第七章 數(shù)控機床機械結構

1、數(shù)控機床維修創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)系列教材數(shù)控機床維修創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)系列教材現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修2021-12-271第七章 數(shù)控機床機械結構的維修與調(diào)整天津工程師范學院天津工程師范學院數(shù)控機床維修創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)系列教材數(shù)控機床維修創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)系列教材現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修 教學提示：數(shù)控機床由于采用了電氣自動控制，其機械結構大為簡化，數(shù)控機床加工高精度合格產(chǎn)品，不僅取決于電氣控制的可靠性，還取決于機械結構的平穩(wěn)性和可靠性、機械零件與裝配的精度。機械故障不僅影響加工零件的誤差和表面質(zhì)量，還可能引起停機和電氣元件的損壞。經(jīng)驗

2、表明：數(shù)控機床30%以上的故障與機械結構有關，因此，數(shù)控機床機械結構的維護、保養(yǎng)、維修和調(diào)整應給以足夠的重視。 教學要求：了解數(shù)控機床主軸的變速方式、主軸部件，常用進給機械結構工作原理，常用自動換刀機構、回轉(zhuǎn)工作臺的結構；掌握數(shù)控機床主軸部件的調(diào)整和主傳動系統(tǒng)的常見故障及排除方法，常用進給傳動機械的調(diào)整和故障維修方法，自動換刀機構的調(diào)整和故障維修方法，液壓與氣動傳動系統(tǒng)的維護和故障排除方法，回轉(zhuǎn)工作臺的調(diào)整和維修。2021-12-272數(shù)控機床維修創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)系列教材數(shù)控機床維修創(chuàng)新型應用人才培養(yǎng)系列教材現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修2021-12-273第一章緒論

3、 7.1 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的維修與調(diào)整 7.2 數(shù)控機床進給系統(tǒng)維修與調(diào)整 7.3 自動換刀裝置的維修與調(diào)整7.4 數(shù)控機床輔助機構的維修與調(diào)整 7.4 數(shù)控機床輔助機構的維修與調(diào)整2021-12-274一、主軸變速方式一、主軸變速方式 1無級變速 數(shù)控機床一般采用直流或交流主軸伺服電動機實現(xiàn)主軸無級變速。 2分段無級變速 (1)帶有變速齒輪的主傳動(見圖7-1a) (2)通過帶傳動的主傳動(見圖7-1b) (3)用兩個電動機分別驅(qū)動主軸(見圖7-1c) (4)內(nèi)裝電動機主軸變速 （如圖7-1d所示）7.1 數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的維修與調(diào)整2021-12-275二、主軸部件二、主軸部件 l 主

4、軸部件是機床的一個關鍵部件，它包括主軸的支承、安裝在主軸上的傳動零件等。主軸部件質(zhì)量的好壞直接影響加工質(zhì)量。無論哪種機床的主軸部件都應滿足下述幾個方面的要求：主軸的回轉(zhuǎn)精度、部件的結構剛度和抗振性、運轉(zhuǎn)溫度和熱穩(wěn)定性以及部件的耐磨性和精度保持能力等。對于數(shù)控機床尤其是自動換刀數(shù)控機床，為了實現(xiàn)刀具在主軸上的自動裝卸與夾持，還必須有刀具的自動夾緊裝置、主軸準停裝置和主軸孔的清理裝置等結構。l （一）主軸端部的結構形狀（一）主軸端部的結構形狀l 圖7-2a為車床主軸端部，卡盤靠前端的短圓錐面和凸緣端面定位，用撥銷傳遞轉(zhuǎn)矩，卡盤裝有雙頭螺栓，卡盤裝于主軸端部時，螺栓從凸緣上的孔中穿過，轉(zhuǎn)動快卸卡板將

5、數(shù)個螺栓同時栓住，再擰緊螺母將卡盤固牢在主軸端部。主軸為空心，前端有莫氏錐度孔，用以安裝頂尖或心軸。l 圖7-2b為銑、鏜類機床的主軸端部，銑刀或刀桿在前端7:24的錐孔內(nèi)定位，由于不能自鎖要用拉桿從主軸后端拉緊，而且由前端的端面鍵傳遞轉(zhuǎn)矩。2021-12-2762021-12-277 圖7-2c為外圓磨床砂輪主軸的端部；圖d為內(nèi)圓磨床砂輪主軸端部；圖e為鉆床與普通鏜桿端部，刀桿或刀具由莫氏錐孔定位，用錐孔后端第一扁孔傳遞轉(zhuǎn)矩，第二個扁孔用以拆卸刀具。但在數(shù)控鏜床上要使用b圖的形式，圖為7:24的錐孔沒有自鎖作用，便于自動換刀時拔出刀具；圖7-2（f）為快換鉆套。2021-12-278（二）主

6、軸部件的支承（二）主軸部件的支承 1主軸部件常用滾動軸承的類型 圖7-3a為錐孔雙列圓柱滾子軸承，內(nèi)圈為1：12的錐孔，當內(nèi)圈沿錐形軸頸軸向移動時，內(nèi)圈脹大以調(diào)整滾道的間隙。滾子數(shù)目多，兩列滾子交錯排列，因而承載能力大，剛性好，允許轉(zhuǎn)速高。它的內(nèi)、外圈均較薄，因此，要求主軸軸頸與箱體孔均有較高的制造精度，以免軸頸與箱體孔的形狀誤差使軸承滾道發(fā)生畸變而影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度。該軸承只能承受徑向載荷。 圖7-3b是雙列推力角接觸球軸承，接觸角為60，球徑小，數(shù)目多，能承受雙向軸向載荷。磨薄中間隔套，可以調(diào)整間隙或預緊，軸向剛度較高，允許轉(zhuǎn)速高。該軸承一般與雙列圓柱滾子軸承配套用作主軸的前支承，并將其外

7、圈外徑做成負偏差，保證只承受軸向載荷。2021-12-2792021-12-2710 圖7-3c是雙列圓錐滾子軸承，它有一個公用外圈和兩個內(nèi)圈，由外圈的凸肩在箱體上軸向定位，箱體孔可以鏜成通孔。磨薄中間隔套可以調(diào)整間隙或預緊，兩列滾子的數(shù)目相差一個，能使振動頻率不一致，明顯改善了軸承的動態(tài)性。這種軸承能同時承受徑向和軸向載荷，通常用作主軸的前支承。2021-12-2711圖7-3d為帶凸肩的雙列圓柱滾子軸承，結構上與圖c相似，可用作主軸前支承；滾子作成空心的，保持架為整體結構，充滿滾子之間的間隙，潤滑油由空心滾子端面流向擋邊摩擦處，可有效地進行潤滑和冷卻?？招臐L子承受沖擊載荷時可產(chǎn)生微小變形，

