搜索
第二章数控机床机械结构的故障诊断与维修数控机床故障诊断与维修舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.1数控机床机械结构的主要组成1-主轴2-溜板箱3-刀架4-防护罩5-数控系统6-机床控制操作面板7-尾座8-床身CK6136型数控车床舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：数控机床机械结构的故障诊断与维修舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修数控机床的机械结构：1.机床基础部件2.主传动系统3.进给传动系统4.实现工件回转、定位的装置和附件5.实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置6.刀架或自动换刀7.自动托盘交换装置8.特殊功能装置9.为完全自动化控制功能的各种反馈信号和元器件舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2数控机床的主传动系统2.2.1主轴变速方式1．无级变速，如图2-2所示无级变速指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统。一般采用直流或者交流主轴伺服电动机。笼型异步电动机配置矢量变换变频调速系统。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：数控机床机械结构的故障诊断与维修图2-2主轴功率转矩特性主轴恒功率区域主轴转速400---3500r/min主轴传递的功率为11KW主轴的最大输出转矩为245N.m，并随着主轴转速的增加而变小舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2数控机床的主传动系统2.2.1主轴变速方式2．分段无级变速，如图2-3所示。图2-3数控机床主传动的四种配置方式为了确保数控机床主轴低速时可输出较大扭矩的特性要求(特别是粗加工的场合)以及主轴的变速范围尽可能大，有的数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上增加齿轮变速，即为分段无级变速。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修带有变速齿轮的主传动通过带传动的主传动舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修用两个电动机分别驱动主轴内装电动机的主轴驱动舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2数控机床的主传动系统2.2.1主轴变速方式3．液压拨叉变速机构，如图2-4所示图2-4三位液压拨叉工作原理图在带有齿轮传动的主传动系统中，齿轮的换挡主要靠液压拔叉来完成。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修三位液压拨叉工作原理图1、5－液压缸2－活塞杆3－拨叉4－套筒舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2数控机床的主传动系统2.2.1主轴变速方式4．电磁离合器变速，如图2-52-62-7所示电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件，由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供选用，因而它已成为自动装置中常用的操纵元件。电磁离合器用于数控机床的主传动时，能简化变速机构，通过若干个安装在各传动轴上的离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴的变速。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修图2-5THL6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统该机床采用双速电动机和六个电磁离合器完成18级变速舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修图2-6无集电环摩擦片式电磁离合器1—传动齿轮2—连接器3—套筒4—外摩擦片5—内摩擦片6—挡环7—滚动轴承8—铁心9—衔铁10—螺钉舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修1—线圈2—衔铁3—螺钉4—弹簧5—定位环6—隔离环7—连接螺钉8—旋转集电环9—磁轭图2—7啮合式电磁离合器舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2数控机床的主传动系统2.2.1主轴变速方式5．内装电动机主轴变速，如图2-8所示图2-8内装电动机主轴电动机直接带动主轴旋转，大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出转矩小，电动机发热对主轴的精度影响较大。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2.2主轴部件主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。主轴部件质量的好坏直接影响加工质量。主轴端部的结构形状如图2-9所示舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修图2-9主轴端部的结构形式车床主轴端部钻床、普通镗干端部快速钻套外圆磨床砂轮主轴端部铣、镗床主轴端部内圆磨床砂轮主轴端部舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2.3主轴部件的支承机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，应能传递切削转矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承，对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修1．主轴部件常用滚动轴承的类型如图2-10所示图2-10主轴常用的滚动轴承a)锥孔双列圆柱滚子轴承b)双列推力接触球轴承c)双列圆锥滚子轴承d)带凸肩的双列圆柱滚子轴承e)带预紧弹簧的圆锥滚子轴承舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2．