畢業(yè)設(shè)計（論文）數(shù)控機床主軸部件及維護W維修

1、 煙臺工程職業(yè)技術(shù)學院 數(shù)控技術(shù) 系 數(shù)控設(shè)備應用與維護 專業(yè) 08 級畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目:數(shù)控機床主軸部件及維護維修姓名 宋 曉 學號 2008080043 指導教師（簽名） 二一十月二十日 煙臺工程職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文)誠 信 承 諾 書本人慎重承諾：我所撰寫的設(shè)計（論文）數(shù)控機床主軸部件及維護維修是在老師的指導下自主完成，沒有剽竊或抄襲他人的論文或成果。如有剽竊、抄襲，本人愿意為由此引起的后果承擔相應責任。畢業(yè)論文（設(shè)計）的研究成果歸屬學校所有。 學生(簽名) 年 月 日目錄摘要4前言4一、數(shù)控機床的發(fā)展4（一）數(shù)控機床的概念 4（二）數(shù)控機床的特點 4（三）數(shù)控機床的發(fā)展史

2、 5（四）數(shù)控機床的分類 6二、數(shù)控機床主軸的主要部件7（一）主軸軸承配置的主要形式7（二）主軸內(nèi)刀具的自動夾緊和切削的清除裝置7（三）主軸準停裝置8三、數(shù)控機床的維護維修8（一）數(shù)控機床維護的目的及意義8（二）數(shù)控機床維護保養(yǎng)的基本要求 9四、與主軸相關(guān)的維護維修9（一）主軸部件的日常保養(yǎng)9（二）與主軸相關(guān)的一些故障的維修10結(jié) 論 11結(jié)束語11參考文獻與附錄 11數(shù)控機床主軸部件及維護維修xx摘要數(shù)控機床是用數(shù)字代碼形式的信息（程序指令），控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床。數(shù)控機床具有廣泛的適應性。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機床品種日益增多。主軸部件是數(shù)

3、控機床機械部分中重要組成部件，主要由主軸、軸承、主軸準停裝置、自動裝夾和切削清除裝置組成。主軸部件的潤滑、冷卻和密封在機床使用與維護時是非常重要的。【關(guān)鍵詞】 數(shù)控機床 主軸部件 維護 維修 前言在企業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控機床能否達到加工精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、提高生產(chǎn)效率的目標，這不僅取決于機床本身的精度和性能，很大程度上也與操作者在生產(chǎn)中能否正確地對數(shù)控機床進行維護保養(yǎng)和使用密切相關(guān)。只有堅持做好對機床的日常維護保養(yǎng)工作，才可以延長元器件的使用壽命，延長機械部件的磨損周期，防止意外惡性事故的發(fā)生，爭取機床長時間穩(wěn)定工作；也才能充分發(fā)揮數(shù)控機床加工優(yōu)勢，達到數(shù)控機床的技術(shù)性能，確保數(shù)控機床能夠正常工作

4、，因此，這無論是對數(shù)控機床的操作者，還是對數(shù)控機床的維修人員來說，數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)就顯得非常重要，我們必須高度重視。本論文主要以實際生產(chǎn)中的數(shù)控機床的容易發(fā)生的故障為例，講述了維護維修應注意的問題和方法。 一、數(shù)控機床的發(fā)展 （一）數(shù)控機床的概念 數(shù)字控制機床是將加工過程所需的各種操作，如主軸變速、松加工件、進刀與退刀、開車與停車、自動關(guān)停冷卻液等，以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通過控制介質(zhì)將數(shù)字信息送人數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種控制信號，控制機床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū)動元件，使機床自動加工出所需工件的機床，簡稱數(shù)控機床。 （二）數(shù)控機床的特點 數(shù)控機床具有

5、廣泛的適應性，加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動機床高，可以精確加工復雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟效果。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機床和電火花加工機床等。此外還有能自動換刀、一次裝卡進行多工序加工的加工中心、車削中心等。 （三）數(shù)控機床的發(fā)展簡史 1948年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制飛機螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應，于是提出計算機控制機床的設(shè)想。1949年，該公司在美國麻省

