1、第六章第一节数控铣床的机械故障诊断和排除一、数控机床的主传动系统二、高速主轴三、数控铣床与加工中心的主轴部件四、滚珠丝杠螺母副五、直线电动机系统六、数控机床用导轨七、自动换刀装置八、辅助装置一、数控机床的主传动系统170b.eps二、高速主轴1.高速主轴结构组成图6-1电主轴结构二、高速主轴2.高速主轴维护(1)电主轴的润滑电动机内置于主轴部件后，发热不可避免，从而需要设计专门用于冷却电动机的油冷或水冷系统。1)油气润滑方式(图6-2)：用压缩空气把小油滴送进轴承空隙中，油量大小可达最佳值，压缩空气有散热作用，润滑油可回收，不污染周围空气。图6-2油气润滑二、高速主轴2)喷注润滑方式(图6-3
2、)：用较大流量的恒温油(每个轴承34L/min)喷注到主轴轴承，以达到冷却润滑的目的。图6-3喷注润滑系统二、高速主轴3)突入滚道式润滑方式(图6-4)：润滑油的进油口在内滚道附近，利用高速轴承的泵效应，把润滑油吸入滚道。图6-4突入滚道润滑用特种轴承二、高速主轴(2)电主轴的冷却高速电主轴的冷却系统主要依靠切削液的循环流动来实现，而且流动的冷却压缩空气能起到一定的冷却作用，如图6-5所示为某型号电主轴油水热交换循环冷却系统示意图，为了保证安全，对定子采用连续、大流量循环油冷。图6-5电主轴油水热交换循环冷却系统二、高速主轴图6-6电主轴切削液流经路线三、数控铣床与加工中心的主轴部件1.主轴结
3、构6Z7.eps三、数控铣床与加工中心的主轴部件2.刀柄拉紧机构图6-8拉紧机构a)弹簧夹头结构b)钢球拉紧结构三、数控铣床与加工中心的主轴部件172.eps3.主轴准停装置三、数控铣床与加工中心的主轴部件图6-9主轴准停装置a)磁性传感器主轴准停装置b)主轴准停装置工作原理1主轴2同步齿形带3主轴电动机4永久磁铁5磁传感器三、数控铣床与加工中心的主轴部件4.数控机床主传动链的故障及排除方法(见表6-1)三、数控铣床与加工中心的主轴部件表6-1主传动链的故障及排除方法三、数控铣床与加工中心的主轴部件表6-1主传动链的故障及排除方法三、数控铣床与加工中心的主轴部件表6-1主传动链的故障及排除方法
4、四、滚珠丝杠螺母副1.滚珠丝杠螺母副的循环方式(1)外循环图6-10所示为常用的一种外循环方式，这种结构是在螺母体上轴向相隔数个半导程处钻两个孔与螺旋槽相切，作为滚珠的进口与出口。图6-10外循环滚珠丝杠四、滚珠丝杠螺母副(2)内循环内循环均采用返向器实现滚珠循环，返向器有两种形式。图6-11内循环滚珠丝杠1凸键2、3返向槽4丝杠5钢珠6螺母7返向器四、滚珠丝杠螺母副2.滚珠丝杠螺母副间隙的消除1)垫片调隙式如图6-12所示，调整垫片厚度使左右两螺母产生轴向位移，即可消除间隙和产生预紧力。图6-12垫片调隙式四、滚珠丝杠螺母副2)螺纹调整式如图6-13所示，螺母1左端有凸缘，螺母7外端制有螺纹
5、，调整时只要旋动圆螺母6，即可消除轴向间隙并可达到产生预紧力的目的。图6-13螺纹调整式的滚珠丝杠螺母副1、7螺母2返向槽3钢球4螺杆5垫圈6圆螺母四、滚珠丝杠螺母副3)齿差调隙式如图6-14所示，在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合，其齿数分别为z1和z2，并相差一个齿。图6-14齿差调隙式四、滚珠丝杠螺母副3.丝杠传动副的故障维修(见表6-2)表6-2滚珠丝杠副故障维修四、滚珠丝杠螺母副表6-2滚珠丝杠副故障维修四、滚珠丝杠螺母副表6-2滚珠丝杠副故障维修四、滚珠丝杠螺母副175.eps五、直线电动机系统图6-15旋转电动机展平为直线电动机的过程a)旋转电
