數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷課件

1、第五章 數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)與維修 第2節(jié) 數(shù)控機(jī)床機(jī)械基礎(chǔ)教師：李爽時(shí)間：2014/11/07第五章 數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)與維修 第2節(jié) 數(shù)控機(jī)床機(jī)械基礎(chǔ)教目 錄一、主傳動系統(tǒng)與主軸部件二、數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)三、自動換刀裝置目 錄一、主傳動系統(tǒng)與主軸部件一、主傳動系統(tǒng)與主軸部件動系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)承受主切削力，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度直接影響著機(jī)床的加工效率。 主軸部件是保證機(jī)床加工精度和自動化程序的主要部件，對數(shù)控機(jī)床的性能有著決定性的影響。一、主傳動系統(tǒng)與主軸部件動系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床一、主傳動系統(tǒng)與主軸部件動系統(tǒng)1.1 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)及主軸換擋 機(jī)床主傳動系統(tǒng)也稱主軸系統(tǒng)，是指主軸電

2、動機(jī)至主軸的運(yùn)動傳動系統(tǒng)，主軸電動機(jī)作為原動力通過該傳動系統(tǒng)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度。一、主傳動系統(tǒng)與主軸部件動系統(tǒng)1.1 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)一、主傳動系統(tǒng)與主軸部件動系統(tǒng)1.1 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)及主軸換擋（1）數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的要求：1）具有更大的調(diào)速范圍并實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。一般要求主軸具備1（1001000）的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍和110的恒功率調(diào)速范圍。 2）具有較高的精度與剛度，傳遞平穩(wěn)，噪聲低 3）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。 4）在車削中心上，要求主軸具有C軸控制功能。5）在加工中心上，要求主軸具有高精度的準(zhǔn)停功能。6）具有恒線速度切削控制功能。一、主傳動系統(tǒng)與主軸

3、部件動系統(tǒng)1.1 數(shù)控機(jī)床的主傳動系統(tǒng)（2）數(shù)控機(jī)床主軸的變速方式 1）帶有變速齒輪的主軸傳動 大中型數(shù)控機(jī)床較常采用的配置方式，確保低速時(shí)有較大的扭矩，滑移齒輪的移位大多采用液壓撥叉或直接由液壓缸驅(qū)動齒輪來實(shí)現(xiàn)。數(shù)控機(jī)床主傳動的四種配置方式(a)齒輪變速；(b)帶傳動；(c)兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動；(d)調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動 （2）數(shù)控機(jī)床主軸的變速方式 1）帶有變速齒輪的主軸傳 2）通過帶傳動的主軸傳動 主要用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的小型數(shù)控機(jī)床上?？梢员苊庥升X輪傳動所引起的振動和噪聲。適用于高速低轉(zhuǎn)矩特性的主軸，常用有多楔帶和同步齒形帶。帶的結(jié)構(gòu)形式 (a)多楔帶;(b)同步齒形帶 2）通過帶傳

4、動的主軸傳動帶的結(jié)構(gòu)形式 同步齒形帶傳動是一種綜合了帶傳動和鏈傳動優(yōu)點(diǎn)的新型傳動方式，帶型有梯形齒和圓弧齒。 同步齒形帶的結(jié)構(gòu)和傳動 同步齒形帶傳動是一種綜合了帶傳動和鏈傳動優(yōu)點(diǎn)的新型傳動方3）用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動主軸傳動高速時(shí)，由一個(gè)電機(jī)通過帶傳動；低速時(shí)，由另一個(gè)電機(jī)通過齒輪傳動，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍的作用，使恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，避免了低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不夠且電機(jī)功率不能充分利用的問題。 3）用兩個(gè)電機(jī)分別驅(qū)動主軸傳動4）調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動主軸傳動 大大簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出的扭矩小，電機(jī)發(fā)熱對主軸的精度影響較大。 直接驅(qū)動式 4）調(diào)速電機(jī)直

