第3章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的維護

第3章數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的維護3.1主軸部件3.2滾珠絲杠螺母副 3.3導(dǎo)軌副 3.4刀庫及換刀裝置 3.5液壓及氣壓傳動裝置

?了解數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)部件的結(jié)構(gòu)特點?熟悉數(shù)控機床機械部件結(jié)構(gòu)的維護要點、方法?根據(jù)數(shù)控機床的機械部件維護要求，掌握數(shù)控機床機械部件的潤滑、冷卻、防護等方法、步驟知識目標(biāo)3.1主軸部件 3.1.1結(jié)構(gòu)特點 3.1.2主軸部件的維護要點3.1主軸部件

3.1.1結(jié)構(gòu)特點1．主軸潤滑（1）油氣潤滑方式。這種潤滑方式近似于油霧潤滑方式，所不同的是，油氣潤滑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，又不致于油霧太多而污染周圍空氣；后者則是連續(xù)供給油霧。

它用較大流量的恒溫油（每個軸承3～4L/min）噴注到主軸軸承，以達到潤滑、冷卻的目的。（2）噴注潤滑方式。（1）法蘭盤與主軸的配合間隙應(yīng)控制在0.1～0.2mm（單邊）范圍內(nèi)。（2）法蘭盤內(nèi)端面與軸承端面的間隙應(yīng)控制在0.15～0.3mm。（3）法蘭盤與主軸的配合間隙應(yīng)控制在0.15～0.25mm（單邊）范圍內(nèi)。（4）法蘭盤的溝槽深度大于12mm（單邊），主軸上的鋸齒尖而深，一般在5～8mm范圍內(nèi)，以確保具有足夠的甩油空間。2．主軸的密封（5）法蘭盤上的溝槽與主軸上的護油槽對齊，以保證被主軸甩至法蘭盤溝槽內(nèi)腔的油液能可靠地流回油箱。（6）套筒前端的回油斜孔及法蘭盤的泄油孔流量為進油孔的2～3倍，以保證壓力油能順利地流回油箱。對主軸部件而言，主要是以減少軸承發(fā)熱，有效控制熱源為主。3．主軸部件的冷卻圖3.2主軸部件的冷卻結(jié)構(gòu)圖4．刀具夾緊3.1.2主軸部件的維護要點（1）熟悉數(shù)控機床主傳動鏈的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)，嚴(yán)禁超性能使用。（2）主傳動鏈出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時，應(yīng)立即停機排除故障。（3）操作者應(yīng)注意觀察主軸箱溫度，檢查主軸潤滑恒溫油箱，調(diào)節(jié)溫度范圍，使油量充足。（4）使用帶傳動的主軸系統(tǒng)，需定期觀察調(diào)整主軸驅(qū)動皮帶的松緊程度，防止因皮帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。（5）由液壓系統(tǒng)平衡主軸重量的平衡系統(tǒng)，需定期觀察液壓系統(tǒng)的壓力表，當(dāng)油壓低于要求值時，要進行補油。（6）使用液壓撥叉變速的主傳動系統(tǒng)，必須在主軸停車后變速。（7）使用齒合式電磁離合器變速的主傳動系統(tǒng)，離合器必須在低于1～2r/min的轉(zhuǎn)速下變速。（8）注意保持主軸與刀柄連接部位及刀柄的清潔，防止對主軸的機械碰擊。（9）每年對主軸潤滑恒溫油箱中的潤滑油更換一次，并清洗過漏器。（10）每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵漏油器。（11）每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使其油量充足，工作正常。（12）防止各種雜質(zhì)進入潤滑油箱，保持油液清潔。（13）經(jīng)常檢查軸端及各處密封，防止?jié)櫥鸵旱男孤?。?4）刀具夾緊裝置長時間使用后，會使活塞桿和拉桿間的間隙加大，造成拉桿位移量減少，使碟形彈簧張閉伸縮量不夠，影響刀具的夾緊，故需及時調(diào)整液壓缸活塞的位移量。（15）經(jīng)常檢查壓縮空氣氣壓，并調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)要求值。足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰塵清理徹底。3.2滾珠絲杠螺母副3.2.1結(jié)構(gòu)特點 3.2.2滾珠絲杠螺母副的維護要點3.2.1結(jié)構(gòu)特點1．滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點（1）與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3。（2）高精度的保證。（3）微進給可能。（4）無側(cè)隙、剛性高。（5）高速進給可能。2．滾珠絲杠副在絲母部分的構(gòu)造上有獨到之處圖3.3滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)圖下面介紹幾種常見的滾珠絲杠螺母副。圖3.4FF型圖3.5FFZD型圖3.6FFZL型圖3.7LR-CF（LR-CFZ）型3.2.2滾珠絲杠螺母副的維護要點1．支承軸承的定期檢查應(yīng)定期檢查絲杠支承軸承與床身的連接是否有松動，以及支承軸承是否嚴(yán)重磨損或損壞等。如有以上情況發(fā)生，應(yīng)及時緊固松動零部件或更換支承軸承。滾珠絲杠螺母副和其他滾動摩擦的傳動元件一樣，只要避免磨料微粒及化學(xué)活性物質(zhì)進入即可認(rèn)為這些元件幾乎是在不產(chǎn)生磨損的情況下工作的。通常采用毛毯圈對螺母進行密封，毛毯圈的厚度為螺距的2～3倍，而且內(nèi)孔做成螺紋的形狀，使之緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)。2．軸向間隙的調(diào)整3．滾珠絲杠螺母副的潤滑4．滾珠絲杠螺母副的保護3.3導(dǎo)軌副 3.3.1結(jié)構(gòu)特點 3.3.2導(dǎo)軌副的維護要點3.3.1結(jié)構(gòu)特點1．塑料滑動導(dǎo)軌（1）聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶的特點。①摩擦特性好。②耐磨特性好。③減振性好。④工藝性好。