6、理工學院（mit）伺服機構(gòu)研究室的協(xié)助下，開始數(shù)控機床研究，并于1952年試制成功第一臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標數(shù)控銑床，不久即開始正式生產(chǎn)，于1957年正式投入使用。這是制造技術(shù)發(fā)展過程中的一個重大突破，標志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時代的開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言，具有劃時代的意義和深遠的影響。世界上主要工業(yè)發(fā)達國家都十分重視數(shù)控加工技術(shù)的研究和發(fā)展。 當時的數(shù)控裝置采用電子管元件，體積龐大，價格昂貴，只在航空工業(yè)等少數(shù)有特殊需要的部門用來加工復雜型面零件；1959年，制成了晶體管元件和印刷電路板，使數(shù)控裝置進入了第二代，體積縮小，成本有所下降；196

7、0年以后，較為簡單和經(jīng)濟的點位控制數(shù)控鉆床，和直線控制數(shù)控銑床得到較快發(fā)展，使數(shù)控機床在機械制造業(yè)各部門逐步獲得推廣。我國于1958年開始研制數(shù)控機床，成功試制出配有電子管數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床，1965年開始批量生產(chǎn)配有晶體管數(shù)控系統(tǒng)的三坐標數(shù)控銑床。 1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價格進一步下降，促進了數(shù)控機床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機直接控制多臺機床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡稱dnc），又稱群控系統(tǒng)；采用小型計算機控制的計算機數(shù)控系統(tǒng)（簡稱cnc）,使數(shù)控裝置進入了以小型計算機化為特征的第四代。 1974年，研制成功使用微

8、處理器和半導體存貯器的微型計算機數(shù)控裝置（簡稱mnc），這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。第五代與第三代相比，數(shù)控裝置的功能擴大了一倍，而體積則縮小為原來的1/20，價格降低了3/4，可靠性也得到極大的提高。 80年代初，隨著計算機軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進行人機對話式自動編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機床上；數(shù)控機床的自動化程度進一步提高，具有自動監(jiān)控刀具破損和自動檢測工件等功能。 時 間名 稱1952年nc數(shù)控銑床1958年mc加工中心1961年dnc計算機直接數(shù)控1965年ac自適應控制1973年cnc計算機數(shù)控1974年cac/cam計算機輔助設(shè)計/制造1979年fmc/

9、fms柔性制造單元/系統(tǒng)1980年cims計算機集成制造系統(tǒng) 未來數(shù)控機床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機床品種越來越多；激光加工等技術(shù)將應用在切削加工機床上，從而擴大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機床的自動化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個柔性制造單元，更加便于納入高度自動化的柔性制造系統(tǒng)中。 （四）數(shù)控機床的分類 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前的數(shù)控機床已實現(xiàn)了計算機控制并在工業(yè)界得到廣泛應用，在模具制造行業(yè)的應用尤為普及。 針對車削、銑削、磨削、鉆削和刨削等金屬切削加工工藝及電加工、激光加工等特種加工工藝的需求，開發(fā)了各種門類的數(shù)控加工機床。數(shù)控機床種類繁多，一般將數(shù)控機床分

10、為16大類： 1、數(shù)控車床(含有銑削功能的車削中心) 2、數(shù)控銑床(含銑削中心) 3、數(shù)控鏗床 4、以銑程削為主的加工中心 5、數(shù)控磨床(含磨削中心) 6、數(shù)控鉆床(含鉆削中心) 7、數(shù)控拉床 8、數(shù)控刨床 9、數(shù)控切斷機床 10、數(shù)控齒輪加工機床 11、數(shù)控激光加工機床 12、數(shù)控電火花線切割機床 13、數(shù)控電火花成型機床(含電加工中心) 14、數(shù)控板村成型加工機床 15、數(shù)控管料成型加工機床 16、其他數(shù)控機床數(shù)控機床正向著高精度、高速化、智能化、復合化發(fā)展。 二、數(shù)控機床主軸的主要部件 主軸部件是機床的重要部件之一，其精度、抗振性和熱變性對加工質(zhì)量有直接影響，特別是數(shù)控機床在加工過程中不

