数控机床机械结构的故障诊断与维修培训教材和数控机床编程及加工

第2章数控机床机械结构的故障诊断与维修天津工程师范学院2023/5/51

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2023/5/52第2章数控机床机械结构的故障诊断与维修由于进给伺服驱动、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。2.1数控机床机械结构的主要组成2023/5/532.2数控机床的主传动系统2.2.1主轴变速方式1．无级变速，如图2-2所示2．分段无级变速，如图2-3所示。3．液压拨叉变速机构，如图2-4所示4．电磁离合器变速，如图2-5

2-62-7所示5．内装电动机主轴变速，如图2-8所示2023/5/542.2.2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2023/5/55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2023/5/564．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。2023/5/57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。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。主传动链的维护主传动系统常见故障及排除方法（见表2-1）2023/5/582.3数控机床的进给传动系统2023/5/59滚珠丝杠螺母副目前广泛应用的进给运动的传动方式主要有两种：一种是回转伺服电机通过滚珠丝杠螺母副的间接传动的进给运动方式;另一种是采用直线电机直接驱动的进给运动方式。后者多用于高速加工中。常用的循环方式有外循环与内循环两种：1、外循环如图2-18所示2、内循环如图2-19所示（一）滚珠丝杠副的预紧滚珠丝杠副预紧的目的是为了消除丝杠与螺母之间的间隙和施加预紧力，以保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度。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。2023/5/510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。2023/5/511（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。2023/5/512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2023/5/513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。2023/5/5142.4自动换刀装置为进一步提高数控机床的加工效率，数控机床正向着工件在一台机床一次装夹即可完成多道工序或全部工序加工的方向发展，因此出现了各种类型的加工中心机床，如车削中心、镗铣加工中心、钻削中心等。这类多工序加工的数控机床在加工过程中要使用多种刀具，因此必须有自动换刀装置，以便选用不同刀具，完成不同工序的加工工艺。各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的类型、工艺范围、使用刀具的种类和数量。数控机床常用的自动换刀装置的类型、特点、适用范围见表2-5。

2023/5/515排刀式刀架排刀式刀架一般用于小规格数控车床，以加工棒料为主的机床较为常见。它的结构形式为夹持着各种不同用途刀具的刀夹沿着机床的X坐标轴方向排列在横向滑板或一种称之为快换台板上。刀具典型布置方式如图2-35所示。经济型数控车床方刀架经济型数控车床方刀架是在普通车床四方刀架的基础上发展的一种自动换刀装置，功能和普通四方刀架一样，有四个刀位，能装夹4把不同功能的刀具，方刀架回转90°时，刀具交换一个刀位，但方刀架的回转和刀位号的选择是由加工程序指令控制如图2-37所示一般转塔回转刀架图2-38为数控车床的转塔回转刀架．它适用于盘类零件的加工。在加工轴类零件时，可以换用四方回转刀架。2023/5/5162.4.4刀库的形式