（2）環(huán)氧型耐磨涂層是以環(huán)氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成液狀或膏狀為一組份和固化劑為另一組份的雙組份塑料涂層。

（1）直線滾動導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)和特點。①摩擦因數(shù)小（0.003～0.005），運動靈活。②動、靜摩擦因數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，不易產(chǎn)生爬行。③可以預(yù)緊，剛度高。④壽命長。⑤精度高。⑥潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次填裝，長期使用。⑦由專業(yè)廠生產(chǎn)，可以外購選用。2．滾動導(dǎo)軌目前數(shù)控機床常用的滾動導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌。直線滾動導(dǎo)軌主要由導(dǎo)軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持架、端蓋等組成。圖3.8直線滾動導(dǎo)軌副的外形與結(jié)構(gòu)1—滑塊；2—保持架；3—導(dǎo)軌；4—密封端蓋；5—返向器；6—滾珠；7—油杯導(dǎo)軌安裝步驟如下。①將導(dǎo)軌基準(zhǔn)面緊靠機床裝配表面的側(cè)基面，對準(zhǔn)螺孔，將導(dǎo)軌輕輕地用螺栓予以固定。②上緊導(dǎo)軌側(cè)面的頂緊裝置，使導(dǎo)軌基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠貼床身的側(cè)面。③按表3.1所示的參考值，用測力矩扳手?jǐn)Q緊導(dǎo)軌的安裝螺釘，可從中間開始按交叉順序向兩端擰緊。（2）直線滾動導(dǎo)軌的安裝。表3.1 推薦的擰緊力矩螺釘規(guī)格M3M4M5M6M8M10M12M14擰緊力矩/（N·m）1.63.87.811.72860100150滑塊座安裝步驟如下。①將工作臺置于滑塊座的平面上，并對準(zhǔn)安裝螺釘孔，輕輕地壓緊。②擰緊基準(zhǔn)側(cè)滑塊座側(cè)面的壓緊裝置，使滑塊座基準(zhǔn)側(cè)面緊緊靠貼工作臺的側(cè)基面。③按對角線順序擰緊基準(zhǔn)側(cè)和非基準(zhǔn)側(cè)滑塊座上的各個螺釘。液體靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油液經(jīng)節(jié)流器輸送到導(dǎo)軌面的油腔，形成承載油膜，將相互接觸的金屬表面隔開，實現(xiàn)液體摩擦。3．液體靜壓導(dǎo)軌3.3.2導(dǎo)軌副的維護要點1．間隙調(diào)整①壓板調(diào)整間隙，如圖3.9所示。圖3.9壓板調(diào)整間隙圖3.10鑲條調(diào)整間隙②鑲條調(diào)整間隙，如圖3.10所示。圖3.11壓板鑲條調(diào)整間隙③壓板鑲條調(diào)整間隙，如圖3.11所示。滾珠導(dǎo)軌副的預(yù)緊如圖3.12所示。2．滾珠導(dǎo)軌副的預(yù)緊圖3.12滾珠導(dǎo)軌的預(yù)緊1—循環(huán)式直線滾動塊；2—淬火鋼導(dǎo)軌①采用過盈配合法，就是預(yù)加載荷大于外載荷，預(yù)緊力產(chǎn)生過盈量為2～3