11、進行人工調(diào)整，這些影響就更為嚴重。數(shù)控機床主軸部件在結(jié)構(gòu)上要解決好主軸的支承、主軸內(nèi)刀具的自動裝夾、主軸的定向停止等問題。 （一）主軸軸承配置的主要形式 其主要有三種形式， 1.前支承采用雙列短圓柱滾子軸承60°角接觸雙列向心推力球軸承組合。后支承采用成對向心推力球軸承。 此配置可提高主軸的綜合剛度，并可以滿足力切削的要求。 2.前軸承采用高精度雙列向心力球軸承，向心推力球軸承具有良好的高速性，但它的承載能力小，只適于高速、輕載、精密的數(shù)控機床的主軸。 3.雙列和單列圓錐滾子軸承，這種軸承徑向和軸向的剛度都很高，能承受重載荷，尤其是可承受較強的動載荷。安裝、調(diào)正性能好，但主軸轉(zhuǎn)速受到

12、限制，主軸的精度也受到影響，所以只能用在中等精度、低速、重載的數(shù)控主軸上。 （二）主軸內(nèi)刀具的自動夾緊和切削的清除裝置 自動清除主動承中的切削和灰塵是換到操作中的一個重要問題，因為有切屑會劃傷主軸孔及刀柄表面，甚至刀桿偏斜，定位不準，零件加工不對。所以在換刀時，用壓縮空氣吹一下。 （三）主軸準停裝置 在換刀時，刀柄上的鍵槽要對準主軸的端面鍵。這就是準確定位功能。 由于主軸在固定的圓周位置上換刀，使得刀柄與主軸相對位置的一致性，同時也減少了被加工孔的尺寸的分散度。主軸準停是當主軸要停車換刀時，發(fā)出降速信號，主軸箱自動改變傳動路線，使主軸轉(zhuǎn)換到最低速運轉(zhuǎn)。三、數(shù)控機床的維護維修 數(shù)控機床維修工作所

13、包含的內(nèi)容有：日常維護、修理和排除故障。 （一）數(shù)控機床維護的目的及意義 我們知道，數(shù)控機床是一種綜合運用了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、自動檢測技術(shù)和精密機械設(shè)計和制造等先進技術(shù)的高新技術(shù)的產(chǎn)物，是技術(shù)密集度及自動化程度都很高的、典型的機電一體化產(chǎn)品。與普通機床相比較，數(shù)控機床不僅具有零件加工精度高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定自動化程度極高的特點，而且它還可以完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工，因而數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的地位顯得愈來愈為重要。我們甚至可以這樣說，在機械制造業(yè)中，數(shù)控機床的檔次和擁有量，是反映一個企業(yè)制造能力的重要標志。但是，我們應當清醒地認識到：在企業(yè)生產(chǎn)中，

14、數(shù)控機床能否達到加工精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、提高生產(chǎn)效率的目標，這不僅取決于機床本身的精度和性能，很大程度上也與操作者在生產(chǎn)中能否正確地對數(shù)控機床進行維護保養(yǎng)和使用密切相關(guān)。與此同時，我們還應當注意到，數(shù)控機床維修的概念，不能單純地理解是數(shù)控系統(tǒng)或是數(shù)控機床的機械部分和其它部分在發(fā)生故障時，僅僅是依靠維修人員如何排除故障和及時修復，使數(shù)控機床能夠盡早地投入使用就可以了，這還應包括正確使用和日常保養(yǎng)等工作。綜上兩方面所述，只有堅持做好對機床的日常維護保養(yǎng)工作，才可以延長元器件的使用壽命，延長機械部件的磨損周期，防止意外惡性事故的發(fā)生，爭取機床長時間穩(wěn)定工作；也才能充分發(fā)揮數(shù)控機床加工優(yōu)勢，達到數(shù)控