刀库用于存放刀具，它是自动换刀装置中主要部件之一。其容量、布局和具体结构对数控机床的设计有很大影响。根据刀库存放刀具的数目和取刀方式，刀库可设计成多种形式。图2-39所示为常见的几种刀库形式。单盘式刀库图2-39a～d存放的刀具数目—般为15～40把，为适应机床主轴的布局，刀库上刀具轴线可以按不同方向配置，如轴向、径向或斜向。图2-39d是刀具可作90°翻转的圆盘刀库，采用这种结构可以简化取刀动作。单盘式的结构简单，取刀也很方便，因此应用广泛。当刀库存放刀具的数目要求较多时，若仍采用单圆盘刀库，则刀库直径增加太大而使结构庞大。为了既能增大刀库容量而结构又较紧凑，研制了各种形式的刀库。如图2-39e为鼓轮弹仓式(又称刺猬式)刀库，其结构十分紧凑，在相同的空间内，它的刀库容量最大，但选刀和取刀的动作较复杂。172023/5/5刀库的故障刀库的主要故障有：刀库不能转动或转动不到位；刀库的刀套不能夹紧，刀具、刀库上不到位等。(1)刀库不能转动或转动不到位，刀库不能转动的可能原因有：①联接电动机轴与蜗杆轴的联轴器松动；②变频器故障，应查变频器的输入输出电压正常与否；③PLC无控制输出，可能是接口板中的继电器失效；④机械连接过紧或黄油粘涩；⑤电网电压过低(不应低于370V)。刀库转动不到位的可能原因有：电机转动故障，传动机构误差。(2)刀套不能夹紧刀具可能原因是刀套上的调整螺母松动，或弹簧太松，造成卡紧力超重，刀具超重。(3)刀套上下不到位可能原因是装置调整不当或加工误差过大而造成拨叉位置不正确；因限位开关安装不准或调整不当而造成反馈信号错误。2023/5/518换刀机械手故障（1）刀具夹不紧可能原因有气泵气压不足，增压漏气，刀具卡紧气压漏气，刀具松开弹簧上的螺帽松动。(2)刀具夹紧后松不开可能原因有松锁刀的弹簧压合过紧，应调节松锁刀弹簧上的螺钉，使最大载荷不超过额定数值。(3)刀具从机械手中脱落应检查刀具是否超重，机械手卡紧锁是否损坏或没有弹出来。(4)刀具交换时掉刀换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移，机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀，都会导致换刀时掉刀。(5)机械手换刀速度过快或过慢可能是因气压太高或太低和换刀气阀节流开口太大或太小。2023/5/519加工中心自动换刀装置常见故障分析①刀库乱刀故障处理方法故障原因：1）PMC参数丢失或系统记忆值与实际不符；2）换刀装置拆修；3）操作者误操作；具体处理方法：1）手动方式使刀库回到原位位置，即1号刀座对应换刀位置；2）通过系统PMC参数画面，初始化数据表，数据表的D000设定为0，D001—D024设定值分别为1、2、3-24进行设定；3）通过系统PMC参数画面刀库计数器初始化设定为23；4）系统MDI方式下，把实际刀具送回到刀库中。②换刀过程中出现碰刀的处理2023/5/520

回转工作台2023/5/521为了扩大数控机床的加工性能，适应某些零件加工的需要，数控机床的进给运动，除X、Y、Z三个坐标轴的直线进给运动之外，还可以有绕X、Y、Z三个坐标轴的圆周进给运动，这分别称A、B、C轴。通常数控机床的圆周进给运动，可以实现精确的自动分度改变工件相对于主轴的位置，以便分别加工各个表面，这对箱体类零件的加工带来了便利。对于自动换刀多工序数控机床来说，回转工作台已成为一个不可缺少的部件。数控机床中常用的回转工作台有分度工作台和数控工作台。鼠牙盘式分度工作台鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面底座、夹紧液压缸、分度液压缸和鼠牙盘等零件组成，其结构如图2-54所示。数控回转运动工作台数控回转运动工作台能实现进给运动，它在结构上和数控机床的进给驱动机构有许多共同之点。如图2-55所示为闭环数控旋转工作台结构图。回转工作台的常见故障及排除方法回转工作台的常见故障及排除方法如表2-6所示。

2023/5/522现代数控机床在实现整机的全自动化控制中，除数控系统外，还需要配备液压和气动装置来辅助实现整机的自动运行功能。液压传动装置使用工作压力高的液体介质，机构输出力大，机械结构更紧凑、动作平稳可靠，易于调节和噪声较小，但要配置液压泵和油箱，当油液渗漏时污染环境。气动装置的气源容易获得，机床可以不必单独配置动力源，装置结构简单，工作介质不污染环境，工作速度快和动作频率高，适合于完成频繁起动的辅助动作。过载时比较安全，不易发生过载损坏机件等事故。

