数控机床的机械装调与维修教程

1、数控机床的机械装调与维修数控机床的机械装调与维修数控机床装调维修工数控机床装调维修工本章主要内容本章主要内容数控机床机械结构概述数控机床机械结构概述主传动系统的装调与维修主传动系统的装调与维修进给传动系统的装调与维修进给传动系统的装调与维修数控机床机械结构故障诊断数控机床机械结构故障诊断本章学习目标本章学习目标目标目标1 1目标目标2 2目标目标3 3目标目标4 4掌握数车、掌握数车、数铣及加数铣及加工中心机工中心机械结构的械结构的基本组成基本组成及特点及特点掌握数控掌握数控机床主传机床主传动和进给动和进给传动的机传动的机械结构的械结构的拆装工艺拆装工艺熟悉主传动熟悉主传动的变速方式的变速方式

2、熟悉进给丝熟悉进给丝杠螺母副的杠螺母副的工作原理和工作原理和特点特点掌握数控掌握数控机床主要机床主要机械部件机械部件的故障诊的故障诊断和维护断和维护第一节第一节 数控机床机械结构概述数控机床机械结构概述一、数控机床的机械结构组成一、数控机床的机械结构组成1.1.数控车床结构组成数控车床结构组成2.2.数控铣床数控铣床/ /加工中心的组成加工中心的组成知识回顾知识回顾输输入入装装置置输输出出装装置置计计算算机机数数控控装装置置PLCPLC主轴控制单元主轴控制单元主轴主轴机床机床伺服电机伺服电机位移、速度位移、速度控制单元控制单元工工作作台台位置检测反馈装置位置检测反馈装置知识回顾知识回顾数控机床

3、机械结构数控机床机械结构o是数控机床的机械结构实体，是用于是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切削加工的机械部分。完成各种切削加工的机械部分。o机床是被控制的对象，其运动的位移机床是被控制的对象，其运动的位移和速度以及各种开关量都是被控制的和速度以及各种开关量都是被控制的刀塔滑座尾座底座主轴头鞍座知识回顾知识回顾主传动系统主传动系统一二三进给传动系统进给传动系统基础支承件基础支承件机械机械结构结构数控车床结构组成数控车床结构组成数控车床与普通车床相比较，其结构上仍然是由床身、主轴数控车床与普通车床相比较，其结构上仍然是由床身、主轴箱、刀架、进给传动系统、液压、冷却、润滑系统等部分组箱、刀架

4、、进给传动系统、液压、冷却、润滑系统等部分组成。成。 数控车床是采用伺服电动机经滚珠丝杠，传到滑板和刀架，数控车床是采用伺服电动机经滚珠丝杠，传到滑板和刀架，实现纵向实现纵向(Z(Z向向) )和横向和横向(X(X向向) )进给运动。进给运动。数控车床进给传动系统的结构大为简化。数控车床进给传动系统的结构大为简化。 无防护装置无防护装置 无自动排屑功能无自动排屑功能 转速相对较低，转速相对较低，有级变速有级变速 主、进给传动系主、进给传动系统共用一台电机统共用一台电机 劳动强度高劳动强度高 、 操作者技术要求操作者技术要求高高 、效率低、质、效率低、质量靠个人技术量靠个人技术 普通机床普通机床

5、从普车从普车到数车到数车 采用全封闭防护采用全封闭防护装置装置 采用自动排屑装采用自动排屑装置置 主轴转速高，能主轴转速高，能实现无极变速实现无极变速 主、进给传动系主、进给传动系统采用各自独立统采用各自独立的伺服电机的伺服电机 劳动强度相对低劳动强度相对低 、质量稳定质量稳定 数控机床数控机床数控车床结构组成数控车床结构组成数控车床结构组成数控车床结构组成数控车床结构组成数控车床结构组成底底 座：整台机床的主体，支座：整台机床的主体，支撑着机台的所有重量撑着机台的所有重量主轴头：用来安放主轴主轴头：用来安放主轴数控车床结构组成数控车床结构组成鞍座鞍座滑板滑板底座底座 鞍鞍 座：座：下面连接下

6、面连接着底座，着底座，上面连接上面连接滑板，用滑板，用于实现于实现X轴移动等轴移动等功能功能数控车床结构组成数控车床结构组成刀塔：用来安装刀具刀塔：用来安装刀具动力刀塔动力刀塔动力刀塔动力刀塔数控车床结构组成数控车床结构组成主轴部分：夹持工件旋转主轴部分：夹持工件旋转数控铣床数控铣床/加工中心的组成加工中心的组成温故知新温故知新相同点相同点不同点不同点加工中心加工中心是在数控是在数控机床的基机床的基础上发展础上发展起来的，起来的，都是通过都是通过程序控制程序控制多轴联动多轴联动走刀进行走刀进行加工的数加工的数控机床控机床加工中加工中心具有刀心具有刀库和自动库和自动换刀功能换刀功能数控铣床数控铣

7、床/加工中心的组成加工中心的组成数控铣削不仅可以加工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔，数控铣削不仅可以加工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔，而且还能加工各种平面和空间等复杂型面。而且还能加工各种平面和空间等复杂型面。铣槽铣槽铣平面铣平面铣台阶铣台阶数控铣床数控铣床/加工中心的组成加工中心的组成一、主轴变速方式一、主轴变速方式二、电主轴结构二、电主轴结构三、主轴部件的支承三、主轴部件的支承四、数控车床主轴部件的调整四、数控车床主轴部件的调整无级和分段变速方式无级和分段变速方式主要部件主要部件轴承的类型及预紧方式轴承的类型及预紧方式部件结构、拆卸与调整部件结构、拆卸与调整第二节第二节 主传