15、機床的技術(shù)性能，確保數(shù)控機床能夠正常工作，因此，這無論是對數(shù)控機床的操作者，還是對數(shù)控機床的維修人員來說，數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)就顯得非常重要，我們必須高度重視。 （二）數(shù)控機床維護保養(yǎng)的基本要求 我們懂得了數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)的目的和意義后，還必須明確其基本要求。主要包括：1. 在思想上要高度重視數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)工作。尤其是對數(shù)控機床的操作者更應如此，我們不能只管操作，而忽視對數(shù)控機床的日常維護與保養(yǎng)。2. 提高操作人員的綜合素質(zhì)。必須對操作人員進行培訓，使其對機床原理、性能、潤滑部位及其方式，進行較系統(tǒng)的學習，為更好的使用機床奠定基礎(chǔ)。同時在數(shù)控機床的使用與管理方面，制定一些行之有效的措

16、施等。3. 為數(shù)控機床創(chuàng)造一個良好的使用環(huán)境。對機床的使用環(huán)境做到保持清潔、干燥、恒溫和無振動;對電源應保持穩(wěn)壓，一般只允許=10%波動。4. 嚴格遵循正確的操作規(guī)程。無論是什么類型的數(shù)控機床，都有一套自己的操作規(guī)程，這既是保證操作人員安全的重要措施之一，也是保證設(shè)備安全使用產(chǎn)品質(zhì)量等的重要措施。5. 在使用中，盡可能提高數(shù)控機床的開動率。對于新購置的數(shù)控機床應盡早投入生產(chǎn)使用；在缺少生產(chǎn)任務時，不能空閑不用，要定期通電，每次空運行1小時左右，利用機床運行時的發(fā)熱量來去除或降低機內(nèi)的濕度。6. 要冷靜對待機床故障，不可盲目處理。出現(xiàn)機床故障時，操作者不可盲目處理，要注意保留現(xiàn)場，待維修人員來后

17、如實說明情況；如果是操作的原因，操作者要及時吸取經(jīng)驗。7. 制定并且嚴格執(zhí)行數(shù)控機床管理的規(guī)章制度。主要包括：定人、定崗和定責任的“三定”制度，定期檢查制度，規(guī)范的交接班制度等。這也是對數(shù)控機床管理、維護與保養(yǎng)的主要內(nèi)容。 四、與主軸相關(guān)的維護維修 （一）主軸部件的日常保養(yǎng)主軸部件是數(shù)控機床機械部分中重要組成部件，主要由主軸、軸承、主軸準停裝置、自動裝夾和切削清除裝置組成。數(shù)控機床主軸部件的潤滑、冷卻與密封是機床使用和維護過程中值得重視的幾個問題：1. 良好的潤滑效果，可以降低軸承的工作溫度和延長使用壽命；為此，在操作使用中要注意到：低速時，采用油脂、油液循環(huán)潤滑；高速時，采用油霧、油氣潤滑方

18、式。但是，在采用油脂潤滑時，主軸軸承的封入量通常為軸承空間容積的10%，切忌隨意填滿，因為油脂過多，會加劇主軸發(fā)熱。對于油液潤滑，在在操作使用中要做到每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，看油量是否充足，如果油量不夠，則應及時添加潤滑油；同時要注意檢查潤滑油溫度范圍是否合適。為了保證主軸有良好的潤滑，減少摩擦發(fā)熱，同時又能把主軸組件的熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤滑系統(tǒng)，用液壓泵強力供油潤滑，使用油溫控制器控制油箱油液溫度。高檔數(shù)控機床主軸軸承采用了高級油脂封存方式潤滑，每加一次油脂可以使用710年。新型的潤滑冷卻方式不但要減少軸承溫升，還要減少軸承內(nèi)外圈的溫差，以保證主軸熱變形小。常見的主軸潤滑方式有兩種，

19、油氣潤滑方式近似于油霧潤滑方式，但油霧潤滑方式是連續(xù)供給油霧，而油氣潤滑則是定時定量地把油霧送進軸承空隙中，這樣既實現(xiàn)了油霧潤滑，又避免了油霧過多而污染周圍空氣；噴注潤滑方式是用較大流量的恒溫油（每個軸承34lmin）噴注到主軸軸承中，以達到潤滑、冷卻的目的。這里較大流量噴注的油必須靠排油泵強制排油，而不是自然回流。同時，還要采用專用的大容量高精度恒溫油箱，油溫變動控制在±0.5。2. 主軸部件的冷卻主要是以減少軸承發(fā)熱，有效控制熱源為主。3. 主軸部件的密封則不僅要防止灰塵、屑末和切削液進入主軸部件，還要防止?jié)櫥偷男孤?。主軸部件的密封有接觸式和非接觸式密封。對于采用油氈圈和耐油橡