数控机床的液压与气动装置2023/5/523数控机床上典型的液压回路分析（一）MJ-50数控车床液压系统

MJ-50数控车床液压系统主要承担卡盘、回转刀架、刀盘、尾架套筒的驱动与控制。它能实现卡盘的夹紧、放松及两种夹紧力(高与低)之间的转换；回转刀盘的正反转，刀盘的松开与夹紧；尾架套筒的伸缩。液压系统的所有电磁铁的通、断均由可编程控制器来控制。整个系统由卡盘、回转刀盘与尾架套筒三个分系统组成，以一变量液压泵为动力源。系统的压力调定为4MPa。图2-57是MJ-50数控车床液压系统的原理图。2023/5/524（二）CK3225数控车床液压系统

CK3225数控车床可以车削内圆柱、外圆柱、圆锥及各种圆弧曲线，适用于形状复杂、精度高的轴类和盘类零件的加工。液压系统见图2-58。它的作用是用来控制卡盘的夹紧与松开；主轴变档、转塔刀架的夹紧与松开；转塔刀架的转位和尾座套筒的移动。（三）VP1050加工中心液压系统

VP1050加工中心为工业型龙门结构立式加工中心，它利用液压系统传动具有功率大、效率高、运行安全可靠的优点，在该加工中心中主要实现链式刀库的刀链驱动、上下移动的主轴箱的配重、刀具的安装和主轴高低速的转换等辅助动作的完成。如图2-61所示为VPl050加工中心的液压系统工作原理图。2023/5/525（四）组合机床动力滑台液压系统YT4543型动力滑台液压系统YT4543型动力滑台的工作进给速度范围为／min～660mm／min，最大快进速度为7300mm／min，最大推力为45kN。YT4543型动力滑台液压系统如图2-62所示。2023/5/526数控机床液压回路常见故障及维修1．液压系统常见故障的特征设备调试阶段的故障率较高，存在问题较为复杂．其特征是设计、制造、安装以及管理等问题交织在—起。一般液压系统常见故障有：1)接头连接处泄漏。2)运动速度不稳定。3)阀心卡死或运动不灵活造成执行机构动作失灵4）阻尼小孔被堵造成系统压力不稳定或压力调不上去5）阀类元件漏装弹簧或密封件，或管道接错而使动作混乱。2023/5/5272.液压元件常见故障及排除液压泵故障液压泵主要有齿轮泵、叶片泵等，下面以齿轮泵为例介绍故障及其诊断。齿轮泵最常见的故障是泵体与齿轮的磨损、泵体的裂纹和机械损伤。出现以上情况一般必须大修或更换零件。在机器运行过程中，齿轮泵常见的故障有：噪声严重及压力波动；输油量不足：液压泵不正常或有咬死现象。1)噪声严重及压力波动可能原因及排除方法①泵的过滤器被污物阻塞不能起滤油作用：用干净的清洗油将过滤器去除污物。②油位不足，吸油位置太高，吸油管露出油面：加油到油标位，降低吸油位置。2023/5/528③泵体与泵盖的两侧没有加纸垫；泵体与泵盖不垂直密封；旋转时吸入空气；泵体与泵盖间加入纸垫；泵体用金刚砂在平板上研磨，使泵体与泵盖垂直度误差不超过，紧固泵体与泵盖的联结，不得有泄漏现象。④泵的主动轴与电动机联轴器不同心，有扭曲磨擦：调整泵与电动机联轴器的同心度，使其误差不超过。⑤泵齿轮的啮合精度不够：对研齿轮达到齿轮啮合精度。⑥泵轴的油封骨架脱落，泵体不密封：更换合格泵轴油封。2023/5/5292)输油不足的可能原因及排除方法①轴向间隙与径向间隙过大：小于齿轮泵的齿轮两侧端面在旋转过程中与轴承座圈产生相对运动会造成磨损，轴向间隙和径向间隙过大时必须更换零件。②泵体裂纹与气孔泄漏现象：泵体出现裂纹时需要更换泵体，泵体与泵盖间加入纸垫，紧固各联接处螺钉。③油液粘度太高或油温过高：用20#机械油选用适合的温度，一般20#全损耗系统用油适用10~50℃的温度工作，如果三班工作，应装冷却装置。④电动机反转：纠正电动机旋转方向。⑤过滤器有污物，管道不畅通：清除污物，更换油液，保持油液清洁。⑥压力阀失灵：修理或更换压力阀。2023/5/5303)液压泵运转不正常或有咬死现象的可能原因及排除方法①泵轴向间隙及径向间隙过小：轴向、径向间隙过小则应更换零件间隙。②滚针转动不灵活：更换滚针轴承。③盖板和轴的同心度不好：更换盖板，使其与轴同心。调整轴向或径向间隙。④压力阀失灵：检查压力阀弹簧是否失灵，阀体小孔是否被污物堵塞，滑阀和阀体是否失灵；更换弹簧，清除阀体小孔污物或换滑阀。⑤泵和电动机间联轴器同心度不够：调整泵轴与电动机联轴器同心度，使其误差不超过。⑥泵中有杂质：可能在装配时有铁屑遗留，用细铜丝网过滤全损耗系统用油，去除污物。2023/5/531数控机床气压回路常见故障及维修1．气动系统维护的要点(1)保证供给洁净的压缩空气

