数控机床结构及维修
数控机床主轴部件的结构及其维护
数控机床主轴部件的结构及其维护作者：逄玲来源：《职业·中旬》2011年第07期一、数控机床主轴的主要部件主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗震性和热变性对加工质量都有直接影响，特别是数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响就更为严重。
数控机床主轴部件在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具的自动装夹、主轴的定向停止等问题。
1.主轴轴承配置的主要形式（1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承60°角接触双列向心推力球轴承组合。
后支承采用成对向心推力球轴承。
此配置可提高主轴的综合刚度，并可以满足切削力的要求。
（2）前轴承采用高精度双列向心力球轴承，向心推力球轴承具有良好的高速性，但它的承载能力小，只适于高速、轻载、精密的数控机床的主轴。
（3）双列和单列圆锥滚子轴承，这种轴承径向和轴向的刚度都很高，能承受重载荷，尤其是可承受较强的动载荷。
安装、调整性能好，但主轴转速受到限制，主轴的精度也受到影响，所以只能用在中等精度、低速、重载的数控主轴上。
2.主轴内刀具的自动夹紧和切屑的清除装置自动清除主轴承中的切屑和灰尘是换刀操作中的一个重要问题，因为有切屑会划伤主轴孔及刀柄表面，甚至刀杆偏斜，定位不准，零件加工不对。
所以在换刀时，用压缩空气吹一下。
3.主轴准停装置在换刀时，刀柄上的键槽要对准主轴的端面键。
这就是准确定位功能。
由于主轴在固定的圆周位置上换刀，使得刀柄与主轴相对位置的一致性，同时也减小了被加工孔的尺寸的分散度。
主轴准停是当主轴要停车换刀时，发出降速信号，主轴箱自动改变传动路线，使主轴转换到最低速运转。
二、数控机床的维护维修1.数控机床维护的目的及意义在企业生产中，数控机床能否达到加工精度高、产品质量稳定、提高生产效率的目标，这不仅取决于机床本身的精度和性能，很大程度上也与操作者在生产中能否正确地对数控机床进行维护保养和使用密切相关。
与此同时，我们还应当注意到，数控机床维修的概念，不能单纯地理解是数控系统或是数控机床的机械部分和其他部分在发生故障时，仅仅是依靠维修人员如何排除故障和及时修复，使数控机床能够尽早地投入使用就可以了，这还应包括正确使用和日常保养等工作。
数控机床系统故障诊断与维修
数控机床系统故障诊断与维修摘要：本文主要介绍了数控机床系统故障诊断与维修相关的知识。
首先，介绍了数控机床的基本概念和应用领域。
然后，探讨了数控机床系统的结构和工作原理，重点介绍了数控系统的主要组成部分。
接着，讨论了数控机床故障的分类和诊断方法。
最后，介绍了数控机床故障维修的基本步骤和注意事项。
关键词：数控机床；系统结构；故障分类；诊断方法；维修步骤正文：一、数控机床的基本概念和应用领域数控机床是一种利用数字控制技术实现数控运动的机床，它可以实现高精度、高效率、高自动化的加工过程。
数控机床广泛应用于航空航天、汽车、电子、微电子、光学等制造领域，成为现代工业生产的重要装备之一。
二、数控机床系统的结构和工作原理数控机床系统主要由数控系统、电气系统、机械系统、液压系统组成。
其中，数控系统是整个系统的核心，它控制着机床的运动、加工和现场控制等操作。
电气系统负责调节机床的电气信号和电动机的转速、转向等参数。
机械系统则是机床的机械部分，包括工作台、主轴、进给机构等。
液压系统主要是用来控制机床液压元件的工作。
三、数控机床故障的分类和诊断方法数控机床的故障分类主要包括电气故障、机械故障、液压故障、数控系统故障等。
诊断方法一般分为四个步骤：信息采集、现象分析、故障定位、原因分析。
四、数控机床故障维修的基本步骤和注意事项数控机床故障维修一般分为五个步骤：现场查看、设备检查、故障排除、恢复正常加工、故障分析。