8、动系统的装调与维修主传动系统的装调与维修主传动系主传动系统的装调统的装调与维修与维修一、主轴变速方式一、主轴变速方式现代数控机床的主运动广泛采用现代数控机床的主运动广泛采用无级变速传动无级变速传动，用，用交交流调速电机或直流调速电机驱动流调速电机或直流调速电机驱动，它们能方便地实现，它们能方便地实现无级变速，且传动链短，传动件少，提高了变速的可无级变速，且传动链短，传动件少，提高了变速的可靠性，其制造精度则要求很高。根据数控机床对主轴靠性，其制造精度则要求很高。根据数控机床对主轴转速、变速范围和输出功率的要求不同，其转速、变速范围和输出功率的要求不同，其主轴的变主轴的变速方式主要有以下几种形式

9、：速方式主要有以下几种形式：由调速电机直接驱动的主传动由调速电机直接驱动的主传动实现方式：由主轴电机直接驱动实现方式：由主轴电机直接驱动优点：这种方式大大简化主轴结构，优点：这种方式大大简化主轴结构，有效地提高主轴刚度。有效地提高主轴刚度。缺点：主轴输出扭矩小，电机的发缺点：主轴输出扭矩小，电机的发热对主轴精度影响大。热对主轴精度影响大。适用场合：高速机床，可满足中、适用场合：高速机床，可满足中、高档数控机床对速度的控制要求高档数控机床对速度的控制要求内装电动机主轴（电主轴）内装电动机主轴（电主轴）内装式主轴电机又称内装式主轴电机又称电主轴电主轴实现方式：实现方式：主轴电动机与机床主轴合而为一

10、，传动链为零，又称主轴电动机与机床主轴合而为一，传动链为零，又称“零传动零传动”。 应用：超高速数控机床。（美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国应用：超高速数控机床。（美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国家，都在高速数控机床上广泛采用了电主轴结构）家，都在高速数控机床上广泛采用了电主轴结构） 内装电动机主轴（电主轴）内装电动机主轴（电主轴）电主轴电主轴有什么有什么优点呢优点呢分段无级变速分段无级变速在大、中型数控机床上，在大、中型数控机床上，为了使主轴在低速时获得大转矩为了使主轴在低速时获得大转矩和扩大恒功率调速范围，通常和扩大恒功率调速范围，通常在使用无级变速传动的基础在使用无级

11、变速传动的基础上，在增加两级或三级辅助机械变速机构作为补充。上，在增加两级或三级辅助机械变速机构作为补充。通过通过分段变速方式，确保低速时的大扭矩，扩大恒功率调速范分段变速方式，确保低速时的大扭矩，扩大恒功率调速范围，满足机床重切削时对扭矩的要求。围，满足机床重切削时对扭矩的要求。带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动 主轴电机经过二级齿轮变速，使主轴主轴电机经过二级齿轮变速，使主轴获得低速和高速两种转速系列，这种获得低速和高速两种转速系列，这种分段无级变速，确保低速时的大扭矩，分段无级变速，确保低速时的大扭矩，满足机床对扭矩特性的要求。满足机床对扭矩特性的要求。 滑移齿轮常用液压拨叉和电磁

12、离合器滑移齿轮常用液压拨叉和电磁离合器来改变其位置来改变其位置。带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动为什么不采用主电机与主轴直联的变速方式，全部由主电机实为什么不采用主电机与主轴直联的变速方式，全部由主电机实现无级变速？现无级变速？主轴电机的特性主轴电机的特性 当主轴转速小于额定转速时，当主轴转速小于额定转速时，主轴工作在恒扭矩区主轴工作在恒扭矩区 当主轴转速大于额定转速时，当主轴转速大于额定转速时，主轴工作在恒功率区主轴工作在恒功率区带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动 若主轴与主轴电机之间采用若主轴与主轴电机之间采用1:1的直联方式，虽然主轴电机的速度可以在零的直联方式，虽然主轴电

13、机的速度可以在零速度到标定的最大转速之间连续变化，但在额定功率之下的调速范围只能速度到标定的最大转速之间连续变化，但在额定功率之下的调速范围只能由额定转速到最大转速由额定转速到最大转速带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动怎么解怎么解决呢？决呢？主轴电机与驱动主轴电机与驱动装置的体积、重装置的体积、重量、成本大大增量、成本大大增加加大功率电机大功率电机分段无级变速分段无级变速可展宽恒功率范可展宽恒功率范围，经济，但需围，经济，但需要自动换挡机构要自动换挡机构解决方法解决方法增加减速机构增加减速机构可满足低速大扭可满足低速大扭矩的要求，但降矩的要求，但降低了恒功率调速低了恒功率调速范围范围带有

14、变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动带有变速齿轮的主传动举一反三举一反三-参考汽车参考汽车变速箱变速箱通过带传动的主传动通过带传动的主传动这种传动主要用在这种传动主要用在转速较高、变速范围不大的小型数控机床转速较高、变速范围不大的小型数控机床上。电机上。电机本身的调整就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免由齿轮传动所本身的调整就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免由齿轮传动所引起的振动和噪声。它引起的振动和噪声。它适用于高速低转矩特性的主轴适用于高速低转矩特性的主轴，常用的有多楔，常用的有多楔带和同步齿形带。带和同步齿形带。 通过带传动的主传动通过带传动的主传动主轴电动机主