压缩空气中通常都含有水份、油份和粉尘等杂质。水份会使管道、阀和缸腐蚀；油份会使橡胶、塑料和密封材料变质、粉尘造成阀体动作失灵。选用合适的过滤器可以清除压缩空气中的杂质，使用过滤器时应及时排除积存的液体，否则当积存液体接近挡水板时气流仍可将积存物卷起。(2)保证空气中含有适量的润滑油

大多数气动执行元件和控制元件都要求适度的润滑。如果润滑不良将会发生以下故障：①由于摩擦阻力增大而造成气缸推力不足，阀心动作失灵。②由于密封材料的磨损而造成空气泄漏。③由于生锈造成元件的损伤及动作失灵。2023/5/532

润滑的方法一般采用油雾器进行喷雾润滑，油雾器一般安装在过滤器和减压阀之后。油雾器的供油量一般不宜过多，通常每10m3的自由空气供lmL的油量(即40-50滴油)。检查润滑是否良好的一个方法是：找一张清洁的白纸放在换向阀的排气口附近，如果阀在工作三至四个循环后，白纸上只有很轻的斑点时，则表明润滑是良好的。(3)保持气动系统的密封性

漏气不仅增加了能量的消耗，也会导致供气压力的下降，甚至造成气动元件工作失常。严重的漏气在气动系统停止运行时，由漏气引起的响声很容易发现；轻微的漏气则利用仪表，或用涂抹肥皂水的办法进行检查。2023/5/533(4)保证气动元件中运动零件的灵敏性

从空气压缩机排出的压缩空气，包含有粒度为的压缩机油微粒，在排气温度为120~220℃的高温下，这些油粒会迅速氧化，氧化后油粒颜色变深，粘性增大，并逐步由液态固化成油泥。这种um级以下的颗粒，一般过滤器无法滤除。当它们进入到换向阀后便附着在阀心上，使阀的灵敏度逐步降低，甚至出现动作失灵。为了清除油泥，保证灵敏度，可在气动系统的过滤器之后，安装油雾分离器，将油泥分离出来。此外，定期清洗阀也可以保证阀的灵敏度。(5)保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度

调节工作压力时，压力表应当工作可靠，读数准确。减压阀与节流阀调节好后，必须紧固调压阀盖或锁紧螺母，防止松动。2023/5/5342．气动系统的点检与定检(1)管路系统点检

主要内容是对冷凝水和润滑油的管理。冷凝水的排放，一般应当在气动装置运行之前进行。但是当夜间温度低于０℃时，为防止冷凝水冻结，气动装置运行结束后，应开启放水阀门排放冷凝水。补充润滑油时，要检查油雾器中油的质量和滴油量是否符合要求。此外，点检还应包括检查供气压力是否正常，有无漏气现象等。(2)气动元件的定检