在进行维修时，需要注意安全措施、操作规程、使用工具等，以避免二次故障的发生。
综上所述，数控机床系统故障诊断与维修是数控技术应用过程中不可避免的一部分，只有熟练掌握故障诊断和维修技巧，才能更好地保障生产效率和质量，为工业现代化做出积极贡献。
五、数控机床系统故障维修的总结与展望数控机床作为现代制造业的重要装备，已成为实现高精度、高效率、高自动化生产的关键技术。
然而，由于其复杂的结构和工作原理，故障和维修也成为了其使用和维护过程中难以避免的问题。
数控车床控制技术与机床维修（3篇）
数控车床控制技术与机床维修1. 引言数控车床是机械加工领域中的一种重要设备，通过计算机控制来完成零件加工。
数控车床的控制技术和机床的维修是数控车床的两个重要方面。
本文将探讨数控车床控制技术的原理和机床的维修方法。
2. 数控车床控制技术数控车床的控制技术基于计算机数控系统，主要包括硬件控制部分和软件控制部分。
2.1 硬件控制部分硬件控制部分包括数控系统，伺服系统和传感器。
数控系统是整个数控车床控制的核心，它负责接收计算机指令，解析指令，并将指令转换为信号发送给伺服系统和传感器。
伺服系统是用来控制刀具和工件运动的，它接收数控系统发送的信号，通过驱动电机控制刀具和工件的运动。
传感器用来获得加工过程中的信息，如刀具位置、工件尺寸等，以便数控系统做出相应的控制。
2.2 软件控制部分软件控制部分主要包括数控编程和数控操作。
数控编程是将工件加工的要求通过一定的编程语言转化为机床能够识别和执行的指令序列，包括插补计算、速度规划和轨迹生成等。
数控操作是根据加工要求，使用数控系统对数控车床进行操作和监控。
3. 机床维修机床维修是确保数控车床正常运行和保持其性能的重要工作。
机床维修主要包括故障诊断、故障处理和预防性维护等。
3.1 故障诊断当数控车床出现故障时，首先需要进行故障诊断。
故障诊断包括识别故障现象、收集故障信息、分析故障原因和确定故障位置等。
常见的故障类型包括硬件故障和软件故障，如控制系统故障、伺服系统故障、传感器故障等。
3.2 故障处理故障处理是根据故障诊断结果，采取相应的措施修复故障。
对于硬件故障，可以进行零部件更换或修复；对于软件故障，可以进行系统重启或升级。
3.3 预防性维护为了减少故障发生的可能性和延长机床的使用寿命，需要进行定期的预防性维护。
预防性维护包括清洁和润滑机床、紧固螺丝、检查电气连接等。
另外，还需要根据机床的使用情况，定期进行校准和调整。
4. 结论数控车床的控制技术和机床的维修是数控车床运行和保持性能的重要方面。
数控机床结构与维护 习题及答案 (韩鸿鸾第2版 ) 第1、2章
一、填空题1.1952年诞生的世界上第一台数控机床是数控铳床。
2.数字控制是一种借助数字、字符或其他符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行可编程控制的自动化方法。
3.数控系统是由输入/输出设备、计算机数控装置、可编程控制器、主轴驱动系统和进给伺服驱动系统等组成。
4.伺服机构是数控机床的执行机构，由驱动和执行两大局部组成。
5.数控机床的伺服机构中，常用的位移执行机构有步进电机、直流伺服电动机、交流伺服电动机和直线电动机。
6.PLC接受CNC装置的控制代码M、S、T等顺序动作信息，对其进行译码，转换成对应的控制信号。
7,数控机床按其进刀与工件相对运动的方式，可以分为点位控制、直线控制和轮廓控制。
8.保养的内容主要有清洗、除尘、防腐及调整等工作，配备必要的测量仪表与工具。
9. 一级保养就是每天的日常保养。
10.TPM是Total Productive Maintenance第一个字母的缩写，本意是“全员参与的生产保全”。
二、选择题（请将正确答案的代号填在空格中）1.第一台数控机床诞生于（B ）年。
A. 1950B. 1952C.19552.•开环控制系统用于（A ）数控机床上。