8、能增大接觸面積并有吸振和緩沖作用。2021-12-2712圖7-3e為帶預緊彈簧的圓錐滾子軸承，彈簧數(shù)目為1620根，均勻增減彈簧可以改變預加載荷的大小。2滾動軸承的精度圖滾動軸承的精度圖 主軸部件所用滾動軸承的精度有高級6（E）、精密級5（D）、特精級4（C）和超精級2（B）。前支承的精度一般比后支承的精度高一級，也可以用相同的精度等級。普通精度的機床通常前支承取4（C）、5（D）級，后支承用5（D）、6（E）級。特高精度的機床前后支承均用級2（B）級精度。2021-12-27133主軸滾動軸承的配置 在實際應用中，數(shù)控機床主軸軸承常見的配置有下列三種形式. 圖a所示的配置形式能使主軸獲得較

9、大的徑向和軸向剛度，可以滿足機床強力切削的要求，普遍應用于各類數(shù)控機床的主軸，如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。這種配置的后支承也可用圓柱滾子軸承，進一步提高后支承徑向剛度。 圖b所示的配置沒有圖a所示的主軸剛度大，但這種配置提高了主軸的轉(zhuǎn)速，適合主軸要求在較高轉(zhuǎn)速下工作的數(shù)控機床。目前，這種配置形式在立式、臥式加工中心機床上得到廣泛應用，滿足了這類機床轉(zhuǎn)速范圍大、最高轉(zhuǎn)速高的要求。為提高這種形式配置的主軸剛度，前支承可以用四個或更多個的軸承相組配，后支承用兩個軸承相組配。2021-12-27142021-12-2715圖 c所示的配置形式能使主軸承受較重載荷(尤其是承受較強的動載荷)，徑向和

10、軸向剛度高，安裝和調(diào)整性好。但這種配置相對限制了主軸最高轉(zhuǎn)速和精度，適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床主軸。2021-12-2716 為提高主軸組件剛度，數(shù)控機床還常采用三支承主軸組件。尤其是前后軸承間跨距較大的數(shù)控機床，采用輔助支承可以有效地減少主軸彎曲變形。三支承主軸結構中，一個支承為輔助支承，輔助支承可以選為中間支承，也可以選為后支承。輔助支承在徑向要保留必要的游隙，避免由于主軸安裝軸承處軸徑和箱體安裝軸承處孔的制造誤差(主要是同軸度誤差)造成的干涉。輔助支承常采用深溝球軸承。2021-12-27174主軸滾動軸承的預緊 所謂軸承預緊，就是使軸承滾道預先承受一定的載荷，不僅能消除間隙而

11、且還使?jié)L動體與滾道之間發(fā)生一定的變形，從而使接觸面積增大，軸承受力時變形減少，抵抗變形的能力增大。 (1)軸承內(nèi)圈移動 如圖7-5所示，這種方法適用于錐孔雙列圓柱滾子軸承。圖a的結構簡單，但預緊量不易控制，常用于輕載機床主軸部件。圖b用右端螺母限制內(nèi)圈的移動量，易于控制預緊量。圖c在主軸凸緣上均布數(shù)個螺釘以調(diào)整內(nèi)圈的移動量，調(diào)整方便，但是用幾個螺釘調(diào)整，易使墊圈歪斜。圖d將緊靠軸承右端的墊圈做成兩個半環(huán)，可以徑向取出，修磨其厚度可控制預緊量的大小，調(diào)整精度較高，調(diào)整螺母一般采用細牙螺紋，便于微量調(diào)整，而且在調(diào)好后要能鎖緊防松。2021-12-2718 (2)修磨座圈或隔套 圖7-6a為軸承外圈

12、寬邊相對(背對背)安裝，這時修磨軸承內(nèi)圈的內(nèi)側；圖7-6b為外圈窄邊相對(面對面)安裝，這時修磨軸承外圈的窄邊。在安裝時按圖示的相對關系裝配，并用螺母或法蘭蓋將兩個軸承軸向壓攏，使兩個修磨過的端面貼緊，這樣在兩個軸承的滾道之間產(chǎn)生預緊。另一種方法是將兩個厚度不同的隔套放在兩軸承內(nèi)、外圈之間，同樣將兩個軸承軸向相對壓緊，使?jié)L道之間產(chǎn)生預緊，如圖7-7a、b所示。2021-12-2719 （三）主軸的材料和熱處理（三）主軸的材料和熱處理 主軸材料可根據(jù)強度、剛度、耐磨性、載荷特點和熱處理變形大小等因素來選擇。主軸剛度與材質(zhì)的彈性模量E有關。無論是普通鋼還是合金鋼其E值基本相同。因此，對于一般要求的

13、機床其主軸可用價格便宜的中碳鋼、45鋼，進行調(diào)質(zhì)處理后硬度為2228HRC；當載荷較大或存在較大的沖擊時，或者精密機床的主軸為減少熱處理后的變形，或者需要作軸向移動的主軸為了減少它的磨損時，則可選用合金鋼。常用的合金鋼有：40Cr進行淬硬硬度達到4050HRC，或者用20Cr進行滲碳淬硬使硬度達到5662HRC。某些高精度機床的主軸材料則選用38CrMoAl進行氮化處理，使硬度達到8501000HV。2021-12-2720 （四）主軸的潤滑與冷卻（四）主軸的潤滑與冷卻 主軸軸承潤滑和冷卻是保證主軸正常工作的必要手段。為了盡可能減少主軸部件溫升引起的熱變形對機床工作精度的影響，通常利用潤滑油循

14、環(huán)系統(tǒng)把主軸部件的熱量帶走，使主軸部件與箱體保持恒定的溫度，在某些數(shù)控機床上，采用專用的冷卻裝置，控制主軸箱溫升。有些主軸軸承用高級油脂潤滑，每加一次油脂可以使用710年。對于某些主軸要采用油氣潤滑、噴注潤滑和突入滾道潤滑等措施，以保證在高速時正常冷卻潤滑效果。2021-12-2721 三、主軸準停三、主軸準停 主軸準停功能又稱主軸定位功能(Spindle Specified Position Stop)，即當主軸停止時，控制其停于固定的位置，這是自動換刀所必須的功能。 主軸準?？煞譃闄C械準停與電氣準停，它們的控制過程是一樣的，機械準停控制過程如圖7-8所示。常用的電氣準停有：磁傳感器主軸準停

15、；編碼器型主軸準停；數(shù)控系統(tǒng)控制準停。圖7-8主軸準?？刂茍D四、數(shù)控車床主軸部件的結構與調(diào)整四、數(shù)控車床主軸部件的結構與調(diào)整 1主軸部件結構主軸部件結構 圖7-9是CK7815型數(shù)控車床主軸部件結構圖，該主軸工作轉(zhuǎn)速范圍為15-5000rmin。主軸9前端采用三個角接觸軸承12，通過前支承套14支承，由螺母11預緊。后端采用圓柱滾子軸承15支承，徑向間隙由螺母3和螺母7調(diào)整。螺母8和螺母10分別用來鎖緊螺母7和螺母11，防止螺母7和11的回松。帶輪2直接安裝在主軸9上(不卸荷)。同步帶輪1安裝在主軸9后端支承與帶輪之間，通過同步帶和安裝在主軸脈沖發(fā)生器4軸上的另一同步帶輪相連，帶動主軸脈沖發(fā)生