主要内容是彻底处理系统的漏气现象。例如更换密封元件，处理管接头或联接螺钉松动等，定期检验测量仪表、安全阀和压力继电器等。具体可参见表2-8。2023/5/5352023/5/536表2-1主传动链故障诊断2023/5/537序号故障现象故障原因排除方法1加工精度达不到要求机床在运输过程中受到冲击检查对机床精度有影响的各部分，特别是导轨副，并按出厂精度要求重新调整或修复安装不牢固、安装精度低或有变化重新安装调平、紧固2切削振动大主轴箱和床身连接螺钉松动恢复精度后紧固连接螺钉轴承预紧力不够、游隙过大重新调整轴承游隙。但预紧力不宜过大，以免损坏轴承轴承预紧螺母松动，使主轴窜动紧固螺母，确保主轴精度合格轴承拉毛或损坏更换轴承主轴与箱体超差修理主轴或箱体，使其配合精度、位置精度达到要求其他因素检查刀具或切削工艺问题如果是车床，则可能是砖塔刀架运动部位松动或压力不够而未卡紧调整修理3主轴箱噪声大主轴部件动平衡不好重做动平衡齿轮啮合间隙不均或严重损伤调整间隙或更换齿轮轴承损坏或传动轴弯曲修复或更换轴承，校直传动轴传动带长度不一或过松调整或更换传动带，不能新旧混用齿轮精度差更换齿轮润滑不良调整润滑油量，保持主轴箱的清洁度4齿轮和轴承损坏

变挡压力过大，齿轮受冲击产生破损按液压原理图，调整到适应的压力和流量变挡机构损坏或固定销脱落修复或更换零件轴承预紧力过大或无润滑重新调整预紧力，并使之润滑充足5主轴无变速电器变挡信号是否输出电器人员检查处理压力是否足够检测并调整工作压力变挡液压缸研损或卡死修去毛刺和研伤，清洗后重装变挡电磁阀卡死检修并清洗电磁阀变挡液压缸拔叉脱落修复或更换变挡液压缸窜油或内泄更换密封圈变挡复合开关失灵更换新开关6主轴不转动主轴转动指令是否输出电器人员检查处理保护开关没有压合或失灵检修压合保护开关或更换卡盘未夹紧工件调整或修理卡盘变挡复合开关损坏更换复合开关变挡电磁阀体内泄漏更换电磁阀7主轴发热主轴轴承预紧力过大调整预紧力轴承研伤或损伤更换轴承润滑油脏或有杂质清洗主轴箱，更换新油8液压变速时齿轮推不到位主轴箱内拔叉磨损选用球墨铸铁作拔叉材料在每个垂直滑移齿轮下方安装塔簧作为辅助平衡装置，减轻对拔叉的压力2023/5/5389主轴在强力切削时停转电动机与主轴连接的皮带过松移动电动机座，张紧皮带，然后将电动机座重新锁紧皮带表面有油用汽油清洗后擦干净，再装上皮带使用过久而失效更换新皮带摩擦离合器调整过松或磨损调整摩擦离合器，修磨或更换摩擦片10主轴没有润滑油循环或润滑不足液压泵转向不正确，或间隙太大改变液压泵转向或修理液压泵吸油管没有插入油箱的油面以下将吸油管插入油面以下2/3处油管或滤油器堵塞清除堵塞物润滑油压力不足调整供油压力11润滑油泄漏润滑油量多调整供油量检查各处密封件是否有损坏更换密封件管件损坏更新管件12刀具不能夹紧碟形弹簧位移量小调整碟形弹簧行程长度检查刀具松夹弹簧上的螺母是否松动顺时针旋转松夹刀弹簧上的螺母使其最大工作载荷为13kN13刀具夹紧后不能松开松刀弹簧压合过紧顺时针旋转松夹刀弹簧上的螺母使其最大工作载荷不得超过13kN液压缸压力和行程不够调整液压力和活塞行程开关位置2023/5/539表2-3滚珠丝杠常见故障、故障原因及维修方法故障现象故

