣道理,在FANUC 系統中存在着“工位移雙色球”,所謂“工位移”是指程序、刀具刀補、工件座標系等數值不變,假想工件進行平移,即相當於工件座標系往相反方向移動。利用此法可在不移動毛坯、不重建座標系的情況下進行多件加工。使用“工位移”應注意用後取消其值,否則其他操作者在不知情的情況下,操作該機牀易出現工件座標系錯誤定位等情況,易發生打刀現象,造成安全事故。

刀具的磨耗補正是指在對好刀、建立好刀補值後,刀具經過使用出現磨損,將此少量磨損值經過對刀放在刀具磨耗補正處。這裏建議刀尖磨損值可放在磨耗補正處,但刀具的長度補償值應放在刀具長度補償處。因為在程序中如指定了換刀指令、刀補號,程序先執行換刀指令,再執行刀具的長度補償。而刀具的磨耗補正恰好相反,程序先執行刀具的磨耗補正,後進行換刀操作。如果磨耗補正值過大,刀具易撞在機牀工作台上發生危險。

數控機牀大多帶有圖形校驗功能,但多為二維圖形校驗。在數控銑牀、加工中心中只能對X 軸、Y軸圖形進行校驗, Z 軸值則無法圖形檢查。所以不能認為,圖形正確程序就正確,還需對Z 軸值進行試驗,對G00 或G01、G02 等指令的使用進行檢查,以免發生事故。

在西門子系統進行零件程序加工時,需選擇對應的程序名,如果操作人員僅僅在點擊了所要的程序後只按‘打開’按紐,則顯示區的工作區內顯示的為剛打開的程序,但在其右上角顯示的仍為上一次自動循環加工所選程序,此時若按“循環啓動”命令,則加工程序為右上角所顯示的程序,而不是剛剛打開想要加工的程序(這點與常用的Windows操作系統習慣有所區別) ,而出現誤加工,甚至造成安全事故。正確操作是操作人員點擊了所要加工的程序後,須按“選擇”鍵確認選擇該程序。

1.操作人員經考試合格取得操作證，方準進行操作，操作者應熟悉本機的性能、結構等，並要遵守安全和交接班制度。

2.操作者必須根據強力磨牀説明書的要求，詳細瞭解並熟記各潤滑部位，潤滑方法及潤滑油的種類、牌號，按磨牀潤滑圖表的規定，進行給油保養。

3.開工前，應按規定穿戴好防護用品，對照交接班記錄薄，對磨牀各部位進行詳細檢查，發現問題應及時逐級報告，異狀未經排除不得開車工作。

4.開工前應對強力磨牀下列部位進行檢查：

(1)砂輪架油池中的油量是否達到了規定的油麪高度。(2)調整皮帶鬆緊度是否合適。(3)搖動手輪、工作台、砂輪架的往復運動是否良好。(4)砂輪防護罩和砂輪要裝卡牢固，位置正確、工作台導軌擋塵氈應接觸嚴密。(5)檢查電氣系統(電動機、配電箱、安全燈、導線、接地線)是否良好，周圍環境是否清潔、無短路。(6)檢查各潤滑部位、各滑動面及傳動系統，注入潤滑油。(7)接通電源，順次啓動油泵、砂輪架、牀頭架的電動機，注意運轉狀態。發現異狀、異音，應立即關閉電源，經檢查處理後方準開車。(8)開動磨牀，空轉2～3min，查看各部動作是否正常。如有機構失靈，軸承過熱，油壓不夠，砂輪擺動，工作台運動不平穩等不正常情況，應停車切斷電源，採取措施處理，嚴禁使用者超越自檢自修範圍自行拆卸處理。(9)檢查冷卻泵的電機運轉是否正常，冷卻液是否暢通。(10)裝卡砂輪時，砂輪和壓板間應墊以0.5～1.Omm的紙墊，必須用專用扳手，均勻用力緊固，不許用加長管子緊固，以免使砂輪脹裂。(11)砂輪裝好後應空載運轉5min,操作者應避開正面，確認砂輪運轉正常後，方準使用。

5.工件的裝卡必須符合規定。對因故中斷加工的工件，必須確認狀態良好後，方準開車工作。

6.加工工件時，必須事先清除工件上的油垢、黒污及灰塵等；根據加工件的材質合理選用砂輪和磨削量，嚴禁磨能工件毛坯。\r7.裝卡和測量工件時，必須使砂輪退離工件和停車。工件與砂輪未離開時，不得中途停車。砂輪在接近工件時，不準用機動送給。

8.工作時，禁止操作者離開磨牀或託人代管。如因停電或其他原因必須離開時，應將砂輪離開工件後停車。重新開動磨牀時，應確認各部無異狀後方準開車。

9.磨牀工作時應注意各傳動部分狀態，如油温和油壓是否正常，冷卻液是否暢通準確地澆到工件上，油泵與電機的温度是否正常，有否異狀、異音，各操作手柄是否位置正確，各緊固部件有否鬆動移位等。

10.禁止在工作台面與油漆表面放置金屬物品。

11.禁止在工作台面及牀體上敲打、拆裝、校直工件。

12.磨牀發生事故後，應保持現場，切斷電源，迅速報告，妥善處理。

13.工作完畢後，應將砂輪退離工件，切斷總電源，各手柄放置在空位上，恢復磨牀正常狀態，做好日常保養。

14.認真填寫交接班記錄簿等有關記錄。