项目一_数控机床装调

数控机床装调装调----装配（安装）与调节(调试、调整）讲师-喻百鸣课时86班级：3110、2112教学内容进给传动机械功能部件装调主传动机械装调刀辅传动机械装调数控工作台机械装调数控机床整机机械装调数控机床位置精度检测与补偿课程目标熟练理解数控机床工作原理知识目标正确分析图纸技术文件会用工夹量具对进给传动链进行精度检测能力目标能独立完进给传动系统的装配与调节能够排除常见故障，正确更换失效零件能够正确分析本岗位的生产工艺流程岗位目标严格执行本岗位工作标准能够解决本岗位生产过程中的常见技术问题能独立承担本岗位工作任务，有较好的技术交流能力理解常见通用量具工作方法课程考核与评价考核内容校内教学平时成绩数控机床工作台的装配与调节数控机床Z轴的装配与调节分值100%202020考核方式1、答辩2、实践操作3、笔试笔试授课40实训两周40项目一、进给传动机械功能部件装调学习目标1.会选用典型零部件进行数控机床进给传动链的装配与调整。2.会用工夹量具对进给传动链进行精度检测。3.能对进给传动链的关键零部件进行计算与校核。进给传动机械功能部件首先了解普通机床进给传动机械功能部件。普通车床。(图片如下)普通车床普通铣床数控车床立式加工中心卧式加工中心数控机床概论数控机床---柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础装备。柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统(FlexibleManufacturingSystem)，英文缩写为FMS。敏捷制造的核心思想是：要提高企业对市场变化的快速反应能力，满足顾客的要求。除了充分利用企业内部资源外，还可以充分利用其他企业乃至社会的资源来组织生产。发展趋势---高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化。还要注重工艺适用性和经济性。就加工精度而言—目前普通精度加工水平是20世纪50年代的精迷加工水平，提高了100倍。国内水平大致为0.008～0.010mm。国外水平大致为0.002～0.003mm。进给系统任何数控机床—其进给系统的装配精度是决定整机加工精度的关键因素。进给传动链----结构示意图（如下）工作台进给轴功能部件图1-2（书本P2)X轴某加工中心工作台进给轴功能部件1.数控机床对数控机械的要求1）静刚度要好机床在静态力作用下的刚度----静刚度机床在动态力作用下的刚度----动刚度也有用刚度的倒数-----柔度来描述机床的该项性能的。刚度越大，柔度越小。反比关系。机床的静刚度为k=P/δP----机床的静负荷（N）；δ-----机床在静负荷作用下产生的变形量；机床的动刚度为kd=k√(1-ω²／ωn²)+4ξ²ω²／ωn²ω---外加激振力的频率（HZ）；ωn---机床结构系统的固有频率（HZ）；ξ----机床的阻尼比；阻尼（英语：damping）是指任何振动系统在振动中，由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性。实际的粘性阻尼系数与临界阻尼系数之比称为阻尼比。提高机床结构刚度的方法有；提高机床构件的静刚度和固有频率。改善薄弱环节的结构和布局。合理设计构件的截面形状及尺寸，所谓合理----是指以较小的结构质量获得较高的静刚度和适当的固有频率。（工字钢）设置卸载装置----减少零部件的静力变形。提高构件之间的接触刚度。是指零件结合面在外力作用下底抗变形的能力。使用新材料和钢板焊接结构等。2）热变形要小机床受热产生变形是影响机床加工精度的重要因素之一。必须重视。改善方法有：控制机床环境温度，设计热对称结构、斜床身结构，采取热平衡措施等技术。3）传动系统结构要简单主传动系统方面：（旋转运动---传递扭矩）传统的主传动系统—电动机-联轴器-变速箱-主轴。