障

原

因维

修

方

法滚珠丝杠副噪声丝杠支承轴承的压盖压合情况不好调整轴承压盖，使其压紧轴承端面丝杠支承轴承可能破裂如轴承破损，更换新轴承电动机与丝杠联轴器松动拧紧联轴器，锁紧螺钉丝杠润滑不良改善润滑条件，使润滑油量充足滚珠丝杠副滚珠有破损更换新滚珠滚珠丝杠运动不灵活轴向预加载荷过大调整轴向间隙和预加载荷丝杠与导轨不平行调整丝杠支座位置，使丝杠与导轨平行2023/5/540表2-4导轨常见故障、故障原因及维修方法故障现象故障原因维修方法导轨研伤机床经长时间使用，地基与床身水平度有变化，使导轨局部单位面积负荷过大定期进行床身导轨的水平度调整，或修复导轨精度长期加工短工件或承受过分集中的负荷，使导轨局部磨损严重注意合理分布短工件的安装位置，避免负荷过分集中导轨润滑不良调整导轨润滑油量，保证润滑油压力导轨材质不佳采用电镀加热自冷淬火对导轨进行处理，导轨上增加锌铝铜合金板，以改善摩擦情况刮研质量不符合要求提高刮研修复的质量机装维护不良，导轨里落入脏物加强机床保养，保护好导轨防护装置导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面研伤用180#砂布修磨机床与导轨面上的研伤导轨压板研伤卸下压板，调整压板与导轨间隙导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，保证0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉加工面在接刀处不平导轨直线度超差调整或修刮导轨，允差为0.015/500mm工作台镶条松动或镶条弯度太大调整镶条间隙，镶条弯度在自然状态下小于0.05mm/全长机床水平度差，使导轨发生弯曲调整机床安装水平度，保证平行度、垂直度在0.02/1000mm之内2023/5/541元件名称点检内容气缸活塞杆与端面之间是否漏气；活塞杆是否划伤、变形；管接头、配管是否划伤、损坏；气缸动作时有无异常声音；缓冲效果是否合乎要求电磁阀电磁阀外壳温度是否过高；电磁阀动作时，工作是否正常；气缸行程到末端时，通过检查阀的排气口是否有漏气来确诊电磁阀是否漏气；紧固螺栓及管接头是否松动；电压是否正常，电线有否损伤；通过检查排气口是否被油润湿，或排气是否会在白纸上留下油雾斑点来判断润滑是否正常油雾器油杯内油量是否足够，润滑油是否变色、混浊，油杯底部是否沉积有灰尘和水；滴油量是否合适调压阀压力表读数是否在规定范围内；调压阀盖或锁紧螺母是否锁紧；有无漏气过滤器储水杯中是否积存冷凝水；滤芯是否应该清洗或更换；冷凝水排放阀动作是否可靠安全阀压力继电器在调定压力下动作是否可靠；校检合格后，是否有铅封或锁紧；电线是否损伤，绝缘是否可靠表2-8气动元件的定检2023/5/542图2-1CK6136型数控车床1-主轴

2-溜板箱

3-刀架

4-防护罩

5-数控系统

6-机床控制操作面板

7-尾座

8-床身2023/5/543图2-2主轴功率转矩特性图2-3数控机床主传动的四种配置方式2023/5/544图2-4三位液压拨叉工作原理图1、5－液压缸2－活塞杆3－拨叉4－套筒图2-5THL6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统2023/5/545图2-6无集电环摩擦片式电磁离合器图2-7啮合式电磁离合器2023/5/546图2-8内装电动机主轴图2-9主轴端部的结构形式2023/5/548图2-10主轴常用的滚动轴承2023/5/549图2-11数控机床主轴轴承配置形式

2023/5/550图2-12轴承内圈移动2023/5/551图2-13修磨座圈图2-14隔套的应用2023/5/552图2-18外循环回流方式图2-19内循环回流方式2023/5/553图2-20垫片结构消隙螺母垫片丝杠FmFm伸张预紧2023/5/5541234567图2-21锁紧双螺母消隙式1、7-螺母