6、动机b)直线电动机五、直线电动机系统图6-16直线电动机的形式a)短次级b)短初级176.eps六、数控机床用导轨1.塑料导轨(1)贴塑导轨近年来国内外已研制了数十种塑料基体的复合材料用于机床导轨，其中应用较广的填充PTEE(聚四氟乙烯)软带材料。(2)注塑导轨以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组分和固化剂为另一组分的双组分塑料涂层。2.滚动导轨六、数控机床用导轨图6-17滚动导轨块1防护板2端盖3滚柱4导向片5保持器6本体六、数控机床用导轨图6-18THK系列LM导轨六、数控机床用导轨3.导轨常见故障的诊断方法(见表6-3)表6-3导轨常见故障的诊断方法六、数控机床
7、用导轨表6-3导轨常见故障的诊断方法七、自动换刀装置1.刀库(1)刀库的种类刀库的功能是储存加工工序所需的各种刀具，并按程序指令，把将要用的刀具准确地送到换刀位置，并接受从主轴送来的已用刀具。1)盘(鼓)式刀库如图6-19所示。图6-19盘式刀库a)径向取刀形式b)轴向取刀形式七、自动换刀装置2)链式刀库如图6-20所示，其结构较紧凑。图6-20链式刀库a)单环链刀库b)多环链刀库1刀座2滚轮3主动链轮七、自动换刀装置3)常见刀库的结构图见表6-4。七、自动换刀装置表6-4常见刀库的结构图七、自动换刀装置表6-4常见刀库的结构图七、自动换刀装置(2)刀库的结构图6-21是JCS-018A型加工
8、中心的盘式刀库的结构简图。2.机械手(1)机械手的形式与种类在加工中心上机械手的形式也是多种多样的，常见的有如图6-23所示的几种形式。(2)机械手的结构与动作过程图6-24为JCS-018A型加工中心机械手传动结构。6Z21.eps七、自动换刀装置图6-22JCS-018A刀库结构图1弹簧2螺纹套3球头销钉4刀套5、7滚子6销轴七、自动换刀装置图6-23机械手形式a)单臂单爪回转式机械手b)单臂双爪摆动式机械手c)单臂双爪回转式机械手d)双机械手e)双臂往复交叉式机械手f)双臂端面夹紧机械手七、自动换刀装置图6-24JCS-018A机械手传动结构a)示意图b)局部视图1、3、7、9、13、1
9、4位置开关2、6、12挡环4、11齿轮5、23连接盘8、24销子10传动盘15、18、20液压缸16轴17、19齿条21机械手22液压缸15的活塞杆七、自动换刀装置(3)机械手抓刀部分的结构图6-25为机械手抓刀部分的结构，它主要由手臂1和固定其两端的结构完全相同的两个手爪7组成。图6-25机械手臂和手爪1手臂2、4弹簧3锁紧销5活动销6锥销7手爪8长销七、自动换刀装置(4)常用换刀机械手(表6-5)七、自动换刀装置表6-5常见机械手七、自动换刀装置3.机械手换刀图6-26换刀分解动作示意图七、自动换刀装置4.刀库及机械手常见故障诊断七、自动换刀装置表6-6刀库、机械手常见故障及排除方法七、自
10、动换刀装置表6-6刀库、机械手常见故障及排除方法七、自动换刀装置5.无机械手换刀图6-27换刀过程八、辅助装置181.eps1.数控回转工作台八、辅助装置图6-28各种数控回转工作台a)立式b)卧式c)万能倾斜式八、辅助装置图6-29开环数控回转工作台1偏心环2、6齿轮3电动机4蜗杆5垫圈7调整环8、10微动开关9、11挡块12、13轴承14液压缸15蜗轮16柱塞17钢球18、19夹紧瓦20弹簧21底座22圆锥滚子轴承23调整套24支座八、辅助装置2.分度工作台6Z30.eps八、辅助装置图6-31油路工作原理图八、辅助装置3.工作台的检修(表6-7)八、辅助装置表6-7分度工作台(用端齿盘定
