第3章 數(shù)控機床機械結構的維護

第3章數(shù)控機床機械結構的維護3.1主軸部件3.2滾珠絲杠螺母副 3.3導軌副 3.4刀庫及換刀裝置 3.5液壓及氣壓傳動裝置

?了解數(shù)控機床機械結構部件的結構特點?熟悉數(shù)控機床機械部件結構的維護要點、方法?根據(jù)數(shù)控機床的機械部件維護要求，掌握數(shù)控機床機械部件的潤滑、冷卻、防護等方法、步驟知識目標3.1主軸部件 3.1.1結構特點 3.1.2主軸部件的維護要點3.1主軸部件

3.1.1結構特點1．主軸潤滑（1）油氣潤滑方式。這種潤滑方式近似于油霧潤滑方式，所不同的是，油氣潤滑是定時定量地把油霧送進軸承空隙中，這樣既實現(xiàn)了油霧潤滑，又不致于油霧太多而污染周圍空氣；后者則是連續(xù)供給油霧。

它用較大流量的恒溫油（每個軸承3～4L/min）噴注到主軸軸承，以達到潤滑、冷卻的目的。（2）噴注潤滑方式。（1）法蘭盤與主軸的配合間隙應控制在0.1～0.2mm（單邊）范圍內。（2）法蘭盤內端面與軸承端面的間隙應控制在0.15～0.3mm。（3）法蘭盤與主軸的配合間隙應控制在0.15～0.25mm（單邊）范圍內。（4）法蘭盤的溝槽深度大于12mm（單邊），主軸上的鋸齒尖而深，一般在5～8mm范圍內，以確保具有足夠的甩油空間。2．主軸的密封（5）法蘭盤上的溝槽與主軸上的護油槽對齊，以保證被主軸甩至法蘭盤溝槽內腔的油液能可靠地流回油箱。（6）套筒前端的回油斜孔及法蘭盤的泄油孔流量為進油孔的2～3倍，以保證壓力油能順利地流回油箱。對主軸部件而言，主要是以減少軸承發(fā)熱，有效控制熱源為主。3．主軸部件的冷卻圖3.2主軸部件的冷卻結構圖4．刀具夾緊3.1.2主軸部件的維護要點（1）熟悉數(shù)控機床主傳動鏈的結構和性能參數(shù)，嚴禁超性能使用。（2）主傳動鏈出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時，應立即停機排除故障。（3）操作者應注意觀察主軸箱溫度，檢查主軸潤滑恒溫油箱，調節(jié)溫度范圍，使油量充足。（4）使用帶傳動的主軸系統(tǒng)，需定期觀察調整主軸驅動皮帶的松緊程度，防止因皮帶打滑造成的丟轉現(xiàn)象。（5）由液壓系統(tǒng)平衡主軸重量的平衡系統(tǒng)，需定期觀察液壓系統(tǒng)的壓力表，當油壓低于要求值時，要進行補油。（6）使用液壓撥叉變速的主傳動系統(tǒng)，必須在主軸停車后變速。（7）使用齒合式電磁離合器變速的主傳動系統(tǒng)，離合器必須在低于1～2r/min的轉速下變速。（8）注意保持主軸與刀柄連接部位及刀柄的清潔，防止對主軸的機械碰擊。（9）每年對主軸潤滑恒溫油箱中的潤滑油更換一次，并清洗過漏器。（10）每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵漏油器。（11）每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使其油量充足，工作正常。（12）防止各種雜質進入潤滑油箱，保持油液清潔。（13）經常檢查軸端及各處密封，防止?jié)櫥鸵旱男孤丁＃?4）刀具夾緊裝置長時間使用后，會使活塞桿和拉桿間的間隙加大，造成拉桿位移量減少，使碟形彈簧張閉伸縮量不夠，影響刀具的夾緊，故需及時調整液壓缸活塞的位移量。（15）經常檢查壓縮空氣氣壓，并調節(jié)到標準要求值。足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰塵清理徹底。3.2滾珠絲杠螺母副3.2.1結構特點 3.2.2滾珠絲杠螺母副的維護要點3.2.1結構特點1．滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點（1）與滑動絲杠副相比驅動力矩為1/3。（2）高精度的保證。（3）微進給可能。（4）無側隙、剛性高。（5）高速進給可能。2．滾珠絲杠副在絲母部分的構造上有獨到之處圖3.3滾珠絲杠螺母副結構圖下面介紹幾種常見的滾珠絲杠螺母副。圖3.4FF型圖3.5FFZD型圖3.6FFZL型圖3.7LR-CF（LR-CFZ）型3.2.2滾珠絲杠螺母副的維護要點1．支承軸承的定期檢查應定期檢查絲杠支承軸承與床身的連接是否有松動，以及支承軸承是否嚴重磨損或損壞等。如有以上情況發(fā)生，應及時緊固松動零部件或更換支承軸承。滾珠絲杠螺母副和其他滾動摩擦的傳動元件一樣，只要避免磨料微粒及化學活性物質進入即可認為這些元件幾乎是在不產生磨損的情況下工作的。通常采用毛毯圈對螺母進行密封，毛毯圈的厚度為螺距的2～3倍，而且內孔做成螺紋的形狀，使之緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內。2．軸向間隙的調整3．滾珠絲杠螺母副的潤滑4．滾珠絲杠螺母副的保護3.3導軌副 3.3.1結構特點 3.3.2導軌副的維護要點3.3.1結構特點1．塑料滑動導軌（1）聚四氟乙烯導軌軟帶的特點。①摩擦特性好。②耐磨特性好。③減振性好。④工藝性好。