A.经济型B.中、高档C.精密3.数控铳床多为三坐标、两坐标联动的机床，也称两轴半控制，即在（D ）三个坐标轴，任意两轴都可以联动。
A.U、V、WB.X、0、YC.X、Z、CD. X、Y、Z4,全闭环伺服系统与半闭环伺服系统的区别取决于运动部件上的（C ）oA.执行机构B.反应信号C.检测元件5.数控车床通常采用的是（C ）oA.点位控制系统B.直线控制系统C.轮廓控制系统D.其他系统6.正确合理地（B）数控机床，是数控机床管理工作的重要环节。
A.维修B.使用C管理D.保养7. (B)就是每月一次的保养，一般在月底或月初进行。
A. 一级保养B.二级保养C.三级保养8,数控系统的(C )是其开展的趋势。
A.专业化B.大型化C.开放化9.在数控机床中，(B )主要完成与逻辑运算有关的一些顺序动作的I/O控制。
数控机床维修8
第8章机械部件的维修与调整8.1 数控机床主传动系统的结构原理与维修主传动系统是用来实现机床主运动的，它将主电动机的原动力变成可供主轴上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。
为适应各种不同的加工及各种不同的加工方法，数控机床的主传动系统应具有较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切削用量，同时主传动系统还需要有较高精度及刚度并尽可能降低噪声，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。
8.1.1 主传动系统目前数控机床主传动系统大致可以分为以下几类：1．电动机与主轴直联的主传动其优点是结构紧凑，但主轴转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性致，因而使用上受到一定限制，如图8-1所示。
2．经过一级变速的主传动一级变速目前多用V带或同步带来完成，其优点是结构简单安装调试方便，且在一定程度上能够满足转速与转矩输出要求，但主轴调速范围比仍与电动机一样，受电动机调速范围比的约束，如图8-2,所示。
图8-1 电动机与主轴直联的主传动图8-2 通过带传动的主传动3．带有变速齿轮的主传动这种配置方式大、中型数控机床采用较多。
它通过少数几对齿轮降速，使之成为分段无极变速，确保低速大转矩，以满足主轴输出转矩特性的要求，如图8-3所示。
4．电主轴电主轴通常作为现代机电一体化的功能部件，装备在高速数控机床上(如图8-4．所示)。
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成本较高。
电动机运转产生的热量直接影响主轴，主轴的热变形严重影响机床的加工精度，因此合理选生的热量直接影响主轴，主轴的热变形严重影响机床的加工精度，因此合理选用主轴轴承以及润滑、冷却装置十分重要8.1.2 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，它的回转精度影响工件的加工精度，它的功率大小与回转速度影响加工效率，它的自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。
因此，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。
数控机床的机械装调与维修ppt课件
滚动轴承
组成：内圈、外圈、滚动体、保持架
外圈
保持架
滚动体 内圈
最简单的轴承只有 滚动体；有些轴承 除以上四件外，还 增加有其他特殊零 件。如止动环、密 封盖等
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滚动轴承
内圈：与轴颈相配； 外圈：与轴承座相配； 滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦； 保持架：防止滚动体直接接触。 常见的滚动体有六种形状
