第4章-数控机床的进给传动系统课件

第四章数控机床的进给第四章数控机床的进给传动系统传动系统 第四章数控机床的进给传动系统 2024/7/82第四章数控机床的进给传动系统第四章数控机床的进给传动系统4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副4.3 4.3 导轨滑块副导轨滑块副4.4 4.4 静压蜗杆静压蜗杆蜗轮齿条传动蜗轮齿条传动4.54.5预加载荷预加载荷双齿轮齿条双齿轮齿条 4.6 4.6 直线电动机传动直线电动机传动4.7 4.7 进给传动系统常见故障诊断及维修进给传动系统常见故障诊断及维修2023/8/132第四章数控机床的进给传动系统4.1 概述2024/7/83 为确保数控机床进给系统的传动精度和工作平稳性等，对机械传动装置提出如下要求：(1)减少摩擦阻力；(2)减少运动惯量；(3)高的传动精度与定位精度；(4)宽的进给调速范围；(5)无间隙传动；(6)响应速度要快;(7)稳定性好、寿命长;(8)使用维护方便。4.1 4.1 概述概述2023/8/133 为确保数控机床进给系统的传动精2024/7/844.2 4.2 滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副 4.2.1 4.2.1 滚珠丝杠螺母副概述滚珠丝杠螺母副概述 滚珠丝杠螺母副（简称滚珠丝杠副）是一种在丝杠与螺母间装有滚珠作为中间传动元件的丝杠副，是直线运动与回转运动能相互转换的传动装置。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母(或丝杠)轴向移动。与传统丝杠相比，滚珠丝杠螺母副具有高传动精度、高效率、高刚度、可预紧、运动平稳、寿命长、低噪音等优点。2023/8/1344.2 滚珠丝杠螺母副 4.2.12024/7/85 4.2.2 4.2.2 滚珠丝杠副的循环方式滚珠丝杠副的循环方式 常用的循环方式有外循环与内循环两种。（1）外循环 滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环。端部导流方式如图4.1(a)所示。其特点为螺母外径小，可进行微型设计，无噪音高速传送。管循环式如图4.1(b)所示。其特点为规格（轴径、导程）的应用范围广。端盖式如图4.1(c)所示。其特点为适合导程大的应用场合，滚珠循环部的构造复杂，缺乏广泛适用性。（2）内循环 滚珠在循环过程中，始终与丝杠保持接触的称为内循环（图4.2）2023/8/135 4.2.2 滚珠丝杠副的循环方式2024/7/86 4.2.3 4.2.3 滚珠丝杠副的预紧滚珠丝杠副的预紧 滚珠丝杠副预紧的目的是为了消除丝杠与螺母之间的间隙和施加预紧力，以保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度。在数控机床进给系统中使用的滚珠丝杠螺母副的预紧方法有修磨垫片厚度、锁紧双螺母消隙、齿差式调整方法等。广泛采用的是双螺母结构消隙。（1）双螺母预紧（D预紧）如图4.3（a）所示。（2）弹簧式双螺母预紧（J预紧）如图4.3（b）所示。（3）偏移预紧（Z预紧）如图4.3（c）所示。（4）超规滚珠预紧（P预紧）如图4.3（d）所示。2023/8/1362024/7/87 4.2.4 4.2.4 滚珠丝杠副的应用滚珠丝杠副的应用 （一）滚珠丝杠副的支承 安装方式对滚珠丝杠副承载能力、刚性及最高转速有很大影响。滚珠丝杠螺母副在安装时应满足以下要求：（1）滚珠丝杠螺母副相对工作台不能有轴向窜动。（2）螺母座孔中心应与丝杠安装轴线同心。（3）滚珠丝杠螺母副中心线应平行于相应的导轨。（4）能方便地进行间隙调整、预紧和预拉伸。常见安装方式有以下四种情况:(1)固定自由 图4.6（a）适用于低转速，中精度，短轴向丝杠。(2)两端支承 图4.6（b）适用于中等转速，中精度。