（2）環(huán)氧型耐磨涂層是以環(huán)氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成液狀或膏狀為一組份和固化劑為另一組份的雙組份塑料涂層。

（1）直線滾動導軌副的結構和特點。①摩擦因數(shù)?。?.003～0.005），運動靈活。②動、靜摩擦因數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，不易產生爬行。③可以預緊，剛度高。④壽命長。⑤精度高。⑥潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次填裝，長期使用。⑦由專業(yè)廠生產，可以外購選用。2．滾動導軌目前數(shù)控機床常用的滾動導軌為直線滾動導軌。直線滾動導軌主要由導軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持架、端蓋等組成。圖3.8直線滾動導軌副的外形與結構1—滑塊；2—保持架；3—導軌；4—密封端蓋；5—返向器；6—滾珠；7—油杯導軌安裝步驟如下。①將導軌基準面緊靠機床裝配表面的側基面，對準螺孔，將導軌輕輕地用螺栓予以固定。②上緊導軌側面的頂緊裝置，使導軌基準側面緊緊靠貼床身的側面。③按表3.1所示的參考值，用測力矩扳手擰緊導軌的安裝螺釘，可從中間開始按交叉順序向兩端擰緊。（2）直線滾動導軌的安裝。表3.1 推薦的擰緊力矩螺釘規(guī)格M3M4M5M6M8M10M12M14擰緊力矩/（N·m）1.63.87.811.72860100150滑塊座安裝步驟如下。①將工作臺置于滑塊座的平面上，并對準安裝螺釘孔，輕輕地壓緊。②擰緊基準側滑塊座側面的壓緊裝置，使滑塊座基準側面緊緊靠貼工作臺的側基面。③按對角線順序擰緊基準側和非基準側滑塊座上的各個螺釘。液體靜壓導軌是將具有一定壓力的油液經節(jié)流器輸送到導軌面的油腔，形成承載油膜，將相互接觸的金屬表面隔開，實現(xiàn)液體摩擦。3．液體靜壓導軌3.3.2導軌副的維護要點1．間隙調整①壓板調整間隙，如圖3.9所示。圖3.9壓板調整間隙圖3.10鑲條調整間隙②鑲條調整間隙，如圖3.10所示。圖3.11壓板鑲條調整間隙③壓板鑲條調整間隙，如圖3.11所示。滾珠導軌副的預緊如圖3.12所示。2．滾珠導軌副的預緊圖3.12滾珠導軌的預緊1—循環(huán)式直線滾動塊；2—淬火鋼導軌①采用過盈配合法，就是預加載荷大于外載荷，預緊力產生過盈量為2～3

m，過大會使牽引力增加。②采用調整法，就是利用螺釘、斜塊或偏心輪調整進行預緊。導軌常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂，滑動導軌用潤滑油，而滾動導軌既可用潤滑油也可用潤滑脂。3．導軌的潤滑常用的有刮板式、卷簾式和疊層式防護罩，大多用于長導軌上。4．導軌的防護3.4刀庫及換刀裝置3.4.1結構特點 3.4.2刀庫及換刀裝置的維護要點 3.4.1結構特點1．刀庫系統(tǒng)的主要構件根據(jù)刀庫的容量、外型和取刀方式可分為以下幾種。（1）斗笠式刀庫。

圖3.13斗笠式刀庫（2）圓盤式刀庫。圖3.14圓盤式刀庫（3）鏈條式刀庫。圖3.15鏈條式刀庫自動換刀系統(tǒng)是CNC工具機的重要組成部分，主要是將加工所需刀具，從刀庫中傳送到主軸夾持機構上。數(shù)控工具機的自動換刀系統(tǒng)大概分為油壓機構、氣壓機構和電氣式凸輪機構。2．自動換刀系統(tǒng)圖3.16立式加工中心的機械手圖3.17臥式加工中心的機械手未來工具機產業(yè)的發(fā)展，均以追求高速、高精度、高效率為目標。3．刀庫技術發(fā)展趨勢3.4.2刀庫及換刀裝置的維護要點（1）嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止在機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。（2）順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫上的順序要正確。（3）用手動方式往刀庫上裝刀時，要確保裝到位、裝牢靠。檢查刀座上的鎖緊是否可靠。（4）經常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是否到位。（5）要注意保持刀具、刀柄和刀套的清潔。（6）開機時，應先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關和電磁閥能否正常動作。3.5液壓及氣壓傳動裝置 3.5.1結構特點 3.5.2液壓及氣壓傳動裝置的維護要點所用的液壓和氣壓傳動裝置應結構緊湊、工作可靠、易于控制和調節(jié)。

