任务3.1.4 五轴数控系统维护与保养
一、机床维护与保养
1.数控系统硬件模块维护保养
在西门子840Dsl 数控系统启动时，会对系统硬件进行检测，如果数控系统硬件模块存在故障，则数控系统将无法通过检测并且无法加工运行。根据西门子840Dsl 数控系统故障维修的大量经验总结出，数控系统硬件类的故障通常有图3.1.22 所示几大类。
图3.1.22 数控系统硬件常见故障及其预防
2.数控系统检查要点
一般西门子840Dsl 的数控机床都是比较高端的设备，通常机床制造商在模块布局安装、散热系统等方面都经过专业的设计，但是，设备经过长时间在现场使用运行，不可避免地会由于各种原因而改变设备的初始状态。尤其对于用户来说，了解一些必要的数控系统检查要点，会有利于和维护维修部门及企业打交道，利于交接后的日常维护工作。在此，通过一些典型的现场图片对比，来展示数控系统的检查要点，见表3.1.8。
表3.1.8 数控系统的检查要点
续表
机加工车间的环境总是免不了灰尘、金属粉屑、油污等，并且数控机床，尤其是以五轴数控机床为代表的高档数控机床运行，更离不开压缩空气、冷却、润滑等。如果机床的密封不良，或机床清洁不到位，那么故障率将不可避免地越来越高。在清洁及密封方面需要注意如下几个问题：
①检查压缩空气是否经过过滤、干燥。
②机床的液压、气压的压力是否正常，是否存在泄漏。
③机床各个需要密封连接的部件，其密封防护等级是否正常。
④车间环境温度是否符合机床要求。
以上几个方面通常也是数控机床日常维修保养的检查要点。
3.数控系统的电池与风扇
在数控系统中，NCU 配有备用电池及风扇单元，电池用于保护SRAM 中存储的数据，风扇用于模块的散热。
在数控系统模块正常使用过程中，电池效率可能会逐渐降低，从而导致电压下降，或者冷却风扇出现磨损迹象。出现相应的情况，都必须更换电池或风扇。在更换电池之前，应先备份数据。NCU 的电池和风扇位于电池风扇单元中，电池风扇单元安装在NCU 盒底部，可以分别更换电池和风扇，也可以更换整个单元（图3.1.23）。如果电池电压降至2.8～2.9 V，则触发报警编号“2100 NCK battery warning threshold reached”；如果电池电压持续2.4～2.6 V，则触发报警“2101 NCK battery alarm”，此时，一旦数控系统断开电源，则存储数据可能丢失。（注意，更换电池的时候，要在系统带电时进行，否则容易丢失数据。）
图3.1.23 NCU 电池风扇单元
NCU 电池风扇单元的更换步骤如下：
①向后轻推电池风扇单元，释放固定夹。
②向下移出电池风扇单元，使后定位器从NCU 盒中移出。
③使新的电池风扇单元略微前倾，并将定位器插入NCU 盒底部的导轨中。
④向上提起电池风扇单元的前端，使固定夹锁定在固定位置上。
⑤电池风扇单元和控制单元通过两个小插头／插孔相连，当电池风扇单元锁定就位时，这些组件会自动连接。
4.报警查阅
西门子数控系统报警有系统报警以及机床外围用户报警，报警及信息在数控机床的报警操作界面下查看，数控机床报警及信息查看步骤如图3.1.24 所示。
图3.1.24 数控机床报警及信息查看步骤
其中，“报警清单”界面中显示机床当前所有的报警事件，这些报警通常会导致机床无法运行或无法正常加工；而“信息”界面中显示的是机床的提示信息，通常不会导致机床无法运行操作，只是给操作人员一个提示提醒作用。
二、安全文明生产
1.安全注意事项
①工作时请穿好工作服、安全鞋，戴好工作帽及防护镜。注意：不允许戴手套操作机床。
②不要移动或损坏安装在机床上的警告标牌。
③如需要两人或多人共同完成时，应注意相互间的协调一致。
④禁止用手或其他任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其他运动部位。
⑤在加工过程中，不允许打开机床防护门。
2.开机前注意事项
①检查机床后面润滑油泵中的润滑油是否充裕，若油量不足，请及时补充；若耗油过快或过慢，可适当调节油罐上的调节旋钮。
②检查气源压力是否达到0.5 MPa 以上（机床在生产厂内调试时已设定好，一般不需要再做调整）。
③检查气路三件组合气水分离罐中是否有积水。若有，应及时放掉，按动气罐底部按钮即将水排出。若气罐积水过多，在ATC 执行换刀动作时，会将水带入气路中，造成电磁阀阀芯及气缸锈蚀，从而产生故障。
3.开机时注意事项