5、接驅(qū)動主軸傳動直接驅(qū)動式 （3）主軸換擋 主軸換擋是指通過改變主軸電動機(jī)至主軸的傳動比來獲得更寬的主軸轉(zhuǎn)速范圍以及更高的轉(zhuǎn)矩輸出的過程。主軸換擋的方式一般有以下幾種：1）手動換擋2）液壓撥叉換擋3）電磁離合器自動換擋（3）主軸換擋 數(shù)控機(jī)床的主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件，其結(jié)構(gòu)必須能很好解決刀具和工具的裝夾、軸承的配置、軸承間隙調(diào)整和潤滑密封等問題。 數(shù)控機(jī)床的主軸部件主要有以下幾個(gè)部分：主軸主體及密封裝置、支承主軸的軸承、配置在主軸內(nèi)部的刀具卡進(jìn)及吹屑裝置、主軸的準(zhǔn)停裝置等。1.2 主軸部件 數(shù)控機(jī)床的主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件，其結(jié)主軸軸承常見的支撐形式 (a)形式一；(

6、b)形式二；(c)形式三 （1）主軸軸承的支撐形式1）前支撐采用雙列短圓柱滾子軸承和60角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支撐采用成對向心推力球軸承?？商岣咧鬏S的綜合剛度，滿足強(qiáng)力切削的要求。普遍用于各類數(shù)控機(jī)床主軸。1.2 主軸部件主軸軸承常見的支撐形式 （1）主軸軸承的支撐形式1）前 2）前支撐采用高精度雙列向心推力球軸承。向心推力軸承有良好的高速性，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000rmin，但承載能力小，適于高速、輕載、高精密的數(shù)控機(jī)床主軸。 3）前后支撐分別采用雙列和單列圓錐滾子軸承。徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，其安裝、調(diào)整性能好，但限制了主軸轉(zhuǎn)速和精度，因此可用于中等精度、低速、重載的數(shù)控

7、機(jī)床的主軸。 2）前支撐采用高精度雙列向心推力球軸承。向心推力軸承有良（2）刀具自動裝卸切屑清除裝置4.3.3 主軸部件 機(jī)床執(zhí)行換刀指令，機(jī)械手從主軸拔刀時(shí)，主軸需松開刀具。這時(shí)，液壓缸上腔通壓力油，活塞推動拉桿向下移動，使碟形彈簧壓縮，鋼球進(jìn)入主軸錐孔上端的槽內(nèi)，刀柄尾部的拉釘被松開，機(jī)械手拔刀。 加工中心主軸前端有724號錐孔，內(nèi)部和后端安裝的是刀具自動夾緊機(jī)構(gòu)。（2）刀具自動裝卸切屑清除裝置4.3.3 主軸部件 壓縮空氣進(jìn)入活塞和拉桿的中孔，吹凈主軸錐孔，為裝入新刀具做好準(zhǔn)備。當(dāng)機(jī)械手將下一把刀具插入主軸后，液壓缸上腔無油壓，在碟形彈簧和彈簧的恢復(fù)力作用下，拉桿、鋼球和活塞退回到圖示的

8、位置，使刀具被夾緊。刀桿夾緊機(jī)構(gòu)用彈簧夾緊，液壓放松，以保證在工作中突然停電時(shí)，刀桿不會自行松脫。4.3.3 主軸部件（2）刀具自動裝卸切屑清除裝置 壓縮空氣進(jìn)入活塞和拉桿的中孔，吹凈主軸錐孔機(jī)床采用的是724號錐柄刀具，錐柄的尾端安裝有拉釘，拉桿通過4個(gè)鋼球拉住拉釘?shù)陌疾郏沟毒咴谥鬏S錐孔內(nèi)定位及夾緊。4.3.3 主軸部件（2）刀具自動裝卸切屑清除裝置機(jī)床采用的是724號錐柄刀具，錐柄的尾端安裝有拉釘，拉(3)主軸的準(zhǔn)停主軸準(zhǔn)停換刀示意圖 又稱為主軸定位功能，這是自動換刀所必需的功能。在自動換刀的鏜銑加工中心上，切削的轉(zhuǎn)矩通常是通過刀桿的端面鍵來傳遞的，這就要求主軸具有準(zhǔn)確定位于圓周上特定角