3.5.1結構特點液壓和氣壓傳動系統(tǒng)在數(shù)控機床中具有如下輔助功能。（1）自動換刀所需的動作，如機械手的伸、縮、回轉和擺動及刀具的松開和夾緊動作。（2）機床運動部件的平衡，如機床主軸箱的重力平衡，刀庫機械手的平衡等。（3）機床運動部件的運動、制動和離合器的控制、齒輪撥叉掛擋等。1．液壓和氣壓傳動系統(tǒng)在數(shù)控機床中的功能（4）機床運動部件的支撐，如動、靜壓軸承，液壓導軌等。（5）機床的潤滑和冷卻。（6）機床防護罩、板、門的自動開關。（7）工作臺的夾緊、松開及其自動交換動作。（8）夾具的自動放松、夾緊。（9）工件、工具定位面和交換工作臺的自動吹屑、清理、定位基準面等。液壓和氣壓傳動系統(tǒng)一般由以下5個部分組成。（1）動力裝置。（2）執(zhí)行裝置。（3）控制與調節(jié)裝置。（4）輔助裝置。（5）傳動介質。2．液壓和氣壓傳動系統(tǒng)的構成圖3.18所示為TND360型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理。該機床液壓系統(tǒng)由液壓站和5條液壓支路組成。分別是卡盤夾緊支路、尾架套筒移動支路、主軸變速支路和兩條預留支路。3．數(shù)控車床的液壓系統(tǒng)圖3.18

TND360型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理圖1—液壓電動機；2—聯(lián)軸器；3—變量泵；4—單向閥；5—蓄電器；6—溢流閥；7，11—手動換向閥；8—濾油器；9—減壓閥；10，15，21，25，28—電磁換向閥；12，14，19，23—壓力繼電器；13，20，24，27，29—液壓缸；16，22，26—單向減壓閥；17—節(jié)流閥；18—液控單向閥（1）液壓工作站。（2）卡盤夾緊支路。（3）尾架套筒移動支路。（4）主軸變速支路。（5）預留支路。4．H400型臥式加工中心的氣壓傳動系統(tǒng)圖3.19

H400型臥式加工中心氣壓傳動系統(tǒng)原理圖3.5.2液壓及氣壓傳動裝置的維護要點1．液壓系統(tǒng)的維護要點（1）控制油液污染，保持油液清潔，是確保液壓系統(tǒng)正常工作的重要措施。（2）控制液壓系統(tǒng)中油液溫升是減少能源消耗、提高系統(tǒng)效率的一個重要環(huán)節(jié)。（3）控制液壓系統(tǒng)泄漏極為重要，因為泄漏和吸空是液壓系統(tǒng)常見的故障。（4）防止液壓系統(tǒng)振動。（5）嚴格執(zhí)行日常點檢制度。（6）嚴格執(zhí)行定期緊固、清洗、過濾和更換制度。（1）各液壓閥、液壓缸及管子接頭處是否有外漏。（2）液壓泵或液壓馬達運轉時是否有異常噪聲等現(xiàn)象。（3）液壓缸移動時工作是否正常平穩(wěn)。（4）液壓系統(tǒng)的各測壓點壓力是否在規(guī)定的范圍內，壓力是否穩(wěn)定。（5）油液的溫度是否在允許的范圍內。（6）液壓系統(tǒng)工作時有無高頻振動。2．液壓系統(tǒng)的點檢（7）電氣控制或撞塊（凸輪）控制的換向閥工作是否靈敏可靠。（8）油箱內油量是否在油標刻線范圍內。（9）行程開關或限位擋塊的位置是否有變動。（10）液壓系統(tǒng)手動或自動工作循環(huán)時是否有異?，F(xiàn)象。（11）定期對郵箱內的油液進行取樣化驗，檢查油液質量，定期過濾或更換油液。（12）定期檢查蓄能器的工作性能。（13）定期檢查冷卻器和加熱器的工作性能。（14）定期檢查和緊固重要部位的螺釘、螺母、接頭和法蘭螺釘。（15）定期檢查和更換密封件。（16）定期檢查、清洗或更換液壓件。（17）定期檢查、清洗或更換濾芯。（18）定期檢查、清洗油箱和管道。（1）保證供給潔凈的壓縮空氣。（2）保證空氣中含有適量的潤滑油。大多數(shù)氣動執(zhí)行元件和控制元件都要求適度的潤滑。如果潤滑不良將會發(fā)生以下故障：①由于摩擦阻力增大則造成汽缸推力不足，閥芯動作失靈；②由于密封材料的磨損而造成空氣泄