16、器4和主軸同步運動。在主軸前端，安裝有液壓卡盤或其他夾具。2021-12-27222主軸部件的拆卸與調(diào)整主軸部件的拆卸與調(diào)整 (1) 主軸部件的拆卸 主軸部件在維修時需要進行拆卸。拆卸前應做好工作場地清理、清潔工作和拆卸工具及資料的準備工作，然后進行拆卸操作。拆卸操作順序大致如下： 1) 切斷總電源及主軸脈沖發(fā)生器等電氣線路?？傠娫辞袛嗪螅瑧鹣卤ｋU裝置，防止他人誤合閘而引起事故。 2) 切斷液壓卡盤(圖7-9中未畫出)油路，排放掉主軸部件及相關各部分的潤滑油。油路切斷后，應放盡管內(nèi)余油，避免油溢出污染工作環(huán)境，管口應包扎，防止灰塵及雜物侵入。2021-12-2723 3) 拆下液壓卡盤(圖7

17、-9中未畫出)及主軸后端液壓缸等部件。排盡油管中余油并包扎管口。 4) 拆下電動機傳動帶及主軸后端帶輪和鍵。 5) 拆下主軸后端螺母3。 6) 松開螺釘5，拆下支架6上的螺釘，拆去主軸脈沖發(fā)生器(含支架、同步帶)。 7) 拆下同步帶輪1和后端油封件。 8) 拆下主軸后支承處軸向定位盤螺釘。 9) 拆下主軸前支承套螺釘。 10) 拆下(向前端方向)主軸部件。2021-12-2724 11) 拆下圓柱滾子軸承15和軸向定位盤及油封。 12) 拆下螺母7和螺母8。 13) 拆下螺母10和螺母11以及前油封。 14) 拆下主軸9和前端蓋13。主軸拆下后要輕放，不得碰傷各部螺紋及圓柱表面。 15) 拆下

18、角接觸球軸承12和前支承套14。 以上各部件、零件拆卸后，應清洗及防銹處理，并妥善存放保管。2021-12-2725 (2) 主軸部件裝配及調(diào)整 裝配前，各零件、部件應嚴格清洗，需要預先涂油的部件應涂油。裝配設備、裝配工具以及裝配方法，應根據(jù)裝配要求及配合部位的性質(zhì)選取。操作者必須注意，不正確或不規(guī)范的裝配方法，將影響裝配精度和裝配質(zhì)量，甚至損壞被裝配件。 對CK7815數(shù)控車床主軸部件的裝配過程，可大體依據(jù)拆卸順序逆向操作。主軸部件裝配時的調(diào)整，應注意以下幾個部位的操作：2021-12-2726 1) 前端三個角接觸球軸承，應注意前面兩個大口向外，朝向主軸前端，后一個大口向里(與前面兩個相反

19、方向)。預緊螺母11的預緊量應適當(查閱制造廠家說明書)，預緊后一定要注意用螺母10鎖緊，防止回松。 2) 后端圓柱滾子軸承的徑向間隙由螺母3和螺母7調(diào)整。調(diào)整后通過螺母8鎖緊，防止回松。 3) 為保證主軸脈沖發(fā)生器與主軸轉(zhuǎn)動的同步精度，同步帶的張緊力應合理。調(diào)整時先略略松開支架6上的螺釘，然后調(diào)整螺釘5，使之張緊同步帶。同步帶張緊后，再旋緊支架6上的緊固螺釘。2021-12-2727 4) 液壓卡盤裝配調(diào)整時，應充分清洗卡盤內(nèi)錐面和主軸前端外短錐面，保證卡盤與主軸短錐面的良好接觸?？ūP與主軸聯(lián)接螺釘旋緊時應對角均勻施力，以保證卡盤的工作定心精度。 5) 液壓卡盤驅(qū)動液壓缸(圖7-9中未畫出)

20、安裝時、應調(diào)好卡盤拉桿長度，保證驅(qū)動液壓缸有足夠的、合理的夾緊緊行程儲備量。2021-12-2728五、數(shù)控銑床主軸部件的結構與調(diào)整五、數(shù)控銑床主軸部件的結構與調(diào)整 1主軸部件結構 圖7-10是NT-J320A型數(shù)控銑床主軸部件結構圖。該機床主軸可作軸向運動，主軸的軸向運動坐標為數(shù)控裝置中的Z軸，軸向運動由直流伺服電動機16，經(jīng)同步齒形帶輪13、15，同步帶14，帶動絲杠17轉(zhuǎn)動，通過絲杠螺母7和螺母支承10使主軸套筒6帶動主軸5作軸向運動，同時也帶動脈沖編碼器12，發(fā)出反饋脈沖信號進行控制。2021-12-2729 主軸為實心軸，上端為花鍵，通過花鍵套11與變速箱聯(lián)接，帶動主軸旋轉(zhuǎn)，主軸前端

21、采用兩個特輕系列角接觸球軸承1支承，兩個軸承背靠背安裝，通過軸承內(nèi)圈隔套2，外圈隔套3和主軸臺階與主軸軸向定位，用圓螺母4預緊，消除軸承軸向間隙和徑向間隙。后端采用深溝球軸承；與前端組成一個相對于套筒的雙支點單固式支承。主軸前端錐孔為7:24錐度，用于刀柄定位。主軸前端端面鍵，用于傳遞銑削轉(zhuǎn)矩。快換夾頭18用于快速松、夾緊刀具。2021-12-2730 2主軸部件的拆卸與調(diào)整 (1) 主軸部件的拆卸 主軸部件維修拆卸前的準備工作與前述數(shù)控車床主軸部件拆卸準備工作相同。在準備就緒后，即可進行如下順序的拆卸工作： 1) 切斷總電源及脈沖編碼器12以及主軸電動機等電器的線路。 2) 拆下電動機法蘭盤

22、聯(lián)接螺釘。2021-12-2731 3) 拆下主軸電動機及花鍵套11等部件(根據(jù)具體情況，也可不拆此部分)。 4) 拆下罩殼螺釘，卸掉上罩殼。 5) 拆下絲杠座螺釘。 6) 拆下螺母支承10與主軸套筒6的聯(lián)接螺釘。 7) 向左移動絲杠7和螺母支承10等部件，卸下同步帶14和螺母支承10處與主軸套筒聯(lián)接的定位鎖。2021-12-2732 8)卸下主軸部件。 9)拆下主軸部件前端法蘭和油封。10)拆下主軸套筒。 11)拆下圓螺母4和9。 12)拆下前后軸承1和8以及軸承隔套2和3。 13)卸下快換夾頭18。 拆卸后的零件、部件應進行清洗和防銹處理，并妥善保管存放。 2021-12-2733 (2)