当前趋势----电动机，主轴合为一体。进给传动系统方面；（旋转运动变成直线运动）传统的方式是---电动机-联轴器-滚珠丝杆螺母副-工作台。当前趋势----只有电动机和工作台。省去了：联轴器-滚珠丝杆螺母副。那么它怎么样把旋转运动转换为直线运动？旋转电动机变为直线电动机。(后面有介绍）2.几种典型机床部件1）滚珠丝杆螺母副（运动副）什么是运动副-----两构件直接接触组成的可动连接，它限制了两构件之间的某些相对运动。比如：铰链副、齿轮副、涡轮蜗杆副、齿轮齿条副等。滚珠丝杆螺母副是数控机床的核心部件之一。其作用是将电动机的旋转运动转化为直线运动（运动可逆）。观察螺钉螺母之间相互运动。螺钉螺母—简单的滑动丝杆螺母副。滚珠丝杆螺母副结构图片滚珠丝杆螺母副结构图内循环在螺母的侧孔中装有圆柱凸键反向器，反向器上铣有S形回珠槽，将相邻螺纹滚道联结起来，滚珠从螺纹滚道进入反向器，借助反向器迫使滚珠越过丝杠牙顶进入相邻滚道，实现循环。一般一个螺母上装有2~4个反向器，反向器沿螺母圆周均布。这种结构径向尺寸紧凑，刚性好，且不易磨损，因返程滚道短，不易发生滚珠堵塞，摩擦损失小。但反向器结构复杂，制造困难，且不能用于多头螺纹传动。滚珠丝杆螺母副结构图外循环-滚珠在返回过程中与丝杠表面脱离接触；外循环常见的有插管式和螺旋槽式。图(a)为插管式，它用弯管作为返回管道，这种形式结构工艺性好，但管道突出螺母体外，径向尺寸较大。图(b)为螺旋槽式，它是在螺母外圆上铣出螺旋槽，槽的两端钻出通孔并与螺纹滚道相切，形成返回通道。这种形式的结构比插管式的结构径向尺寸小，但制造较为复杂。滑动丝杠与滚动丝杠比较滚珠丝杆螺母副的传动特点（1）传动效率高为90％～98％是滑动丝杠的2～4倍。原因是：滑动摩擦变为滚动摩擦。扭矩和推力的转换公式为F=2πηM/SS-----导程（螺纹中的螺距）F---推力M----扭矩η----传动效率，一般取0.9（偏向保守）（书P5图1-5）滚珠丝杆螺母副的传动特点（2）运动平稳摩擦阻力小灵敏度高启动时无颤动低速时无爬行因此可精密控制微量进给。（3）高精度运动中升温小，热膨胀也小。并且采取预紧方式消除螺母的轴向间隙，还可以对丝杠进行预拉伸消除热膨胀带来的影响。滚珠丝杆螺母副的传动特点（4）耐用性高钢球滚动接触处的硬度为58～63HRC，运动过程为纯滚动—磨损小，故而使用寿命长精度保持性好。（5）同步性好由于运动平稳、反应快、无阻滞、无滑动，用几套相同的滚珠丝杆传动系统同时传动几个相同的部件和装置，可以获得很好的同步效果。（6）可靠性好与液压传动系统比，故障低，维修保养简单，只需进行一般的润滑和防尘。几种典型机床部件2）滚动导轨副（作直线往复运动）也是数控机床的核心部件之一。其作用是支撑数控机床的立柱、工作台等部件。滚动导轨副的结构形式很多，其共同特点是利用滚动体（钢球或钢柱）的滚动将导轨副的滑动摩擦变为滚动摩擦。大大减少了摩擦阻力，摩擦系数在0.003左右。其结构是由导轨、滚动体、滑块三个主要零件组成。双“V”形直线滚动导轨副圆柱形直线滚动导轨副另一种直线滚动导轨，它的滚动体是圆柱体，称为-------滚子导轨块。直线滚动导轨副的优缺点优点：由于低摩擦力，响应迅速、移动速度高、无低速爬行，从而得到较高的定位精度。缺点：刚性不足（相对滑动导轨而言）、吸振性和阻尼性不足。对賍物较敏感，必须有好的防护装置。抗冲击能力差，易损坏，现场不易修复。装卸工件时注意，轻拿轻放。几种典型机床部件3）贴塑导轨（滑动导轨）----就是在原钢制的导轨上粘贴一层塑料。种类有：贴塑导轨软带、三层复合材料DU导轨板、塑料涂层等。其中贴塑导轨软带应用的广，结构简单、加工成本低、摩擦系数小、吸振性好、刚性好等。目前用的广和多的是聚四氟乙烯（4F）。在聚四氟乙烯中加入各种金属和非金属材料（比如：青铜粉、二硫化钼、石墨等）可以改善或提高其性能，称为---聚四氟乙烯基软带（4FJ）。抗振性优于滚动轨道。