5数控机床的机械结构.

第5章数控机床机械结构的故障诊断及维修5.1数控机床机械结构概述数控机床是数控系统与传统机床结合的产物，早期的数控机床，包括目前部分改造、改装的数控机床，大都是在普通机床的基础上，通过对进给系统的数控化改造而成的。因此，在许多场合，普通机床的构成模式、故障模式、诊断方法在很大程度被数控机床所采用。随着数控技术（包括伺服驱动、主轴驱动）的迅速发展，现代数控机床在机械结构上已经从普通机床的结构特征，逐步发展形成了自己独特的结构。特别是随着电主轴、直线电动机等新技术、新产品在数控机床上的推广应用，部分机械结构日趋简化，新的结构、功能部件不断涌现，数控机床的机械机构正在发生重大的变化，虚拟轴机床的出现和实用化，使传统的机床结构发生了根本性的转变。5.1.1数控机床机械结构的组成及特点数控机床机械结构的基本组成机械部分电气控制部分主运动系统进给系统支撑系统自动换刀系统辅助装置按数控机床机械结构故障按性质分类系统性故障随机故障5.1.2数控车床机械结构故障的特点数控机床是机电一体化的产物，技术先进、结构复杂。数控机床的故障也是多种多样、各不相同，故障原因一般都比较复杂，这给数控机床的故障诊断和维修带来不少困难。数控机床机械部分常见故障数控机床机械故障通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分的故障。常见的故障主要有：（1）因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障。（2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障。（3）因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障，等等。机械故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养，控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施。例1一台数控沟槽磨床，在加工过程中偶尔出现问题，磨沟槽的位置发生变化，造成废品。分析这台机床的工作原理，在磨削加工时首先测量臂向下摆动到工件的卡紧位置，然后工件开始移动，当工件的基准端面接触到测量头时，数控装置记录下此时的位置数据，然后测量臂抬起，加工程序继续运行。数控装置根据端面的位置数据，在距端面一定距离的位置磨削沟槽，所以沟槽位置不准与测量的准确与否有非常大的关系。因为不经常发生，所以很难观察到故障现象。因此根据机床工作原理，对测量头进行检查并没有发现问题；对测量臂的转动检查时发现旋转轴有些紧，可能测量臂有时没有精确到位，使测量产生误差。将旋转轴拆开检查发现已严重磨损，制作新备件，更换上后再也没有发生这个故障。•在自动换刀机床的刀具自动夹紧装置中，刀杆常采用7：24的大锥度锥柄，既利于定心，也为松刀带来方便。用碟形弹簧通过拉杆及夹头拉住刀柄的尾部，使刀具锥柄和主轴锥孔紧密配合，夹紧力达10000N以上。松刀时，通过液压缸活塞推动拉杆来压缩碟形弹簧，使夹头涨开，夹头与刀柄上的拉钉脱离，刀具即可拔出进行新旧刀具的交换；新刀装入后，液压缸活塞后移，新刀具又被碟形弹簧拉紧。在活塞推动拉杆松开刀柄的过程中，压缩空气由喷气头经过活塞中心孔和拉杆中的孔吹出，将锥孔清理干净，防止主轴锥孔中掉入切屑和灰尘，把主轴孔表面和刀杆的锥柄划伤，保证刀具的正确位置。2．主轴内刀具的自动夹紧和切屑的清除装置3．主轴准停装置数控机床为了完成ATC(刀具自动交换)的动作过程，必须设置主轴准停机构。由于刀具装在主轴上，切削时切削转矩不可能仅靠锥孔的摩擦力来传递，因此在主轴前端设置一个突键，当刀具装入主轴时，刀柄上的键槽必须与突键对准，才能顺利换刀：为此，主轴必须准确停在某固定的角度上。通常主轴准停机构有2种方式，即机械式与电气式。在密封件中，被密封的介质往往是以穿漏、渗透或扩散的形式越界泄漏到密封连接处的彼侧。