9、度的功能。4.3.3 主軸部件(3)主軸的準(zhǔn)停主軸準(zhǔn)停換刀示意圖 又稱為主軸定位功主軸準(zhǔn)停階梯孔或精鏜孔示意圖 當(dāng)加工階梯孔或精鏜孔后退刀時(shí)，為防止刀具與小階梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面，必須先讓刀，再退刀，因此，刀具就必須具有定位功能。4.3.3 主軸部件(3)主軸的準(zhǔn)停主軸準(zhǔn)停階梯孔或精鏜孔示意圖 當(dāng)加工階梯孔或1）機(jī)械準(zhǔn)?？刂?采用機(jī)械凸輪機(jī)構(gòu)或光電盤方式進(jìn)行粗定位，然后有一個(gè)液動或氣動的定位銷插入主軸上的銷孔或銷槽實(shí)現(xiàn)精確定位，完成換刀后定位銷退出，主軸才開始旋轉(zhuǎn)。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在早期數(shù)控機(jī)床上使用較多。典型的V形槽輪定位盤機(jī)械準(zhǔn)停原理示意圖 4.3.3 主軸部件1）機(jī)械準(zhǔn)?？刂频湫偷?/p>

10、V形槽輪定位盤機(jī)械準(zhǔn)停原理示意圖 2）電氣準(zhǔn)?？刂朴谰么盆F與磁傳感器在主軸上的位置 4.3.3 主軸部件磁傳感器主軸準(zhǔn)停控制 在主軸上安裝一個(gè)永久磁鐵與主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡12mm處固定一個(gè)磁傳感器，它經(jīng)過放大器并與主軸控制單元相連接，當(dāng)主軸需要定向時(shí)，便可停止在調(diào)整好的位置上。2）電氣準(zhǔn)?？刂朴谰么盆F與磁傳感器在主軸上的位置 4.3.3編碼器主軸準(zhǔn)停控制原理圖 4.3.3 主軸部件編碼器主軸準(zhǔn)?？刂?通過主軸電動機(jī)內(nèi)置安裝的位置編碼器或在機(jī)床主軸箱上安裝一個(gè)與主軸1：1同步旋轉(zhuǎn)的位置編碼器來實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)?？刂?，準(zhǔn)停角度可任意設(shè)定。編碼器主軸準(zhǔn)?？刂圃韴D 4.3.3 主軸部件編碼器

11、主軸準(zhǔn)停(4)主軸的潤滑與密封4.3.3 主軸部件 為了保證主軸有良好的潤滑，減小摩擦發(fā)熱，同時(shí)又能把主軸組件熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤滑系統(tǒng)。用液壓泵供油強(qiáng)潤滑，在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度。潤滑冷卻方式：1）油氣潤滑方式：定時(shí)定量地把油霧送進(jìn)軸承空隙中，這樣既實(shí)現(xiàn)了油霧潤滑，又不至于油霧太多而污染周圍的空氣；2）噴油潤滑方式：用較大流量的恒溫油噴注到主軸軸承上，以達(dá)到潤滑、冷卻的目的。(4)主軸的潤滑與密封4.3.3 主軸部件 為了非接觸式密封(a)形式一；(b)形式二；(c)形式三 (4)主軸的潤滑與密封4.3.3 主軸部件非接觸式密封(4)主軸的潤滑與密封4.3.3 主軸部件接觸

12、式密封 (a)油氈圈密封；(b)耐油橡膠密封圈密封 4.3.3 主軸部件接觸式密封 4.3.3 主軸部件 1）摩擦阻力要小 廣泛采用滾珠絲杠和滾動導(dǎo)軌以及塑料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。 2）傳動剛度要高 3）轉(zhuǎn)動慣量要小 4）諧振頻率要高 5）傳動間隙要小二、數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給傳動系統(tǒng)2.1 對數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的要求 1）摩擦阻力要小二、數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給傳動系統(tǒng)2.1 二、數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給傳動系統(tǒng)2.2 減速（變速）機(jī)構(gòu) 減速機(jī)構(gòu)主要適用于負(fù)載慣量較小，對速度有較高要求的場合。 減速機(jī)構(gòu)一般采用齒輪和同步齒形帶兩種傳動方式，由于同步齒形帶具有傳動平穩(wěn)，噪音低，沖擊小，并且也可以滿足大負(fù)載切削的要求，因此得到廣泛

