1.数控车床的空运转调试

如有一台卧式数控车床，最大车削直径为ϕ400mm，最大车削长度为600mm，主轴的速为25～5000r/min无级调速，即主轴的最低转速为25r/min，最高转速为5000r/min。

（1）温升的调试

将数控车床的主轴从最低速开始运转，经过中速、高速，可以划分为如表7-4所示的区域，进行卧式数控车床的主轴温升调试。

表7-4 卧式数控车床主轴温升调试

按照JB/T 4368.3—96的标准规定，主轴的最高转速运行时间不能少于1h，如果是有级变速，从低到高每级速度的运转时间不少于2min。在这里把主轴的无级调速，在25～5000r/min内划分为24个档次。最低转速由于是主轴刚开始运转，故转30min；然后逐步提高转速到5000r/min，此时主轴运行60min。

在主轴运行过程中，可以从CRT的显示监控主轴的温度和温升情况。如果在CRT显示中监控的同时，或无此功能时，可以用激光测温计对主轴进行直观测温，也可以与CRT显示的温度值进行比较，就可以较准确地测出主轴运转时的温度和升温情况。

对于卧式数控车床来说，主轴轴承的温度不能超过70℃，温升不能超过35℃，否则主轴轴承的自身质量、主轴轴承的精度选择及主轴轴承的装配质量会存在问题。

（2）主轴转速和各坐标轴进给速度的调试

按照国家机械行业标准，数控卧式车床的技术条件JB/T 4368.3—96中规定：主轴转速的实际偏差不应超过指令值的±5%；各坐标轴的进给运动，包括C坐标轴旋转运动也不能超过指令值的15%。以主轴转速S=1000r/min和坐标进给速度F=500m/min为例，偏差值规定的范围如图7-26所示。

如图所示，假设主轴的转速给定S=1000r/min，这可以是在MDI方式下给定，也可以是程序中给定，那么主轴的转速范围应当是S=950～1000r/min，或者是S=1000～1050r/min也为正常转速值。对于坐标进给速度，假设给定F=5m/min，同样可以是MDI方式下给定，也可以是程序中给定，各坐标轴进给速度范围应当是F=4.75～5m/min，或者F=5～5.25m/min也属于正常值。

为了保证数控车床的加工精度，主轴的转速和各坐标轴的进给速度是直接影响切削速度的重要参数。因此，在调试数控车床的主轴转速和各坐标轴的进给速度时，要引起足够的重视，可以用调整参数的方法进行一定范围内的修正。

（3）数控车床主机各部分动作的调试

图7-26 数控车床主轴转速和坐标进给速度允许的偏差值

a）主轴转速偏差值 b）坐标进给速度偏差值

可以用手动直接操纵按钮、开关在主轴低转速、中转速及高转速中各选择一种转速，然后起动主轴，并分别对主轴的低转速、中转速及高转速进行正转、反转和停止以及增速、减速，并进行7次以上的动作。再用控制指令M功能和S功能重复上述动作，看主轴的这些动作是否灵活、可靠。这是对主轴的正转、反转和制动的各动作进行试验和调试。

对X坐标轴、Z坐标轴和C坐标轴用手动直接操作按钮、开关，低速、中速和快速进给的全行程内各进行7次以上的起动、停止和正方向、反方向以及增速、减速的连续运动和切换。然后再用控制指令G功能和F值重复低速和中速运行的动作，用G00指令重复快速运行的动作，对C轴还要进行分度定位的动作。此时，坐标伺服电动机、速度检测装置、位置检测装置、机械各传动装置及润滑系统等都应工作正常。

X、Z、C三个坐标轴在CNC系统的控制下进行联动，包括直线轨迹的联动，圆弧或曲线轨迹的联动。在圆弧或曲线轨迹的联动中，还应进行顺时针圆弧或曲线的联动和逆时针圆弧或曲线的联动。用这些动作来确认坐标的联动、直线插补、圆弧插补和过象限等是否具备了技术上的要求。

对回转刀架分别进行顺时针和逆时针旋转找刀位的动作。如果是12个刀位，那么依次从1号刀位找到12号刀位，或者从12号刀位反方向找到1号进行选刀位动作。然后，再进行顺时针和逆时针跳1个刀位进行选刀动作，即1、3、5、7、9、11号刀位或者11、9、7、5、3、1号刀位。最后，再进行顺时针、逆时针的任意选刀位动作。进行这些动作的同时还要注意刀盘的锁紧和放松动作。

在回转刀架进行找刀动作时，需要用手动操纵按钮或开关和用CNC系统给定T指令进行控制两种方法分别进行。这时，回转刀架的电动机和机械传动机构、定位机构及锁紧机构等都应处于正常工作状态，不允许出现任何故障和异常现象。(www.daowen.com)

对于CNC系统控制的沿Z坐标轴导轨移动的尾座和尾座中套筒顶尖的运动，先用手动开关或按钮操纵尾座运动，然后用脚踏开关操纵尾座中的套筒进行运动。注意进行尾座和套筒运动时，应当是全行程的，并且是反复多次进行动作。

在有些数控车床上，尾座在Z坐标轴上轨迹的运动是用手动来完成的，锁紧机构也是靠手动来完成的。此时，只需要进行脚踏操纵尾座套筒的全行程动作就可以了。

用手摇脉冲发生器（或称手轮），配合操作面板上的转换开关对X坐标轴、Z坐标轴和C坐标轴进行连续或单步运行动作，再配合操作面板上的倍率转换开关对这三个坐标轴进行运行动作，此时不允许有失步和跳步现象。