造成泄漏的基本原因是流体从密封面上的间隙中溢出，或是由于密封部件内外两侧密封介质的压力差或浓度差，致使流体向压力或浓度低的一侧流动。4．主轴润滑与密封为了保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热，同时又能把主轴组件热量带走，通常采用循环式润滑系统。用液压泵供油强力润滑，在油箱中使用油温控制器控制油液温度。主轴部件的常见故障及排除方法1.主轴定位不良2.主轴出现噪声3.变档滑移齿轮引起主轴停转的故障4.变档不能啮合的故障5.主轴箱异常噪声6.常年使用的主轴箱噪声7.电主轴高速旋转发热的齿轮副间隙的消除进给系统传动齿轮与齿条间隙的消除5.3进给传动系统的故障诊断及维修柔性调整法双齿轮错齿式消除间隙结1、2—薄齿轮3—弹簧4、8—凸耳5—调节螺钉6、7—螺母压力弹簧消除间隙结构1—外圈2—内圈3—锥齿轮4—凸爪5—螺钉6—弹簧7—镶块8—圆弧槽碟形弹簧消除间隙结构1、2—斜齿轮3—碟形弹簧4—垫圈5—螺母6—宽齿轮滚珠丝杠螺母副间隙调整及预紧滚珠丝杠螺母副及间隙消除滚珠丝杠螺母副预紧方法消除滚珠丝杠副间隙双螺母齿差调隙式结构双螺母垫片调隙式结构双螺母螺纹调隙式结构滚珠丝杠的预紧滚珠丝杠专用轴承向心轴承和圆锥轴承组合使用推力轴承或角接触球轴承和向心轴承组合使用为提高支承的轴向刚度滚珠丝杠的防护钢带缠卷式丝杠防护装置1—支承滚子2—张紧轮3—钢带数控机床导轨滑动导轨液体静压导轨气体静压导轨贴塑导轨液体静压导轨气体静压导轨贴塑导轨结构滚动导轨滚珠导轨滚柱导轨滚针导轨滚动导轨块导轨滚柱导轨滚珠导轨滚针导轨故障现象故障原因排除方法导轨擦伤机床经长时间使用，地基与床身水平度有变化，使导轨局部单位面积负荷过大定期进行床身导轨的水平度调整，或修复导轨精度长期加工短工件或承受过分集中的负荷，使导轨局部磨损严重注意合理分布短工件的安装位置，避免负荷过分集中导轨润滑不良调整导轨润滑油量，保证润滑油压力导轨材质不佳采用电镀加热自冷淬火对导轨进行处理，导轨上增加锌铝铜合金板，以改善摩擦情况研磨质量不符合要求提高研磨修复的质量机床维护不良，导轨里落入脏物加强机床保养，保护好导轨防护装置导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面擦伤用180#砂布修磨机床与导轨面上的擦伤导轨压板擦伤卸下压板，调整压板与导轨间隙导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，保证0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉加工面在接刀处不平导轨直线度超差调整或修刮导轨，允差0.015/500工作台镶条松动或镶条弯度太大调整镶条间隙，镶条弯度在自然状态下小于0.05mm/全长机床水平度差，使导轨发生弯曲调整机床安装水平度，保证平行度、垂直度在0.02/1000之内回转刀架换刀数控机床常见自动换刀方式更换主轴头换刀带刀库的自动换刀系统5.4刀库及自动换刀装置的故障诊断及维修自动换刀装置是加工中心的重要执行辅助机构，它的形式多种多样。刀库及自动换刀装置常见故障1.刀库不能转动2.刀库转不到位3.刀套不能夹紧刀具4.刀套上下不到位5.刀具夹不紧掉刀6.刀具夹紧后松不开7.刀具交换时掉刀8.回转刀架没有抬起动作9.刀架转位失去重复定位精度液压技术在数控机床中的应用1)主传动变速系统2)主轴部件3)回转工作台4)静压导轨5)伺服机构6)自动换刀装置7)刀套准停机构8)主轴箱重量的平衡5.5数控机床的液压系统液压系统基本回路单级调压回路远程多级调压回路1.压力控制回路图7-1单级调压回路2132341图7-2采用远程调压阀的多级调压回路图7-3采用电液比例溢流阀的无级调压回路1电液比例溢流阀的无级调压回路限压式变量泵的流量卸荷3241图7-6限压式变量泵卸菏回路1234图7-7利用蓄能器保压的卸菏回路蓄能器保压的卸荷回路