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由调速电机直接驱动的主传动
实现方式：由主轴电机直接驱动 优点：这种方式大大简化主轴结 构，有效地提高主轴刚度。 缺点：主轴输出扭矩小，电机的 发热对主轴精度影响大。 适用场合：高速机床，可满足中、 高档数控机床对速度的控制要求
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内装电动机主轴（电主轴）
内装式主轴电机又称电主轴 实现方式：主轴电动机与机床主轴合而为一，传动链为零，又称“零传动”。 应用：超高速数控机床。（美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国 家，都在高速数控机床上广泛采用了电主轴结构）
电主轴采用变频电机与机床的主轴合二
为一的结构形式,即变频电机的空心转子与 机床主轴零件过盈配合套装（热装）在一 起，带冷却套的定子装配（热装）在主轴 单元的壳体内直接与机床连接，成为集成 式电机主轴—电机的转子就是机床的主轴, 机床主轴单元的壳体就是电机座。
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电主轴结构
转轴 支撑系统 电机定子 电机转子
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电主轴结构
轴承 高速电主轴的核心支撑部件是高速 精密轴承。电主轴的轴承必须具有 高速性能好、动负荷承载能力高、 润滑性能好、发热量小等优点。近 年来，相继开发研制了陶瓷轴承、 磁浮轴承、液体动静压轴承、气体 静压轴承。
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电主轴结构
定子与转子
电主轴的定子由具有高导磁率的优 质硅钢片叠压而成，定子内腔带有 冲制嵌线槽。定子通过一个冷却套 固装在电主轴的壳体上。 转子由转子铁芯、鼠笼和转轴三部 分组成。位于前后轴承之间，用热 压装配法与主轴产生过盈配合，由 过盈力传递扭矩。
数控机床原理、结构与维修 第5章 回转工作台与自动换刀系统
5.1 分度工作台
图5-3 齿盘定位分度工作台 1—螺旋弹簧 2、10、11—轴承 3—蜗杆 4—蜗轮 5、6—减速齿轮 7—管道 8—活塞 9—分度工作台 12—液压缸 13、 14—分度齿盘
5.1 分度工作台
5.1.3 鼠牙盘分度工作台 鼠牙盘式分度工作台主要由工作台面、底座、分度液压缸及鼠牙 盘等零件组成，如图5⁃4所示。鼠牙盘是保证分度精度的关键零件，
图5-8 双蜗杆传动结构 1—轴向固定蜗杆 2—轴向调整蜗杆 3、5—调整垫 4—锁紧螺母
5.2 数控回转工作台
图5-9 数控回转工作台 1—电液脉冲马达 2、4—齿轮 3—偏心环 5—楔形拉紧销 6—压块 7—螺母 8—锁紧螺钉 9—蜗杆 10—蜗轮 11—调整套 12、13—夹紧瓦 14—夹紧液压缸 15—活塞 16—弹簧 17—钢球 18—光栅 19—撞块 20—感应块
5.3 刀架换刀装置
表5-1 自动换刀装置
类
型
回转刀架
特
点
适用范围
各种数控车床，车 削加工中心
转塔式
多为顺序换刀，换 刀时间短，结构简单 紧凑，可容纳的刀具 较少 顺序换刀，换刀时 间短，刀具主轴都集 中在转塔头上，结构 紧凑。但刚性较差， 刀具主轴数受限制
转塔头
数控钻、镗、铣床
5.3 刀架换刀装置
表5-1 自动换刀装置
刀库式
刀具与主轴之间直 接换刀
换刀运动集中，运 动部件少。但刀库容 量受限
用于各种类型的自 动换刀数控机床上， 尤其是对使用回转类 刀具的数控镗铣床类 的立式、卧式加工心。 要根据工艺范围和机 床特点，确定刀库容 量和自动换刀装置形 式
用机械手配合刀库 进行换刀
刀库只有选刀运动， 机械手进行换刀运动， 刀库容量大