15、轴电动机主轴脉冲主轴脉冲编码器编码器同步齿同步齿形带形带主轴主轴二、电主轴结构二、电主轴结构电主轴采用变频电机与机床的主轴合二电主轴采用变频电机与机床的主轴合二为一的结构形式为一的结构形式, ,即变频电机的空心转子即变频电机的空心转子与机床主轴零件过盈配合套装（热装）在与机床主轴零件过盈配合套装（热装）在一起，带冷却套的定子装配（热装）在主一起，带冷却套的定子装配（热装）在主轴单元的壳体内直接与机床连接，成为集轴单元的壳体内直接与机床连接，成为集成式电机主轴成式电机主轴电机的转子就是机床的主电机的转子就是机床的主轴轴, ,机床主轴单元的壳体就是电机座。机床主轴单元的壳体就是电机座。电主轴结构电

16、主轴结构转轴支撑系统电机定子电机转子轴壳循环冷却系统润滑系统控制系统电主轴结构电主轴结构轴壳轴壳壳体主要由外壳、前后大盖以壳体主要由外壳、前后大盖以及后轴承座等固定不动的零件及后轴承座等固定不动的零件组成，通常将轴承座孔直接设组成，通常将轴承座孔直接设计在轴壳上。电主轴为加装电计在轴壳上。电主轴为加装电动机定子，必须开放一端。动机定子，必须开放一端。电主轴结构电主轴结构转轴转轴转轴是高速电主轴的主要回转转轴是高速电主轴的主要回转体，且承受切削力，又属深孔体，且承受切削力，又属深孔轴，对于内外圆同轴度以及前轴，对于内外圆同轴度以及前锥孔相对支承面的径向跳动和锥孔相对支承面的径向跳动和端面跳动，均

17、有极精密要求。端面跳动，均有极精密要求。电主轴结构电主轴结构轴承轴承高速电主轴的核心支撑部件是高速高速电主轴的核心支撑部件是高速精密轴承。电主轴的轴承必须具有精密轴承。电主轴的轴承必须具有高速性能好、动负荷承载能力高、高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性能好、发热量小等优点。近润滑性能好、发热量小等优点。近年来，相继开发研制了年来，相继开发研制了陶瓷轴承、陶瓷轴承、磁浮轴承、液体动静压轴承、气体磁浮轴承、液体动静压轴承、气体静压轴承静压轴承。电主轴结构电主轴结构定子与转子定子与转子电主轴的定子由具有高导磁率的优电主轴的定子由具有高导磁率的优质硅钢片叠压而成，定子内腔带有质硅钢片叠压而成，定子内

18、腔带有冲制嵌线槽。定子通过一个冷却套冲制嵌线槽。定子通过一个冷却套固装在电主轴的壳体上。固装在电主轴的壳体上。转子由转子铁芯、鼠笼和转轴三部转子由转子铁芯、鼠笼和转轴三部分组成。位于前后轴承之间，用热分组成。位于前后轴承之间，用热压装配法与主轴产生过盈配合，由压装配法与主轴产生过盈配合，由过盈力传递扭矩。过盈力传递扭矩。三、主轴部件的支承三、主轴部件的支承指主轴轴承、支承座及其他相关零件的指主轴轴承、支承座及其他相关零件的组合体，其中核心元件是轴承。因此把采用滚动轴组合体，其中核心元件是轴承。因此把采用滚动轴承的主轴支承称为主轴滚动支承；把采用滑动轴承承的主轴支承称为主轴滚动支承；把采用滑动轴

19、承的称为主轴滑动支承。的称为主轴滑动支承。滚动轴承类型的选滚动轴承类型的选择、轴承的配置、轴承的精度及其选配、轴承的间择、轴承的配置、轴承的精度及其选配、轴承的间隙调整、支承座的结构、轴承的配合及其配合零件隙调整、支承座的结构、轴承的配合及其配合零件的精度、轴承的润滑与密封等。的精度、轴承的润滑与密封等。主轴部件的支承主轴部件的支承u主轴部件支承的选择原则：主轴部件支承的选择原则：主轴轴承的选用对主轴组件的工作性能有很大的影响。主轴轴承的选用对主轴组件的工作性能有很大的影响。主轴较粗，轴承直径较大，因此轴承的负荷较轻。主轴较粗，轴承直径较大，因此轴承的负荷较轻。一般，承载能力和疲劳寿命不是选择

20、主轴轴承的主要一般，承载能力和疲劳寿命不是选择主轴轴承的主要指标，指标，主轴轴承应根据精度、刚度和转速选择。主轴轴承应根据精度、刚度和转速选择。选择轴承的类型、组合以及配置型式。选择轴承的类型、组合以及配置型式。为了提高精度和刚度，主轴轴承的间隙应该是可调的。为了提高精度和刚度，主轴轴承的间隙应该是可调的。主轴部件的支承主轴部件的支承 滚动轴滚动轴承液体动压轴动压轴承液体静压轴静压轴承磁悬悬浮轴轴承空气静压轴气静压轴承支承类型支承类型滚动轴承滚动轴承滚动轴承的功用：滚动轴承的功用：支承轴类回转零件支承轴类回转零件滚动轴承属于标准零件，由专门厂家生产。滚动轴承属于标准零件，由专门厂家生产。滚动轴

