模塊二數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修基本

1、模塊二 數(shù)控機(jī)床典型機(jī)械結(jié)構(gòu)項(xiàng)目一項(xiàng)目一 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床的組成 。加工中心組成：輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服與測(cè)量反饋系統(tǒng)、機(jī)床本體。 加工中心總體結(jié)構(gòu)：主軸箱、工作臺(tái)與進(jìn)給裝置、刀庫、床身（底座與立柱）。圖2-1 數(shù)控銑床的組成 加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)分控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體四個(gè)部分。 其中機(jī)床本體包含主軸部件、進(jìn)給部件與自動(dòng)換刀部件、床身與工作臺(tái)。 加工中心加工原理，根據(jù)零件圖紙技術(shù)要求，制定工藝方案，編寫零件加工程序并輸入數(shù)控裝置，經(jīng)處理與運(yùn)算后，程序中的信息代碼轉(zhuǎn)換為脈沖信息，通過伺服系統(tǒng)功率放大、調(diào)整主軸與進(jìn)給速度、控制刀庫換刀以及工件與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)，按零件的加工工藝與

2、輪廓規(guī)跡加工所需要的零件。 在數(shù)控機(jī)床加工原理中，PMC是數(shù)控機(jī)床的控制核心，與NC實(shí)現(xiàn)相互間信息傳遞圖2-2 加工中心 X、Y、Z軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通過伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，在滾珠絲杠螺母的推動(dòng)下實(shí)現(xiàn)軸的軸向進(jìn)給。 主軸箱在Z方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滾珠絲杠螺母固定在主軸箱內(nèi)，滾珠絲杠與二個(gè)軸承座固定在立柱上，也是通過滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)滾珠絲杠螺母與主軸箱實(shí)現(xiàn)主軸的Z方向進(jìn)給。 主軸傳動(dòng)由主軸伺服電機(jī)通過同步帶傳動(dòng)而實(shí)現(xiàn)。 主軸箱與工作臺(tái)在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)過程中有受限位開關(guān)的控制，即在行程范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)： 在程序的控制下，主軸能無級(jí)變速，即為切削金屬的主運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給裝置控制軸向運(yùn)動(dòng)，即為切削金

3、屬的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)合成實(shí)為金屬的切削運(yùn)動(dòng)。 數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)功能： PMC是數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置的控制核心，通過PMC與NC實(shí)現(xiàn)相互間信息傳遞，又與機(jī)床側(cè)實(shí)現(xiàn)相互間信息傳遞。 功能介紹：加工中心有自動(dòng)換刀的功能、無級(jí)調(diào)整主軸速度與進(jìn)給速率的功能，立式加工中心在主軸部件中有主軸箱平衡功能，在銑削加工中有刀具半徑補(bǔ)償、刀具長度補(bǔ)償、滾珠絲桿螺距補(bǔ)償?shù)榷喾N補(bǔ)償功能，通過PMC實(shí)現(xiàn)與NC及機(jī)床側(cè)間的信息傳遞，應(yīng)用DNC技術(shù)，由輸入裝置與輸出裝置在以太網(wǎng)上進(jìn)行信息傳遞。任務(wù)一 FA-40M加工中心整機(jī)拆卸與裝配 FA-40M加工中心拆卸步驟。 1機(jī)床罩殼拆卸 2刀庫罩殼拆卸 3刀庫拆卸 4主軸箱

4、罩殼拆卸 5打刀缸拆卸 6主軸伺服電機(jī)拆卸 7槽板拆卸 8Z軸拉罩拆除 9Z軸螺母拆卸 10Z軸滑塊壓板拆卸圖2-3 拆卸刀庫示意圖 11主軸箱拆卸 12X軸右邊伸縮套拆卸 13X軸左邊伸縮套拆卸 14X軸滑動(dòng)壓板拆卸 15X軸螺母座拆卸 16工作臺(tái)拆拆卸 17Y軸后邊伸縮套拆卸 18Y軸前邊伸縮套拆卸 19Y軸滑動(dòng)導(dǎo)軌座拆卸 20Y軸滑動(dòng)導(dǎo)軌座壓板拆卸 21下拖板拆卸圖2-4 主軸箱拆卸示意圖 裝配的步驟如下。 1下拖板安裝 2Y軸絲桿螺母安裝 3Y軸導(dǎo)軌壓板固定 4Y軸前面拉套安裝 5Y軸后面拉套安裝 6工作臺(tái)安裝 7X軸螺母座安裝 8X軸滑塊壓板安裝 9X軸左面拉套安裝 10X軸右面拉套

