数控机床维修资料

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①油气润滑方式。 这种润滑方式近似于油雾润 滑方式,所不同的是,油气润滑是定时定量的把油雾 送进轴承空隙中,这样既实现了油雾润滑,又不至于 油雾太多而污染周围空气;后者则是连续供给油雾。 ②喷注润滑方式。 它用较大流量的恒温油(每 个轴承3~4L/min)喷注到主轴轴承,以达到润滑冷 却的目的。需要特别指出的是,较大流量的油,不是 自然回流,而是用排油泵强制排油,同时,采用专用 高精度大容量恒温油箱,油温变动控制在±0.5℃。
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④法兰盘 4 的沟槽深度应大于 12mm (单边),主轴上的 锯齿尖而深;一般在5~7mm范围内,以确保具有足够的甩油 空间。法兰盘4处的主轴锯齿向后倾斜,法兰盘5处的主轴锯 齿向前倾斜, ⑤法兰盘4上的沟槽与主轴6上的护油槽对齐,以保证被 主轴甩至法兰盘沟槽内腔的油液能可靠地流回油箱。 ⑥套筒前端的回油斜孔7及法兰盘4的泄油孔9流量为进 油孔1的2~3倍,以保证压力油能顺利地流回油箱。
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例2 主轴漏油
故障现象:ZJK7532铣钻床加工过程中出现漏油 分析及处理过程:该铣钻床为手动换挡变速,通过主轴 箱盖上方的注油孔加入冷却润滑油。在加工时只要速度达到 400rpm时,油就会顺着主轴流下来。观察油箱油标,油标显 示在油在上限位置。拆开主轴箱上盖,发现冷却油已注满了 主轴箱(还未超过主轴轴承端),游标也被油浸没。可以肯 定是油加的过多,在达到一定速度时油弥漫所致。放掉多余 的油后主轴运转时漏油问题解决。外部观察油标正常,是因 为加油过急导致游标的空气来不及排出,油将游标浸没,从 而给加油者假象,导致加油过多,从而漏油。
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例3 主轴箱渗油
故障现象:CJK6032车床主轴箱部位有油渗出
分析及处理过程:将主轴外部防护罩拆下,发现油是从 主轴编码器处渗出。该CJK6032车床的编码器安装在主轴箱 内,属于第三轴,该编码器的油密封采用O型密封圈的密封 方式。拆下编码器,将编码器轴卸下,发现该O型密封圈的 橡胶已磨损,弹簧已露出来,属于安装O型密封圈不当所致 。更换密封圈后问题解决。
1.2 主轴部件
数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件,要求 主轴部件具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、 抗振性、耐磨性、和低的温升,其结构必须很好的解决刀具和 工具的装夹、轴承的配置、轴承间隙调整和润滑密封等问题。 数控机床的主轴部件主要有以下几个部分: 主轴本体及密封装置、支承主轴的轴承、配置在主轴内部 的刀具卡进及吹屑装置、主轴的准停装置等。
当外部切削液、切屑及灰尘等沿主轴6与法兰盘5之间的间 隙进入时,经法兰盘5的沟槽由泄漏孔7排出,少量的切削液、 切屑及灰尘进入前锯齿沟槽,在主轴6高速旋转的离心力作用 下仍被甩至法兰盘5的沟槽内由泄油孔7排出,达到了主轴端部 密封的目的。
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要使间隙密封结构能在一定的压力和温度范围内具有良 好的密封防泄漏性能,必须保证法兰盘4和5与主轴及轴承端 面的配合间隙符合如下条件。 ①法兰盘 4 与主轴 6 的配合间隙应控制在 0.1 ~ 0.2mm (单 边)范围内。如果间隙偏大,则泄漏量将按照间隙的3次方扩 大;若间隙过小,由于加工及安装的误差,容易与主轴局部 接触使主轴局部升温并产生噪声。+ ②法兰盘 4 内端与轴承端面的间隙应控制在 0.15 ~ 0.3mm 之间。小间隙可使压力油直接被挡住并沿法兰盘4内端面下部 的泄油孔9经回油斜孔7流回油箱。 ③法兰盘5与主轴的配合间隙应控制在0.15~0.25mm(单 边)范围内。间隙太大,进入主轴6内的切削液及杂物会显著 增多,间隙太小,则容易与主轴接触。法兰盘5沟槽深度应大 于10mm(单边),泄漏孔 7应大于 Φ 6mm ,并位于主轴下端靠 近沟槽内壁处。
1 数控机床主传动系统与主轴部件的故障 诊断与维修