23、 主軸部件的裝配及調(diào)整 裝配前的準備工作與前述車床相同。裝配設備，工具及裝配方法根據(jù)裝配要求和裝配部位配合性質(zhì)選取。 裝配順序可大體按拆卸順序逆向操作。機床主軸部件裝配調(diào)整時應注意以下幾點：2021-12-2734 1) 為保證主軸工作精度，調(diào)整時應注意調(diào)整好預緊螺母4的預緊量。 2) 前后軸承應保證有足夠的潤滑油。 3) 螺母支承10與主軸套筒的聯(lián)接螺釘要充分旋緊。 4) 為保證脈沖編碼器與主軸的同步精度，調(diào)整時同步帶14應保證合理的張緊量。2021-12-2735 六、主軸部件的維護六、主軸部件的維護 數(shù)控機床主軸部件是影響機床加工精度的主要部件，它的回轉(zhuǎn)精度影響工件的加工精度；它的功率大

24、小和回轉(zhuǎn)速度影響加工效率；它的自動變速、準停和換刀等影響機床的自動化程度。 因此，要求主軸部件具有與本機床工作性能相適應的高回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、耐磨性和低的溫升。在結構上，必須很好地解決刀具和工件的裝夾、軸承的配置、軸承間隙調(diào)整和潤滑密封等問題。 2021-12-2736 主軸的結構根據(jù)數(shù)控機床的規(guī)格、精度采用不同的主軸軸承。一般中、小規(guī)格的數(shù)控機床的主軸部件多采用成組高精度滾動軸承；重型數(shù)控機床采用液體靜壓軸承，高精度數(shù)控機床采用氣體靜壓軸承；轉(zhuǎn)速達20 000rmin的主軸采用磁力軸承或氮化硅材料的陶瓷滾珠軸承。2021-12-2737 1防泄漏 在密封件中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、

25、滲透或擴散的形式越界泄漏到密封連接處的彼側。造成泄漏的基本原因是流體從密封面上的間隙中溢出，或是由于密封部件內(nèi)外兩側密封介質(zhì)的壓力差或濃度差，致使流體向壓力或濃度低的一側流動。圖7-11為臥式加工中心主軸前支承的密封結構。2021-12-2738 主軸的密封有接觸式和非接觸式密封。圖7-12是幾種非接觸密封的形式。 圖中a是利用軸承蓋與軸的間隙密封，軸承蓋的孔內(nèi)開槽是為了提高密封效果，這種密封用在工作環(huán)境比較清潔的油脂潤滑處；圖中b是在螺母的外圓上開鋸齒形環(huán)槽，當油向外流時，靠主軸轉(zhuǎn)動的離心力把油沿斜面甩到端蓋1的空腔內(nèi)，油液流回箱內(nèi)；2021-12-2739 圖中c是迷宮式密封結構，在切屑多

26、，灰塵大的工作環(huán)境下可獲得可靠的密封效果，這種結構適用油脂或油液潤滑的密封。非接觸式的油液密封時，為了防漏，重要的是保證回油能盡快排掉，要保證回油孔的暢通。 接觸式密封主要有油氈圈和耐油橡膠密封圈密封，如圖7-13所示。2021-12-2740 2刀具夾緊 在自動換刀機床的刀具自動夾緊裝置中，刀具自動夾緊裝置的刀桿常用7:24的大錐度錐柄，既利于定心，也為松刀帶來方便。用碟形彈簧通過拉桿及夾頭拉住刀柄的尾部，使刀具錐柄和主軸錐孔緊密配合，夾緊力達10 000N以上。2021-12-2741 松刀時，通過液壓缸活塞推動拉桿來壓縮碟形彈簧，使夾頭張開，夾頭與刀柄上的拉釘脫離，刀具即可拔出，進行新、

27、舊刀具的交換，新刀裝入后，液壓缸活塞后移，新刀具又被碟形彈簧拉緊。在活塞推動拉桿松開刀柄的過程中，壓縮空氣由噴氣頭經(jīng)過活塞中心孔和拉桿中的孔吹出，將錐孔清理干凈，防止主軸錐孔中掉入切屑和灰塵，把主軸錐孔表面和刀桿的錐柄劃傷，同時保證刀具的正確位置。主軸錐孔的清潔十分重要。2021-12-2742 七、主傳動鏈的維護七、主傳動鏈的維護 1) 熟悉數(shù)控機床主傳動鏈的結構、性能參數(shù)，嚴禁超性能使用。 2) 主傳動鏈出現(xiàn)不正常現(xiàn)象時，應立即停機排除故障。 3) 操作者應注意觀察主軸油箱溫度，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

28、度，防止因皮帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。2021-12-2743 5) 由液壓系統(tǒng)平衡主軸箱重量的平衡系統(tǒng)，需定期觀察液壓系統(tǒng)的壓力表，當油壓低于要求值時，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) 使用嚙合式電磁離合器變速的主傳動系統(tǒng)，離合器必須在低于12r/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。2021-12-2744 9) 每年對主軸潤滑恒溫油箱中的潤滑油更換一次，并清洗過濾器。 10) 每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵濾油器。 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

29、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?021-12-2745 14) 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，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)整到標準要求值；足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰塵清理徹底。2021-12-2746八、主傳動鏈故障及診斷方法 主傳動鏈常見故障及排除方法如表7-1所示。2021-12-2747 表7-1主傳動鏈常見故障診斷及排除方法2021-12-27482021-12-27492021-12-27502

30、021-12-2751 例7-1：加工中心主軸定位不良，引發(fā)換刀過程發(fā)生中斷。 例7-2：主軸噪聲較大，主軸無載情況下，負載表指示超過40%。 例7-3：機床在工作過程中，主軸箱內(nèi)機械變檔滑 移齒輪自動脫離嚙合，主軸停轉(zhuǎn)。 例7-4：主軸高速旋轉(zhuǎn)時發(fā)熱嚴重。2021-12-2752 7.2 數(shù)控機床進給系統(tǒng)維修與調(diào)整數(shù)控機床進給系統(tǒng)維修與調(diào)整 數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動或直線伺服電機的直線運動通過機械傳動結構轉(zhuǎn)化為執(zhí)行部件的直線或回轉(zhuǎn)運動。 目前，數(shù)控機床進給系統(tǒng)中的機械傳動裝置常用的有如下幾種：滾珠絲杠螺母副，導軌滑塊副，靜壓蝸桿蝸輪條，預加載荷雙