21、承的特点滚动轴承的特点（与滑动轴承相比）：与滑动轴承相比）：优点优点摩擦阻力小摩擦阻力小, , 功率损耗少功率损耗少, , 起动灵敏起动灵敏缺点缺点v 抗冲击能力差抗冲击能力差, , 高速时出现噪音。高速时出现噪音。v 寿命比不上液体润滑滑动轴承。寿命比不上液体润滑滑动轴承。v 径向尺寸大。径向尺寸大。滚动轴承滚动轴承组成：组成：内圈、外圈、滚动体、保持架内圈、外圈、滚动体、保持架最简单的轴承只有最简单的轴承只有滚动体；有些轴承滚动体；有些轴承除以上四件外，还除以上四件外，还增加有其他特殊零增加有其他特殊零件。如止动环、密件。如止动环、密封盖等封盖等外圈外圈保持架保持架内圈内圈滚动体滚动体滚动

22、轴承滚动轴承外圈外圈：与轴承座相配；：与轴承座相配；保持架保持架：防止滚动体直接接触。：防止滚动体直接接触。内圈内圈：与轴颈相配；：与轴颈相配；滚动体滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦；：将滑动摩擦转化为滚动摩擦；常见的滚动体有六种形状常见的滚动体有六种形状球球圆柱滚子圆柱滚子圆锥滚子圆锥滚子非对称球面滚子非对称球面滚子球面滚子球面滚子滚针滚针滚动轴承的类型滚动轴承的类型按滚动体形状分按滚动体形状分X球轴承：球轴承：承载能力低，极限转速高承载能力低，极限转速高X滚子轴承：滚子轴承：承载能力高，极限转速低承载能力高，极限转速低圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承球面滚子轴承球面滚子轴承

23、滚针轴承滚针轴承滚动轴承的类型滚动轴承的类型按轴承的结构形式不同分按轴承的结构形式不同分深沟球轴承深沟球轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承推力球轴承推力球轴承角接触球轴承角接触球轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承调心球轴承调心球轴承主轴部件常用滚动轴承的类型主轴部件常用滚动轴承的类型选用轴承要考虑的因素选用轴承要考虑的因素： 轴承的载荷轴承的载荷轴承的转速轴承的转速轴承的调心性能轴承的调心性能轴承的安装和拆卸轴承的安装和拆卸经济性经济性主轴部件常用滚动轴承的类型主轴部件常用滚动轴承的类型轴承的载荷轴承的载荷滚子轴承滚子轴承方向方向性质性质大小大小载荷大载荷大载荷小载荷小轴向力轴向力推力轴承推力轴承径向力径

24、向力向心轴承向心轴承轴、径向力轴、径向力向心推力轴承或组合轴承向心推力轴承或组合轴承 球轴承球轴承有冲击载荷时宜用滚子轴承有冲击载荷时宜用滚子轴承点接触点接触线接触线接触四、数车主轴部件的调整四、数车主轴部件的调整J主轴为精密部件，选择好拆卸环境，轻拿轻放。主轴为精密部件，选择好拆卸环境，轻拿轻放。J拆卸过程要注意拆卸顺序和使用适当的工具。拆卸过程要注意拆卸顺序和使用适当的工具。J轴承的拆卸要注意使用适当的工具，在正确的轴承的拆卸要注意使用适当的工具，在正确的部位加力。部位加力。J角接触轴承要注意大口的开口方向，恢复时保角接触轴承要注意大口的开口方向，恢复时保持一致。持一致。J装配时，调整圆柱

25、滚子轴承的间隙。装配时，调整圆柱滚子轴承的间隙。注意注意哦哦.第三节第三节 进给传动系统的装调与维修进给传动系统的装调与维修温故知新温故知新数控机床的进给传动系统数控机床的进给传动系统是以数控机床的进给轴，即机是以数控机床的进给轴，即机床的移动部件（刀架或工作台）的位置和速度为控制量的，床的移动部件（刀架或工作台）的位置和速度为控制量的，是以保证刀具和工件相对关系为目的是以保证刀具和工件相对关系为目的，因此，不仅要定性，因此，不仅要定性，还要定量。还要定量。定义：定义：实现运动执行件进给的系统，即进给驱动装置。实现运动执行件进给的系统，即进给驱动装置。特点特点：是数控装置的直接控制对象，以机床

26、的移动部：是数控装置的直接控制对象，以机床的移动部件的位置和速度作为控制矢量。件的位置和速度作为控制矢量。实现过程：实现过程：（数控装置）（数控装置）指令信号（进给速度和位指令信号（进给速度和位移）移） 伺服驱动装置（转换和放大）伺服驱动装置（转换和放大）执行电机执行电机机机械传动机构械传动机构执行部件（工作台等）执行部件（工作台等） 实现工作进给实现工作进给或快速运动。或快速运动。进给传动系统进给传动系统温故知新温故知新组成组成伺服驱动装置：转换和放大指令信号（速度、位移）伺服驱动装置：转换和放大指令信号（速度、位移）执行电机：伺服系统执行件：步进电机、直流、交流伺服电机执行电机：伺服系统执

27、行件：步进电机、直流、交流伺服电机机械传动装置：将动力源旋转运动变为直线运动的整个机械传机械传动装置：将动力源旋转运动变为直线运动的整个机械传动链动链温故知新温故知新传动机构传动机构齿轮传动齿轮传动同步齿形带同步齿形带 传动传动联轴器联轴器运动转换机构运动转换机构丝杠螺母副丝杠螺母副齿轮齿条副齿轮齿条副机械传机械传动装置动装置导向机构导向机构导轨导轨滚动、静压滚动、静压直线导轨直线导轨温故知新温故知新伺服电机伺服电机联轴器联轴器减速器减速器丝杠螺母传动丝杠螺母传动齿轮齿条传动齿轮齿条传动蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动进给传动机构的类型进给传动机构的类型温故知新温故知新进给传动机构的类型进给传动机构的

