数控机床机械结构的故障诊断与维修培训教材培训课件.ppt

数控机床机械结构的故障诊断与维修培训教材2.1数控机床机械结构的主要组成
2.2数控机床的主传动系统
2.3数控机床的进给传动系统
2.4自动换刀装置
2.5回转工作台
2.6数控机床的液压与气动装置由于进给伺服驱动、主轴驱动和CNC技术的发展，以及为适应高生产率的需要，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。逐步发展为数控机床的独特机械结构。图2-1所示为CK6136型数控车床。2.2数控机床的主传动系统2.2.2主轴部件
主轴部件是机床的一个关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。主轴部件质量的好坏直接影响加工质量。
主轴端部的结构形状如图2-9所示
2.2.3主轴部件的支承
机床主轴带着刀具或夹具在支承中作回转运动，应能传递切削转矩承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。机床主轴多采用滚动轴承作为支承，对于精度要求高的主轴则采用动压或静压滑动轴承作为支承。下面着重介绍主轴部件所用的滚动轴承。
1．主轴部件常用滚动轴承的类型如图2-10所示
2．滚动轴承的精度
主轴部件所用滚动轴承的精度有高级6、精密级5、特精级4和超精级2。前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取4、5级，后支承用5、6级。
3．主轴滚动轴承的配置如图2-11所示4．主轴滚动轴承的预紧
常用的方法有以下几种：
(1)轴承内圈移动如图2-12所示
(2)修磨座圈或隔套如图2-13所示
2.2.4主轴的材料和热处理
主轴材料可根据强度、刚度、耐磨性、载荷特点和热处理变形大小等因素来选择。主轴刚度与材质的弹性模量E有关。无论是普通钢还是合金钢其E值基本相同。因此，对于一般要求的机床其主轴可用价格便宜的中碳钢、45钢，进行调质处理后硬度为22～28HRC。2.2.5主轴的润滑与冷却
主轴轴承润滑和冷却是保证主轴正常工作的必要手段。
2.2.6主轴部件的维护
数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度影响工件的加工精度；它的功率大小和回转速度影响加工效率；它的自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。
2.2.7主传动链的维护
2.2.8主传动系统常见故障及排除方法
（见表2-1）2.3数控机床的进给传动系统在数控机床进给系统中使用的滚珠丝杠螺母副的预紧方法有修配垫片厚度、双螺母消隙、齿差式调整方法等。广泛采用的是双螺母结构消隙。1、修配垫片消隙式如图2-20所示2、双螺母消隙式如图2-21所示3、齿差消隙式如图2-22所示（二）滚珠丝杠副的支承安装方式对滚珠丝杠副承载能力、刚性及最高转速有很大影响。滚珠丝杠螺母副在安装时应满足以下要求：1）、滚珠丝杠螺母副相对工作台不能有轴向窜动；2）、螺母座孔中心应与丝杠安装轴线同心；3）、滚珠丝杠螺母副中心线应平行于相应的导轨；4）、能方便地进行间隙调整、预紧和预拉伸。常见安装方式有以下四种情况(如图2-23的（a）、（b）、
（c）、（d）所示)。
(1)固定—自由适用于低转速，中精度，短轴向丝杠；
(2)支承—支承适用于中等转速，中精度；
(3)固定—支承适用于中等转速、高精度；
(4)固定—固定适用于高转速、高精度。
（三）制动装置
滚珠丝杠副的传动效率高但不能自锁，用在垂直传动或高
速大惯量场合时需要制动装置。（四）滚珠丝杠副的润滑及防护装置
滚珠丝杠副在工作状态下，必须润滑，以保证其充
分发挥机能。润滑方式主要有以下两种：润滑脂、
润滑油。润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积
的1/3，某些生产厂家在装配时螺母内部已加注润滑
脂。而润滑油的给油量随行程、润滑油的种类、使
用条件等的不同而不同。
滚珠丝杠副与滚动轴承一样，如果污物及异物进入
就很快使它磨损，因此考虑油污物异物（切削）进
入时，必须采用防尘装置，将丝杠轴完全保护起
来。防尘装置可采用可随移动部件移动而收展的钢
制盖板或柔性卷帘。
2.3.2导轨滑块副
导轨副按接触面的摩擦性质可以分为滑动导轨、
静压导轨和滚动导轨。
（一）滑动导轨
（二）静压导轨如图2-25所示
（三）滚动导轨如图2-26所示
（四）滚动导轨的结构，结构如图2-27所示
（五）滚动导轨的安装、预紧如图2-30所示2.3.3静压蜗杆—蜗轮条传动
（一）传动原理
静压蜗杆—蜗轮齿条是一种精密传动副，用于将回转运动转变为直线位移。如图2-31所示，蜗杆可看作长度很短的丝杠，其长径比很小。蜗轮齿条则可以看作一个很长的螺母沿轴向剖开后的一部分。与滚珠丝杠不同，蜗轮齿条能无限接长，因此，运动部件的行程可以很长。
（二）传动方案
蜗杆—蜗轮齿条机构常用传动方案有以下两种：
蜗杆箱固定，如图2-33所示。
蜗轮齿条固定，如图2-34所示。2.4自动换刀装置2.4.1排刀式刀架
排刀式刀架一般用于小规格数控车床，以加