m，過大會使?fàn)恳υ黾?。②采用調(diào)整法，就是利用螺釘、斜塊或偏心輪調(diào)整進行預(yù)緊。導(dǎo)軌常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂，滑動導(dǎo)軌用潤滑油，而滾動導(dǎo)軌既可用潤滑油也可用潤滑脂。3．導(dǎo)軌的潤滑常用的有刮板式、卷簾式和疊層式防護罩，大多用于長導(dǎo)軌上。4．導(dǎo)軌的防護3.4刀庫及換刀裝置3.4.1結(jié)構(gòu)特點 3.4.2刀庫及換刀裝置的維護要點 3.4.1結(jié)構(gòu)特點1．刀庫系統(tǒng)的主要構(gòu)件根據(jù)刀庫的容量、外型和取刀方式可分為以下幾種。（1）斗笠式刀庫。

圖3.13斗笠式刀庫（2）圓盤式刀庫。圖3.14圓盤式刀庫（3）鏈條式刀庫。圖3.15鏈條式刀庫自動換刀系統(tǒng)是CNC工具機的重要組成部分，主要是將加工所需刀具，從刀庫中傳送到主軸夾持機構(gòu)上。數(shù)控工具機的自動換刀系統(tǒng)大概分為油壓機構(gòu)、氣壓機構(gòu)和電氣式凸輪機構(gòu)。2．自動換刀系統(tǒng)圖3.16立式加工中心的機械手圖3.17臥式加工中心的機械手未來工具機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，均以追求高速、高精度、高效率為目標(biāo)。3．刀庫技術(shù)發(fā)展趨勢3.4.2刀庫及換刀裝置的維護要點（1）嚴(yán)禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止在機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。（2）順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫上的順序要正確。（3）用手動方式往刀庫上裝刀時，要確保裝到位、裝牢靠。檢查刀座上的鎖緊是否可靠。（4）經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回?fù)Q刀點位置是否到位。（5）要注意保持刀具、刀柄和刀套的清潔。（6）開機時，應(yīng)先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關(guān)和電磁閥能否正常動作。3.5液壓及氣壓傳動裝置 3.5.1結(jié)構(gòu)特點 3.5.2液壓及氣壓傳動裝置的維護要點所用的液壓和氣壓傳動裝置應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、易于控制和調(diào)節(jié)。

