模块二数控机床故障诊断与维修基本

1、模块二 数控机床典型机械结构项目一项目一 数控机床的组成数控机床的组成 。加工中心组成：输入装置、数控装置、伺服与测量反馈系统、机床本体。 加工中心总体结构：主轴箱、工作台与进给装置、刀库、床身（底座与立柱）。图2-1 数控铣床的组成 加工中心整机结构分控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体四个部分。 其中机床本体包含主轴部件、进给部件与自动换刀部件、床身与工作台。 加工中心加工原理，根据零件图纸技术要求，制定工艺方案，编写零件加工程序并输入数控装置，经处理与运算后，程序中的信息代码转换为脉冲信息，通过伺服系统功率放大、调整主轴与进给速度、控制刀库换刀以及工件与刀具相对运动，按零件的加工工艺与

2、轮廓规迹加工所需要的零件。 在数控机床加工原理中，PMC是数控机床的控制核心，与NC实现相互间信息传递图2-2 加工中心 X、Y、Z轴的进给运动，通过伺服电机带动滚珠丝杠转动，在滚珠丝杠螺母的推动下实现轴的轴向进给。 主轴箱在Z方向进给运动的滚珠丝杠螺母固定在主轴箱内，滚珠丝杠与二个轴承座固定在立柱上，也是通过滚珠丝杠转动，推动滚珠丝杠螺母与主轴箱实现主轴的Z方向进给。 主轴传动由主轴伺服电机通过同步带传动而实现。 主轴箱与工作台在进给运动过程中有受限位开关的控制，即在行程范围内运动。 数控机床的机械结构： 在程序的控制下，主轴能无级变速，即为切削金属的主运动；进给装置控制轴向运动，即为切削金

3、属的进给运动；主运动与进给运动合成实为金属的切削运动。 数控机床控制系统功能： PMC是数控机床数控装置的控制核心，通过PMC与NC实现相互间信息传递，又与机床侧实现相互间信息传递。 功能介绍：加工中心有自动换刀的功能、无级调整主轴速度与进给速率的功能，立式加工中心在主轴部件中有主轴箱平衡功能，在铣削加工中有刀具半径补偿、刀具长度补偿、滚珠丝杆螺距补偿等多种补偿功能，通过PMC实现与NC及机床侧间的信息传递，应用DNC技术，由输入装置与输出装置在以太网上进行信息传递。任务一 FA-40M加工中心整机拆卸与装配 FA-40M加工中心拆卸步骤。 1机床罩壳拆卸 2刀库罩壳拆卸 3刀库拆卸 4主轴箱

4、罩壳拆卸 5打刀缸拆卸 6主轴伺服电机拆卸 7槽板拆卸 8Z轴拉罩拆除 9Z轴螺母拆卸 10Z轴滑块压板拆卸图2-3 拆卸刀库示意图 11主轴箱拆卸 12X轴右边伸缩套拆卸 13X轴左边伸缩套拆卸 14X轴滑动压板拆卸 15X轴螺母座拆卸 16工作台拆拆卸 17Y轴后边伸缩套拆卸 18Y轴前边伸缩套拆卸 19Y轴滑动导轨座拆卸 20Y轴滑动导轨座压板拆卸 21下拖板拆卸图2-4 主轴箱拆卸示意图 装配的步骤如下。 1下拖板安装 2Y轴丝杆螺母安装 3Y轴导轨压板固定 4Y轴前面拉套安装 5Y轴后面拉套安装 6工作台安装 7X轴螺母座安装 8X轴滑块压板安装 9X轴左面拉套安装 10X轴右面拉套

5、安装 11主轴箱安装 12Z轴丝杠螺母座安装 13Z轴滑动压板安装 14Z轴拉罩安装 15、槽板安装 16主伺服电机安装 17打刀缸安装 18主轴箱罩壳安装 19刀库安装 20刀库罩壳安装 21机床罩壳安装项目二 主轴结构 主轴系统包括：主轴与轴承、拉杆装置、主轴箱。主轴支承在轴承上，固定在主轴箱内。 主轴内部有拉杆装置，包括弹力卡爪、碟形弹簧、活塞与拉杆，主要起装夹刀具作用，主轴伺服电机通过同步带带动主轴，主轴下端有端面键传递扭矩给刀具，主轴上端有打刀缸，行程开关，控制拉杆装置实现自动换刀。图2-5 主轴示意图 原理介绍: 加工中心主轴系统工件原理，是将主轴电机的扭矩或功率传递给出主轴部件，

6、使安装在主轴内的刀具通过与工件的相对运动实现对工件的切削加工。 功能介绍：主轴系统的主要功能是通过变频电机或伺服电机实现主轴转速的无级调整，通过打刀缸自动夹紧与放松刀具，通过编码器与限位装置控制主轴的周向与轴向准停，通过轴承支撑保证主轴的运动精度。任务一 主轴结构认知及其装配 主轴部件包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 数控机床的部件应有更高的精度、刚度和热稳定性，还应满足数控机床所特有的结构要求。 加工中心即有自动换刀系统的数控机床中，为了实现刀具的自动装卸，其主轴必须设计有刀具的自动夹紧机构。 刀柄采用7：24的大锥度锥柄与主轴锥孔配合，既有利于定心，也为松夹带来了方便。 行程开关

