船舶工业的数控切割的维修与管理(终稿)-毕业论文.doc

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江苏省无锡交通高等职业学校2007级船舶专业毕业论文

船舶工程系毕业论文

题目：船舶工业的数控切割的维修与管理

姓 名： 吉庆祥
所在系部： 船舶工程系
班 级： 071111
学 号： 070311145
指导老师： 王克强
日 期： 2012年3月25日

船舶工业的数控切割的维修与管理
江苏省无锡交通高等职业技术学校 071111班 吉庆祥
船舶制造业是一个大型、单件、小批量生产系统，具有新产品多、更新换代快、约束条件多、生产组织复杂等诸多特点。传统生产模式下，由于产品体积和重量都很大，搬迁运输很困难，在生产过程中不适宜到处搬运，因此，一般采用固定工位的生产模式，即将工件的基体放置到一个固定的平台上，操作者和设备都围绕着基体在固定的工位上将各种零部件装配或者焊接到基体上，最后形成所需要的产品。这种固定工位的生产方式生产效率低，生产周期长，生产效益低。由于现代的造船模式向着敏捷造船模式的方向发展，传统造船模式已经跟不上生产的需求，且船舶企业在实际生产中存在生产计划管理模式落后、管理方法粗放、计划指导性差，从而导致造船周期长、误工误期严重、库存占用高、资金利用率低等突出问题。以下内容是船舶在生产设计中的初步设计，它是继预处理之后的工序，在船舶建造中起着至关重要的作用。
【摘要】随着国内数控机床的迅速发展,数控机床逐步出现故障高发时段。然而,目前的数控维修工作混乱无序,根本不能适应数控行业快速发展的步伐。为了使数控维修工作适应现代化制造业的发展,提高数控设备维修质量,那么规范数控维修行业,已经迫在眉睫。从教学机床与生产机床的工作特点方面、从管理和维修方面，指出了教学数控机床使用过程中存在的问 题，并分析其原因，提出了改进措施.  本文通过阐述五步到位法,使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。 
【关键词】数控机床；管理；维护；五步到位法
引言 数控机床是利用数字化信号对机床的运动及其加 工进行控制的机床，是数控技术与机床技术相结合的产物，它有加工精度高、质量稳定可靠、生产效率高、对零件加工的适应性强等优点，使其应用日益扩大，已经成为机械制造业的标志性装备。
    我国目前的现状是：国内数控技能人才严重缺乏，阻碍了我国制造实力的提高，教育部等六部委启动了“制造业和现代服务业技能型紧缺人才培训工程”, 对高技能型人才的培养提出了具体的方案。许多高职院校根据自身特点、结合市场需要，开设了数控技术专业，为满足实践教学，除设置实训基地外，还相继配备现代化的数控机床等设备。数控机床是精密的机电一体化产品、价格昂贵，其管理和维修要求严格，如何管理和维护好这些数控机床，使之更好地满足教学需求，最大限度地发挥其优势，已经成为各个学校普遍关注的问题。本文经对各校教学实训基地的调研，根据数控机床的结构原理及使用特点，结合设备管理方面的实践经验，分析了教学用数控机床使用中出现的问题，并提出了改进措施，以供同行参考.
一、数控切割机的种类、用途与管理、维修
目录 ：
1. 简介
2. 比较
3. 适用范围
4. 使用目的
5. 主要功能
6. 产品特点
一、简介
数控切割机的种类分为两种：数控火焰切割机、数控等离子切割机。以下就简单介绍数控火焰切割机。
原理：火焰切割是利用燃气配氧气或者汽油配氧气进行金属材料切割的一种切割设备。 [手持火焰切割]
主要分为早期的手动切割和半自动切割机,仿形切割机和数控切割机,随着社会的进步和科技的发展,越来越先进，切割功能也越来越强大。大致机型结构主要有:手动;仿形切割机,便携式数控切割机,悬臂式数控切割机,龙门数控切割机,台式数控切割机和专门用于钢管相贯线切割的相贯线数控切割机，以上结构都可以利用火焰切割方式进行切割。其中根据金属材料和切割金属的厚度从工艺角度来说,一般5mm以上的碳钢板推荐用火焰进行切割，因为此类钢板产生的热变形很小。不锈钢和有色金属不能用火焰进行切割，原因是不锈钢在受热后表面产生高密度氧化层，阻止热量向下传递，从而影响板