工作台和滑座及贴塑的横剖面图塑料导轨加工方法粘贴----固化----磨削----刮研（刮研点要深便于储油、润滑）几种典型机床部件4）间隙消除机构在数控机床进给系统中，运动副的传动间隙是导致反向误差的主要因素之一，直接影响加工精度。消除反向间隙是数控机床结构设计必须解决的问题。解决的方法很多，原理是改变主、被动齿轮在齿槽中的接触条件，即保证齿轮的齿两面都接触上，或间隙尽可能的小。双片齿轮错齿法消除间隙双齿轮齿条液压预紧消除间隙预加负载双齿轮—齿条无间隙传动机构轴2上有两个斜齿轮且螺旋方向相反，轴2的运动又分别传至轴1和轴3，轴1上的齿轮4和轴3上的齿轮5都和床身齿条啮合。对轴2施加轴向力（可在端部设有加载弹簧，通过调整螺母施加轴向力，也可靠液压加负载），使轴2上的斜齿轮产生微量的轴向移动，由于轴2上的两个斜齿轮的螺旋方向相反，因此轴1和轴3便以相反的方向转过微小角度，使齿轮4和5分别与齿条齿槽的左右侧面贴紧而消除了间隙。几种典型机床部件5）无间隙传动联轴器机械传动中为何要使用联轴器？能不能不用联轴器？比如：电动机----联轴器----滚珠丝杆螺母副中去掉联轴器。选用联轴器时要考虑传动力矩的大小、孔径、方式、两轴的允许平行偏差、角度偏差、消振性及外形尺寸。常见的几种联轴器（十字滑块）常见的几种联轴器（波纹管）常见的几种联轴器（弹性膜片）几种典型机床部件6）带传动数控机床中由于结构限制和性能要求不允许同轴时，可考虑采用皮带传动。带传动是一种传统的传动方式，常见的有V形带传动、平带传动、多楔带传动和同步齿形带传动。数控机床大多用同步齿形带，是缘于其准确的传动比。齿形带又分为梯形齿的和圆弧齿的同步带。同步齿形带结构两种齿形带比较梯形齿同步带与小带轮接触时，齿形变形，受力情况变坏。高速运转时，有较大的噪声和振动。圆弧齿同步带没有梯形齿同步带的缺点。同时具有带传动和链传动的优点。不打滑，不需要很大的紧力，传动效率可达98%～99.5％数控机床需要时的首选。几种典型机床部件7）角接触球轴承多数情况下，数控机床的轴承要同时承受径向载荷和轴向载荷，常用的角接触球轴承的接触角为15°～60°。常见的几种轴承常见的几种轴承几种典型机床部件8)底座（床身）机床的重要基础部件立柱、导轨、工作台都依附于它之上，因此要有很好的刚性。保证刚度的措施有：（1）整体底座，合理布筋。（2）合理布局回水、排屑结构。（3）适当加大导轨的跨度。（4）轴承座与底座铸成一体。底座图几种典型机床部件9）立柱也是机床的重要基础部件立柱上设有主轴箱上下移动的轨道和主轴平衡装置。对刚性的要求也高，保证部件的刚度是保证机床加工精度的前提（必要条件）。立柱应具有的特点：（1）框架式结构，热对称性好、刚度高。（2）设有平衡装置来平衡主轴箱。（3）丝杠轴承座与立柱一体。立柱图几种典型机床部件10）直线电动机是一种直接将电能转换成直线运动机械能的传动装置，省去中间传动装置（如：联轴器、轴承、轴承座、丝杠等）大大提高机床的加工精度。因此称“零传动”或“直接驱动”技术。其原理可以简单认为是将旋转电动机沿径向剖开，展直。新技术，未来的发展方向，可能是成本方面和技术的考虑，普及程度不高。直线电动机图片机械功能部件的选择与计算1.滚珠丝杆副的传动要求机床的伺服进给传动是把调节器的控制指令转换成三个方向的直线运动，因此，数控机床的进给传动装置必须具有下列特征。（1）良好的动态响应---控制参数变更时，机床滑台及时跟上变化。（2）系统稳定性好---负载变化时，输出速度基本不变。（3）位置精度高---实际位移与指令位移的差值要小。（4）调速范围要宽---既能实现最小设定的速度值，又能空载高速运行。机械功能部件的选择与计算2.滚珠丝杆副的选择与计算滚珠丝杆的选择包括：滚珠丝杆导程的计算和选择。滚珠丝杆名义直径计算和选择。滚珠丝杆精度选择。1）滚珠丝杆导程精度的选择滚珠丝杆导程精度是指在全行程内规定长度范围内----导程的变动量。规定长度范围--普通机床为任意300m