7、8和7用于发出夹紧和放松刀柄的信号。刀具夹紧机构使用弹簧夹紧、液压放松，可保证在工作中，如果突然停电，刀柄不会自行脱落。现在越来越多的机床采用压缩空气来松刀，原理与液压松刀类似项目三 进给装置 工作台进给装置由工作台、下拖板、底座及进给装置等构件组成。 工作台进给系统主要由数控机床伺服控制，通过数控系统发出的速度和位移指令信号经过伺服驱动装置和进给传动系统，控制工作台与刀具相对运动，自动完成工件的切削加工。 大部分数控机床为多轴联动，相互间能实现插补运动。 大多数数控机床工作台进给系统的伺服电机与滚珠丝杆直接连接，滚珠丝杆螺母又与工作台固定连接，这样伺服电机旋转运动，通过滚珠丝杆与螺母副转变为

8、直线运动，使工作台沿着导轨作直线运动. 伺服电机直接与滚珠丝杆直接连接方式缩短了传动链，使整个系统更为简单，减少了传动链的传动误差，使得转动惯量减少，伺服电机的特性也有所改善。 图2-7 进给装置示意图 X轴滚珠丝杆通过轴承座固定下拖板上，滚珠丝杆螺母与螺母座连接并固定在工作台下，伺服电机通过连轴器与滚珠丝杆连接，这样伺服电机带动滚珠丝杆转动，又通过丝杆螺母推动工作台沿X轴方向运动。同理Y轴滚珠丝杆固定在底座上，丝杆螺母固定在下拖板下，伺服电机的动力使下拖板沿Y轴方向运动。 功能介绍： 1、通过滚珠丝杆副改变运动形式（变旋转运动为直线运动）的功能； 2、具有滚珠丝杆副轴向间隙调整的功能； 3、

9、具有直线插补与圆弧插补的功能； 4、具有进给速度在线调整的功能。 任务 进给装置认知及其拆装 进给装置安装步骤说明： 1.下拖板 2.下拖板螺母座 3.下拖板侧压螺丝 4.工件台导轨 5.工作台罩连接杆 6.滚珠丝杆 7.螺母座 8.限位挡板 9.限位开关 10.伺服电机 11.电机座盖 12.工作台 13.工作台螺母座 14.工作台压板项目四 自动换刀装置 斗笠式刀库由刀盘、选刀回转系统、刀库横移系统组成，如图2-8所示。图2-8 斗笠式刀库 原理介绍： 斗笠式刀库装置工作过程分为二步：放回刀具与取出刀具。 1、放回刀具过程：主轴轴向准停至换刀位置，主轴周向准停装置使安装在主轴断面上的两个键

10、与刀柄上键槽对准，斗笠式刀库选空刀位后向右横移，夹住刀柄，打刀缸运动松刀夹，主轴向上运动脱离刀柄，斗笠式刀库向左横移完成放回刀具过程。 2、取出刀具过程：斗笠式刀库选换刀位后向右横移，主轴向下运动，打刀缸运动夹住刀柄，斗笠式刀库向左横移完成取出刀具过程。装置认知及其装配装置认知及其装配 任务的学习目标任务的学习目标 通过对进给装置的拆卸与装配项目教学，达到如下教学目标： 1了解数控机床的换刀装置的结构及组成； 2了解数控机床换刀装置的工作原理； 3会拆卸数控机床的换刀装置，达到维修要求； 4会装配数控机床的换刀装置，达到机床使用要求。 拆卸步骤说明： 1.刀罩拆卸 一、拆卸刀盘部分 2.弹簧拆

11、卸 3.压头拆卸 4.压杆拆卸 5.刀柄座拆卸 6.库盘拆卸 二、拆卸主动电机部分 7.发信体拆卸 8.螺盖拆卸 9.滚轮拆卸 10.拐销拆卸 11.拐盘拆卸 12.电机拆卸 13.机座板拆卸 三、拆卸油缸传动部分 14.气缸拆卸 15.连接座拆卸 四、拆卸刀架部分 16.挡铁座拆卸 17.库座拆卸 18.导轨座拆卸 五、拆卸库座部分 19.圆螺母拆卸 20.防尘圈拆卸 21.隔圈拆卸 22.圆锥滚子轴承(上)拆卸 23.轴拆卸 24.轴承座圈拆卸 25.圆锥滚子轴承(下)拆卸 安装步骤说明： 一、安装库座部分 1.圆锥滚子轴承(下) 2.轴承座圈 3.轴 4.圆锥滚子轴承(上) 5.隔圈 6.防尘圈 7.圆螺母 二、安装刀架部分 8.导轨座 9.库座 10.挡铁座 三、安装油缸传动部分 11.连接座 12.气缸 四、安装主动电机部分 13.机座板 14.电机 15.拐盘 16.拐销 17.滚轮 18.螺盖 19.发信体 五、安装刀盘部分 20.库盘 21.刀柄座 22.压杆 23.压头 24.弹簧 25.刀罩 理论与技能要点理论与技能要点 技能要点与注意事项： 1 换刀装置拆装时，要细心操作，要注不要碰伤上零件； 2 装配时，安装轴承时，注意不要划伤轴的配合