13、的應(yīng)用。 電動機(jī)和滾珠絲桿直聯(lián)可以有效的提高進(jìn)給系統(tǒng)的動態(tài)特性，減小傳動誤差，提高最高快移速度。這種方式適合于高速度、高精度加工的數(shù)控機(jī)床，而不適合粗加工和普通加工的數(shù)控機(jī)床。 二、數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給傳動系統(tǒng)2.2 減速（變速）機(jī)構(gòu) （1）工作原理與特點(diǎn)滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)原理 2.3 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)（1）工作原理與特點(diǎn)滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)原理 2.3 滾珠絲杠螺母滾珠絲杠螺母副優(yōu)點(diǎn)：1)傳動效率高，摩擦損失小。2)運(yùn)動平穩(wěn)無爬行。3)傳動精度高，反向時(shí)無空程。4)磨損小，精度保持性好，使用壽命長。5)具有運(yùn)動的可逆性。（1）工作原理與特點(diǎn)滾珠絲杠螺母副優(yōu)點(diǎn)：（1）工作原理與特點(diǎn)（2）滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)類

14、型外循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu) 1)外循環(huán)。滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。 結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，承載能力較高，但徑向尺寸較大。應(yīng)用最為廣泛，也可用于重載傳動系統(tǒng)。 （2）滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)類型外循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu) 1)2）內(nèi)循環(huán)?？柯菽干习惭b的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單圈循環(huán)。反向器2的數(shù)目與滾珠圈數(shù)相等。 結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，滾珠流通性好，摩擦損失小，制造較困難，適用于高靈敏、高精度的進(jìn)給系統(tǒng)。 內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠結(jié)構(gòu) 2）內(nèi)循環(huán)?？柯菽干习惭b的反向器接通相鄰滾道，使?jié)L珠成單（1）對導(dǎo)軌的要求 2.3 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌 1）高的導(dǎo)向精度。 2）良好的

15、耐磨性。 3）足夠的剛度。 4）具有低速運(yùn)動的平穩(wěn)性。（1）對導(dǎo)軌的要求 2.3 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌 1）高的導(dǎo)（2）導(dǎo)軌的分類2.3 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌按動導(dǎo)軌的運(yùn)動軌跡可分為：直線運(yùn)動導(dǎo)軌；圓周運(yùn)動導(dǎo)軌；按導(dǎo)軌工作面的摩擦性質(zhì)，導(dǎo)軌可分為：滑動導(dǎo)軌：分為普通滑動導(dǎo)軌和貼塑滑動導(dǎo)軌；滾動導(dǎo)軌；靜壓導(dǎo)軌：分為液壓導(dǎo)軌和氣壓導(dǎo)軌；（2）導(dǎo)軌的分類2.3 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌按動導(dǎo)軌的運(yùn)動軌跡可分（3)直線滾動導(dǎo)軌 導(dǎo)軌體固定在不動部件上，滑塊固定在運(yùn)動部件上。 除導(dǎo)向外還能承受顛覆力矩，其制造精度高，可高速運(yùn)行，并能長時(shí)間保持精度，通過預(yù)加負(fù)載可提高剛性，具有自調(diào)的能力，安裝基面允許誤差大。 （3)直線滾動導(dǎo)

