数控机床装调与维修 课件 第2章 机械装调

第2章机械装调2.1数控机床机械结构分析数控机床机械结构图2.1数控机床机械结构分析2.1.1数控机床机械结构特点1.大功率、高刚度及高抗振性2.使用磨擦系数小的结构部件3.采用消除传动间隙的装置由于数控机床进给机械传动部分存在的间隙，它会使得反向进给滞后于指令信号，其道理和普通机床进给刻度盘的“空行程”一样，所以，需要采用消除传动间隙的装置。4.良好的热稳定性5.辅助操作自动化程度高2.1数控机床机械结构分析2.1.1数控机床机械结构特点丝杆螺母副的传动间隙

2.1数控机床机械结构分析2.1.1数控机床机械结构特点丝杆螺母减小传动间隙的结构2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用数控车床机械组成2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用（1）床身。它是数控车床的基础部件，数控车床所有零部件都是靠它支撑住，并与地基相连，要求它的刚性好、强度高。（2）移动轴导轨及滚珠丝杆传动部件。数控机床通常采用的导轨形式有：滑动导轨、滚动导轨、静压导轨、气浮导轨几种。滚珠丝杆是把伺服电机的角位移转化为直线位移的关键部件，具有传动和定位的双重作用。2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用直线导轨

2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用滚珠丝杆

2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用一端固定一端自由安装方式

2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用一端固定一端支承安装方式

2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用两端固定安装方式

2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用联轴器

2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用模拟量主轴使用主轴编码器结构

2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用四工位电动刀架六工位电动刀架

2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用1.数控车床机械构成及作用电动刀架基本结构2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用2.加工中心机械构成及作用加工中心机械组成2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用2.加工中心机械构成及作用加工中心主轴加工中心使用的刀柄2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用2.加工中心机械构成及作用加工中心主轴内部刀具夹紧机构2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用2.加工中心机械构成及作用实现主轴准停装置2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用高速电主轴——主轴技术和电机技术整合在一起，优势非常明显：1）结构紧凑、为设备节省了有限的使用空间；2）传统结构是从电机到皮带轮，再通过同步带到主轴，而电主轴省去了中间传动环节，效率高、振动小、噪声低、运动平稳，因为工作条件的改善，所以，在相同条件下，它的主轴轴承使用寿命得以延长；3）易于实现高速、高精度，以及高的动静态稳定性；4）利用现代控制技术和机电优化设计，可满足不同工况和不同负荷的要求。5）安装简单、方便，利于使用。2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用立式加工中心电主轴的结构图2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用机械手换刀过程2.1数控机床机械结构分析2.1.2数控机床机械结构的组成及作用机械手结构

2.2数控车床精度检测2.2.1数控车床精度检测的内容1.床身导轨的直线度2.尾座套筒轴线对Z轴移动的平行度3.尾座孔轴线与主轴轴线的同轴度4.顶尖轴线与Z轴导轨的平行度2.2数控车床精度检测2.2.1数控车床精度检测的内容5.主轴端部卡盘定位锥面的径向跳动6.主轴锥孔轴线的径向跳动7.主轴顶尖的跳动8.Z轴导轨与主轴轴线的平行度9.X轴导轨与主轴轴线的垂直度2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤1.床身导轨的直线度床身导轨直线度检测2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤2.尾座套筒轴线对Z轴移动的平行度尾座套筒对Z轴的平行度检测2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤3.尾座孔轴线与主轴轴线的同轴度尾座孔轴线与主轴轴线的同轴度的检测2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤4.顶尖轴线与Z轴导轨的平行度

顶尖轴线与Z轴导轨的平行度的检测

2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤5.主轴端部卡盘定位锥面的径向跳动主轴卡盘定位面的径向跳动的检测

2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤6.主轴锥孔轴线的径向跳动主轴锥孔轴线的径向跳动检测2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤7.主轴顶尖的跳动主轴顶尖的跳动检测2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤8.Z轴导轨与主轴轴线的平行度主轴轴线与Z轴导轨平行度的检测