数控机床的主传动承受主切削力,它的功率大小与回转速 度直接影响着机床的加工效率。而主轴部件是保证机床加工精 度和自动化程度的主要部件,它们对数控机床的性能有着决定 性的影响。 由于数控机床的主轴驱动广泛采用交、直流主轴电动机, 这就使得主传动的功率和调速范围较普通机床大为增加。同时 为了进一步满足对主传动调速和转矩输出的要求,在数控机床 上常采用机电结合的方法,即同时采用电动机调速和机械齿轮 变速这两种方法。
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润滑油泄漏
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刀具不能夹 紧 刀具夹紧后 不能松开
1.4 主传动系统维修实例
例1 主轴噪声的故障维修 故障现象:车床CK6140在1200转时,主轴噪声变大 分析及处理过程:CK6140采用的是齿轮变速传动。一般来 讲主轴产生噪声的噪声源主要有:齿轮在啮合时的冲击和摩擦 产生的噪声;主轴润滑油箱的油不到位产生的噪声;主轴轴承 的不良引起的噪声。将主轴箱上盖的固定螺钉松开,卸下上盖 ,发现油箱的油在正常水平。检查该挡位的齿轮及变速用的拨 叉,看看齿轮有没有毛刺及啮合硬点,结果正常,拨叉上的铜 块没有摩擦痕迹,且移动灵活。在排除以上故障后,卸下皮带 轮及卡盘,松开前后锁紧螺母,卸下主轴,检查主轴轴承,检 查中发现轴承的外环滚道表面上有一个细小的凹坑碰伤,更换 轴承,重新安装好后,用声级计检测,主轴噪声降到73.5dB。
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2、防泄漏
在密封件中,被密 封的介质往往是以穿漏、 渗透或扩散的形式越界 泄漏到密封连接处的彼 侧。造成泄漏的基本原 因是流体从密封面上的 间隙中溢出。或是由于 密封部件内外两侧密封 介质的压力差或浓度差, 致使流体向压力或浓度 低的一侧流动。
图1卧式加工中心主轴前支承的密封结构 1 、进油口; 2 、轴承; 3 、 4 、 5 、法兰盘 ;6、主轴;7、泄漏孔;8、回油斜孔;9 、泄油孔
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3.刀具夹紧
在自动换刀机床的刀具自动夹紧装置中,刀具自动夹紧装 置的刀杆常采用7:24的大锥度锥柄,既利于定心,也为松刀 带来方便。用蝶形弹簧通过拉杆及夹头拉住刀柄的尾部,使刀 具锥柄和主轴锥孔紧密配合,夹紧力达10000N以上。松刀时, 通过液压缸活塞推动拉杆来压缩蝶形弹簧,使夹头张开,夹头 与刀柄上的拉钉脱离,刀具就可拔出进行新、旧刀具的更换, 新刀装入后,液压缸活塞后移,新刀具又被蝶形弹簧拉紧。在 活塞推动拉杆松开刀柄的过程中,压缩空气由喷气头经过活塞 中心孔和拉杆中的孔吹出,将锥孔清理干净,防止主轴锥孔中 掉入切屑和灰尘,把主轴锥孔表面和刀杆的锥柄划伤,同时保 证刀具的正确位置。
主轴的结构根据数控机床的规格、精度采用不同的主轴轴 承。一般中小规格的数控机床的主轴部件多采用成组的高精度 滚动轴承;重型数控机床采用液体静压轴承;高精度数控机床 采用气体静压轴承;转速达 20000r/min的主轴采用磁力轴承或 氮化硅材料的陶瓷滚珠轴承。
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1、主轴润滑
为了保证主轴有良好的润滑,减少摩擦发热,同 时又能把主轴组件的热量带走,通常采用循环式润滑 系统。用液压泵供油强力润滑,在油箱中使用油温控 制器控制油液温度。现在许多数控机床的主轴采用高 级锂基润滑脂封闭方式润滑,每加一次油脂可以使用 7~10年,简化了结构,降低了成本且维护保养简单, 但是需要防止润滑油和油脂混合,通常采用迷宫式密 封方式。为了适应主轴转速向更高速化发展的需要, 新的润滑冷却方式相继开发出来。这些新的润滑冷却 方式不单要减少轴承温升,还要减少轴承内外圈的温 差,以保证主轴热变形小。
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1.3 主传动系统的常见故障及排除方法(见表1)
表1
序号 1 故障现象 主轴发热
主传动系统的常见故障及排除方法