28、类型联轴器直联的结构形式联轴器直联的结构形式1 1滚珠丝杠滚珠丝杠伺服电机伺服电机联轴器联轴器联轴器座联轴器座温故知新温故知新进给传动机构的类型进给传动机构的类型通过同步齿形带联接的结构形式通过同步齿形带联接的结构形式1 1电机电机同步带同步带伺服电机伺服电机同步齿形带同步齿形带温故知新温故知新进给传动机构的类型进给传动机构的类型通过齿轮联接的结构形式通过齿轮联接的结构形式1 1温故知新温故知新一、联轴器一、联轴器数控机床进给传动机构中，常采用电机经联轴器与丝数控机床进给传动机构中，常采用电机经联轴器与丝杠螺母副直联的传动方式。杠螺母副直联的传动方式。联轴器：联轴器：用来把两轴联接在一起，以传

29、递运动与转矩，用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能接合或分离的一种装置。机器停止运转后才能接合或分离的一种装置。联轴器联轴器联轴器联轴器轴轴电动机电动机减速器减速器带式运输机带式运输机F vD带式运输机带式运输机传动简图传动简图联轴器联轴器联接不同部件的联接不同部件的两轴，传递扭矩两轴，传递扭矩联轴器联轴器功用功用用于联接轴与轴，以传递运动与转矩；用于联接轴与轴，以传递运动与转矩；补偿所联两轴的相对偏移；补偿所联两轴的相对偏移；可用作安全装置：作为一种安全装置用来防止可用作安全装置：作为一种安全装置用来防止被联接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。被联接件承受过大的载荷

30、，起到过载保护的作用。吸振、缓冲。吸振、缓冲。联轴器联轴器特点特点用联轴器联接的两轴只有在机器停车后，经拆卸才能使用联轴器联接的两轴只有在机器停车后，经拆卸才能使两轴分开。两轴分开。离合器：机器运转中，可根据需要将两轴分离或结合。离合器：机器运转中，可根据需要将两轴分离或结合。联轴器联轴器分类分类按结构特性分：按结构特性分：适用于两轴能严格对中，并在工作中适用于两轴能严格对中，并在工作中不发生相对位移的地方，如凸缘联轴器。不发生相对位移的地方，如凸缘联轴器。挠性联轴器：挠性联轴器：适用于两轴有偏斜或工作中有相对位移的地方适用于两轴有偏斜或工作中有相对位移的地方套筒联轴器套筒联轴器结构：结构：用

31、一个套筒通过键或销钉将两轴联接在一起。用紧定螺钉来实现用一个套筒通过键或销钉将两轴联接在一起。用紧定螺钉来实现轴向固定。轴向固定。型式：型式：半圆键半圆键普通平键普通平键特点：特点：结构简单、使用方便、传结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振递扭矩较大，但不能缓冲减振 。套筒联轴器套筒联轴器B结构简单，依靠锥销、键或螺钉与两轴联接并传递结构简单，依靠锥销、键或螺钉与两轴联接并传递扭矩，无标准，需自行设计。扭矩，无标准，需自行设计。凸缘式联轴器凸缘式联轴器普通螺栓普通螺栓 对中榫对中榫 绞制孔螺栓绞制孔螺栓 凸缘式联轴器凸缘式联轴器a) a) 用凸肩和凹槽对中用凸肩和凹槽对中工作时，靠

32、两个半联轴器工作时，靠两个半联轴器接合面间的摩擦力来传递接合面间的摩擦力来传递转矩转矩。a a）用凸肩与凹槽对中）用凸肩与凹槽对中对中精度高，但装拆时需作轴对中精度高，但装拆时需作轴向移动。向移动。凸缘式联轴器凸缘式联轴器 工作时靠螺栓杆工作时靠螺栓杆的剪切和螺栓杆与孔的剪切和螺栓杆与孔壁的挤压来传递转矩。壁的挤压来传递转矩。这种方式传递转矩的这种方式传递转矩的能力较高。能力较高。b)b)用配合螺栓对中用配合螺栓对中装拆时轴不需要作轴向移动，但螺栓装拆时轴不需要作轴向移动，但螺栓孔需配铰。孔需配铰。有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器锥环无键消隙联轴器锥环无键消隙联轴器|弹性环（锥环）联接

33、弹性环（锥环）联接：利用锥：利用锥面贴合并挤紧在轴毂之间用摩擦面贴合并挤紧在轴毂之间用摩擦力传递扭矩，有过载保护作用。力传递扭矩，有过载保护作用。膜片联轴器膜片联轴器有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器特点：特点：结构简单、弹性元件的结构简单、弹性元件的联接之间没有间隙，不需要润联接之间没有间隙，不需要润滑，维护方便、质量小、对环滑，维护方便、质量小、对环境的适应性强。但扭转减振性境的适应性强。但扭转减振性能差。能差。应用：应用：主要用于载荷平稳的高主要用于载荷平稳的高速传动，如直升机尾翼轴。速传动，如直升机尾翼轴。弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器制造容易、装拆方便、价制造容易、装拆方便、