[数控火焰切割机]
熔断；铜铝等有色金属的散热能力很强，导致割面的热量快速散失，也影响到板材熔断。
二，比较
与等离子切割比较：火焰切割时的温度比等离子切割时温度低，直接导致了其切割速率不及等离子，而且无法切割不锈钢以及很多有色金属。其优点在于，可以切割大厚度板材（我国已经掌握了切割2000mm厚度的火焰切断技术），切割设备和切割成本相对低廉，污染较等离子切割机小。与激光切割比较：火焰切割机在切割速度精度以及切割材质种类方面都远不及激光切割机，但是在切割厚度和切割成本上都优于激光切割机。与高压水射流切割机比较：高压水射流切割机的精度和切割材料的种类都优于火焰切割机，但是火焰切割机在切割速度和切割厚度上均大于水切割机，且设备成本和切割成本都相对低廉。 　　综合比较后的结论：火焰切割机生产投入小，加工厚度大，适合精度要求不高的粗加工行业。
三，适用范围
　针对数控切割机，包括火焰、等离子、激光和水刀等数控切割机，用于任意形状零件的绘图、编程、套料、校验和数控切割。
四，使用目的
　　提高钢材套料率，有效节省钢材；提高编程、套料和切割工作效率，有效提高切割效率。 　　
FastCAM自动编程套料软件是专门为数控切割机开发，在计算机上使用的画图编程套料软件，主要有四个模块组成，包括：FastCAM绘图模块，FastNEST套料模块，FastPATH编程模块以及FastPLOT校验模块。主要功能包括CAD画图、DXF/DWG优化处理、交互式套料、自动编程，以及切割模拟校验和成本计算。 　　
FastCAM自动编程套料软件适用于各种火焰、等离子、激光及水射流等数控切割机，支持LYNX，WESTINGHOUSE，CIGWELD，ESABAUTOPATH，ESABCOMPUPATH，PICOPATH，FAGOR，FARLEY，ANCA，SIEMENS，JHE，HYBRID，BURNY，MYNUC，SYSTEM32，PDF32，以及FastCNC数控系统在内的近40种数控切割机和控制器。

五，主要功能
1．FastCAM绘图模块――专门为切割而开发，可以简便快速地绘制适合套料编程和切割的零件图形 　　
●AutoCAD后处理功能：DXF/DWG读入与输出，CAD清除与压缩功能 　　
●切割批处理功能：割缝补偿功能、圆角过渡功能、矩阵排列与圆形排列 　　
2．FastNEST套料模块――专业的优化套料引擎，具有自动、手动、矩阵、自动排紧，以及自动手动交互式套料等多种优化套料方式和方法 　
●多种格式文件套料 　　
●单一或批量读入文件套料 　　
●设置零件按矩阵方式自动套料 　　
●对剩余板材或是不规则板材进行套料 　　
●多板自动连续套料 　　
●任意手动套料 　　
●共边切割功能 　　
●连续切割功能 　　
3．FastPATH自动编程模块――专业的切割编程软件，可自动、手动设置和编辑切割路径及切割工艺 　　
●支持火焰、等离子、激光、水刀切割，支持喷粉划线，支持分层多层切割工艺 　　
●常规编程设置：切割加工方式、引入引出线设置、起割点设置、排料选项等 　　
●切割工艺设置：垫缝切割补偿、预留封口、预穿孔、中心穿孔、割缝补偿等 　　
4．FastPLOT校验模块――模拟实际切割过程，对图形和尺寸进行校验，以及切割成本统计计算 　　
●切割轨迹显示，模拟实际切割过程 　　
●自动定位功能，指定程序行校验和修改 　　
●为套料图提供中英文打印模板 　　

●自动计算切割长度、时间、套料利用率等成本 　　
●检查校验NC切割程序的切割尺寸 　　
●NC文件转换功能

六，产品特点
　　1．操作简便，提供完善的培训课程、培训演示和速成教材 　
2．将要执行切割的CNC切割文件拷贝到软盘或者U盘上
3．套料功能完善，从手动、自动、矩阵、自动排紧，到手动自动交互式套料，充分结合人的套料经验和计算机的运算速度 　　4．共边切割，提高套料利用率，节省钢材 　　
5．余料套料，有效节省和重复利用剩余钢板 　　
6．连续切割，有效避免或减少预热和穿孔，节省耗材，提高切割效率 　　
7．同时支持多台不同品牌控制器的切割机，如FastCNC，Burny，EDGE，Fagor等 　　
8．中文软件，全面支持Windows98/2000/NT/XP操作系统 　　
9.支持多语言环境：中文、英文、德文、西班牙语、韩语等语言
二、教学用数控机床的特点
教学用数控机床与生产用数控机床相比主要有下列特点：
教学用数控机床与生产用数控机床相比主要有下 列特点：
１）使用目的不同。生产用数控机床的主要 目的是提高生产效率，创造更多的经济效益，以生产为 主。教学用数控机床主要是用于满足教学工作，将学 生的理论知识通过实际操作转变为直观认识的机床， 是一种以试验为主的机床。
２）操作人员不同。生产 用数控机床的操作人员，一般是具有丰富实践经验的 工人。教学用数控机床的操作人员，大部分是新手 ——学生，第一次将理论知识转化为实践的操作，经验 很少，所以故障率较高。
３）维修和管理方式不同.
    生产用数控机床往往配有专业的维修人员，一般都是有计划、系统性的管理和维修。教学因数控机床缺少专业人员进行管理和预防性维护，往往是故障发生后再去弥补，很少将故障消除在萌芽状态。
４）使用效率不同。与生产用数控机床相比，教学用数控机床作为一种演示型机床，大部分时间处于停工状态，机床的利用率不高，可能造成资源浪费。
２ 存在问题通过兄弟院校相关人员间的教学交流，结合我们的教学实践经验，教学用数控机床在管理和使用的问题概括为：