11、位)的常见故障及排除方法八、辅助装置表6-7分度工作台(用端齿盘定位)的常见故障及排除方法八、辅助装置表6-7分度工作台(用端齿盘定位)的常见故障及排除方法183.eps4.分度头八、辅助装置表6-8数控机床常用分度头八、辅助装置表6-8数控机床常用分度头八、辅助装置表6-8数控机床常用分度头八、辅助装置图6-32FKNQ160型数控气动等分分度头结构1转动端齿盘2定位端齿盘3滑动销轴4滑动端齿盘5镶装套6弹簧7无触点传感器8主轴9定位轮10驱动销11凸块12定位键13压板14传感器15棘爪16棘轮17分度活塞八、辅助装置184.eps5.万能铣头八、辅助装置图6-33万能铣头部件结构1键2连
12、接盘3法兰4、6、23、24T形螺栓5后壳体7锁紧螺钉8螺母9、11向心推力角接触球轴承10隔套12前壳体13轴承14半圆环垫片15法兰16、17螺钉18端面键19、25推力短圆柱滚针轴承20、26向心滚针轴承21、22、27锥齿轮八、辅助装置图6-34XKA5750数控铣床传动系统图八、辅助装置6.排屑装置(1)种类排屑装置的种类繁多，表6-9所示为常见的几种排屑装置结构。表6-9排屑装置结构八、辅助装置表6-9排屑装置结构八、辅助装置(2)排屑装置故障诊断排屑装置常见故障及排除方法见表。表6-10排屑装置常见故障及排除方法八、辅助装置表6-10排屑装置常见故障及排除方法185.eps第二节
13、数控铣床/加工中心的液压与气压系统一、VP1050加工中心液压系统二、H400型卧式加工中心气动系统一、VP1050加工中心液压系统图6-35VP1050加工中心的液压系统工作原理图1液压泵2、9单向阀3、6压力开关4液压马达5配重液压缸7、16减压阀8、11、15换向阀10松刀液压缸12变速液压缸13、14单向节流阀LS1、LS2、LS3、LS4行程开关一、VP1050加工中心液压系统1.刀链驱动支路2.主轴箱平衡支路3.松刀液压缸支路4.高低速转换支路二、H400型卧式加工中心气动系统图6-36H400型卧式加工中心气动系统原理图1.松刀气缸支路二、H400型卧式加工中心气动系统2.双工作
14、台交换支路3.工作台夹紧支路4.鞍座定位与锁紧支路5.刀库移动支路189.eps第三节数控铣床/加工中心的强电系统的故障诊断和排除一、电路介绍二、数控机床的抗干扰技术一、电路介绍1.主回路分析图6-37XK714A强电回路图一、电路介绍2.电源电路分析图6-38XK714A电源回路一、电路介绍3.控制电路分析(1)主轴电动机的控制图6-39、图6-40所示分别为交流控制回路图和直流控制回路图。图6-39XK714A交流控制回路一、电路介绍图6-40XK714A直流控制回路一、电路介绍(2)冷却电动机控制当有手动或自动冷却指令时，这时PLC输出Y05有效，KA6继电器线圈通电，继电器触点闭合，K
15、M3交流接触器线圈通电，交流接触器主触点吸合，冷却电动机旋转带动冷却泵工作。一、电路介绍(3)换刀控制当有手动或自动刀具松开指令时，机床CNC装置控制PLC输出Y06有效，KA4继电器线圈通电，继电器触点闭合，刀具松紧电磁阀通电，刀具松开，手动将刀具拔下，延时一定时间后，PLC输出Y12有效，KA7继电器线圈通电，继电器触点闭合，主轴吹气电磁阀通电，清除主轴灰尘，延时一定时间后，PLC输出Y12有效撤消，主轴吹气电磁阀断电；将加工所需刀具放入主轴后，机床CNC装置控制PLC输出Y06有效撤消，刀具松紧电磁阀断电，刀具夹紧，换刀结束。一、电路介绍190.eps二、数控机床的抗干扰技术1.干扰的基