滚动轴承的精度主轴部件所用滚动轴承的精度有高级6、精密级5、特精级4和超精级2。前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取4、5级，后支承用5、6级。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修3．主轴滚动轴承的配置如图2-11所示图2-11数控机床主轴轴承配置形式a)能使主轴获得较大的径向和轴向刚度，可以满足机床强力切削的要求，普遍应用于各类数控机床的主轴，如数控车床、数控铣床、加工中心等。这种配置的后支承也可用于圆柱滚子轴承，进一步提高后支承径向刚度。b)该配置没有图a所示的主轴刚度大，但这种配置提高了主轴的转速，适合主轴要求在较高转速下工作的数控机床。c)能使主轴承受较重载荷（尤其是承受较强的动载荷），径向和轴向刚度高，安装和调整性好。但这种配置相对限制了主轴最高转速和精度。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修4．主轴滚动轴承的预紧所谓轴承预紧，就是使轴承滚道预先承受一定的载荷，不仅能消除间隙而且还使滚动体与滚道之间发生一定的变形，从而使接触面积增大，轴承受力时变形减少，抵抗变形的能力增大。因此，对主轴滚动轴承进行预紧和合理选择预紧量，可以提高主轴部件的旋转精度、刚性和抗振性，机床主轴部件在装配时要对轴承进行预紧，使用一段时间以后，间隙或过盈有了变化，还得重新调整，所以要求预紧结构便于进行调整。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修主轴滚动轴承的预紧常用的方法有以下几种：(1)轴承内圈移动如图2-12所示，该方法适用于锥孔双列圆柱滚子轴承。a)结构简单，但预紧量不宜控制，常用于轻载机床主轴部件。b)用右端螺母限制内圈的移动量，易于控制预警量。c)在主轴凸缘上均布数个螺钉以调整内圈的移动量，调整方便，但是用几个螺钉调整，易使垫圈歪斜。d)将紧靠轴承右端的垫圈做成两个半环，可以径向取出，修磨其厚度可控制预紧量的大小，调整精度较高，调整螺母一般采用细牙螺纹，便于微量调整，而且在调好后要能锁紧防松。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修(2)修磨座圈或隔套如图2-13和图2-14所示图2-14隔套的应用将两个厚度不同的隔套放在两轴承内、外圈之间，同样将两个轴承轴向相对压紧，使滚道之间产生预紧。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修(2)修磨座圈或隔套如图2-13和图2-14所示图2-13修磨座a)为轴承外圈宽边相对（背对背）安装，这时修磨轴承内圈的内侧。b)为轴承外圈窄边相对（面对面）安装，这时修磨轴承外圈的窄边。在安装时按图示的相对关系装配，并用螺母或法兰盖将两个轴承轴向压拢，使两个修磨过的端面贴紧，这样在两个轴承的滚道之间产生预紧。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2.4主轴的材料和热处理主轴材料可根据强度、刚度、耐磨性、载荷特点和热处理变形大小等因素来选择。主轴刚度与材质的弹性模量E有关。无论是普通钢还是合金钢其E值基本相同。因此，对于一般要求的机床其主轴可用价格便宜的中碳钢、45钢，进行调质处理后硬度为22～28HRC。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2.5主轴的润滑与冷却主轴轴承润滑和冷却是保证主轴正常工作的必要手段。为了尽可能减少主轴部件温升引起的热变形对机床工作精度的影响，通常利用润滑油循环系统把主轴部件的热量带走，使主轴部件和箱体保持恒定的温度。有些主轴采用专门的冷却装置，有些主轴采用高级油脂润滑。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2.6主轴部件的维修数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度影响工件的加工精度；它的功率大小和回转速度影响加工效率；它的自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。可以使用防泄漏法和刀具夹紧法来进行维修。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2.7主传动链的维修1)熟悉数控机床主传动链的结构、性能参数，严禁超性能使用。2)主传动链出现不正常现象时，应立即停机排除故障。3)操作者应注意观察主轴油箱温度，检查主轴润滑恒温油箱，调节温度范围，使油量充足。4)使用带传动的主轴系统，需定期观察调整主轴传动带的松紧程度，防止因主轴传动带打滑造成的丢转现象。5)由液压系统平衡主轴箱重量的平衡系统，需定期观察液压系统的压力表，当油压低于要求值时，要进行补油。6)使用液压拔叉变速的主传动系统，必须在主轴停车后变速。7)使用啮合式电磁离合器变速的主传动系统，离合器必须在低于1∽2r/min的转速下变速。8)注意保持主轴与刀柄连接部位及刀柄的清洗，防止对主轴的机械碰击。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2.7主传动链的维修9）每年对主轴润滑恒温油箱中的润滑油更换一次，并清洗过滤器。10）每年清理润滑油池底一次，并更换液压泵滤油器。11）每天检查主轴润滑恒温油箱，使其油量充足，工作正常。12）防止各种杂质进入润滑油箱，保持油液清洁。13）经常检查轴端及各处密封，防止润滑油液的泄漏。14）刀具夹紧装置长时间使用后，会使活塞杆和拉杆间的间隙加大，造成拉杆位移量减少，蝶形弹簧张闭伸缩量不够，影响刀具的夹紧，故需及时调整液压缸活塞的位移量。15）经常检查压缩空气气压，并调整到标准要求值；足够的气压才能使主轴锥孔中的切屑和灰尘清理彻底。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第二章：数控机床机械结构的故障诊断与维修2.2.8主传动系统常见故障及排除方法（见表2-1）序号故障现象故障原因排除方法1加工精度达不到要求机床在运输过程中受到冲击检查对机床精度有影响的各部分，特别是导轨副，并按出厂精度要求重新调整或修复安装不牢固、安装精度低或有变化重新安装调平、紧固2切削振动大主轴箱和床身连接螺钉松动恢复精度后紧固连接螺钉轴承预紧力不够、游隙过大重新调整轴承游隙。但预紧力不宜过大，以免损坏轴承轴承预紧螺母松动，使主轴窜动紧固螺母，确保主轴精度合格轴承拉毛或损坏更换轴承主轴与箱体超差修理主轴或箱体，使其配合精度、位置精度达到要求其他因素检查刀具或切削工艺问题如果是车床，则可能是砖塔刀架运动部位松动或压力