31、齒輪齒條及直線電動機。數(shù)控機床進給系統(tǒng)中的機械傳動裝置和器件具有高壽命、高剛度、無間隙、高靈敏度和低摩擦阻力等特點。2021-12-2753 一、滾珠絲杠螺母副一、滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動體的螺旋傳動元件。滾珠絲杠副有多種結構形式。按滾珠循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)回珠器用插管式的較多，內(nèi)循環(huán)回珠器用腰型槽嵌塊式的較多。 按螺紋軌道的截面形狀分為單圓弧和雙圓弧兩種截形。由于雙圓弧截形軸向剛度大于單圓弧截形，因此目前絲杠普遍采用雙圓弧截形。2021-12-2754 按預加負載形式分，可分為單螺母無預緊、單螺母變位導程預緊、單螺母加大鋼球徑向預緊、雙螺母墊片預

32、緊、雙螺母差齒預緊、雙螺母螺紋預緊。數(shù)控機床上常用雙螺母墊片式預緊，其預緊力一般為軸向載荷的1/3。 滾珠絲杠副與滑動絲杠螺母副比較有很多優(yōu)點：傳動效率高、靈敏度高、傳動平穩(wěn)；磨損小、壽命長；可消除軸向間隙，提高軸向剛度等。 滾珠絲杠螺母傳動廣泛應用于中小型數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)。在重型數(shù)控機床的短行程（6m以下）進給系統(tǒng)中也常被采用。2021-12-2755 （一）滾珠絲杠副的安裝（一）滾珠絲杠副的安裝 安裝方式對滾珠絲杠副承載能力、剛性及最高轉(zhuǎn)速有很大影響。滾珠絲杠螺母副在安裝時應滿足以下要求： 1滾珠絲杠螺母副相對工作臺不能有軸向竄動； 2螺母座孔中心應與絲杠安裝軸線同心； 3滾珠絲杠螺

33、母副中心線應平行于相應的導軌； 4能方便地進行間隙調(diào)整、預緊和預拉伸。2021-12-2756 常見安裝方式有以下四種情況： (1) 固定自由（G-Z方式） 如圖7-14的（a）所示， 僅在一端裝可以承受雙向載荷與徑向載荷的推力角接觸球軸承或滾針/推力圓柱滾子軸承，并進行軸向預緊，另一端完全自由，不做支承。這種支承方式結構簡單，但承載能力較小，適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，絲杠長度、行程不長的短軸向絲杠。2021-12-2757 (2) 固定支承方式（G-J方式）如圖7-14(b)所示，絲桿一端固定，另一端支承。固定端同時承受軸向力和徑向力；支承端只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動，可以減少或避免因

34、絲桿自重而出現(xiàn)的彎曲，同時絲桿熱變形可以自由地向一端伸長。適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度。2021-12-2758 (3) 固定固定雙推方式（G-G方式） 如圖7-14(c)所示，絲桿兩端均固定，在兩端都安裝承受雙向載荷與徑向載荷的推力角接觸球軸承或滾針/推力圓柱滾子軸承，并進行預緊，提高絲桿支承剛度，可以部分補償絲桿的熱變形。適用于高轉(zhuǎn)速、高精度。 (4) 兩端支承方式（J-J方式） 如圖7-14（d）所示，絲桿兩端均為支承，這種支承方式簡單，但由于支承端只承受徑向力，絲桿熱變形后伸長，將影響加工精度，只適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度的場合。2021-12-2759 滾珠絲杠副作為精密、高效、靈敏的傳動元件

35、，除了應采用高精度的絲杠、螺母和滾珠外，還應注意選用軸向剛度高、摩擦力矩小、運轉(zhuǎn)精度高的軸承。滾珠絲杠支承常用雙向推力角接觸球軸承、圓錐滾子軸承、滾針和推力滾子組合軸承、深溝球軸承和推力球軸承等。2021-12-2760 目前，滾珠絲杠支承采用最多的是60接觸角的單列推力角接觸球軸承，與一般角接觸球軸承相比軸向剛度提高兩倍以上，而且產(chǎn)品在出廠時已選配好內(nèi)外環(huán)的厚度，裝配調(diào)試時只要用螺母和端蓋將內(nèi)外環(huán)壓緊，就能獲得出廠時已調(diào)整好的預緊力，使用方便。 購買時，滾珠絲杠副的端部需按設計要求向廠家預定，可以加工出軸肩或螺紋。2021-12-2761 （二）滾珠絲杠副的預緊（二）滾珠絲杠副的預緊 滾珠絲

36、杠副預緊的目的是為了消除絲杠與螺母之間的間隙和施加預緊力，以保證滾珠絲杠反向傳動精度和軸向剛度。 在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中使用的滾珠絲杠螺母副的預緊方法有修磨墊片厚度、鎖緊雙螺母消隙、齒差式調(diào)整方法等。廣泛采用的是雙螺母結構消隙。2021-12-2762 1修磨墊片消隙式 如圖7-15所示。 通過調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母產(chǎn)生軸向位移，即可消除絲杠螺母間的間隙并產(chǎn)生預緊力。這種方法結構簡單，但調(diào)整不方便，當滾道有磨損時不能隨時消除間隙和進行預緊。2021-12-2763 2鎖緊雙螺母消隙式 如圖7-16所示。 用兩個鎖緊螺母調(diào)整絲杠螺母的預緊量。這種方式簡便易行，但不易精確調(diào)整預緊量。2021-12

37、-2764 3齒差消隙式 如圖7-17所示。在兩個螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與緊固在螺母座兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為 和 ，并相差一個齒。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于螺母座同方向轉(zhuǎn)動一個齒（則螺母1沿軸向移動 ，螺母2移動 ），然后插上內(nèi)齒輪，再將內(nèi)齒輪緊固，則兩個螺母便產(chǎn)生相對軸向位移，位移量為 （ 為絲杠導程）。這種方式結構比較復雜、尺寸較大，但調(diào)整精確可靠，宜用于高精度的傳動機構。2021-12-2765（三）滾珠絲杠副的潤滑及防護裝置（三）滾珠絲杠副的潤滑及防護裝置 滾珠絲杠副在工作狀態(tài)下，必須潤滑，以保證其充分發(fā)揮機能。潤滑方式主要有以下兩種：潤滑脂、潤滑油。

38、潤滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的1/3，某些生產(chǎn)廠家在裝配時螺母內(nèi)部已加注潤滑脂。而潤滑油的給油量隨行程、潤滑油的種類、使用條件等的不同而不同。2021-12-2766 滾珠絲杠副與滾動軸承一樣，如果污物及異物進入就很快使它磨損，因此考慮油污物異物（切削）進入時，必須采用防塵裝置，將絲杠軸完全保護起來。防塵裝置可采用可隨移動部件移動而收展的鋼制蓋板或柔性卷簾。2021-12-2767 二、導軌滑塊副二、導軌滑塊副 導軌主要用來支承和引導運動部件沿一定的軌道運動，從而保證各部件的相對位置和相對位置精度。導軌在很大程度上決定了數(shù)控機床的剛度、精度和精度保持性，所以數(shù)控機床要求導軌的導向精度要

