数控机床故障诊断与维修第三章.ppt

数控机床故障诊断与维修第三章.ppt

《数控机床故障诊断与维修第三章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床故障诊断与维修第三章.ppt（75页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

模块二模块二数控机床的机械结构及维修数控机床的机械结构及维修主讲主讲张张红红旗旗黄冈科技职业学院机电汽车工程系黄冈科技职业学院机电汽车工程系模块二模块二数控机床的机械结构数控机床的机械结构n1.概述概述n2.数控机床的机械结构数控机床的机械结构n3.数控机床的主传动系统数控机床的主传动系统n4.数控机床的进给系统数控机床的进给系统n5.数控机床用导轨数控机床用导轨n6.自动换刀装置自动换刀装置n7.数控工作台与分度工作台数控工作台与分度工作台TTIIAANNJJIINN中德培训中心刀库主轴X轴轴Y轴轴Z轴轴操作显示单元机械手n与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。

与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。

n在在主传动系统方面主传动系统方面，具有下列特点：

，具有下列特点：

n

（1）目前数控机床的主传动电机已不再采用普通的目前数控机床的主传动电机已不再采用普通的交流异步电机或传统的直流调速电机，它们已逐步被直交流异步电机或传统的直流调速电机，它们已逐步被直流调速电机和新型的交流调速电机所代替。

流调速电机和新型的交流调速电机所代替。

n

（2）转速高，功率大。

转速高，功率大。

n（3）变速范围大。

变速范围大。

n（4）主轴速度的变换迅速可靠。

主轴速度的变换迅速可靠。

2.1概述1.数控机床机械结构概述数控机床机械结构概述主轴主轴提供切削功率、在高档数提供切削功率、在高档数控机床中还具有控机床中还具有C轴功能及定轴功能及定向功能向功能电主轴电主轴数控车床主轴换挡控制数控车床主轴换挡控制普通交流鼠笼式异步电动机配变频器普通交流鼠笼式异步电动机配变频器1-冷却液喷嘴；冷却液喷嘴；2-刀具；刀具；3-拉钉；拉钉；4-主轴；主轴；5-弹性卡爪；弹性卡爪；6-喷气嘴喷气嘴7-拉杆；拉杆；8-定位凸轮；定位凸轮；9-碟形弹簧；碟形弹簧；10-轴套；轴套；11-固定螺母；固定螺母；12-旋转接头；旋转接头；13-推杆；推杆；14-液压缸；液压缸；15-交流伺服电机；交流伺服电机；16-换挡齿轮换挡齿轮图图2-3ZHS-K63加工中心加工中心主轴内部主轴内部刀具夹紧刀具夹紧机构机构1.数控机床机械结构概述数控机床机械结构概述n在在进给传动系统进给传动系统方面，具有下列特点：

方面，具有下列特点：

n

（1）尽尽量量采采用用低低摩摩擦擦的的传传动动副副。

采采用用静静压压导导轨轨、滚滚动导轨和滚珠丝杠等，以减小摩擦力。

动导轨和滚珠丝杠等，以减小摩擦力。

n

（2）选选用用最最佳佳的的降降速速比比，以以达达到到提提高高机机床床分分辨辨率率，使使工工作作台台尽尽可可能能大大地地加加速速，以以达达到到跟跟踪踪指指令令、系系统统折折算算到驱动轴上的惯量尽量小的要求。

到驱动轴上的惯量尽量小的要求。

n（3）缩缩短短传传动动链链及及用用预预紧紧的的方方法法提提高高传传动动系系统统的的刚刚度。

度。

n（4）尽量消除传动间隙，减小反向死区误差）尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。

2.1概述1.数控机床机械结构概述数控机床机械结构概述进给部件：

进给部件：

其作用是在伺服电机的驱动下其作用是在伺服电机的驱动下完成直线运动的定位、进给。

下图完成直线运动的定位、进给。

下图是滚珠丝杠、联轴节的实物照片。

是滚珠丝杠、联轴节的实物照片。

n滚珠丝杠螺母副机构滚珠丝杠螺母副机构滚珠丝杠螺母副是一种新型的传动机构，它的结构特滚珠丝杠螺母副是一种新型的传动机构，它的结构特点是具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动件，点是具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动件，以减小摩擦，如图以减小摩擦，如图2-4所示。