16、軌 導(dǎo)軌體固定在不動部件上，滑塊固定在運(yùn)動直線滾動導(dǎo)軌的外形和結(jié)構(gòu) 直線滾動導(dǎo)軌直線滾動導(dǎo)軌的外形和結(jié)構(gòu) 直線滾動導(dǎo)軌滾柱式滾動導(dǎo)軌塊 (a)單元滾動塊;(b)在加工中心上的應(yīng)用 4.4.5 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌滾柱式滾動導(dǎo)軌塊 4.4.5 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌（4）滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌常見的截面形狀(a)矩形導(dǎo)軌；(b)三角形導(dǎo)軌；(c)燕尾槽導(dǎo)軌；(d)圓柱形導(dǎo)軌 在矩形和三角形導(dǎo)軌中，M面主要起支撐作用，N面是保證直線移動精度的導(dǎo)向面，J面是防止運(yùn)動部件抬起的壓板面；而在燕尾形導(dǎo)軌中，M面起導(dǎo)向和壓板作用，J面起支撐作用。 在數(shù)控機(jī)床上，滑動導(dǎo)軌的組合形式主要是三角形配矩形式和矩形配矩形式。只有少部分結(jié)

17、構(gòu)采用燕尾式。（4）滑動導(dǎo)軌滑動導(dǎo)軌常見的截面形狀 在矩形和三角形導(dǎo) 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床采用鑄鐵-塑料滑動導(dǎo)軌和鑲鋼-塑料滑動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌上的塑料常用聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶和環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌涂層兩類。 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床采用鑄鐵-塑料滑動導(dǎo)軌和鑲鋼-塑料滑動導(dǎo) 聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶 以聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬和石墨等填充劑混合燒結(jié)，并做成軟帶狀。特點(diǎn)：摩擦特性好 圖中 Turcite-B 和 TSF 分別是美國霞板公司和廣州機(jī)床研究所生產(chǎn)的聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。采用聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的摩擦副的摩擦系數(shù)小，靜、動摩擦系數(shù)差別小，且曲線斜率為正值。這種良好的摩擦特性能防止導(dǎo)軌低速爬行，使運(yùn)行平穩(wěn)和獲得高的定

18、位精度。 摩擦 - 速度曲線1 一鑄鐵 - 鑄鐵 ； 2 Turcite-B- 鑄鐵 ( 干摩擦 ) ；3 Turcite-B- 鑄鐵 ( 機(jī)油 ) ； 4 TSF- 鑄鐵 ( 干摩擦 ) ；5 TSF- 鑄鐵 ( 機(jī)油 ) 聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶 以聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉 首先，將導(dǎo)軌粘貼面加工至表面粗糙度為 3.21.6 的表面，為了對軟帶起定位作用，導(dǎo)軌粘貼面應(yīng)加工成 0.5 1.0mm 深的凹槽，用汽油或金屬清潔劑或丙酮清洗粘接面后，用膠粘劑粘合，加壓初固化 12 小時(shí)后再合攏到配對的固定導(dǎo)軌或?qū)Ｓ脢A具上，施以一定壓力，并在室溫下固化 24 小時(shí)，取下清除余膠，即可開油槽和進(jìn)行精加工

19、。 耐磨性減振性好 工藝性好 首先，將導(dǎo)軌粘貼面加工至表面粗糙度為 鑲粘塑料金屬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu) 鑲粘塑料金屬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu) （5）靜壓導(dǎo)軌在兩個(gè)相對運(yùn)動的導(dǎo)軌面間通以壓力油，將運(yùn)動件浮起，使導(dǎo)軌面間處于純液體摩擦狀態(tài)。導(dǎo)軌不會磨損，精度保持性好，壽命長，而且導(dǎo)軌摩擦系數(shù)極小 ( 約為 0.0005) ，功率消耗少。油膜承載能力大，剛度高，吸振性好，導(dǎo)軌運(yùn)行平穩(wěn)，既無爬行，也不會產(chǎn)生振動。 靜壓導(dǎo)軌較多應(yīng)用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。 （5）靜壓導(dǎo)軌閉式靜壓導(dǎo)軌恒壓供油原理 由于承載的要求不同，靜壓導(dǎo)軌分為開式和閉式兩種。 開式靜壓導(dǎo)軌只能承受垂直方向的負(fù)載，承受顛覆力矩的能力差。而閉式靜壓導(dǎo)軌能承受較大的顛覆