39、高，耐磨性要好，剛度要大和良好的磨擦特性。 導軌副按接觸面的摩擦性質(zhì)可以分為滑動導軌、靜壓導軌和滾動導軌。2021-12-2768 1滑動導軌 滑動導軌分為金屬對金屬的一般類型的導軌和金屬對塑料的塑料導軌兩類。金屬對金屬型式，靜摩擦系數(shù)大，動摩擦系數(shù)隨速度變化而變化，在低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。塑料導軌有聚四氟乙烯導軌軟帶和環(huán)氧性耐磨導軌涂層兩種。塑料導軌的缺點是耐熱性差、導熱率低、熱膨脹系數(shù)比金屬大、在外力作用下易產(chǎn)生變形、剛性差、吸濕性大、影響尺寸穩(wěn)定性。2021-12-2769 2靜壓導軌 液體靜壓導軌指壓力油通過節(jié)流器進入兩相對運動的導軌面，所形成的油膜使兩導軌面分開，保證導軌面在液體摩擦

40、狀態(tài)下工作。有很強的吸振性，導軌運動平穩(wěn)，無爬行。應用在高精度、高效率的大型、重型數(shù)控機床上。液體靜壓導軌的結構型式可分為開式和閉式兩種。2021-12-2770 圖7-18為開式靜壓導軌工作原理圖。對于閉式液體靜壓導軌，其導軌的各個方向?qū)к壝嫔暇_有油腔，所以閉式導軌具有承受各方向載荷的能力，且其導軌保持平衡性較好。除液體靜壓導軌外還有氣體靜壓導軌，又稱氣墊導軌。其摩擦因數(shù)比液體靜壓導軌還小。2021-12-2771 3滾動導軌 滾動導軌是在導軌面間放置滾珠、滾柱、滾針等滾動體，使導軌面間的摩擦為滾動摩擦，滾動導軌具有運動靈敏度高、定位精度高、精度保持性好和維修方便的優(yōu)點。圖7-19為直線滾

41、動導軌外形圖。2021-12-2772 滾動導軌副按結構形式可分為滾動導軌和滾柱導軌塊兩種。其中滾動導軌多用于中、小型數(shù)控機床中。 滾動導軌副按形狀可分為滾動直線導軌副、滾動圓弧導軌副。 滾動直線導軌副按導軌與滑塊的關系分為整體型和分離型導軌副。 按導軌副中是否就有帶球保持器分為普通型和低噪音型滾動直線導軌。2021-12-2773 4滾動導軌的安裝、預緊 直線滾動導軌副的安裝固定方式主要有螺釘固定、壓板固定、定位銷固定和斜楔塊固定，如圖7-20所示。直線滾動導軌的安裝形式可以水平、豎直或傾斜，可以兩根或多根平行安裝，也可以把兩根或多根短導軌接長，以適應各種行程和用途的需要。2021-12-2

42、774 圖7-20a為用緊定螺釘頂緊然后再用螺釘固定；圖7-20b為用壓板頂緊，也可在壓板上再加緊固螺釘；圖7-20c中導軌的側基面是裝配式，工藝性較好：圖7-20d為用楔塊頂緊；圖7-20e為在同一平面內(nèi)平行安裝兩副導軌，該方法適用于有沖擊和振動，精度要求較高的場合；數(shù)控機床滾動導軌的安裝，多數(shù)采用此辦法。 2021-12-2775 導軌安裝步驟如下： 1) 將導軌基準面緊靠機床裝配表面的側基面，對準螺孔，將導軌輕輕地用螺栓予以固定。 2) 上緊導軌側面的頂緊裝置，使導軌基準側面緊靠貼床身的側面。 3) 按表7-2的參考值，用力矩扳手擰緊導軌的安裝螺釘；從中間開始按交叉順序向兩端擰緊。202

43、1-12-2776 滑塊座安裝步驟如下： 1) 將工作臺置于滑塊座的平面上，并對準安裝螺釘孔，輕輕地壓緊。 2) 擰緊基準側滑塊座側面的壓緊裝置，使滑塊座基準側面緊緊靠貼工作臺的側基面。 3) 按對角線順序擰緊基準側和非基準側滑塊座上各個螺釘。 安裝完畢后，檢查其全行程內(nèi)運行是否輕便、靈活，有無打頓、阻滯現(xiàn)象；摩擦阻力在全行程內(nèi)不應有明顯的變化。達到上述要求后，檢查工作臺的運行直線度、平行度是否符合要求。2021-12-2777 導軌預緊是為了提高滾動導軌的剛度。預緊可提高接觸剛度和消除間隙；在立式導軌上，預緊可防止?jié)L動體脫落和歪斜。常見的預緊方式有采用過盈配合和調(diào)整法兩種。 （1）采用過盈配

44、合：預加載荷大于外加載荷，預緊力產(chǎn)生過盈量23um，過大會使牽引力增加。若運動部件較重，其重力可起預加載荷的作用。若剛度滿足要求，可不施預加載荷。 （2）調(diào)整法：利用螺釘、斜塊或偏心輪調(diào)整來進行預緊。圖7-21為滾動導軌的預緊方法。2021-12-2778 三、靜壓蝸桿三、靜壓蝸桿蝸輪齒條傳動蝸輪齒條傳動 靜壓蝸桿蝸輪齒條是一種精密傳動副，用于將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€位移。 流體靜壓蝸桿蝸輪齒條的工作原理如圖7-22所示，圖中油腔開在蝸輪上，用毛細管節(jié)流的定壓供油方式給該機構提供壓力油。從液壓泵輸出的壓力油，經(jīng)過蝸桿螺紋內(nèi)的毛細管節(jié)流器，分別進入蝸桿蝸輪齒條的兩側面油腔內(nèi)，然后經(jīng)過嚙合面之間的間隙

45、，再進入齒頂與齒根的間隙，壓力降為零，流回油箱。2021-12-2779 四、預加載荷雙齒輪齒條四、預加載荷雙齒輪齒條 工作行程很大的大型數(shù)控機床通常采用齒輪齒條來實現(xiàn)進給運動。圖7-23是雙厚齒輪的傳動結構圖。進給運動由軸2輸入，通過兩對斜齒輪將運動傳給軸1和軸3，然后由兩個直齒輪4和5去傳動齒條，帶動工作臺移動。軸2上兩個斜齒輪的螺旋線的方向相反。如果通過彈簧在軸2上作用一個軸向力F，使斜齒輪產(chǎn)生微量的軸向移動，這時軸1和軸3便以相反的方向轉(zhuǎn)過微小的角度，使齒輪4和5分別與齒條的兩齒面貼緊，消除了間隙。2021-12-2780 五、直線電動機傳動五、直線電動機傳動 直線電動機的工作原理與旋