16、本概念2.干扰的分类1)按干扰性质可分为自然干扰、人为干扰和固有干扰。2)按干扰的耦合模式可分为电场耦合干扰、磁场耦合干扰、漏电耦合干扰、共阻抗感应干扰、电磁辐射干扰。3.数控机床的抗干扰措施(1)电缆分类与走线数控机床使用的信号线的分组见表6-11所示，电缆走线方法如图6-41所示。二、数控机床的抗干扰技术表6-11信号线的分组二、数控机床的抗干扰技术表6-11信号线的分组二、数控机床的抗干扰技术 分开走线指每组间的电缆间隔要在10cm以上。 电磁屏蔽指各组间用接地的钢板屏蔽。图6-41信号线分组与走线二、数控机床的抗干扰技术(2)屏蔽屏蔽是利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体将干扰源或
17、干扰对象包围起来，从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输。图6-42电缆的装夹与屏蔽处理二、数控机床的抗干扰技术(3)抗强电干扰数控机床强电柜中的接触器、继电器等电磁部件都是CNC系统的干扰源。192.eps第四节参数的调整一、PMC接口地址的分配二、PMC的操作一、PMC接口地址的分配图6-43PMC接口的地址表达形式一、PMC接口地址的分配图6-44PMC、CNC与机床侧的接口关系一、PMC接口地址的分配表6-12控制单元I/O板内装I/O卡的地址分配一、PMC接口地址的分配表6-12控制单元I/O板内装I/O卡的地址分配一、PMC接口地址的分配表6-12控制单元I/O板
18、内装I/O卡的地址分配一、PMC接口地址的分配表6-13存储在指定地址上的信号一、PMC接口地址的分配表6-13存储在指定地址上的信号一、PMC接口地址的分配图6-45输入接口的电路形式一、PMC接口地址的分配图6-46输出接口的电路形式一、PMC接口地址的分配1.内部继电器(R)表6-14R9000的各位的定义一、PMC接口地址的分配表6-15R9091系统定时器各位的定义2.信息显示请求信号(A)3.计数器地址(C)4.保持继电器(K)5.数据表地址(D)6.定时器地址(T)一、PMC接口地址的分配7.标记地址(L)8.子程序号(P)二、PMC的操作1.进入PMC管理图6-47调出系统管理
19、界面二、PMC的操作图6-48调出PMC菜单屏幕画面二、PMC的操作2.进入PMC诊断功能图6-49PMC信息显示界面二、PMC的操作图6-50梯形图实时信号状态监控二、PMC的操作图6-51报警信息界面二、PMC的操作图6-52PMC信号跟踪画面二、PMC的操作图6-53跟踪信号的参数设定二、PMC的操作1)TRACE MODE：跟踪方式的选择。2)ADDRESS TYPE：设定跟踪地址的类型。3)ADDRESS设定跟踪地址。4)MASKDATA设定跟踪位。33.TIF二、PMC的操作3. PMC参数的设定图6-54定时器的参数设定界面二、PMC的操作图6-55计数器的参数设定界面二、PMC的操作图6-56保持继电器参数的设定界面二、PMC的操作图6-57PMCPRM设定界面二、PMC的操作图6-58数据表参数的设定界面二、PMC的操作图6-59参数格式4.PMC程序的启动与停止二、PMC的操作图6-60由运行切换到停止状态复 习 思 考 题1.数控铣床/加工中心常见的机械故障有哪些？怎样排除？2.数控机床的参数怎样调整？3.根据本章的有关图样，说明刀库的工作原理。