用手动操纵各按钮和开关来反复对排屑装置或排屑器进行正反转、起动及停止，排屑器的动作应当平稳、灵活、可靠。如果发现传动链有碰排屑器内壁现象，就应当及时调整排屑链在合适的位置，调整机构一般都设置在排屑器中排屑出口附近的两侧。

如果数控车床是斜床身导轨，有的斜床身导轨斜角为45°，有的斜床身导轨斜角为30°。不管斜床身的斜率是多少，X坐标轴在斜床身上的横向运动在任意一点停止时都应是被锁定的，不应出现下滑现象，特别是在断电情况下不应出现下滑。这可以通过关断电源或按下急停按钮开关，再打开电源或抬起急停按钮开关来观察和测量X坐标轴的位置是否有变化。如果出现下滑现象，即使是很少的下滑现象，都可认为是X坐标轴伺服电动机的制动装置出现问题，需要调整或更换。

在上述数控车床空运转调试的工作中，除了进行温升调试、主轴转速和各坐标轴进给速度调试，以及数控车床主机各主要部分动作的调试以外，还需要进一步细化调试内容，其中包括程序动作调试、进给和插补动作调试、切削循环动作调试、补偿动作调试、超程保护、手动数据输入、坐标位置显示和回基准点等动作的调试。

图7-27所示为进一步细化调试的一些基本内容。在对数控车床的这部分调试工作中，可能有部分内容没有被列进去，读者可根据调试数控车床的具体情况进行增减。

图7-27 数控车床细化调试内容示意图

图7-27中的螺距补偿指的是各直线坐标滚珠丝杠副的螺距在某一点上超出了定位精度所要求的范围，而通过CNC系统进行的螺距补偿。反向间隙补偿指的是各直线坐标滚珠丝杠副的反向间隙，另外还有齿轮的反向误差所规定的范围通过CNC系统进行反向间隙补偿。

（4）数控车床主传动系统空运转功率的调试

在数控车床空运转调试中还应包括齿轮传动的主传动系统空运转的功率调试、单纯的齿形带传动的主传动系统空运转的功率调试及电主轴传动系统空运转的功率调试。例如，某台数控车床的主轴转速范围是25～5000r/min无级调速，它所要求的是在主轴达到5000r/min时，即在100%转速时功率为9kW；而主轴在2000r/min时，即在主轴最高转速的40%时，要求的功率为14kW。又如，某国产数控车床的主轴转速范围是25～5000r/min无级调速，它所要求的是在主轴达到625r/min以上时，即在主轴最高转速的12.5%以上时为11kW的恒功率。因此，在调试数控车床主传动系统空运转功率时，要对照说明书中所提供的主轴转速和主轴功率之间的关系，并看实际功率参数是否与设计的功率参数相符合。

（5）数控车床整机连续空运转模拟切削的调试

一般数控机床的生产厂商都会给用户提供一个具有数控机床全部功能，并模拟切削加工的数控机床整机空运转程序。当然，数控车床也带有这样一个空运转模拟切削的调试程序。作为用户，也可以根据自身的特殊情况和需要，要求厂商或自己编制一个数控车床的空运转模拟切削调试程序，对所购置的数控车床进行整机连续空运转模拟切削调试。

在我国标准JB/T 4368.3—96中规定，卧式数控车床整机连续空运转模拟切削的时间为48h，模拟空运转程序的一次循环在15min以内，每次重复循环程序的时间间隔不能大于1min。这样，数控车床在连续空运转模拟切削的48h中，不应出现任何故障。

对主轴转速从低到高、从高到低，各坐标的进给运行从低到高、从高到低，刀架的每个刀位换刀，尾座及尾座套筒的全行程动作，各坐标轴的全行程动作，排屑器的正转、反转、停止，切削液的开关及主轴卡盘的夹紧与放松等全部进行调试和试验，这是数控车床调试过程中不可缺少的工作。

2.数控车床的负荷试验

数控车床的负荷试验是数控车床调试中的一项重要工作，实际上是看所购置数控车床的加工能力是否能满足用户所提出的数控车床应当承受动负荷方面的技术要求。

数控车床的最大切削抗力、切削时的抗振性和数控车床主传动系统的最大转矩、主传动系统的最大功率等，都是对数控车床进行负荷试验时的重要内容。

在进行最大切削抗力和主传动系统的最大转矩试验时，切削试件的材料用45号中碳钢，刀具的材料、类型和切削用量及切削试件的尺寸等要参照厂商所提供说明书的规定进行。最大切削抗力按主分力和刀具角度来确定。主传动系统的最大转矩可用功率表、电流表、电压表及转速表进行测量。许多数控车床的操作面板上都装有电流表、电压表、转速表或功率表，在数控车床正常的加工中随时都进行监控。还有些数控车床CNC系统中的自适应控制也具备了监控最大切削抗力和主传动系统的最大转矩，如果在切削时超出了数控车床对抗力和转矩的要求，数控车床会报警来对操作人员进行提示。

在进行数控车床的抗振性切削试验时，要按照JB/T 4368.3—96标准中提供的实验条件、刀具几何角度、刀具材料、试件材料、尺寸、切削用量及极限切削模度进行试验，并且不应发生颤振现象。