2.2数控车床精度检测2.2.2数控车床精度检测的方法和步骤9.X轴导轨与主轴轴线的垂直度X轴与主轴的垂直度检测

2.3加工中心精度检测2.3.1加工中心精度检测的内容1.X轴、Y轴、Z轴轴线运动的直线度。2.Z轴轴线运动和X轴轴线运动的垂直度3.Z轴轴线运动和Y轴轴线运动的垂直度4.Y轴轴线运动和X轴轴线运动间的垂直度5.主轴的周期性轴向窜动6.主轴锥孔的径向跳动2.3加工中心精度检测2.3.1加工中心精度检测的内容7.主轴轴线和Z轴轴线运动间的平行度8.主轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度9.主轴轴线和Y轴轴线运动间的垂直度10.工作台面的平面度11.工作台面分别和X轴、Y轴轴线运动间的平行度12.工作台面与Z轴轴线的垂直度2.3加工中心精度检测2.3.2加工中心精度检测的方法和步骤1.X轴轴线运动的直线度在Z—X平面内检测在Y—X平面内检测2.3加工中心精度检测2.3.2加工中心精度检测的方法和步骤2.Z轴轴线运动和X轴轴线运动的垂直度Z轴和X轴的垂直度检测2.3加工中心精度检测2.3.2加工中心精度检测的方法和步骤3.主轴的周期性轴向窜动

主轴轴向窜动检测

2.3加工中心精度检测2.3.2加工中心精度检测的方法和步骤4.主轴锥孔的径向跳动主轴锥孔径向跳动检测2.3加工中心精度检测2.3.2加工中心精度检测的方法和步骤5.主轴轴线和Z轴轴线运动间的平行度