46、轉(zhuǎn)電動機沒有本質(zhì)區(qū)別，可將其視為旋轉(zhuǎn)電動機沿圓周方向拉伸展平的產(chǎn)物，如圖7-24所示，對應于旋轉(zhuǎn)電動機的定子部分，稱為直線電動機的初級；對應于旋轉(zhuǎn)電動機的轉(zhuǎn)子部分，稱為直線電動機的次級。當多相交變電流通過多相對稱繞組時，就會在直線電動機初級和次級之間的氣隙中產(chǎn)生一個行波磁場，從而使初級和次級之間相對移動。當然，二者之間也存在下一個垂直力，可以是吸引力，也可以是推斥力。2021-12-2781 直線電動機可以分為步進直線電動機、直流直線電動機和交流直線電動機三大類。在機床上主要使用交流直線電動機。 在結構上，可以有如圖7-25所示的短次級和短初級兩種形式。為了減小發(fā)熱量和降低成本，高速機床用直線

47、電動機一般采用圖7-25b所示的短初級和動次級結構。2021-12-2782 在勵磁方式上，交流直線電動機可以分為永磁(同步)式和感應(異步)式兩種。永磁式直線電動機的次級是一塊一塊鋪設的永久磁鋼，其初級是含鐵心的三相繞組。感應式直線電動機的初級和永磁式直線電動機的初級相同，而次級是用自行短路的不饋電柵條來代替永磁式直線電動機的永久磁鋼。永磁式直線電動機在單位面積推力、效率、可控性等方面均優(yōu)于感應式直線電動機，但其成本高，工藝復雜，而且給機床的安裝、使用和維護帶來不便。感應式直線電動機在不通電時是沒有磁性的，因此有利于機床的安裝、使用和維護。2021-12-2783六、進給傳動系統(tǒng)常見故障診斷

48、及維修六、進給傳動系統(tǒng)常見故障診斷及維修 1表7-3、7-4分別例舉了絲杠、導軌在使用過程中常見的的故障、故障原因及維修方法。 2進給傳動系統(tǒng)常見故障診斷及維修實例2021-12-2784 例7-5：一臺數(shù)控車床，加工零件時，常出現(xiàn) 徑向尺寸忽大忽小的故障 例7-6：TH6363臥式加工中心，Y軸導軌潤滑不足 例7-7：某加工中心運行時，工作臺X軸方向位移接近行程終端過程中產(chǎn)生明顯的機械振動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。 例7-8：X軸電動機過熱報警 例7-9：某加工中心采用直線滾動導軌，安裝后用扳手轉(zhuǎn)動滾珠絲杠進行手感檢查，發(fā)現(xiàn)工作臺X軸方向移動過程中產(chǎn)生明顯的機械干涉故障，運動阻力很大。 2

49、021-12-2785 例7-10：其配套西門子公司生產(chǎn)的SINUMEDIK8MC的數(shù)控裝置的數(shù)控鏜銑床，機床Z軸運行（方滑枕為Z軸）抖動，瞬間即出現(xiàn)123號報警；機床停止運行。 例7-11：某加工中心運行九個月后，發(fā)生Z軸方向加工尺寸不穩(wěn)定，尺寸超差且無規(guī)律，CRT及伺服放大器無任何報警顯示。 例7-12：某臥式加工中心出現(xiàn)ALM421報警，即Y軸移動中的位置偏差量大于設定值而報警。 例7-13：絲杠竄動引起的故障維修2021-12-2786七、自動換刀裝置故障診斷與維修實例七、自動換刀裝置故障診斷與維修實例 例7-14：一臺配套FANUC 0MC系統(tǒng)，型號為XH754的數(shù)控機床，刀庫在換刀

50、過程中不停轉(zhuǎn)動。2021-12-2787例7-15：一臺配套FANUC 0MC系統(tǒng)，型號為XH754的數(shù)控機床，在換刀過程中，主軸上移至刀爪時，刀庫刀爪有錯動，拔插刀時，有明顯聲響，似乎卡滯。2021-12-2788 例7-16：某數(shù)控機床的換刀系統(tǒng)在執(zhí)行換刀指令時不動作，機械臂停在行程中間位置上，CRT顯示報警號，查閱手冊得知該報警號表示：換刀系統(tǒng)機械臂位置檢測開關信號為“0”及“刀庫換刀位置錯誤”。2021-12-2789例例7-17 換刀臂平移至C時，無拔刀動作。圖7-33b為某立式加工中心自動換刀控制示意圖。2021-12-2790 7.3 7.3 自動換刀裝置的維修與調(diào)整自動換刀裝置

51、的維修與調(diào)整 為進一步提高數(shù)控機床的加工效率，數(shù)控機床正向著工件在一臺機床一次裝夾即可完成多道工序或全部工序加工的方向發(fā)展，因此出現(xiàn)了各種類型的加工中心機床，如車削中心、鏜銑加工中心、鉆削中心等。 各類數(shù)控機床的自動換刀裝置的結構取決于機床的類型、工藝范圍、使用刀具的種類和數(shù)量。數(shù)控機床常用的自動換刀裝置的類型、特點、適用范圍見表7-5。2021-12-2791一、排刀式刀架一、排刀式刀架 排刀式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料為主的機床較為常見。刀具典型布置方式如圖7-26所示。這種刀架的特點之一是在使用上刀具布置和機床調(diào)整都較方便，可以根據(jù)具體工件的車削工藝要求，任意組合各種不同用途

52、的刀具，一把刀完成車削任務后，橫向滑板只要按程序沿X軸向移動預先設定的距離后，第二把刀就到達加工位置，這樣就完成了機床的換刀動作。這種換刀方式迅速省時，有利于提高機床的生產(chǎn)效率。2021-12-2792 特點之二是使用如圖7-27所示的快換臺板，可以實現(xiàn)成組刀具的機外預調(diào)，即當機床在加工某工件的同時，可以利用快換臺板在機外組成加工同一種零件或不同零件的排刀組，利用對刀裝置進行預調(diào)。當?shù)毒吣p或需要更換加工零件品種時，可以通過更換臺板來成組地更換刀具，從而使換刀的輔助時間大為縮短。2021-12-2793 特點三是還可以安裝各種不同用途的動力刀具(如圖7-26所示中刀架兩端的動力刀具)來完成一些

53、簡單 的鉆、銑、攻螺紋等二次加工工序，以使機床可在一次裝夾中完成工件的全部或大部分加工工序。特點之四是排刀式刀架結構簡單，可在一定程度上降低機床的制造成本。然而，采用排刀式刀架只適合加工旋轉(zhuǎn)直徑比較小的工件，只適合較小規(guī)格的機床配置。不適用于加工較大規(guī)格的工件或細長的軸類零件。一般說來旋轉(zhuǎn)直徑超過100mm的機床大都不用排刀式刀架，而采用轉(zhuǎn)塔式刀架。2021-12-2794二、經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架二、經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架 經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎上發(fā)展的一種自動換刀裝置，功能和普通四方 刀架一樣，有四個刀位，能裝夾4把不同功能的刀具，方刀架回轉(zhuǎn)90時，刀具交換一個刀位，但