数控机床原理、结构与维修资源
图3-21 THK6380型自动换刀数控铣镗床的主传动系统
5．主轴部件的润滑与密封
良好的润滑效果可以降低轴承的工作温度和延长使用寿命。密封不仅要 防止灰尘屑末和切削液进人，还要防止润滑油的泄漏。
(1) 主轴轴承润滑方式 1) 油脂润滑方式 目前在数控机床的前支承 轴承上上最常用的润滑方式。 2) 油液循环润滑 有G A MET轴承的主轴， 后支承上采用这种润滑方式。图3-23 恒温冷却 主轴箱。
图3-28 液压驱动动力自定心夹盘
图3-29 编码器
图3-30 常用弹性联轴器
【 实例3-4 】TND360数控车床主轴部件
如图3-32所示为TND360数控车床主轴部件，其主轴为空心主轴，内 孔用于通过长的棒料，直径可达60mm, 也可用于通过气动、液压夹紧 装置(动力夹盘)。主轴前端的短圆锥面及其端面用于安装卡盘或拨盘。 主轴前后支承都采用角接触球轴承。
图3-8
（2）电主轴的基本参数与结构特点
1)电主轴的基本参数 电主轴的基本参数和主要规格包括： 套简直径、最高转速、输出功率、计算转速、计算转速转矩 和刀具接口等。 2)电主轴的结构特点 ①机械结构最为简单，转动惯量小，因而快速响应性好， 能实现极高的速度、加(减)速度和定角度的快速准停(C轴控 制)。 ②通过采用交流变频调速或磁场矢量控制的交流主轴驱动 装置，输出功率大，调速范围宽，并有比较理想的转矩一功 率特性。 ③可以实现电主轴部件的模块化、标准化和系列化生产。
[学习导引示例]
VMC-15加工中心的主传动系统及典型结构
图3-1VMC-15加工中心，工作台行程X/Y/Z：20/16/20；主轴转速： 150～7500r/ min；定位精度：+ 0.0002；主电动机功率 11.2 kW。
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指令信号接收和执行。
2.数控机床的特点
加工精度高 具有复杂形状加工能力 加工生产效率搞，具有良好的经济效益 高柔性 自动化程度高，减轻劳动强度 便于生产管理现代化
※ 小结
数控机床的种类 数控机床的组成和特点
（4）辅助装置。 辅助装置是数控车床中一些为加工服务的
配套部分，如液压、气动装置，冷却、照明、 润滑、防护、排身、主轴箱、刀架、进给 传动系统、液压、冷却、润滑系统等部分组成。 数控车床采用伺服电动机（步进电动机）经滚 珠丝杠传到滑板和刀架，以连续控制刀具实现 纵向（Z向）和横向（X向）进给运动。数控车 床主轴安装有脉冲编码器，主轴的运动通过同 步齿形带1:1的传到脉冲编码器。
身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。 （2）数控系统
数控系统是数控车床的控制核心，其主体 是一台计算机（包括CPU、存储器、CRT等）。
（3）伺服驱动系统 伺服驱动系统是数控车床切削工作的动力
部分，主要实现主运动和进给运动，由伺服驱 动电路和伺服驱动装置两大部分组成。驱动装 置主要有主轴电动机、进给系统的步进电动机 或交、直流伺服电动机等。
1．数控车床的分类
（1）按数控系统的功能分类。 ① 经济型数控车床 经济型数控车床采用开环伺服系统。 结构简单，价格低廉，无刀尖圆弧半径自动 补偿和恒线速切削等功能，如图1.7所示。
② 全功能型数控车床
全功能型数控车床，采用闭环或半闭环控制 系统，可以进行多个坐标轴的控制，具有高 刚度、高精度和高效率等特点，如图1.8所 示。
数控机床结构及维修
授课人：李恪方
模块一 数控机床的工作原理及结构 模块二 安装调试与检测数控机床 模块三 调试与维修数控机床的数控系统 模块四 维修数控机床
模块一 数控机床的工作原理及结 构
【学习目标】 熟悉数控机床的组成和特点 熟悉数控车床的结构特点 熟悉数控铣床和加工中心的结构特点 掌握数控机床的装拆方法