5、安裝 11主軸箱安裝 12Z軸絲杠螺母座安裝 13Z軸滑動(dòng)壓板安裝 14Z軸拉罩安裝 15、槽板安裝 16主伺服電機(jī)安裝 17打刀缸安裝 18主軸箱罩殼安裝 19刀庫安裝 20刀庫罩殼安裝 21機(jī)床罩殼安裝項(xiàng)目二 主軸結(jié)構(gòu) 主軸系統(tǒng)包括：主軸與軸承、拉桿裝置、主軸箱。主軸支承在軸承上，固定在主軸箱內(nèi)。 主軸內(nèi)部有拉桿裝置，包括彈力卡爪、碟形彈簧、活塞與拉桿，主要起裝夾刀具作用，主軸伺服電機(jī)通過同步帶帶動(dòng)主軸，主軸下端有端面鍵傳遞扭矩給刀具，主軸上端有打刀缸，行程開關(guān)，控制拉桿裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。圖2-5 主軸示意圖 原理介紹: 加工中心主軸系統(tǒng)工件原理，是將主軸電機(jī)的扭矩或功率傳遞給出主軸部件，

6、使安裝在主軸內(nèi)的刀具通過與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削加工。 功能介紹：主軸系統(tǒng)的主要功能是通過變頻電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的無級(jí)調(diào)整，通過打刀缸自動(dòng)夾緊與放松刀具，通過編碼器與限位裝置控制主軸的周向與軸向準(zhǔn)停，通過軸承支撐保證主軸的運(yùn)動(dòng)精度。任務(wù)一 主軸結(jié)構(gòu)認(rèn)知及其裝配 主軸部件包括主軸的支承、安裝在主軸上的傳動(dòng)零件等。 數(shù)控機(jī)床的部件應(yīng)有更高的精度、剛度和熱穩(wěn)定性，還應(yīng)滿足數(shù)控機(jī)床所特有的結(jié)構(gòu)要求。 加工中心即有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床中，為了實(shí)現(xiàn)刀具的自動(dòng)裝卸，其主軸必須設(shè)計(jì)有刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。 刀柄采用7：24的大錐度錐柄與主軸錐孔配合，既有利于定心，也為松夾帶來了方便。 行程開關(guān)

7、8和7用于發(fā)出夾緊和放松刀柄的信號(hào)。刀具夾緊機(jī)構(gòu)使用彈簧夾緊、液壓放松，可保證在工作中，如果突然停電，刀柄不會(huì)自行脫落。現(xiàn)在越來越多的機(jī)床采用壓縮空氣來松刀，原理與液壓松刀類似項(xiàng)目三 進(jìn)給裝置 工作臺(tái)進(jìn)給裝置由工作臺(tái)、下拖板、底座及進(jìn)給裝置等構(gòu)件組成。 工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)主要由數(shù)控機(jī)床伺服控制，通過數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的速度和位移指令信號(hào)經(jīng)過伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，控制工作臺(tái)與刀具相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成工件的切削加工。 大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床為多軸聯(lián)動(dòng)，相互間能實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。 大多數(shù)數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電機(jī)與滾珠絲桿直接連接，滾珠絲桿螺母又與工作臺(tái)固定連接，這樣伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過滾珠絲桿與螺母副轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

8、直線運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)沿著導(dǎo)軌作直線運(yùn)動(dòng). 伺服電機(jī)直接與滾珠絲桿直接連接方式縮短了傳動(dòng)鏈，使整個(gè)系統(tǒng)更為簡單，減少了傳動(dòng)鏈的傳動(dòng)誤差，使得轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少，伺服電機(jī)的特性也有所改善。 圖2-7 進(jìn)給裝置示意圖 X軸滾珠絲桿通過軸承座固定下拖板上，滾珠絲桿螺母與螺母座連接并固定在工作臺(tái)下，伺服電機(jī)通過連軸器與滾珠絲桿連接，這樣伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，又通過絲桿螺母推動(dòng)工作臺(tái)沿X軸方向運(yùn)動(dòng)。同理Y軸滾珠絲桿固定在底座上，絲桿螺母固定在下拖板下，伺服電機(jī)的動(dòng)力使下拖板沿Y軸方向運(yùn)動(dòng)。 功能介紹： 1、通過滾珠絲桿副改變運(yùn)動(dòng)形式（變旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)）的功能； 2、具有滾珠絲桿副軸向間隙調(diào)整的功能； 3、