故障原因 主轴轴承损伤或轴承不清洁 主轴前端盖与主轴箱体压盖研伤 轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂涂抹过多 排除方法 更换轴承,清除脏物 修磨主轴前端盖,使其压紧主轴前轴承,轴承与 后盖有0.02~0.05mm间隙 涂抹润滑油脂,每个3ml 移动电动机座,拉紧皮带,然后将电动机座重新 锁紧 用汽油清洗后擦干净,再装上 更换新皮带 调整摩擦离合器,修磨或更换摩擦片 涂抹润滑脂保证每个轴承涂抹润滑脂量不得超过 3ml 带轮上的平衡块脱落,重新进行动平衡 移动电动机座,使皮带松紧度合适 调整啮合间隙或更换新齿轮 修复或更换轴承,校直传动轴 改变油泵转向或修理油泵 将吸油管插入油面以下2/3 清除堵塞物 调整供油压力 调整供油量 更换密封件 更换管件 调整蝶形弹簧行程长度 顺时针旋转松夹刀具弹簧上的螺母使其最大工作 载荷不得超过13kN 逆时针旋转松夹刀具弹簧上的螺母使其最大工作 武汉华中数控股份有限公司 载荷不得超过 13kN 调整液压压力和活塞行程开关位置
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1.1 主传动系统
数控机床的主传动系统常采用的配置形式有: 1、带有变速齿轮的主传动 滑移齿轮的换挡常采用液压拨叉或直接由液压缸带动,还可通 过电磁离合器直接实现换挡。这种配置方式在大、中型数控机床中 采用较多。 2、电动机与主轴直联的主传动 其特点是结构紧凑,但主轴转速的变化及转矩的输出和电动机 的输出特性一致,因而使用受到一定的限制。 3、采用带传动的形式 这种形式可避免齿轮传动引起的振动和噪声,但只能用在低扭 矩的情况下。这种配置在小机床中经常使用。 4、电主轴 电主轴通常作为现代机电一体化的功能部件,采用在高速数控 机床上,其主轴部件结构紧凑,重量轻,惯量小,可提高起动、停 止的响应特性,有利于控制振动和噪声,缺点是制造和维护困难且 武汉华中数控股份有限公司 成本较高。
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例4 加工件粗糙度不合格 故障现象:CK6136车床车削工件粗糙度不合格 分析及处理过程:该机床在车削外圆时,车削纹路不清 晰,精车后粗糙度达不到。在排除工艺方面的因素后(如刀 具、转速、材质、进给量、吃刀量等),将主轴挡位挂到空 挡,用手旋转主轴,感觉主轴较松。打开主轴防护罩,松开 主轴止退螺钉,收紧主轴锁紧螺母用手旋转主轴,感觉主轴 合适后,锁紧主轴止退螺钉,重新精车削,问题得到解决。
数控机床常见机械
故障及其维修
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数控机床机械部分的故障与普通机床机械部分的故障有许 多共同点,因此在对机械故障进行诊断及维修时,有许多地方 是相通的。但是,数控机床大量采用电气控制与电气驱动,这 就使得数控机床的机械结构与普通机床的机械结构相比有很大 的简化,使其机械结构的故障呈现出一些新的特征。在实际中, 机械故障的种类繁多,本章只能介绍一些共性的部件故障,如 主传动系统、进给系统、机床导轨等。
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加工中心主轴前支承的密封结构。卧式加工中心主轴前支 承处采用的双层小间隙密封装置。主轴前端车出两组锯齿形护 油槽,在法兰盘4和5上开沟槽及泄漏孔,当喷入轴承 2内的油 液流出后被法兰盘4内壁挡住,并经过其下部的泄油孔9和套筒 3上的回油斜孔7流回油箱,少量油液沿着主轴 6流出时,主轴 护油槽在离心力的作用下被甩至法兰盘4的沟槽内,经过回油 斜孔7重新流回油箱,达到了润滑介质防泄漏的目的。
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主轴在强力 切削时停转
电动机与主轴连接的皮带过松 皮带表面有油 皮带使用过久而失效 摩擦离合器调整过松或磨损
ห้องสมุดไป่ตู้
3
主轴噪声
缺少润滑 小带轮与大带轮传动平稳情况不佳 主轴与电动机连接的皮带过紧 齿轮啮合间隙不均匀或齿轮损坏 传动轴承损坏或传动轴弯曲
4
主轴没有润 滑油循环或 润滑不足
油泵转向不正确,或间隙太大 吸油管没有插入油箱的油面下面 油管和滤油器堵塞 润滑油压力不足 润滑油过量 密封件损坏 管件损坏 蝶形弹簧位移量较小 刀具松紧弹簧上的螺母松动 松刀弹簧压合过紧 液压缸压力和行程不够
本章首先介绍数控机床主传动系统与主轴部件的故障诊断 与维修;然后介绍进给系统的二个主要部件——滚珠丝杠副和 导轨副的故障诊断与维修。由于滚珠丝杠副和导轨副时为适应 数控机床的特殊要求而特有的,因此对它们的结构及材料性能 作了一些介绍,以便读者了解;最后介绍刀库及换刀装置的故 障及维修。
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