54、方刀架的回轉(zhuǎn)和刀位號的選擇是由加工程序指令控制。換刀時方刀架的動作順序是：刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位和夾緊刀架。為完成上述動作要求，要有相應的機構來實現(xiàn)，下面就以WZD4型刀架為例說明其具體結構，如圖7-28所示。2021-12-2795 該刀架可以安裝四把不同的刀具，轉(zhuǎn)位信號由加工程序指定。當換刀指令發(fā)出后，小型電動機1起動正轉(zhuǎn)，通過平鍵套簡聯(lián)軸器2使蝸桿軸3轉(zhuǎn)動，從而帶動蝸輪絲桿4轉(zhuǎn)動。蝸輪的上部外圓柱加工有外螺紋，所以該零件稱蝸輪絲杠。刀架體7內(nèi)孔加工有內(nèi)螺紋，與蝸輪絲杠旋合。蝸輪絲杠內(nèi)孔與刀架中心軸外圓是滑動配合，在轉(zhuǎn)位換刀時，中心軸固定不動，蝸輪絲杠環(huán)繞中心軸旋轉(zhuǎn)。當蝸輪開始轉(zhuǎn)動時

55、，由于在刀架底座5和刀架體7上的端面齒處在嚙合狀態(tài)，且蝸輪絲杠軸向固定，這時刀架體7抬起。2021-12-2796 刀架不定期位出現(xiàn)過位或不到位時，可松開螺母12調(diào)好發(fā)信體11與電刷14的相對位置。隨夾緊力增加，轉(zhuǎn)矩不斷增大時，達到一定值時，在傳感器的控制下，電動機1停止轉(zhuǎn)動。 譯碼裝置由發(fā)信體11與電刷13、14組成，電刷13負責發(fā)信，電刷14負責位置判斷。刀架不定期位出現(xiàn)過位或不到位時，可松開螺母12調(diào)好發(fā)信體11與電刷14的相對位置。這種刀架在經(jīng)濟型數(shù)控車床及普通車床的數(shù)控化改造中得到廣泛的應用。2021-12-2797 三、一般轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架三、一般轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)刀架 圖7-29為數(shù)控車床的轉(zhuǎn)

56、塔回轉(zhuǎn)刀架它適用于盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以換用四方回轉(zhuǎn)刀架。由于兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便?；剞D(zhuǎn)刀架動作根據(jù)數(shù)控指令進行，由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進行控制，其動作過程分為如下四個步驟：2021-12-2798 (1) 刀架抬起 當數(shù)控裝置發(fā)出換刀指令后，壓力油從A孔進入壓緊液壓缸的下腔，使活塞1上升，刀架2抬起使定位用活動插銷10與固定插銷9脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器5與空套齒輪7結合。 (2) 刀架轉(zhuǎn)位 當?shù)都芴鸷?，壓力油從c孔進入轉(zhuǎn)位液壓缸左腔，活塞6向右移動，通過接板13帶動齒條8移動，使空套齒輪7連同端齒離合器5逆時針旋轉(zhuǎn)60，實現(xiàn)刀架轉(zhuǎn)位。

57、活塞行程應當?shù)扔邶X輪7的節(jié)圓周長的16，并由限位開關控制。2021-12-2799 (3) 刀架壓緊 刀架轉(zhuǎn)位后，壓力油從B孔進入壓緊液壓缸的上腔，活塞1帶動刀架2下降。件3的底盤上精確地安裝著6個帶斜楔的圓柱固定插銷9，利用活動銷10消除定位銷與孔之間的間隙，實現(xiàn)反靠定位。當?shù)都荏w2下降時，定位活動插銷與另一個固定插銷9卡緊，同時，件3與件4以錐面接觸，刀架在新的位置上定位并壓緊。此時，端面離合器與空套齒輪脫開。 (4) 轉(zhuǎn)位液壓缸復位 刀架壓緊后，壓力油從D孔進轉(zhuǎn)位液壓缸右腔，活塞6帶動齒條復位。由于此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪在軸上空轉(zhuǎn)。如果定位，壓緊動作正常，推桿11與相應的觸頭

58、12接觸，發(fā)出信號表示已完成換刀過程，可進行切削加工。2021-12-27100四、刀庫的形式四、刀庫的形式 刀庫用于存放刀具，它是自動換刀裝置中主要部件之一。其容量、布局和具體結構對數(shù)控機床的設計有很大影響。根據(jù)刀庫存放刀具的數(shù)目和取刀方式，刀庫可設計成多種形式。圖7-30所示為常見的幾種刀庫形式。單盤式刀庫圖7-30(a)-(d)存放的刀具數(shù)目般為15-40把，為適應機床主軸的布局，刀庫上刀具軸線可以按不同方向配置，如軸向、徑向或斜向。2021-12-27101 圖7-30 (d)是刀具可作90翻轉(zhuǎn)的圓盤刀庫，采用這種結構可以簡化取刀動作。單盤式的結構簡單，取刀也很方便，因此應用廣泛。當?shù)?/p>

59、庫存放刀具的數(shù)目要求較多時，若仍采用單圓盤刀庫則刀庫直徑增加太大而使結構龐大。為了既能增大刀庫容量而結構又較緊湊，研制了各種形式的刀庫。如7-30 (e)為鼓輪彈倉式(又稱刺猬式)刀庫，其結構十分緊湊，在相同的空間內(nèi)，它的刀庫容量最大，但選刀和取刀的動作較復雜。2021-12-27102 圖7-31為鏈式刀庫，其結構有較大的靈活性，圖7-31(a)是某一自動換刀數(shù)控鏜銑床所采用的單排鏈式刀庫簡圖，刀庫置于機床立柱側面，可容納45把刀具，如刀具儲存量過大，將使刀庫過高。為了增加鏈式刀庫的儲存量，可采用圖7-31(b)所示的多排鏈式刀庫，我國JCS-013型自動換刀數(shù)控鏜銑床采用了四排刀鏈，每排儲

60、存15把刀具；整個刀庫儲存60把刀具。這種刀庫常獨立安裝于機床之外，因此占地面積大；由于刀庫遠離主軸，必須有刀具中間搬運裝置，使整個換刀系統(tǒng)結構復雜。2021-12-27103 圖7-31(c)為加長鏈條的鏈式刀庫，采用增加支承鏈輪數(shù)目的方法，使鏈條折疊回繞，提高其空間利用率，從而增加了刀庫的儲存量。此外，還有多盤式和格子式刀庫，如圖7-30(g)、圖7-30(h)所示，這種刀庫雖然儲存量大，但結構復雜選刀和取刀動作多。故較少采用。2021-12-27104 刀庫除了存儲刀具之外，還要能根據(jù)要求將各工序所用的刀具運送到取刀位置。刀庫常采用單獨驅(qū)動裝置。如圖7-32（a）,圖7-32（b）所示為