数控机床故障诊断与维修第4章数控机床机械结构故障诊断与维修3.ppt

第4章 数控机床机械结构的故障诊断与维修 项目一 数控机床的机械知识概述 项目二 数控机床机械故障诊断方法 项目三 主传动系统的诊断与维修 项目四 进给传动系统故障的诊断及维修 项目五 导轨副故障的诊断与维修 项目六 液压与气动系统故障诊断及维修 项目七 刀库及自动换刀装置故障诊断及维修 项目一 数控机床的机械知识概述 一、常见数控机床类型 1.数控车床 (1)普通数控车床。普通数控车床是机械制造业拥有量较多的一种车床，通常称之为经济型数控车床，图4-1为CK6140经济型数控车床外形图。 项目一 数控机床的机械知识概述 (2)全机能数控车床。图4-2所示为45°倾斜床身的数控车床(去掉外壳等零部件)，具有回轮式刀塔，使用滚动导轨支承刀塔溜板，通常称之为全机能数控车床。 (3)车削加工中心。车削加工中心是性能最好的数控车床，常用作精加工使用，其床身均为倾斜结构。 项目一 数控机床的机械知识概述 2.数控镗铣床 (1)数控铣床。数控铣床为三轴控制加工机床，与数控车床不同，其主运动由定尺寸刀具完成，加工过程所需的运动轨迹由X、Y、Z三轴共同运动实现，如图4-3所示。 (2)镗铣加工中心。图4-4所示为FH4000卧式镗铣加工中心，为扩展机床的工艺范围，其上配备有多种动力铣头(角度铣头、直角铣头和加长铣头等)，根据加工过程需要，可以自动更换。 项目一 数控机床的机械知识概述 二、数控机床机械结构的基本组成 数控机床就其机械结构的组成而言，始终是处于一个逐步发展变化的过程中。早期的数控机床主要是对普通机床的进给系统进行了革新和改造，因此，早期数控机床的外形和结构与普通机床基本相同。 项目一 数控机床的机械知识概述 近30年来，由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、动力元件以及新材料等技术的飞速发展，以及为适应高产率的需要，数控机床的机械结构已从初期对普通机床局部结构的改进，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构。 1.机械结构基本组成 (1)主传动系统，其功用是实现主运动。 (2)进给系统，其功用是实现进给运动。 项目一 数控机床的机械知识概述 (3)机床基础件(又称机床大件)，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作台等，它们是整台机床的基础和框架，其功用是支承机床本体的其他零部件，并保证这些零部件在工作时或者固定在基础件上，或者在它的导轨上运动。 (4)实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。 项目一 数控机床的机械知识概述 (5)刀库、刀架及自动换刀装置。 (6)自动托盘交换装置。 (7)实现工件回转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。 (8)特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置等。 与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。 在主传动系统方面，具有下列特点： (1)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，它们已逐步被直流调速电机和新型的交流调速电机所代替。 (2)转速高，功率大。 (3)变速范围大。 (4)主轴速度的变换迅速可靠。 4.1 概述 在进给传动系统方面，具有下列特点： （1）尽量采用低摩擦的传动副。采用静压导轨、滚动导轨和滚珠丝杠等，以减小摩擦力。 （2）选用最佳的降速比，以达到提高机床分辨率，使工作台尽可能大地加速，以达到跟踪指令、系统折算到驱动轴上的惯量尽量小的要求。 （3）缩短传动链及用预紧的方法提高传动系统的刚度。 （4）尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。 1. 数控机床机械结构概述 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4-4所示。 数控机床的进给系统 （2）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4-7所示为外循环螺旋槽式滚珠丝杠副如图4-8所示为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 常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有以下3种。 （a）垫片调隙式（图4-9） 数控机床的进给系统 （b）螺纹调隙式（图4-10） 数控机床的进给系统 （c）齿差调隙式（图4-11）。 数控机床的进给系统 数控机床用导轨 （1）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。 ①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液态摩擦状态，摩擦系数极低。 ②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