在Z—X平面内检测在Y—X平面内检测主轴轴线和Z轴轴线运动间的平行度检测

2.3加工中心精度检测2.3.2加工中心精度检测的方法和步骤6.主轴轴线和X轴轴线运动间的垂直度主轴和X轴垂直度检测

2.4数控机床的安装调试数控机床装调流程2.4数控机床的安装调试2.4.1数控机床的安装1.数控机床安装常用的工具和设备安装需要的常用工量具有：撬棍、扳手、钳子、榔头、机床临时垫放的木块、缆绳（根据机床重量选用）、煤油、盆、棉布、水平仪（0.02）两块、桥尺等。安装需要的常用设备有：有条件的车间用天车，没有天车就使用钢支架和手动吊葫芦，或液压叉车；若干块垫铁（可提前跟厂家沟通，垫铁是否随机床配置，要不就得提前准备好）。2.4数控机床的安装调试2.4.1数控机床的安装2.数控机床的安装工艺和步骤下面以中小型数控机床为例来说明其安装方法和步骤。（1）开箱，检查机床外观，验收机床配件及相关机床文件等；（2）天车把机床吊放至安装位；（3）拆除机床运输过程中，防止移动部件晃动的紧固件；（4）用煤油清洗导轨、卡盘、刀架等上面的防锈油；（5）把运输过程中拆解下来的各零部件，如数控系统柜、电气柜、立柱、刀库、机械手等组装到机床上去；2.4数控机床的安装调试2.4.1数控机床的安装2.数控机床的安装工艺和步骤下面以中小型数控机床为例来说明其安装方法和步骤。（6）仔细阅读机床厂家提供的数控机床说明书中的电气连接图和气（液）压管路图，按照电缆和管路的标记跟机床对应部位连接好。连接时，要注意接头一定要拧紧，以保证可靠的接触和密封，否则试车使用时会漏水、漏油，会给试机带来麻烦，如果电路连接不正确，有可能会造成漏电和短路的危险。严格按照电气连接图给机床接上地线，以保证人身和设备的安全，电缆和管路连接完毕后，要做好各个管线的固定就位，安装好防护罩壳，保证数控机床外观的整齐，也为后面的安全使用带来方便。2.4数控机床的安装调试2.4.2数控机床机械部分的调试1.数控机床调试内容及常用的工量具仪表水平仪百分表及磁力表座2.4数控机床的安装调试2.4.2数控机床机械部分的调试2.数控机床调试的工艺和步骤（1）检查各零部件是否出现损坏情况；（2）逐个检查各部件润滑油路是否畅通；（3）打开电气柜，察看各元器件及其连接情况，接口插座是否插好；（4）接通机床总电源；（5）给CNC通电；（6）在机床水平已调好的情况下，进行机床负荷实验；2.4数控机床的安装调试2.4.2数控机床机械部分的调试2.数控机床调试的工艺和步骤（7）先在MDI方式下，低速自动运行主轴、进给、刀具等功能；（8）空运行实验；（9）编辑各种功能程序，速度从低至高，然后在自动方式下，连续运行一段时间；（10）按国家标准要求检验（冷检）G1～G12项几何精度；（11）温升实验；（12）中速温升达到稳定温度后进行热检精度；（13）噪声检测；（14）相应的清洗、卫生、包装。2.5直线导轨安装调试基准轨和从动轨2.5直线导轨安装调试2.5.1确定直线导轨的安装方式1.受振动及冲击力较大，且刚性要求和精度要求较高时，考虑到滑轨和滑块有可能在工作过程中偏离原来位置，采用下图结构方式来安装。2.5直线导轨安装调试2.5.1确定直线导轨的安装方式2.滑轨无侧向无固定螺钉时，宜采用下图所示结构形式来进行安装。2.5直线导轨安装调试2.5.1确定直线导轨的安装方式3.滑轨无侧向定位装配面时，宜采用下图所示结构形式来安装。2.5直线导轨安装调试2.5.2直线导轨安装调试的工艺和步骤1.安装前的清理2.滑轨的安装3.滑块的安装2.6主轴机械部分安装调试2.6.1加工中心主轴机械结构拆装常用的工具和设备加工中心主轴机械结构拆装需准备的常用工具和设备：皮榔头、铜棒、活扳手、力矩扳手、内六角扳手（套）、轴承安装专用铝套、煤油及盆、棉布、黄油、千分表及磁力表座、塞尺、主轴安装平台（带夹紧装置）。2.6主轴机械部分安装调试2.6.2加工中心主轴机械结构调试的工艺方法及步骤1.将主轴固定在工作台上，然后用棉布擦拭干净，在外表面涂上一层薄薄的黄油；2.依次往主轴上裝下隔环和上隔环，并涂上薄薄一层黄油；3.两个配对好的轴承按标准加入适量黄油，第一个轴承內环较宽的面朝下，轴承外环有箭头标记朝下裝入需到底，再用模具压一下；再装入第二个轴承；4.先装入內隔环，再装入外隔环；2.6主轴机械部分安装调试2.6.2加工中心主轴机械结构调试的工艺方法及步骤5.给待装的两个配对的轴承加入适量黄油，然后依次装入第三个、第四个轴承，第三个轴承內环较宽的面朝上，轴承外环的箭头标记朝上，且第四个轴承的箭头标记必须与第三个对齐；6.装入隔环；7.将螺帽锁上，锁1600kgf/cm；8.锁紧螺帽，然后用千分表校正外隔环是否位于主轴中心点，校正在10μ以內；2.6主轴机械部分安装调试2.6.2加工中心主轴机械结构调试的工艺方法及步骤9.测量轴承平面是否在2μ內；10.表座吸于轴承外圆上，用千分表测量主轴自由端与它的同轴度是否在5μ以內，若超差，则需用螺帽上的防松螺丝來校正；11.装入第五个轴承，“箭头”标记朝下，再装入第六个轴承，“箭头”标记朝上，安装方法与抹黄油要求与前面一样，只是这对轴承的安装方向与前面不一样；