34、价廉。但弹性套易磨损，寿命廉。但弹性套易磨损，寿命较短。较短。用于载荷平稳、起动频繁用于载荷平稳、起动频繁或需正反转中。或需正反转中。有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器结构简单，制造、装结构简单，制造、装拆方便，价廉，耐久拆方便，价廉，耐久性好。性好。用于轴窜动大、起动用于轴窜动大、起动频繁或需正反转变化频繁或需正反转变化较多中。较多中。有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器梅花形弹性联轴器梅花形弹性联轴器弹性元件为梅花形，装配时，花瓣弹性元件为梅花形，装配时，花瓣部分加紧在两半联轴器端面的凸出部分加紧在两半联轴器端面

35、的凸出齿在交错插进时所形成的齿侧空间，齿在交错插进时所形成的齿侧空间，起到缓冲减振的作用。起到缓冲减振的作用。有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器轮胎式联轴器轮胎式联轴器富有弹性，具有良好的消振富有弹性，具有良好的消振能力，能有效地降低动载荷能力，能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移，且和补偿较大的轴向位移，且绝缘性能好，运转无噪音。绝缘性能好，运转无噪音。但径向尺寸较大，当转矩较但径向尺寸较大，当转矩较大时，产生附加轴向载荷。大时，产生附加轴向载荷。十字滑块联轴器十字滑块联轴器工作时工作时,十字滑块随两轴转动十字滑块随两轴转动,同同时滑块上的两榫可在两半联轴器时滑块上的两榫可在两半联轴

36、器的凹槽中滑动，以补偿两轴的径的凹槽中滑动，以补偿两轴的径向位移。向位移。结构简单、成本低；结构简单、成本低；适用于两轴相对偏移量较大、适用于两轴相对偏移量较大、转速不高、工作平稳的场合。转速不高、工作平稳的场合。无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器允许允许适用于小功率、高转速、工作较平稳的场合适用于小功率、高转速、工作较平稳的场合两面带有凸块两面带有凸块的浮动盘的浮动盘无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器允许较大的允许较大的无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器较大的齿侧间隙较大的齿侧间隙齿顶做成球面齿顶做成球面有较多齿传递转矩有较多齿传递转

37、矩承载高，用于重型机械。承载高，用于重型机械。允许允许齿式联轴器齿式联轴器无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器滚子链联轴器滚子链联轴器允许径向位移，小的角位移允许径向位移，小的角位移结构简单、装拆方便结构简单、装拆方便不适用于有逆转的情况不适用于有逆转的情况二、滚珠丝杠螺母副二、滚珠丝杠螺母副丝杠螺母副将旋转运动转变成直线运动，用较小的驱丝杠螺母副将旋转运动转变成直线运动，用较小的驱动力矩就可获得较大的轴向牵引力。动力矩就可获得较大的轴向牵引力。1.工作原理工作原理主要构成：主要构成： 丝杠、丝杠螺丝杠、丝杠螺母和滚动体（回珠装置）。母和滚动体（回珠装置）。功能：功能：实现旋转运动与直实现

38、旋转运动与直线运动之间相互转换或调整。线运动之间相互转换或调整。作用：作用：用于机构之间能量用于机构之间能量的传递和运动形式的传递。的传递和运动形式的传递。螺母螺母丝杠丝杠滚珠滚珠滚珠丝杠螺母副的工作原理滚珠丝杠螺母副的工作原理当丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导当丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杠的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。对应的直线运动。滚珠丝杠螺母副的特点滚珠丝杠螺母副的特点优点优点缺点缺点传动效率高传动效率高摩擦阻力小摩擦阻力小传动

39、精度高传动精度高有可逆性有可逆性使用寿命长使用寿命长制造工艺复杂，制造工艺复杂， 成本高成本高不能实现自锁不能实现自锁抗冲击能力差抗冲击能力差承载能力不如滑承载能力不如滑 动丝杠传动大动丝杠传动大滚珠丝杠螺母副的循环方式滚珠丝杠螺母副的循环方式按滚珠的循按滚珠的循环方式分为环方式分为外循环外循环内循环内循环滚珠在循环过程中有滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触时与丝杠脱离接触滚珠在循环过程中始终滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触与丝杠保持接触内循环内循环外循环外循环外循环方式外循环方式滚珠在循环过程结束后，滚珠在循环过程结束后，通过螺母外表面上的螺通过螺母外表面上的螺旋槽或插管返回丝杠螺旋槽或插

40、管返回丝杠螺母间重新进入循环母间重新进入循环。外。外循环采用多圈，常见的循环采用多圈，常见的外循环式有插管式和螺外循环式有插管式和螺旋槽式旋槽式外循环外循环-插管式插管式结构：结构：用弯曲成形的管子插入螺母工作圈始、末端孔内以引导滚用弯曲成形的管子插入螺母工作圈始、末端孔内以引导滚珠通过插管，形成滚珠的多圈循环链。珠通过插管，形成滚珠的多圈循环链。优点：优点：结构简单，流畅性好，有较好的工艺性，便于大量生产结构简单，流畅性好，有较好的工艺性，便于大量生产 缺点：缺点：径向外形尺寸较大，挡珠用的端部耐磨性差径向外形尺寸较大，挡珠用的端部耐磨性差 外循环外循环-螺旋槽式螺旋槽式在螺母体的外圆柱上直