20、膠密封圈的接觸式密封，要注意檢查其老化和破損；對于非接觸式密封，為了防止泄漏，重要的是保證回油能夠盡快排掉，要保證回流孔的通暢。綜上所述，在數(shù)控機床的使用和維護過程中，必須高度做好主軸部件的潤滑、冷卻和密封問題。 （二）與主軸相關(guān)的一些故障的維修 1. 主軸前軸承內(nèi)支架損壞 有一臺加工中心，突然發(fā)生故障，報警內(nèi)容是主軸旋轉(zhuǎn)變壓器無信號，主軸停下。在測量主軸后面的旋轉(zhuǎn)變壓器的兩套繞組電阻時，發(fā)現(xiàn)兩套繞組已斷裂路。拆卸下旋轉(zhuǎn)變壓器，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子和定子繞組都已刮斷，這是什么原因呢？開始以為旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心松動，造成竄動。但用力搬動，毫無移動的跡象。最后懷疑到主軸電動機轉(zhuǎn)子下沉，帶動旋轉(zhuǎn)變

21、壓器下沉，造成旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子繞組損壞。主軸電動機拆下后，軸承支撐架全部損壞，引起主軸下沉。 2. 主軸扭斷 從西歐進口的加工中心，大約使用一年半左右，主軸斷裂。從裂口看，在靠近外圓處的斷口很光亮。因此，分析這個軸是由外向內(nèi)發(fā)展的裂口。后來廠家用新的主軸更換，沒有再出現(xiàn)問題。 據(jù)估計，不是主軸結(jié)構(gòu)問題造成的，已把新軸與老軸各處尺寸及圓角進行過測量，完全一樣。材質(zhì)也一樣。那么剩下的問題就是熱處理，表面處理造成應力集中，在循環(huán)力的作用下，疲勞強度造成微小裂紋。這些微小裂紋可用紫外線熒光粉檢查得到。這些裂紋又進一步造成應力集中，最后斷裂。結(jié)論 隨著社會的發(fā)展,數(shù)控機床也隨這科學技術(shù)的提高在發(fā)展,目

22、前數(shù)控機床種類繁多,為保證它的正常運行, 出現(xiàn)問題后能及時的處理已成為至關(guān)重要的問題。能夠正確、快速的發(fā)現(xiàn)常見異常，查明原因并及時解決問題，這樣才能提高數(shù)控機床的開機可靠性和開動率。但數(shù)控機床主軸的故障及原因較多，而故障現(xiàn)象與故障原因并無一一對應，往往一種故障現(xiàn)象由幾種原因綜合引起，或一種原因引起幾種故障。因此診斷故障應該從弄清具體數(shù)控系統(tǒng)的主軸結(jié)構(gòu)及其控制原理入手，結(jié)合機床結(jié)構(gòu)，憑借實踐經(jīng)驗和維修手冊，根據(jù)故障的表現(xiàn)形式進行故障定位，力求將故障定在盡可能小的范圍內(nèi)。再按照可能性的大小進行逐一檢查，排除假象，找出真正的故障所在，加以排除。結(jié)束語 最后，在編寫本論文的過程中，對于指導老師張一以及其他人的幫助，表示由衷的感謝。參考文獻1任 建 平數(shù) 控 系 統(tǒng) 與 數(shù) 控 機 床 技 術(shù) 發(fā) 展 趨 勢（m）國 防 工 業(yè) 出 版 社，200212孫漢卿.數(shù)控機床維修技術(shù)m.北京：機械工業(yè)出 版 社，2007.3王 侃 夫數(shù) 控 機 床 故 障 診 斷 及 維 護 （m）北京：機 械 工 業(yè) 出 版 社，2001 4數(shù)控機床維修技