12.装入轴承衬套；2.6主轴机械部分安装调试2.6.2加工中心主轴机械结构调试的工艺方法及步骤13.依次装入隔环和感应环，然后装上锁紧螺帽，用扭力板手锁1000kgf/cm，松开后再锁紧800kgf/cm；14.将主轴拆下平放，装上轴承盖，先锁紧、后放松，并用塞尺检测间隙量，要求间隙在0.03mm以内；15.用塞头堵住油孔；16.装入衬套外环；17.锁上轴承端盖；18.用千分表测量主轴上端的跳动，误差需在2μ內，若超差，通过锁紧螺帽来调整；2.6主轴机械部分安装调试2.6.2加工中心主轴机械结构调试的工艺方法及步骤19.拧紧感应环锁紧螺丝；20.组装拉杆；21.将拉杆装到主轴上去，组装前，在碟形弹簧外面涂上黄油，以防打刀时产生噪音；22.将定位柱装上，锁紧导柱，并检查防松螺丝是否锁上；23.将压盘装上，并锁紧；24.检查主轴径向跳动是否在允许公差范围內，锁上刀柄导向键。2.6主轴机械部分安装调试2.6.2加工中心主轴机械结构调试的工艺方法及步骤主轴完成后须整支作防锈处理，螺丝锁紧后画上记號，确保螺丝锁紧，螺丝需涂抹防松剂，如下图所示。2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.1进给传动机械结构拆装与调试常用的工量具及设备进给传动机械结构拆装与调试常用的工量具及设备包括：皮榔头、铜棒、活扳手、钩形扳手、内六角扳手（加长）、木块、悬挂丝杆和验棒的铁架、Φ5的钢球、轴承安装专用铝套、煤油及盆、棉布、黄油、拔销器、拉马、桥尺、千分表及磁力表座两套、验棒和验套。2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.2进给传动机械结构拆卸1.进给传动机械结构拆卸的工艺方法及步骤数控车床纵向进给传动机械结构示意图2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.2进给传动机械结构拆卸1.进给传动机械结构拆卸的工艺方法及步骤（1）断开伺服电机线缆，松开电机与滚珠丝杆联轴器的锁紧螺钉，把伺服电机从电机座上卸下来，用堵头保护好伺服电机电路接口；（2）松开电机座端轴承挡圈，在轴承和挡圈之间放上两个半月环，再在外面装上挡圈，这是为了后面步骤从电机座中抽出滚珠丝杆时，能让轴承内圈不会随着丝杆与轴承发生脱离；2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.2进给传动机械结构拆卸1.进给传动机械结构拆卸的工艺方法及步骤（3）用拔销器拔下右端轴承座与床身间的定位销，拧下紧固螺钉，用拉马依次拆下丝杆右端的轴承座和轴承；（4）稍微拧松丝杆螺母在溜板上的紧固螺钉，在主轴箱前放置一厚实木块顶住纵向移动的溜板（它是为了旋转丝杆时，丝杆螺母不会轴向移动），或者拧紧溜板在床身导轨上压板的调整螺钉，固定丝杆螺母移动位置后，用扳手旋转丝杆右端，使丝杆从电机座中抽出来；2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.2进给传动机械结构拆卸1.进给传动机械结构拆卸的工艺方法及步骤（5）脱开油管与丝杆螺母的连接，取下丝杆螺母的紧固螺钉，用手轻轻托住丝杆，在保证丝杆不与机床其它部位发生碰撞的情况下，卸下丝杆；（6）用拔销器拔下电机座与床身间的定位销，拧下紧固螺钉，卸下电机座，用小铝棒（或铜棒）顶着轴承外圈，周向均匀用力打击，把轴承从电机座中取下。2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.3进给传动机械结构安装调试进给传动机械结构安装调试的工艺方法及步骤（1）安装前，需要用洁净的煤油依次清洗轴承、挡圈、端盖、轴承隔环、丝杆锁紧螺母、联轴器、轴承座、电机座等零部件，把清洗好的轴承放在干净白纸上沥干煤油后，抹上适量黄油待用；（2）将电机座和轴承座用螺钉安装在机床床身上，滚珠丝杆螺母支架安装在纵向进给溜板上，此时螺钉锁紧力度要恰当，力度太小时，安装位置不易稳定，力度太大时，安装位置精度不好调整；2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.3进给传动机械结构安装调试进给传动机械结构安装调试的工艺方法及步骤（3）在电机座轴承安装孔、轴承座轴承安装孔和丝杆螺母安装孔中分别装入验套和验棒，在纵向进给导轨上放置桥尺及两套磁力表座和千分表；（4）使两个千分表测头分别接触验棒的上母线和侧母线，移动桥尺，察看上母线和侧母线千分表在轴承座验棒和丝杆螺母安装孔中验棒的读数变化，来判断轴承座轴承安装孔和丝杆螺母安装孔的同轴度，以及它们与纵向进给轴导轨的平行度，若超差，用铜棒敲击来调整它们的位置，相同方法检测调整电机座和它们的位置关系，直至误差在允许范围内；2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.3进给传动机械结构安装调试进给传动机械结构安装调试的工艺方法及步骤（5）在电机座、轴承座和丝杆螺母支架的位置调整好后，锁紧紧固螺钉，在合适的位置钻铰定位孔，安装定位销，为以后的维修拆装免去位置调整的麻烦；（6）做好定位孔（与定位销配做），确定好轴承座位置后，再拆下轴承座；（7）将擦拭干净的滚珠丝杆穿过丝杆螺母安装孔，用螺钉轻轻将丝杆螺母装在丝杆螺母支架上，调整丝杆位置，使丝杆电机安装端的轴承安装位置露出电机座外，使用专用的硬铝套筒通过敲压的方式把准备好的轴承及隔套按顺序和方向依次安装到丝杆上，旋上紧固螺母，并拧紧防松螺钉；2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.3进给传动机械结构安装调试进给传动机械结构安装调试的工艺方法及步骤（8）把挡圈装到电机座上，用拆卸丝杆时固定丝杆螺母的方法，顶住纵向进给移动溜板，用扳手旋转丝杆，让丝杆拉着轴承从左往右进入到电机座中，装上轴承端盖；（9）在右端依次装上轴承座和轴承，并把轴承座按定位销确定的位置装至床身上；（10）在丝杆轴端中心孔里，用黄油粘一颗Φ5的钢球，架设千分表，使表测头垂直接触钢球的最外点，用手轻轻旋转丝杆，通过观察千分表读数变化来测量滚珠丝杆安装的轴向窜动误差。如果超过要求误差，则应将丝杠一端的轴承紧固螺母进行必要的调整，直至其测量误差合格；2.7进给传动机械结构拆装与调试2.7.3进给传动机械结构安装调试进给传动机械结构安装调试的工艺方法及步骤（11）使表测头接触丝杆轴颈的光整位置，用手轻轻旋转丝杆，通过表头读数变化，检测丝杆的径向跳动，若超过要求误差，此时，应分析是轴承安装问题，还是丝杆安装变形引起的，分析清楚后再决定调整相应部位，直至误差符合要求；（12）用加长的内六角扳手，拧紧丝杆螺母的紧固螺钉，在丝杆螺母上外侧装上润滑油管路接头，连接好原来拆下来的润滑油在此处的管路；（13）在电机座上安装好伺服电机，并用联轴器把伺服电机传动轴和滚珠丝杆连接好。2.8电动刀架机械结构拆装工艺方法及步骤