3.5.1結(jié)構(gòu)特點液壓和氣壓傳動系統(tǒng)在數(shù)控機床中具有如下輔助功能。（1）自動換刀所需的動作，如機械手的伸、縮、回轉(zhuǎn)和擺動及刀具的松開和夾緊動作。（2）機床運動部件的平衡，如機床主軸箱的重力平衡，刀庫機械手的平衡等。（3）機床運動部件的運動、制動和離合器的控制、齒輪撥叉掛擋等。1．液壓和氣壓傳動系統(tǒng)在數(shù)控機床中的功能（4）機床運動部件的支撐，如動、靜壓軸承，液壓導(dǎo)軌等。（5）機床的潤滑和冷卻。（6）機床防護罩、板、門的自動開關(guān)。（7）工作臺的夾緊、松開及其自動交換動作。（8）夾具的自動放松、夾緊。（9）工件、工具定位面和交換工作臺的自動吹屑、清理、定位基準(zhǔn)面等。液壓和氣壓傳動系統(tǒng)一般由以下5個部分組成。（1）動力裝置。（2）執(zhí)行裝置。（3）控制與調(diào)節(jié)裝置。（4）輔助裝置。（5）傳動介質(zhì)。2．液壓和氣壓傳動系統(tǒng)的構(gòu)成圖3.18所示為TND360型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理。該機床液壓系統(tǒng)由液壓站和5條液壓支路組成。分別是卡盤夾緊支路、尾架套筒移動支路、主軸變速支路和兩條預(yù)留支路。3．?dāng)?shù)控車床的液壓系統(tǒng)圖3.18

TND360型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)原理圖1—液壓電動機；2—聯(lián)軸器；3—變量泵；4—單向閥；5—蓄電器；6—溢流閥；7，11—手動換向閥；8—濾油器；9—減壓閥；10，15，21，25，28—電磁換向閥；12，14，19，23—壓力繼電器；13，20，24，27，29—液壓缸；16，22，26—單向減壓閥；17—節(jié)流閥；18—液控單向閥（1）液壓工作站。（2）卡盤夾緊支路。（3）尾架套筒移動支路。（4）主軸變速支路。（5）預(yù)留支路。4．H400型臥式加工中心的氣壓傳動系統(tǒng)圖3.19

H400型臥式加工中心氣壓傳動系統(tǒng)原理圖3.5.2液壓及氣壓傳動裝置的維護要點1．液壓系統(tǒng)的維護要點（1）控制油液污染，保持油液清潔，是確保液壓系統(tǒng)正常工作的重要措施。（2）控制液壓系統(tǒng)中油液溫升是減少能源消耗、提高系統(tǒng)效率的一個重要環(huán)節(jié)。（3）控制液壓系統(tǒng)泄漏極為重要，因為泄漏和吸空是液壓系統(tǒng)常見的故障。（4）防止液壓系統(tǒng)振動。（5）嚴(yán)格執(zhí)行日常點檢制度。（6）嚴(yán)格執(zhí)行定期緊固、清洗、過濾和更換制度。（1）各液壓閥、液壓缸及管子接頭處是否有外漏。（2）液壓泵或液壓馬達運轉(zhuǎn)時是否有異常噪聲等現(xiàn)象。（3）液壓缸移動時工作是否正常平穩(wěn)。（4）液壓系統(tǒng)的各測壓點壓力是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，壓力是否穩(wěn)定。（5）油液的溫度是否在允許的范圍內(nèi)。（6）液壓系統(tǒng)工作時有無高頻振動。2．液壓系統(tǒng)的點檢（7）電氣控制或撞塊（凸輪）控制的換向閥工作是否靈敏可靠。（8）油箱內(nèi)油量是否在油標(biāo)刻線范圍內(nèi)。（9）行程開關(guān)或限位擋塊的位置是否有變動。（10）液壓系統(tǒng)手動或自動工作循環(huán)時是否有異?，F(xiàn)象。（11）定期對郵箱內(nèi)的油液進行取樣化驗，檢查油液質(zhì)量，定期過濾或更換油液。（12）定期檢查蓄能器的工作性能。（13）定期檢查冷卻器和加熱器的工作性能。（14）定期檢查和緊固重要部位的螺釘、螺母、接頭和法蘭螺釘。（15）定期檢查和更換密封件。（16）定期檢查、清洗或更換液壓件。（17）定期檢查、清洗或更換濾芯。（18）定期檢查、清洗油箱和管道。（1）保證供給潔凈的壓縮空氣。（2）保證空氣中含有適量的潤滑油。大多數(shù)氣動執(zhí)行元件和控制元件都要求適度的潤滑。如果潤滑不良將會發(fā)生以下故障：①由于摩擦阻力增大則造成汽缸推力不足，閥芯動作失靈；②由于密封材料的磨損而造成空氣泄