所示。

1.数控机床机械结构概述数控机床机械结构概述滚珠丝杠螺母副n

（2）滚珠循环方式。

目前国内外生产的滚珠丝杠螺）滚珠循环方式。

目前国内外生产的滚珠丝杠螺母副，可分为外循环和内循环两类。

如图母副，可分为外循环和内循环两类。

如图2-7所示为外循所示为外循环螺旋槽式滚珠丝杠副如图环螺旋槽式滚珠丝杠副如图2-8所示为内循环滚珠丝杠螺所示为内循环滚珠丝杠螺母副。

母副。

数控机床的进给系统数控机床的进给系统图2-7外循环螺旋槽式滚珠丝杠副图数控机床的进给系统数控机床的进给系统图图2-8内循环滚珠丝杠螺母副内循环滚珠丝杠螺母副数控机床的进给系统数控机床的进给系统n常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有以下常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有以下3种。

种。

n（a）垫片调隙式（图垫片调隙式（图2-9）1、2-单螺母；3-螺母座；4-调整垫片图2-9垫片调隙式数控机床的进给系统数控机床的进给系统n（b）螺纹调隙式（图螺纹调隙式（图2-10）1、2-单螺母；单螺母；3-平键；平键；4-调整螺母调整螺母图图2-10螺纹调隙式螺纹调隙式数控机床的进给系统数控机床的进给系统n（c）齿差调隙式（图齿差调隙式（图2-11）。

）。

1、4-内齿圈；内齿圈；2、3-单螺母单螺母图图2-11齿差调隙式齿差调隙式数控机床的进给系统数控机床的进给系统图图2-142-14滚珠丝杠在机床上的支承方式滚珠丝杠在机床上的支承方式滚珠丝杠齿形带及带轮丝杠母润滑油管伺服电机数控机床用导轨数控机床用导轨n

（1）滑动导轨。

在数控机床上常用的滑动导轨有）滑动导轨。

在数控机床上常用的滑动导轨有液体静压导轨、气体静压导轨和贴塑导轨。

液体静压导轨、气体静压导轨和贴塑导轨。

n液体静压导轨。

在两导轨工作面间通入具有一定液体静压导轨。

在两导轨工作面间通入具有一定压力的润滑油，形成静压油膜，使导轨工作面间处于纯压力的润滑油，形成静压油膜，使导轨工作面间处于纯液态摩擦状态，摩擦系数极低。

液态摩擦状态，摩擦系数极低。

n气体静压导轨。

在两导轨工作面间通入具有恒定气体静压导轨。

在两导轨工作面间通入具有恒定压力的气体，使两导轨面形成均匀分离，以得到高精度压力的气体，使两导轨面形成均匀分离，以得到高精度的运动。

的运动。

n贴塑导轨。

在动导轨的摩擦表面上贴上一层由塑贴塑导轨。

在动导轨的摩擦表面上贴上一层由塑料等其他化学材料组成的塑料薄膜软带。

料等其他化学材料组成的塑料薄膜软带。

数控机床用导轨数控机床用导轨n

（2）滚动导轨。

滚动导轨的最大优点是摩擦系数）滚动导轨。

滚动导轨的最大优点是摩擦系数小，一般为小，一般为0.00250.005n近年来数控机床愈来愈多地采用由专业厂家生产的近年来数控机床愈来愈多地采用由专业厂家生产的直线滚动导轨副或滚动导轨块。

这种导轨组件本身制造直线滚动导轨副或滚动导轨块。

这种导轨组件本身制造精度很高，对机床的安装基面要求不高，安装、调整都精度很高，对机床的安装基面要求不高，安装、调整都非常方便。

非常方便。

数控机床用导轨数控机床用导轨n如图如图2-16所示为一种滚动导轨块组件，其特点是刚所示为一种滚动导轨块组件，其特点是刚度高、承载能力大、导轨行程不受限制。

当运动部件移度高、承载能力大、导轨行程不受限制。

当运动部件移动时，滚珠动时，滚珠3在支承部件的导轨与本体在支承部件的导轨与本体6之间滚动，同时之间滚动，同时绕本体绕本体6循环滚动。

每一导轨上使用导轨块的数量可根循环滚动。

每一导轨上使用导轨块的数量可根据导轨的长度和负载的大小确定。

据导轨的长度和负载的大小确定。

1-1-防护板；防护板；2-2-端盖；端盖；3-3-滚珠；滚珠；4-4-导向片；导向片；5-5-保护架；保护架；6-6-本体本体图图2-162-16滚动导轨块组件滚动导轨块组件自动换刀装置自动换刀装置数控车床的转塔刀架、数控车床的转塔刀架、加工中心的刀库及换刀机构，加工中心的刀库及换刀机构，能够使工件一次装夹后不用能够使工件一次装夹后不用再拆卸工件就可完成多工序再拆卸工件就可完成多工序的加工。