首先打开总电源，然后按下CNC 电源中的开启按钮，顺时针旋转急停按钮。机床检测完所有功能后，NC 指示灯绿灯亮，机床准备完毕。
4.手动操作时注意事项
①必须熟悉机床使用说明书和机床的一般性能、结构，严禁超性能使用。
②必须时刻注意，在进行X 方向、Y 方向移动前，必须使Z 轴处于抬刀位置。移动过程中，不能只看CRT 屏幕中坐标位置的变化，还要观察刀具的移动。刀具移动到位后，再看CRT 屏幕进行微调。
5.编程时注意事项
对于初学者来说，编程时应尽量少用G00 指令，特别在X、Y、Z 3 轴联动中更应注意。在走空刀时，应把Z 轴的移动与X 轴、Y 轴的移动分开进行，即多抬刀、少斜插。斜插时，刀具容易因碰到工件而造成损坏。
6.换刀时注意事项
更换刀具时，应注意操作安全。在装入刀具时，应将刀柄和刀具擦拭干净。
7.加工时注意事项
在自动运行程序前，必须认真检查程序，确保程序的正确性。在操作过程中，必须集中注意力，谨慎操作。运行过程中一旦发生问题，及时按下复位按钮或急停按钮。
8.使用计算机进行串口通信时注意事项
使用计算机进行串口通信时，要做到先开机床、后开计算机；先关计算机、后关机床。避免在开关机床的过程中，由于电流的瞬间变化而冲击计算机。
9.利用DNC（计算机与机床之间相互进行程序的输送）功能时注意事项
要注意机床的内存容量，一般从计算机向机床传输的程序总字节应小于额定字节。如果程序比较长，则必须采用边传输边加工的方法。(https://www.daowen.com)
10.关机时注意事项
①关机前，应使刀具处于安全位置，把工作台上的切屑清理干净，把机床擦拭干净。
②关机时，先关闭系统电源，再关闭电气总开关。
教学任务单
【学习步骤】
以支块的加工工序卡片提出任务，在支块加工的准备工作中，学会分析工序卡片及图样，根据分析选择合适的机床型号，对选定的机床的参数及其运动进行分析，掌握本机床的调整及操作方法，掌握刀、夹、附具及工件与机床的连接和安装，最后完成工序卡片零件加工操作及检验，掌握对一般机床故障的分析与排除能力，学会本类机床的操作规程维护及其保养。
【任务实施】
一、读懂工序卡片
请根据任务工序卡填写表3.1.9。
表3.1.9 工序卡识读
出现的问题：
二、选择合适机床选型号
1.为什么优先选择五轴数控机床进行零件的加工？
2.数控铣床、五轴数控机床的应用有什么不同？
3.请列出你选定的机床型号并解释其含义。
出现的问题：
三、完成刀具、工件、夹具以及机床的安装
1.正确选择支块零件加工使用的夹具，并进行说明。
2.请根据图3.1.21 所示，完成换刀任务，并将步骤写入表3.1.10。
表3.1.10 工件安装表
出现的问题：
四、调整操作机床
1.请根据下列步骤完成机床刀具表的创建。
①建立铣刀与删除刀具。
②删除刀具。
③装载刀具。
④卸载刀具。
把详细操作过程中出现的问题写下来。
2.完成支块“3 +2”定向加工工件坐标系的建立及程序编制。
出现的问题：
五、完成支块的加工
请根据工序图的要求完成花键轴的加工，并记录加工过程中出现的问题及解决问题的措施。
出现的问题：
六、产品检测
请完成支块的检验并填写表3.1.11。
表3.1.11 检测记录表
续表
出现的问题：
【任务考核】
评分标准
【任务总结】
【大国工匠】 杨永修
“耐住寂寞，让兴趣成为最好的老师”
杨永修不仅把平时业余时间学到的数控加工的新知识、新工艺和掌握的数控机床操作技能及传统加工经验，揉成独特技能在历次大赛中完美展现，并且应用于日常的生产加工工作，两次登上全国数控技能大赛的领奖台，攀上数控领域的高峰。杨永修在国家顶级赛事中，分别在四轴赛项和五轴赛项获得了一等奖和第三名，拿到了数控赛事上的大满贯。在攻克机床操作、产品加工、刀具研制、宏程序开发等难题方面能力突出。他设计制作的多角度铣刀、套镗外圆镗刀、快换夹具等工具，保证了项目的时间节点，并为企业节省了150 多万元刀具夹具费用。改进活塞试制装夹方案，解决了每件找正的难题，效率提高75%以上，合格率提高到100%。在HS7 梯形臂项目中，他设计组装400 多毫米的细长刀具，通过编制多个角度的复杂程序，连续工作近20 个小时，成功完成首件调试工作，并保证无一超差。
杨永修以品德、知识、技能高度提升人生高度，从一名普通数控操作工华丽变身为全国技术能手，让青春在平凡岗位秀出精彩，不断书写出自己的职业辉煌。
（来源：中国吉林网）