2-返向器

3-滚珠

4-丝杠

5-垫圈

6-圆螺母螺母1螺母2螺母座内齿圈图

2-22齿差调隙式2023/5/555（c）（a）（b）（d）图2-23滚珠丝杆副的安装方式

1一电动机2～弹性联轴器3一轴承4一滚珠丝杆5一滚珠丝杆螺母2023/5/55612578945°45°45°45°6图2-27直线滚动导轨2023/5/557图2-30滚动直线导轨副的安装固定方式a）用螺钉固定c）定位销固定工作台工作台工作台工作台床体床体床体床体b）用压板和螺钉固定d）用楔块和螺钉固定工作台床体e）导轨平行安装2023/5/5582023/5/559图2-33蜗杆箱固定式

1-蜗轮齿条2-联轴器3-进给箱4-电动机5-蜗杆

进给运动2023/5/560表2-5自动换刀装置类型类别型式特

点适用范围转塔式回转刀架多为顺序换刀，换刀时间短、结构简单紧凑、容纳刀具较少各种数控车床，数控车削加工中心转塔头顺序换刀，换刀时间短，刀具主轴都集中在转塔头上，结构紧凑。但刚性较差，刀具主轴数受限制数控钻、镗、铣床刀库式刀具与主轴之间直接换刀换刀运动集中，运动部件少，但刀库容量受限各种类型的自动换刀数控机床。尤其是对使用回转类刀具的数控镗、铣床类立式、卧式加工中心机床。要根据工艺范围和机床特点，确定刀库容量和自动换刀装置类型。用机械手配合刀库进行换刀刀库只有选刀运动，机械手进行换刀运动，刀库容量大2023/5/561图2-37数控车床方刀架结构1-电动机2-联轴器3-蜗杆轴4-蜗轮丝杠5-刀架底座6-粗定位盘7-刀架体8-球头销9-转位套10-电刷座11-发信体12-螺母13、14-电刷15-粗定位销2023/5/5622023/5/5632023/5/5图2-39盘形刀库2023/5/564图2-54鼠齿盘式分度工作台l、2、15、16-推杆3-下齿盘4-上齿盘5、13-推力轴承6-活塞7-工作台8-齿条活塞9-升降液压缸上腔10-升降液压缸下腔11-齿轮12-齿圈14、17-挡块18-分度液压缸右腔19-分度液压缸左腔20、21-分度液压缸进回油管道22、23-升降液压缸2023/5/565图2-55闭环数控回转工作台1-电液脉冲马达2-偏心环3-主动齿轮4-从动齿轮5-销钉6-锁紧瓦7-套筒8-螺钉9-丝杠10-蜗杆11-蜗轮12、13-夹紧瓦14-液压缸15-活塞16-弹簧17-钢球18-底座19-光栅20、21-轴承2023/5/566故障现象故障原因排除方法工作台没有抬起动作控制系统没有抬起信号输入检查控制系统是否有抬起信号输出抬起液压阀卡住没有动作修理或清除污物，更换液压阀液压压力不够检查油箱内油是否充足，并重新调整压力抬起液压缸研损或密封损坏修复研损部位或更换密封圈与工作台连接的机械部分研损修复研损部位或更换零件工作台不转位工作台抬起或松开完成信号没有发出检查信号开关是否失效，更换失效开关控制系统没有转位信号输入检查控制系统是否有转位信号输出与电动机或齿轮相联的胀紧套松动检查胀紧套联接情况，拧紧胀紧套压紧螺钉液压转台的转位液压缸研损或密封损坏修复研损部位或更换密封圈液压转台的转位液压阀卡住没有动作修理或清除污物，更换液压阀工作台支承面回转轴及轴承等机械部分研损修复研损部位或更换新的轴承工作台转位分度不到位，发生顶齿或错齿控制系统输入的脉冲数不够检查系统输入的脉冲数机械传动系统间隙太大调整机械传动系统间隙，轴向移动蜗杆，或更换齿轮、锁紧胀紧套等液压转台的转位液压缸研损，未转到位修复研损部位转位液压缸前端的缓冲装置失效，死挡铁松动修复缓冲装置，拧紧死挡铁螺母闭环控制的圆光栅有污物或裂纹修理或清除污物，或更换圆光栅工作台不夹紧，定位精度差控制系统没有输入工作台夹紧信号检查控制系统是否有夹紧信号输出夹紧液压阀卡住没有动作修理或清除污物，更换液压阀液压压力不够检查油箱内油是否充足，并重新调整压力与工作台相连接的机械部分研损修复研损部位或更换零件上下齿盘受到冲击松动，两齿牙盘间有污物，影响定位精度重新调整固定修理或清除污物闭环控制的圆光栅有污物或裂纹，影响定位精度修理或清除污物，或更换圆光栅表2-6回转工作台的常见故障及排除方法2023/5/567图2-57MJ-50数控车床液压系统的原理图1、2、3、4、5-换向阀