20、力矩，導(dǎo)軌剛度也較高。 閉式靜壓導(dǎo)軌恒壓供油原理 由于承載的要求不同，靜 可轉(zhuǎn)位刀架是一種刀具存儲裝置，主要用于數(shù)控車床，是數(shù)控車床中的一種專用的自動化機(jī)械。 可分為立式回轉(zhuǎn)刀架和臥式回轉(zhuǎn)刀架兩種形式。三、自動換刀裝置3.1 可轉(zhuǎn)位刀架 可轉(zhuǎn)位刀架是一種刀具存儲裝置，主要用于數(shù)4.5自動換刀裝置數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架4.5自動換刀裝置數(shù)控車床的回轉(zhuǎn)刀架（1）立式回轉(zhuǎn)刀架 工作原理：選刀時(shí)刀架電動機(jī)正轉(zhuǎn)，刀架轉(zhuǎn)位，刀位信號到達(dá)后刀架電動機(jī)反轉(zhuǎn)，刀架定位夾緊。（2）臥式回轉(zhuǎn)刀架 工作原理：當(dāng)接收到數(shù)控系統(tǒng)換刀指令后，刀盤松開，刀盤旋轉(zhuǎn)到指令要求的刀位，刀盤夾緊并發(fā)出轉(zhuǎn)位結(jié)束信號。3.1 可轉(zhuǎn)位刀架（1

21、）立式回轉(zhuǎn)刀架3.1 可轉(zhuǎn)位刀架 在數(shù)控機(jī)床中，更換主軸頭是一種簡單的換刀方式，主軸頭通常有立式和臥式兩種，而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭，實(shí)現(xiàn)自動換刀。 工作原理：在轉(zhuǎn)塔的各個(gè)主軸頭上預(yù)先安裝各工序所需要的旋轉(zhuǎn)刀具。當(dāng)發(fā)出換刀指令時(shí)，各主軸頭依次旋轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主軸運(yùn)動，使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他不處于加工位置的主軸都與運(yùn)動脫開。3.2 更換主軸頭換刀 在數(shù)控機(jī)床中，更換主軸頭是一種簡單（1）刀庫的類型(1)盤式刀庫A、徑向取刀 B、軸向取刀 C、刀具徑向安裝D、刀具軸線與刀盤軸線成一定角度(2)鏈?zhǔn)降稁霢、單鏈環(huán)布局B、多鏈環(huán)布局B、折疊鏈環(huán)布局(3)格子盒式刀庫3.3 帶刀庫

22、的自動換刀系統(tǒng)（1）刀庫的類型3.3 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)（2）刀具的選擇方式(1)順序選刀(2)任意選刀A、刀具編碼方式B、編碼附件方式C、刀座編碼方式 D、計(jì)算機(jī)記憶方式3.3 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)3.3 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)（3）刀具識別裝置(1)接觸式刀具識別裝置(2)非接觸式刀具識別裝置3.3 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)(1)接觸式刀具識別裝置(2)非接觸式刀具識別裝置3.3 帶（4）刀具交換裝置無機(jī)械手換刀3.3 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)（4）刀具交換裝置無機(jī)械手換刀3.3 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)機(jī)械手換刀（4）刀具交換裝置3.3 帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)機(jī)械手換刀（4）刀具交換裝置3.3 帶刀庫

23、的自動換刀系統(tǒng)第五章 數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)與維修 第3節(jié) 數(shù)控機(jī)床機(jī)械基礎(chǔ)第五章 數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)與維修 第3節(jié) 數(shù)控機(jī)床機(jī)械基礎(chǔ)目 錄一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法二、主軸部件三、滾珠絲杠螺母副四、導(dǎo)軌副五、刀庫及換刀裝置六、液壓與氣壓傳動系統(tǒng)目 錄一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)上和普通機(jī)床不同點(diǎn)在于傳動鏈縮短，傳動部件的精度高，機(jī)械維護(hù)的面更廣，包括主軸、進(jìn)給軸、導(dǎo)軌和絲杠、刀庫和換刀裝置、液壓和氣動等。熟悉機(jī)械故障的特征，掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障的診斷的方法和手段。還要注意數(shù)控機(jī)床機(jī)電之間的內(nèi)在聯(lián)系。一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械1.1