9、具有直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的功能； 4、具有進(jìn)給速度在線調(diào)整的功能。 任務(wù) 進(jìn)給裝置認(rèn)知及其拆裝 進(jìn)給裝置安裝步驟說明： 1.下拖板 2.下拖板螺母座 3.下拖板側(cè)壓螺絲 4.工件臺(tái)導(dǎo)軌 5.工作臺(tái)罩連接桿 6.滾珠絲桿 7.螺母座 8.限位擋板 9.限位開關(guān) 10.伺服電機(jī) 11.電機(jī)座蓋 12.工作臺(tái) 13.工作臺(tái)螺母座 14.工作臺(tái)壓板項(xiàng)目四 自動(dòng)換刀裝置 斗笠式刀庫由刀盤、選刀回轉(zhuǎn)系統(tǒng)、刀庫橫移系統(tǒng)組成，如圖2-8所示。圖2-8 斗笠式刀庫 原理介紹： 斗笠式刀庫裝置工作過程分為二步：放回刀具與取出刀具。 1、放回刀具過程：主軸軸向準(zhǔn)停至換刀位置，主軸周向準(zhǔn)停裝置使安裝在主軸斷面上的兩個(gè)鍵

10、與刀柄上鍵槽對(duì)準(zhǔn)，斗笠式刀庫選空刀位后向右橫移，夾住刀柄，打刀缸運(yùn)動(dòng)松刀夾，主軸向上運(yùn)動(dòng)脫離刀柄，斗笠式刀庫向左橫移完成放回刀具過程。 2、取出刀具過程：斗笠式刀庫選換刀位后向右橫移，主軸向下運(yùn)動(dòng)，打刀缸運(yùn)動(dòng)夾住刀柄，斗笠式刀庫向左橫移完成取出刀具過程。裝置認(rèn)知及其裝配裝置認(rèn)知及其裝配 任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo) 通過對(duì)進(jìn)給裝置的拆卸與裝配項(xiàng)目教學(xué)，達(dá)到如下教學(xué)目標(biāo)： 1了解數(shù)控機(jī)床的換刀裝置的結(jié)構(gòu)及組成； 2了解數(shù)控機(jī)床換刀裝置的工作原理； 3會(huì)拆卸數(shù)控機(jī)床的換刀裝置，達(dá)到維修要求； 4會(huì)裝配數(shù)控機(jī)床的換刀裝置，達(dá)到機(jī)床使用要求。 拆卸步驟說明： 1.刀罩拆卸 一、拆卸刀盤部分 2.彈簧拆

11、卸 3.壓頭拆卸 4.壓桿拆卸 5.刀柄座拆卸 6.庫盤拆卸 二、拆卸主動(dòng)電機(jī)部分 7.發(fā)信體拆卸 8.螺蓋拆卸 9.滾輪拆卸 10.拐銷拆卸 11.拐盤拆卸 12.電機(jī)拆卸 13.機(jī)座板拆卸 三、拆卸油缸傳動(dòng)部分 14.氣缸拆卸 15.連接座拆卸 四、拆卸刀架部分 16.擋鐵座拆卸 17.庫座拆卸 18.導(dǎo)軌座拆卸 五、拆卸庫座部分 19.圓螺母拆卸 20.防塵圈拆卸 21.隔圈拆卸 22.圓錐滾子軸承(上)拆卸 23.軸拆卸 24.軸承座圈拆卸 25.圓錐滾子軸承(下)拆卸 安裝步驟說明： 一、安裝庫座部分 1.圓錐滾子軸承(下) 2.軸承座圈 3.軸 4.圓錐滾子軸承(上) 5.隔圈 6.防塵圈 7.圓螺母 二、安裝刀架部分 8.導(dǎo)軌座 9.庫座 10.擋鐵座 三、安裝油缸傳動(dòng)部分 11.連接座 12.氣缸 四、安裝主動(dòng)電機(jī)部分 13.機(jī)座板 14.電機(jī) 15.拐盤 16.拐銷 17.滾輪 18.螺蓋 19.發(fā)信體 五、安裝刀盤部分 20.庫盤 21.刀柄座 22.壓桿 23.壓頭 24.彈簧 25.刀罩 理論與技能要點(diǎn)理論與技能要點(diǎn) 技能要點(diǎn)與注意事項(xiàng)： 1 換刀裝置拆裝時(shí)，要細(xì)心操作，要注不要碰傷上零件； 2 裝配時(shí)，安裝軸承時(shí)，注意不要?jiǎng)潅S的配合