数控机床数控机床故障诊断与维修（机械结构的故障诊断与维修.ppt

第3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3-1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3-2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3-3所示。 (2)镗铣加工中心。图3-4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)实现工作回转、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。 项目一 数控机床的机械知识概述 2.数控机床的功能和性能对机械结构的影响 数控机床为了体现自身的特点，在功能和性能上较普通机床有很大的增强和提高，正是由于功能和性能的变化，数控机床的机械结构在不断发展中也发生了重大变革。 数控机床是按数控系统给出的指令自动地进行加工的，与普通机床在加工过程中需要人手动进行操作、调整的情况大不相同，这就要求数控机床的机械结构要适应自动化控制的需要。 项目一 数控机床的机械知识概述 数控机床不仅要求有很高的加工精度、加工效率以及稳定的加工质量，而且还要求加工时能工序集中，一机多用，这就要求数控机床的机械结构不仅要有较好的刚度和抗振性，还要尽量减少热变形和运动部件的摩擦产生温差引起的热负载。数控机床要充分满足工艺复合化和功能集成化的要求。所谓“工艺复合化”，简单地说就是“一次装夹，多工序加工”。而“功能集成化”则是指工件的自动定位，机内对刀，刀具破损监控，机床与工作精度检测和补偿等功能。 项目一 数控机床的机械知识概述 三、数控机床机械结构的主要特点和要求 1.高静、动刚度 机床的刚度是指在切削力和其他力的作用下，反抗变形的能力。机床在静态力(如运动部件和工作的自重)作用下所表现的刚度称为机床的静刚度，机床在动态力(如切削力、驱动力、加速和减速所引起的惯性力、摩擦阻力等)作用下所表现的刚度称为机床的动刚度。 项目一 数控机床的机械知识概述 由于机床机械结构的情况复杂，一般很难对机床的结构刚度进行精确的理论计算，设计者往往只能对部分构件(如轴、丝杠等)用计算方法求算其刚度，而对于床身、立柱、工作台等零部件的弯曲和扭转变形、接合面的接触变形等，只能简化进行近似计算，计算结果往往与实际相差很大，故只能作定性分析的参考。即使采用有限元法来进行