的加工。

自动换刀装置自动换刀装置n一、自动换刀装置的形式一、自动换刀装置的形式n1.回转刀架换刀回转刀架换刀n数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，根据不同加工对象，可以设计成四方刀架和六刀装置，根据不同加工对象，可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式。

角刀架等多种形式。

n数控车床回转刀架动作的要求是刀架抬起、刀架转数控车床回转刀架动作的要求是刀架抬起、刀架转位、刀架定位和刀架夹紧。

位、刀架定位和刀架夹紧。

自动换刀装置自动换刀装置n如图如图2-17所示为数控车床六角回转刀架，它适用于所示为数控车床六角回转刀架，它适用于盘类零件的加工。

盘类零件的加工。

1活塞活塞2刀架体刀架体3、7齿轮齿轮4齿圈齿圈5空套齿轮空套齿轮6活塞活塞8齿条齿条9固定插销固定插销10活动插销活动插销11推杆推杆12触头触头n自动换刀装置自动换刀装置n2.转塔头式换刀装置转塔头式换刀装置n一般数控机床常采用转塔头式换刀装置，如数控车一般数控机床常采用转塔头式换刀装置，如数控车床的转塔刀架，数控钻镗床的多轴转塔头等。

在转塔的床的转塔刀架，数控钻镗床的多轴转塔头等。

在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需要的旋转刀具，各个主轴头上，预先安装有各工序所需要的旋转刀具，当发出换刀指令时，各种主轴头依次转到加工位置，并当发出换刀指令时，各种主轴头依次转到加工位置，并接通主运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于接通主运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不同加工位置的主轴都与主运动脱开。

不同加工位置的主轴都与主运动脱开。

自动换刀装置自动换刀装置1-主轴；主轴；2-端盖；端盖；3-螺母；螺母；4-套筒；套筒；5、6、15-齿轮；齿轮；7、8-鼠齿盘；鼠齿盘；9、11-推力轴承；推力轴承；10-转塔刀架；转塔刀架；12-活塞活塞13-中心液压缸；中心液压缸；14-操纵杆；操纵杆；16-顶杆；顶杆；17-螺钉；螺钉；18-轴承轴承图图2-18卧式八轴转塔头卧式八轴转塔头自动换刀装置自动换刀装置n3.车削中心用动力刀架车削中心用动力刀架n如图如图2-19（a）所示为意大利所示为意大利Baruffaldi公司生产的公司生产的适用于全功能数控车床及车削中心的动力转塔刀架。

适用于全功能数控车床及车削中心的动力转塔刀架。

n如图如图2-19（b）所示为该转塔刀架的传动示意图。

所示为该转塔刀架的传动示意图。

图图2-192-19动力转塔刀架动力转塔刀架自动换刀装置自动换刀装置n二、带刀库的自动换刀系统二、带刀库的自动换刀系统n自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。

带自动换刀数控机床多采用刀库式自动换刀装置。

带刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是刀库的自动换刀系统由刀库和刀具交换机构组成，它是多工序数控机床上应用最广泛的换刀方法。

多工序数控机床上应用最广泛的换刀方法。

n整个换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使整个换刀过程较为复杂，首先把加工过程中需要使用的全部刀具分别安装在标准的刀柄上，在进行尺寸预用的全部刀具分别安装在标准的刀柄上，在进行尺寸预调整之后，按一定的方式放入刀库，换刀时先在刀库中调整之后，按一定的方式放入刀库，换刀时先在刀库中进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具。

进行选刀，并由刀具交换装置从刀库和主轴上取出刀具。

在进行刀具交换之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放在进行刀具交换之后，将新刀具装入主轴，把旧刀具放入刀库。

入刀库。

n常见的刀库形式有常见的刀库形式有3种，即盘形刀库，链式刀库，种，即盘形刀库，链式刀库，格子箱刀库等。

格子箱刀库等。

自动换刀装置自动换刀装置n1.直接在刀库与主轴（或刀架）之间换刀的自动换直接在刀库与主轴（或刀架）之间换刀的自动换刀装置刀装置n这种换刀装置只具备一个刀库，刀库中储存着加工这种换刀装置只具备一个刀库，刀库中储存着加工过程中需使用的各种刀具，利用机床本身与刀库的运动过程中需使用的各种刀具，利用机床本身与刀库的运动实现换刀过程。

如图实现换刀过程。

如图2-20所示为自动换刀数控立式车所示为自动换刀数控立式车床示意图。

床示意图。

1-1-工作台；工作台；2-2-工件；工件；3-3-立柱立柱4-4-横梁；横梁；5-5-刀架