41、接铣出螺旋槽作为滚珠的回程道。在螺母体的外圆柱上直接铣出螺旋槽作为滚珠的回程道。特点：工艺简单，易于制造，故使用较广。特点：工艺简单，易于制造，故使用较广。 内循环内循环 内循环采用单圈内循环采用单圈，即在一个循环回路中只有一圈滚珠。，即在一个循环回路中只有一圈滚珠。 在螺母的侧孔中，装入接通相邻两圈螺纹滚道的反向器，在螺母的侧孔中，装入接通相邻两圈螺纹滚道的反向器，借助反向器上回珠槽实现循环。借助反向器上回珠槽实现循环。三、数控机床用导轨三、数控机床用导轨机床上的直线运动部件都是沿着它的机床上的直线运动部件都是沿着它的床身、立柱、横梁等上的导轨进行运床身、立柱、横梁等上的导轨进行运动的。动的

42、。从广义上讲：从广义上讲：导轨副导轨副是用来支承和引是用来支承和引导运动部件沿一定的轨道运动。导运动部件沿一定的轨道运动。数控机床的导轨数控机床的导轨作用作用引导运动部件按给定运动轨迹准引导运动部件按给定运动轨迹准确运动确运动数控机床的导轨数控机床的导轨组成组成活动导轨活动导轨支承导轨支承导轨滑动导轨滑动导轨特征：动导轨和支承导轨之间为直接接触，滑动导轨特征：动导轨和支承导轨之间为直接接触，滑动导轨面之间呈混合摩擦面之间呈混合摩擦缺点缺点优点优点F结构简单、制造方便和抗振性良好，便于保持精度、结构简单、制造方便和抗振性良好，便于保持精度、刚度，用于对低速均匀性及定位精度要求不高的机床。刚度，用

43、于对低速均匀性及定位精度要求不高的机床。F摩擦系数大、磨损快、使用寿命短、低速易产生摩擦系数大、磨损快、使用寿命短、低速易产生爬行。爬行。滑动导轨滑动导轨塑料导轨塑料导轨分为：贴塑导轨和注塑导轨分为：贴塑导轨和注塑导轨r优点：摩擦系数低而稳定，吸收振动、耐磨性好、化学稳定优点：摩擦系数低而稳定，吸收振动、耐磨性好、化学稳定性好、维修方便、经济性好等。性好、维修方便、经济性好等。r缺点：易蠕变，在静载荷的长时间作用下，变形增加，且承缺点：易蠕变，在静载荷的长时间作用下，变形增加，且承载能力低，导热性差。载能力低，导热性差。滚动导轨滚动导轨 型式型式：运动件（动导轨）和承导件（静导轨）之间放置滚动

44、体：运动件（动导轨）和承导件（静导轨）之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚针等）（滚珠、滚柱、滚针等）滚动导轨滚动导轨 特点：特点：滚动导轨由于滑动件与支承件之间是滚动导轨由于滑动件与支承件之间是滚动摩擦，因此，摩擦系数小，且动、滚动摩擦，因此，摩擦系数小，且动、静摩擦系数差别小，低速运动平稳，静摩擦系数差别小，低速运动平稳，无爬行，运动灵活，定位精度高。无爬行，运动灵活，定位精度高。直线滚动导轨由专业生产厂家生产。直线滚动导轨由专业生产厂家生产。 直线滚动导轨与平面导轨直线滚动导轨与平面导轨一样，有两个基本元件；一样，有两个基本元件；一个作为导向的为固定元一个作为导向的为固定元件（导轨体），另一个

45、是件（导轨体），另一个是移动元件（滑块）。它将移动元件（滑块）。它将支承导轨和导向导轨组合支承导轨和导向导轨组合在一起。在一起。滚动导轨的结构形式滚动导轨的结构形式直线滚动导轨直线滚动导轨安装安装孔孔安装安装孔孔滚动滚动体体导轨导轨滑块滑块直线滚动导轨直线滚动导轨X直线导轨被广泛用于中、小型精密数控机床上，特别是中直线导轨被广泛用于中、小型精密数控机床上，特别是中小惯量的高速数控机床、激光切割机、数控车削中心等。小惯量的高速数控机床、激光切割机、数控车削中心等。 滚动导轨块滚动导轨块F滚动体结构如图所示，使用时，导轨块装在运动部件上，滚动体结构如图所示，使用时，导轨块装在运动部件上，每一导轨应

46、至少用两块或更多块，导轨块的数目取决于导轨每一导轨应至少用两块或更多块，导轨块的数目取决于导轨的长度和负载的大小。的长度和负载的大小。与之相对的导轨多用镶钢淬火导轨与之相对的导轨多用镶钢淬火导轨。 第四节第四节 数控机床机械结构故障诊断数控机床机械结构故障诊断 数控机床属于技术密集型和知识密集数控机床属于技术密集型和知识密集型设备，从系统型设备，从系统 的基本观点和原理出发，的基本观点和原理出发，考察研究对象，无论是机械或电气方面的考察研究对象，无论是机械或电气方面的问题，都要二者兼顾。问题，都要二者兼顾。机械结构故障诊断机械结构故障诊断1.主传动链故障诊断主传动链故障诊断 噪声过大噪声过大

47、主轴部件动平衡不良，使主轴回转时振动过大，引起工作噪声。主轴部件动平衡不良，使主轴回转时振动过大，引起工作噪声。 对于齿轮变速的形式，主轴传动齿轮磨损，使齿轮啮合间隙过大，对于齿轮变速的形式，主轴传动齿轮磨损，使齿轮啮合间隙过大，主轴回转时冲击振动过大，引起工作噪声。主轴回转时冲击振动过大，引起工作噪声。 主轴支承轴承拉毛或损坏，使主轴回转间隙过大，回转时冲击、主轴支承轴承拉毛或损坏，使主轴回转间隙过大，回转时冲击、振动过大，引起工作噪声。振动过大，引起工作噪声。主传动链故障诊断主传动链故障诊断 主轴在强力切削时停转主轴在强力切削时停转主轴电动机与主轴连接的传动带过松。主轴电动机与主轴连接的传

