数控机床数控机床故障诊断与维修(机械结构的故障诊断与维修

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1、第3章数控机床机械结构的故障诊断与维修项目一数控机床的机械知识概述项目二数控机床机械故障诊断方法项目三主传动系统的诊断与维修项目四进给传动系统故障的诊断及维修项目五导轨副故障的诊断与维修项目六液压与气动系统故障诊断及维修项目七刀库及自动换刀装置故障诊断及维修项目一数控机床的机械知识概述一、常见数控机床类型1.数控车床(1)普通数控车床。普通数控车床是机械制造业拥有量较多的一种车床，通常称之为经济型数控车床，图3-1为CK6140经济型数控车床外形图。下一页返回项目一数控机床的机械知识概述(2)全

2、机能数控车床。图3-2所示为45°倾斜床身的数控车床(去掉外壳等零部件)，具有回轮式刀塔，使用滚动导轨支承刀塔溜板，通常称之为全机能数控车床。(3)车削加工中心。车削加工中心是性能最好的数控车床，常用作精加工使用，其床身均为倾斜结构。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述2.数控镗铣床(1)数控铣床。数控铣床为三轴控制加工机床，与数控车床不同，其主运动由定尺寸刀具完成，加工过程所需的运动轨迹由X、Y、Z三轴共同运动实现，如图3-3所示。(2)镗铣加工中心。图3-4所示为FH4000卧式镗铣

3、加工中心，为扩展机床的工艺范围，其上配备有多种动力铣头(角度铣头、直角铣头和加长铣头等)，根据加工过程需要，可以自动更换。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述二、数控机床机械结构的基本组成数控机床就其机械结构的组成而言，始终是处于一个逐步发展变化的过程中。早期的数控机床主要是对普通机床的进给系统进行了革新和改造，因此，早期数控机床的外形和结构与普通机床基本相同。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述近30年来，由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、动力元件以及新材料等技术的飞速发

4、展，以及为适应高产率的需要，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，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构。1.机械结构基本组成(1)主传动系统，其功用是实现主运动。(2)进给系统，其功用是实现进给运动。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述(3)机床基础件(又称机床大件)，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作台等，它们是整台机床的基础和框架，其功用是支承机床本体的其他零部件，并保证这些零部件在工作时或者固定在基础件上，或者在它的导轨上运动。(4)实现某些部件动作和辅助功能的系统和

5、装置，如液压、气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述(5)刀库、刀架及自动换刀装置。(6)自动托盘交换装置。(7)实现工作回转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。(8)特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置等。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述2.数控机床的功能和性能对机械结构的影响数控机床为了体现自身的特点，在功能和性能上较普通机床有很大的增强和提高，正是由于功能和性能的变化，数控机床的机械结构在不断发展中也发生了重大变革。数控

6、机床是按数控系统给出的指令自动地进行加工的，与普通机床在加工过程中需要人手动进行操作、调整的情况大不相同，这就要求数控机床的机械结构要适应自动化控制的需要。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述数控机床不仅要求有很高的加工精度、加工效率以及稳定的加工质量，而且还要求加工时能工序集中，一机多用，这就要求数控机床的机械结构不仅要有较好的刚度和抗振性，还要尽量减少热变形和运动部件的摩擦产生温差引起的热负载。数控机床要充分满足工艺复合化和功能集成化的要求。所谓“工艺复合化”，简单地说就是“一次装夹

7、，多工序加工”。而“功能集成化”则是指工件的自动定位，机内对刀，刀具破损监控，机床与工作精度检测和补偿等功能。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述三、数控机床机械结构的主要特点和要求1.高静、动刚度机床的刚度是指在切削力和其他力的作用下，反抗变形的能力。机床在静态力(如运动部件和工作的自重)作用下所表现的刚度称为机床的静刚度，机床在动态力(如切削力、驱动力、加速和减速所引起的惯性力、摩擦阻力等)作用下所表现的刚度称为机床的动刚度。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述由于机床机械结

8、构的情况复杂，一般很难对机床的结构刚度进行精确的理论计算，设计者往往只能对部分构件(如轴、丝杠等)用计算方法求算其刚度，而对于床身、立柱、工作台等零部件的弯曲和扭转变形、接合面的接触变形等，只能简化进行近似计算，计算结果往往与实际相差很大，故只能作定性分析的参考。即使采用有限元法来进行计算，通常仍需对模型、实物或类似的样机进行试验、分析和对比以确定合理的结构方案。下一页返回上一页项目一数控机床的机械知识概述但一般来说，对普通机床和同类型的数控机床在刚度方面的要求是一致的，只是要求的程度应该是有差