24、機(jī)械故障的原因 機(jī)床在運(yùn)行過程中，機(jī)械零部件受到力、熱、摩擦以及磨損等諸多因素的作用，使其領(lǐng)部件偏離或喪失原有的功能。1.2 機(jī)械故障診斷 機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的識別、運(yùn)行狀態(tài)的信號獲取、特征參數(shù)的分析，故障性質(zhì)的判斷和故障部位的確定。一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1.1 機(jī)械故障的原因一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法（1）機(jī)械故障診斷的方法實(shí)用診斷技術(shù)（問、聽、看、聞、摸、查）振動、噪聲測試(幅值大小、頻率結(jié)構(gòu)）油液分析（磨粒成分、型貌、數(shù)量）溫度測試（表面溫度及變化規(guī)律）超聲、X射線探傷（機(jī)件內(nèi)部缺陷）專家診斷系統(tǒng)（專家的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)）一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法（1）機(jī)械故障診斷的方法一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故

25、障診斷方法1）實(shí)用診斷技術(shù)問操作者（漸/突發(fā)、故障現(xiàn)象、加工件的情況、傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力、潤滑、保養(yǎng)和檢修情況）看機(jī)床的轉(zhuǎn)速變化、工件的表面粗糙度和振紋、顏色傷痕等明顯癥狀聽機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)聲（強(qiáng)弱、頻率高低等）聞潤滑油脂氧化蒸發(fā)油煙氣焦糊氣一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1）實(shí)用診斷技術(shù)一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1）實(shí)用診斷技術(shù)觸用手感來判別機(jī)床的故障（溫升、 振動、傷痕和波紋、爬行、松緊） 實(shí)用診斷技術(shù)在機(jī)械故障的診斷中具有實(shí)用簡便、快速有效的特點(diǎn)，但診斷效果的好壞在很大程度上要憑借維修技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，而且有一定的局限性，對一些疑難故障難以奏效。一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1）實(shí)用診斷技術(shù)一、數(shù)控

26、機(jī)床機(jī)械故障診斷方法 2）機(jī)械振動檢測診斷法 以機(jī)床振動作為信息源，在機(jī)床運(yùn)行過程中獲取信號，對信號作各種處理和分析，通過某些特征量的變化來判別有無故障、根據(jù)由以往診斷經(jīng)驗(yàn)形成的一些判據(jù)來確定故障的性質(zhì)并綜合一些其他依據(jù)來進(jìn)一步確定故障的部位。 具有實(shí)用可靠、判斷準(zhǔn)確的特點(diǎn)。一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法 2）機(jī)械振動檢測診斷法一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法診斷過程閱被診斷設(shè)備的技術(shù)資料，分析傳動關(guān)系、計(jì)算傳動件的特征值；獲取信號、信號調(diào)理與處理；信號分析、故障判斷（部位、性質(zhì)）。 故障振動信號分類平穩(wěn)性故障信號沖擊性故障信號 一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法診斷過程一、數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法 平穩(wěn)

27、性故障信號機(jī)械結(jié)構(gòu)在正弦周期性力信號、復(fù)雜周期性力信號和準(zhǔn)周期性力信號（軸彎曲、偏心、滾子失圓等漸變性故障）作用下產(chǎn)生的響應(yīng)信號。 特點(diǎn)：響應(yīng)信號的頻率成分與激勵(lì)信號的頻率成分相同。頻譜為有限根譜線，而且能量集中在故障的特征頻率及其倍頻上。 平穩(wěn)性故障信號機(jī)械結(jié)構(gòu)在正弦周期性力信號、復(fù)雜數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷課件沖擊性故障信號 機(jī)械結(jié)構(gòu)在周期性沖擊力作用下的脈沖響應(yīng)，他與沖擊信號本身有很大的不同。 特點(diǎn)：信號能量短時(shí)間釋放，其頻譜為無窮根譜線，間隔等于脈沖發(fā)生的頻率。能量集中于基頻。 沖擊性故障信號二、 主軸部件主軸部件的性能要求 高回轉(zhuǎn)精度、足夠的功率輸出、剛度、抗振性、溫升以及自動變速、