48、动带过松。传动带表面有油，造成主轴传动时传动带打滑。传动带表面有油，造成主轴传动时传动带打滑。传动带使用过久而失效，造成主轴电动机转矩无法传动，传动带使用过久而失效，造成主轴电动机转矩无法传动，强力切削时主轴转矩不足。强力切削时主轴转矩不足。主轴传动机构中的离合器、联轴器连接、调整过松或磨主轴传动机构中的离合器、联轴器连接、调整过松或磨损，造成主轴电动机转矩传动误差过大，强力切削时主损，造成主轴电动机转矩传动误差过大，强力切削时主轴振动强烈。轴振动强烈。主传动链故障诊断主传动链故障诊断主轴发热主轴发热 主轴轴承预紧力过大，造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴轴承预紧力过大，造成主轴回转时摩擦过大，

49、引起主轴温度急剧升高。主轴温度急剧升高。主轴轴承研伤或损坏，造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴轴承研伤或损坏，造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴温度急剧升高。主轴温度急剧升高。主轴润滑油脏或有杂质，造成主轴回转时阻力过大，引主轴润滑油脏或有杂质，造成主轴回转时阻力过大，引起主轴温度升高。起主轴温度升高。主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多，造成主轴回转主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多，造成主轴回转时阻力、摩擦过大，引起主轴温度升高。时阻力、摩擦过大，引起主轴温度升高。主传动链故障诊断主传动链故障诊断刀具无法夹紧刀具无法夹紧 碟形弹簧位移量太小，使主轴抓刀、夹紧装置无法到达碟形弹簧位移量太小，使主轴

50、抓刀、夹紧装置无法到达正确位置，刀具无法夹紧。正确位置，刀具无法夹紧。弹簧夹头损坏，使主轴夹紧装置无法夹紧刀具。弹簧夹头损坏，使主轴夹紧装置无法夹紧刀具。碟形弹簧失效，使主轴抓刀、夹紧装置无法运动到达正碟形弹簧失效，使主轴抓刀、夹紧装置无法运动到达正确位置，刀具无法夹紧。确位置，刀具无法夹紧。刀柄上拉钉过长，顶撞到主轴抓刀、夹紧装置，使其无刀柄上拉钉过长，顶撞到主轴抓刀、夹紧装置，使其无法运动到达正确位置，刀具无法夹紧。法运动到达正确位置，刀具无法夹紧。维修实例维修实例 故障现象：开机后主轴不转动。故障现象：开机后主轴不转动。 故障可能原因及排除故障可能原因及排除主传动电动机烧坏，失去动力源主

51、传动电动机烧坏，失去动力源 检查电动机检查电动机电机运转良好；电机运转良好；v v带过长打滑，带不动主轴带过长打滑，带不动主轴 调整调整V V带松紧程度带松紧程度主轴仍无法转动；主轴仍无法转动；带轮的键或键槽损坏，带轮空转带轮的键或键槽损坏，带轮空转 检查传动键检查传动键没有损坏；没有损坏；传动轴上的齿轮或轴承损坏，造成了传动卡死传动轴上的齿轮或轴承损坏，造成了传动卡死 拆下传动轴发现轴承，因缺乏润滑而烧毁，将其拆下拆下传动轴发现轴承，因缺乏润滑而烧毁，将其拆下后，手动转动主轴正常后，手动转动主轴正常 维修实例维修实例 故障现象：开机后主轴不转动。故障现象：开机后主轴不转动。 处理过程：处理过

52、程：将轴承装上后试验主轴运动正常，但主轴制将轴承装上后试验主轴运动正常，但主轴制动时间较长，这时就应调整摩擦盘和衔铁之间动时间较长，这时就应调整摩擦盘和衔铁之间的间隙，将衔铁和摩擦盘间隙调至的间隙，将衔铁和摩擦盘间隙调至1mm之后，之后，用螺母将其锁紧之后再试车，主轴制动迅速，用螺母将其锁紧之后再试车，主轴制动迅速，故障全排除。故障全排除。维修实例维修实例 故障现象：孔加工时表面粗糙度值太大。故障现象：孔加工时表面粗糙度值太大。 故障可能原因及处理故障可能原因及处理主轴径向间隙大，轴向窜动大主轴径向间隙大，轴向窜动大 应拆卸主轴，修磨垫片，拧紧应拆卸主轴，修磨垫片，拧紧螺母，保证其径向圆跳动误差和轴向窜动量合格。螺母，保证其径向圆跳动误差和轴向窜动量合格。 主轴与轴瓦的接触精度差主轴与轴瓦的接触精度差 应刮研轴瓦或更换新轴承，修复轴应刮研轴瓦或更换新轴承，修复轴承配合精度承配合精度 ；传动传动V带过松或有破损现象带过松或有破损现象 应调整、紧固电动机座使应调整、紧固电动机座使V带适当带适当张紧或更换新张紧或更换新V带带 ；电动机振动大电动机振动大 应紧固电动机座或更换电动机应紧固电动机座或更换电动机 维修实例维修实例 故障现象：故障现象：TH5840立式加工中心换档变速时，变速汽缸不立式加工中心换档变速时，变速汽缸不动作，无法变速。动作，无法变速。故障可能原因及处理故障可能原因