6、7、8-减压阀9、10、11-调速阀

12、13、14-压力表2023/5/568图2-58CK3225数控车床液压系统图1-压力表2-卡盘液压缸3-变档液压缸Ⅰ4-变档液压缸Ⅱ5-转塔夹紧缸6-转塔转位液压马达7-尾座液压缸2023/5/569图2-61

VP1050加工中心的液压系统工作原理图1－液压泵2、9－止回阀3、6－压力开关4－液压马达5－配重液压缸7、16－液压阀8、11、15－换向阀10－松刀缸12－变速液压缸13、14－单向节流阀LS1、LS2、LS3、LS4－行程开关2023/5/5702023/5/571例1-9：一台调试后投入使用的FANUC-7CM系统的XK715F数控立铣床，开机后不久同时出现了#7（伺服未准备好）、#20~#23（X、Y、Z与U轴速度超限）等5个报警。故障处理：对多种报警共存现象，先查参数。在CRT上调用参数界面，发现参数混乱。将存储器格式化与存储区重新分区后，将参数纸带重新输入。开机后报警消失，机床恢复正常。2023/5/572例1-10：某厂配有FANUC-6M系统的加工中心机床经长时间工作后，转动的主轴电机出现间歇性的响声，后来逐渐变成强烈振动声，转速骤升、骤降。故障处理：维修人员怀疑是伺服控制板上的整形电路有故障。采用局部升温法使可疑点的几块组件升温，当试验到555时钟集成电路时，H28时钟输出脚波形出现异常，更换此定时电路后，故障消失。2023/5/573图2-31蜗杆-蜗轮齿条传动机构

1-蜗杆

2-蜗轮齿条

2023/5/574图2-34蜗杆箱移动式

1-蜗杆2-蜗轮齿条3-进给箱4-电动机5-蜗杆箱6-变速齿轮

2023/5/575进给运动图2-35排刀式刀架布置图2023/5/576机械工程实验教学中心数控机床编程及加工机械工程实验教学中心实验目的通过数控机床的加工程序编制，掌握编程的方法及技巧；将在计算机上用OpenSoftCNC软件模拟显示加工过程校验程序，然后在数控机床上对工件进行加工；结合机械加工工艺，实现最优化编程，提高加工质量和生产效率。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理数控编程的目的；数控编程的内容；编程步骤。机械工程实验教学中心数控编程的基本原理所谓编程，就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移等内容，按照数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。这样编制的程序还必须按规定把程序单制备成控制介质如程序纸带、磁带等，变成数控系统能读懂的信息，再送入数控机床，数控机床的CNC装置对程序经过处理之后，向机床各坐标的伺服系统发出指令信息，驱动机床完成相应的运动。数控编程的目的机械工程实验教学中心数控编程的基本原理①分析零件图纸，确定加工工艺过程；②计算走刀轨迹，得出刀位数据；③编写零件加工程序；④制作控制介质；⑤校对程序及首件试加工。数控编程的内容