译码、运算、发出信号——数控系统 信号放大，发出运动指令——伺服系统 执行运动，实现切削加工——执行元件
二、数控机床的主要技术参数
主要规格尺寸指标 主轴系统指标 进给系统指标 刀具系统指标 数控机床的精度指标 数控机床的可靠性指标 其他指标
※ 小结
数控机床的工作过程 数控机床的工作原理
一、数控车床的分类、组成及布局形式
数控车床，即用计算机数字控制的车床。主 要用于对各种形状不同的轴类或盘类回转表 面进行车削加工。
在数控车床上可以进行钻中心孔、车内外圆、 车端面、钻孔、镗孔、铰孔、切槽、车螺纹、 滚花、车锥面、车成形面、攻螺纹以及高精 度的曲面及端面螺纹等的加工。
数控车床上所使用的刀具有车刀、钻头、绞 刀、镗刀、螺纹刀具等孔加工刀具。
b. 二维轮廓控制 （直线运动）
c. 三维轮廓控制 （坐标联动）
（3）按控制方式分类
开环控制系统 半闭环控制系统 闭环控制系统
➢ 三种控制方式的区别
开环控制系统：无检测装置 ，精度取决于 伺服系统的性能。
半闭环控制系统：位置检测装置不控制最终 运动部件，精度取决于机械传动部件的精度。
闭环伺服系统：位置检测装置安装在最终运 动部件，具有很高的位置控制精度。
什么是数控机床？
用计算机以数字指令方式控制的机床。 数字化代码——逻辑处理与运算——发出控制
指令——机械动作——自动完成加工任
一、数控机床的种类
（1）按工艺用途分类
数控钻床、数控铣床、数控镗床、数控磨床、 数控车床、数控此轮加工机床、数控雕刻 机等。
（2）按运动方式分类
a. 点位控制
（点到点的定位）
二、数控机床的组成和特点
数控机床的组成 输入输出设备、数控装置、主轴和进给
伺服单元及检测装置、伺服系统和反馈装置、 辅助控制装置、机床本体等。
➢数控机床各部分的组成和特点
信息输入或输出：数据的输入、输出 数控装置：数据编译、运算和处理，输出各
种信息和指令。（核心） 伺服驱动及检测装置：测量执行元件的位移
③ 车削中心
车削中心的主体是全功能型数控车床，并配 置刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头、 机械手等，可实现多工序的车、铣复合加工。
在工件一次装夹后，它可完成对回转体类零 件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工工 序，其功能全面，加工质量和速度都很高， 但价格也较贵，如图1.9所示。
④ FMC车床
机床上有两个独立的回转刀架，可实现四 轴控制。
（4）其他分类方法
按加工零件的基本类型分为卡盘式数控车床、 顶尖式数控车床；按数控系统的不同控制方 式分为直线控制数控车床、轮廓控制数控车 床等；按性能可分为多主轴车床、双主轴车 床、纵切式车床、刀塔式车床、排刀式车床 等。
2．数控车床的组成
（1）主机 主机是数控车床的机械部件，主要包括床
FMC(Flexible Manufacturing Cell） 车床实际上是一个由数控车床、机器人等构 成的柔性加工单元。
它能实现工件搬运、装卸的自动化和加工调 整准备的自动化，如图1.10所示。
（2）按主轴的配置形式分类。
① 卧式数控车床。 即主轴轴线处于水平位置 的数控车床，如图1.7和图1.8所示。
② 立式数控车床。 即主轴轴线处于垂直位置 的数控车床，如图1.11所示。
此外，还有双轴卧式数控车床或双轴立式数 控车床，如图1.12所示。
图1.11 立式数控车床
图1.12 双主轴车床
（3）按数控系统控制的轴数分类
① 两轴控制的数控车床。 机床上只有一个回转刀架，可实现两坐标
轴控制。 ② 四轴控制的数控车床。
※ 拓展训练
高速、高精度化 高可靠性 数控系统的智能化 网络化 柔性制造系统 计算机集成制造系统 开放性数控系统
一、数控机床的工作原理和工作过程
【数控机床的工作过程】 图样分析，拟定工艺方案、确定工艺过程、
工艺参数和道具位移数据。 用规定代码和格式编程 程序输入 加工
➢数控机床的工作原理