28、準(zhǔn)停和自動換刀等要求。主軸部件的結(jié)構(gòu) 成組高精度軸承（滾動/靜壓/磁力/陶瓷）及其配置、軸承間隙調(diào)整和潤滑密封以及滿足工件的自動裝夾要求。 二、 主軸部件主軸部件的性能要求二、 主軸部件主軸的維護(hù)特點(diǎn) (1)主軸潤滑 作用：減少摩擦、帶走熱量，（磨損和熱變形）-循環(huán)潤滑方式：液壓泵供油強(qiáng)力潤滑和油脂潤滑-油氣潤滑方式：定時(shí)定量把油霧送進(jìn)軸承空隙中-噴注潤滑方式：較大流量的恒溫油噴注到主軸軸承（大容量恒溫 油箱）二、 主軸部件主軸的維護(hù)特點(diǎn)二、 主軸部件(2)防泄露 二、 主軸部件(2)防泄露主軸故障診斷故障現(xiàn)象故障原因1.主軸發(fā)熱軸承損傷或不清潔、軸承油 脂耗盡或油脂過多、軸承間 隙過小2.主

29、軸強(qiáng)力電機(jī)與主軸傳動的皮帶過松、切削停轉(zhuǎn)皮帶表面有油、離合器松3.潤滑油泄漏潤滑油過量、密封件損傷或失效、管件損壞二、 主軸部件主軸故障診斷二、 主軸部件 主軸故障診斷故障現(xiàn)象 故障原因4. 主軸噪聲缺少潤滑、皮帶輪動平衡 （振動） 不佳、帶輪過緊、齒輪磨 損或嚙合間隙過大、軸承 損壞5.主軸沒有或 油泵轉(zhuǎn)向不正確、油管或 潤滑不足 濾油器堵塞、油壓不足二、 主軸部件 主軸故障診斷二、 主軸部件二、 主軸部件主軸故障診斷故障現(xiàn)象故障原因6. 刀具不能 蝶形彈簧位移量太小、刀 夾緊 具松夾彈簧上螺母松動7.刀具夾緊后 刀具松夾彈簧壓合過緊、 不能松開 液壓缸壓力和行程不夠二、 主軸部件主軸故障診

30、斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷課件三、 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護(hù)1.軸向間隙的調(diào)整 保證反向傳動精度和軸向剛度（墊片調(diào)隙式、螺紋調(diào)隙式、齒差調(diào)隙式） 2.支承軸承的定期檢查 定期檢查絲杠支承與床身的連接是否有松動以及軸承是否損壞三、 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護(hù)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷課件數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷課件第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護(hù) 3.滾珠絲杠副的潤滑 潤滑劑（油/脂）可提高耐磨性和傳動效率（工作前/半年） 4.滾珠絲杠的防護(hù) 防止硬質(zhì)灰塵或切屑污物的進(jìn)入，可采用防護(hù)罩或防護(hù)套管等 第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護(hù)滾珠絲杠螺母副的故障診斷 故障現(xiàn)象故障原因1.噪聲大 絲杠支承軸承損壞或壓蓋壓合 不好、聯(lián)軸器松動、潤滑不良 或絲杠副滾珠有破損2. 絲杠運(yùn)動 軸向預(yù)緊太大、絲杠或螺母軸不靈活、線 與導(dǎo)軌不平行、絲杠彎曲第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的故障診斷 故障現(xiàn)象故障原因第三節(jié) 四、 導(dǎo)軌副導(dǎo)軌副的維護(hù)1.間隙調(diào)整保證導(dǎo)軌面之間合理的間隙，小摩擦力大、磨損，大運(yùn)動失去準(zhǔn)確