2.8.1电动刀架机械结构拆装常用的工具及设备电动刀架机械结构拆装常用的工具及设备有：一字及十字螺丝刀、活扳手、尖嘴钳、内六角扳手（套）、铜棒、铁榔头、冲头、棉布、煤油、盆。2.8电动刀架机械结构拆装工艺方法及步骤

2.8.2电动刀架机械结构拆卸工艺方法及步骤1.用螺丝刀拧下电动刀架上端盖及电机护盖，并断开刀架电机及刀位编码器的接线。2.取下蜗杆端盖，用内六角扳手向正转选刀方向旋转与电机轴相连接的蜗杆，使上刀架旋转至下刀架安装螺钉露出的角度位置。3.用内六角扳手拧下下刀架与电动刀架安装座的连接螺钉，把整个电动刀架从机床上卸下来，并松开刀架电机的安装螺钉，使电机轴脱离与蜗杆相连的联轴节。2.8电动刀架机械结构拆装工艺方法及步骤

2.8.2电动刀架机械结构拆卸工艺方法及步骤4.取下感应磁石安装盘，用冲头顶住刀位编码器锁紧螺母端面孔，按螺母旋出方向敲击，卸下刀位编码器锁紧螺母后，再依次取下刀位编码器、大螺母、止退圈、推力轴承、离合盘。5.用手按正转选刀方向旋转蜗杆，使刀架上升，离开与下刀架端面齿轮啮合锁紧位置，然后用手逆时针方向旋转刀架，使刀架从梯形螺杆上旋出。6