1）机床运行中事故较多，例如撞车、撞刀、超程等现象频繁发生，导致机床精度下降。
2）机床发生故障后，不能及时得到有效处理，机床带病、带伤工 作情况较多，最终导致机床发生破坏性的故障，造成巨 大损失。
3）管理方面存在漏洞，对机床的维护缺少系统 性、计划性，不能起到预防故障的作用。
4）机床操 作人员和维护人员责任性不强，当出现问题时，不是积 极地去处理，而是相互推卸责任，直接影响正常的教学 工作。
5）维修不及时，学生上课时间不合理、甚至出现冲突时，有些教师责任心不强，为了图省事赶课时，将多个小组合并上课时，出现多名学生围着一台机床的现象，教学效果很差。
6）通过调查，学生反映实训效果不太好，与预期目标相差很大，从而得不到应有的教学效果。以上诸多原因导致机床“停工”现象严重， 学生学不到实质性的东西，使数控机床不能发挥应有作用，造成了资源的浪费；
3 原因分析教学用数控机床的管理和维修方面存在的问题，其原因虽多种多样，但可归纳为：
1）管理人员没有经过专门培训，缺少设备管理方面的专业知识，对数控机床没有制定严格的点检、维修计划，又碍于面子不去向别人请教，导致维修人员不能及时排除故障，延误了故 障的排除，直接影响正常的教学。
2）管理人员缺乏责任心，对机床了解不够，工作没有计划性，是造成机床维护缺少系统性、预期性的主要原因。
3）维修人员自身责任性不强，技术水平低，不能及时处理工作中出现的故障，是机床带病工作的主要原因。
4）学生在实训前准备不充分，操作时粗心大意，不按规定的步骤操作等，是导致机床运行过程中发生撞刀、撞车、超程现象的主要原因。
5）教师自己缺乏实践经验，对机床的结构、原理理解不够深入，讲课缺少灵活性，对一些结构、 原理性的问题解释不清楚。学生实践经验本来就较少，学习主动性又较差；是学生感到难以接受的主要原因。
6）教师和学生对实训工作不够重视，只求单纯完成任务，很少考虑教学效果，是影响教学效果的主要原因.
    4 改进措施 根据以上分析，结合实际情况，提出如下改进措施：
1）聘请专业人员对设备进行管理，制定科学的管理方法。根据各类数控机床的不同特点，结合自己的实际使用情况，参照机床说明书，制订出合理、规范的数控机床管理和维护制度，对设备的保养维护做到三定，即定期、定级、定人。
2）要重视“双师型”教师队伍的建设。数控机床是集机、电、液、气于一体的机电产品，具有技术与知识密集的特点；要求数控机床的操作与维修人员，不仅要具备各方面的知识，也要具有丰富的经验和较强的动手能力；建设技术全面的教师队伍是科学管理，合理维护数控机床的前提。
3）提高操作人员的责任心，出现问题时要积极的去处理，实在解决不了的要及时找别人帮忙解决，防止机床带伤、带病工作，以免影响正常教学工作。
4）选拔责任心强的教师进行定期专业培训。实践证明经过培训学习，是能在相对较短时间内达到数控机床操作和维护要求的。
5）在教学和维修之间灵活安排工作，做到教学、维修两不误，例如可利用教学期间机床利用率不高的时间，对机床进行一些常规维护和检修。
6）实训之前，要对学生进行安全教育，学习操作规程，强调严格按照规程操作的重要性；如果有条件的话，可先让学生在计算机上进行仿真模拟练习，用以防止撞刀、撞车等事故的发生。
三、五步到位法
1.故障记录到位
　　数控机床发生故障时,对于操作人员应首先停止机床,保护现场,并对故障进行尽可能详细的记录,并及时通知维修人员。
　⑴故障发生时的情况记录
　　1)发生故障的机床型号,采用的控制系统型号,系统的软件版本号。
　　2)故障的现象,发生故障的部位,以及发生故障时机床与控制系统的现象。
　　3)发生故障时系统所处的操作方式。
　　4)若故障在自动方式下发生,则应记录发生故障时的加工程序号,出现故障的程序段号,加工时采用的刀具号等。
　　5)若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障,应记录被加工工件号,并保留不合格工件。
　　6)在发生故障时,若系统有报警显示,则记录系统的报警显示情况与报警号。
　　7)记录发生故障时,各坐标轴的位置跟随误差的值。
　　8)记录发生故障时,各坐标轴的移动速度、移动方向,主轴转速、转向等。
　⑵故障发生的频繁程度记录
　　1)故障发生的时例与周期。
　　2)故障发生时的环境情况。
　　3)若为加工零件时发生的故障,则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。
　　4)检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关。
　⑶故障的规律性记录。
　⑷故障时的外界条件记录。
　　2.故障检查到位
　　维修人员故障维修前,应根据故障现象与故障记录,认真对照系统、机床使用说明书进行各顶检查以便确认故障的原因。当数控设备出现故障时,首先要搞清故障现象,向操作人员了解第一次出现故障时的情况,在可能的情况下观察故障发生的过程,观察故障是在什么情况下发生的,怎么发生的,引起怎样的后果。搞清了故障现象,然后根据机床和数控系统的工作原理,就可以很快地确诊并将故障排除,使设备恢复正常使用。故障检查包括:
　　⑴机床的工作状况检查。
　　⑵机床运转情况检查。
　　⑶机床和系统之间连接情况检查。
　　⑷CNC装置的外观检查。
　　维修时应记录检查的原始数据、状态,记录越详细,维修就越方便,用户最好编制一份故障维修记录表,在系统出现故障时,操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料,供维修时参考。
3. 诊断故障到位
　　故障诊断是进行数控机床维修的第二步,故障诊断是否到位,直接影响着排除故障的快慢,同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应遵循以下两条原则:
　　(1)充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重要手段。
　　(2)认真分析故障的原因。分析故障时,维修人员不应局限于 CNC部分,而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查,并进行综合判断,达到确珍和最终排除故障的目的。
　1)直观法。2)系统自诊断法。3)参数检查法。4)功能程序测试法。5)部件交换法。6)测量比较法。7)原理分析法。8)敲击法。9)局部升温法。10)转移法。
　　除了以上介绍的故障检测方法外,还有插拔法、电压拉偏法、敲击法等等,这些检查方法各有特点,维修人员可以根据不同的现象对故障进行综合分析,缩小故障范围,排除故障。
4. 维修方法到位
　　在数控机床维修中,维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修的质量,在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种:
　(1)初始化复位法。由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障,若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除前应注意作好数据拷贝记录,若初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。
　(2)参数更改,程序更正法。系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统搜索功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。
　(3)调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节,修正系统故障。
(4)备件替换法。用好的备件替换诊断出坏的线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后将坏板修理或返修,这是目前最常用的排故办法。
(5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法,通过这些预防性措施来减少电源板的故障。
(6)维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员
　　(7)修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。
　　5.维修记录到位
　维修时应记录、检查的原始数据、状态较多,记录越详细,维修就越方便,用户最好根据本厂的实际清况,编制一份故障维修记录表,在系统出现故障时,操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料,供再维修时参考。
　　通常维修记录包括以下几方面的内容;
(1)现场记录;(2)故障原因;(3)解决方法;(4)遗留的问题;(5)日期和停工的时间;(6)维修人员情况;(7)资料记录。
四、结束语
=五步到位法的实施,提高重复性故障的维修速度,提高维修者的理论水平和维修能力,有利于分析设备的故障率及可维修性,改进操作规程,提高机床寿命和利用率,并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。
=数控机床的管理和维护是一项很重要的工作，数控机床管理及维护人员，不仅要掌握机械、电气、气动、液压、控制、检测等方面的知识，还要熟悉伺服驱动、计算机、PLC的工作原理及PLC编程，还应具有相应的专业英语水平。
=只有对数控机床做到科学的管理，合理、及时的维护，才能保证机床的正常运行，使之更好地为教学服务。
=不管是教师还是管理、维修人员，都应有高度的责任心，才能充分发挥数控机床的作用，培养出更多的高素质高技能型人才，为我国的装 备制造业作出更大贡献.

【参考文献】：
机械工程（一级学科）；
焊接与切割（二级学科）；
焊接与切割工艺装备与设备（三级学科）