(3)固定支承 图4.6（c）适用于中等转速、高精度。(4)固定固定 图4.6（d）适用于高转速、高精度。2023/8/1372024/7/88 （二）滚珠丝杠副的选择方法 选用要点：应该根据机床的精度要求来选用滚珠丝杠副的精度，根据机床的载荷来选定丝杠的直径，并且要验算丝杠扭转刚度、压曲刚度、临界转速与工作寿命等。精度等级的选择：滚珠丝杠副的精度将直接影响数控机床各坐标轴的定位精度。普通精度的数控机床，一般可选用D级，精密级数控机床选用C级精度的滚珠丝杠副。2023/8/138 （二）滚珠丝杠副的选择方法 2024/7/89 （三）滚珠丝杠副的验算 当有关结构参数选定后，还应根据有关规范进行扭转刚度、临界转速和寿命的验算校核。图4.7 为某公司提供的滚珠丝杠副的计算流程。（1）刚度验算 刚度验算就是校验丝杠在额定轴向(扭转)载荷作用下，执行 件的失动量。（2）临界转速验算 应校核丝杠轴的转速与丝杠自身的自振频率是否接近，如果很接近，会导致强迫共振，影响机床正常工作。应根据有关计算公式进行的校核。（3）寿命验算 滚珠丝杠副的寿命，主要是指疲劳寿命。2023/8/139 （三）滚珠丝杠副的验算 2024/7/810 （四）制动装置 目前常见的有机械式和电气式两种。电气方式制动是采用电磁制动器，而且这种制动器就做在电机内部。图4.8为FANUC公司伺服电机带制动器的示意图。如图4.9所示为数控卧式铣镗床主轴箱进给丝杠示意图。2023/8/1310 （四）制动装置 2024/7/811 （五）滚珠丝杠副的润滑及防护装置 润滑方式主要有润滑脂和润滑油两种。润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的1/3，某些生产厂家在装配时螺母内部已加注润滑脂。而润滑油的给油量随行程、润滑油的种类、使用条件等的不同而不同。2023/8/1311 （五）滚珠丝杠副的润滑及防护2024/7/8124.2.5 4.2.5 滚珠丝杠副的发展趋势滚珠丝杠副的发展趋势 高速加工用的进给滚珠丝杠要采取改进措施:(1)加大丝杠的导程和增加螺纹的头数;(2)将实心丝杠改为空心的;(3)减少热影响;(4)采用滚珠丝杠固定。2023/8/13124.2.5 滚珠丝杠副的发展趋势2024/7/813 4.3.1 4.3.1数控机床对导轨滑块副的要求数控机床对导轨滑块副的要求 (1)导向精度高。导向精度是指机床的运动部件沿导轨运动的轨迹与机床的相关基准面的相互位置的准确性。影响精度的主要因素有：制造精度、结构形式、装配质量、导轨及其支承件的刚度和热变形。(2)耐磨性好。影响耐磨性的因素有：导轨的材料、摩擦 性质、处理及加工的工艺方法，工作中受力情况、润滑和防护。(3)刚度大 (4)良好的磨擦特性。；动静 磨擦系数尽量接近，使运动平稳，低速无爬行。4.3 4.3 导轨滑块副导轨滑块副2023/8/1313 4.3.1数控机床对导轨滑块副的要2024/7/814 4.3.2 4.3.2 导轨副的分类导轨副的分类 导轨副按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、静压导轨和滚动导轨。1.滑动导轨 滑动导轨分为金属对金属的一般类型的导轨和金属对塑料的塑料导轨两类。2、静压导轨 液体静压导轨指压力油通过节流器进入两相对运动的导轨面，所形成的油膜使两导轨面分开，保证导轨面在液体摩擦状态下工作。图4.10为开式静压导轨工作原理图。3、滚动导轨 滚动导轨是在导轨面间放置滚珠、滚柱、滚针等滚动体，使导轨面间的摩擦为滚动摩擦，其与普通滑动导轨的性能比较见表4-1，滚动导轨具有运动灵敏度高、定位精度高、精度保持性好和维修方便的优点。图4.11为直线滚动导轨外形图。2023/8/1314 4.3.2 导轨副的分类2024/7/815 滚动导轨副按结构形式可分为滚动导轨和滚柱导轨块两种。其中滚动导轨多用于中、小型数控机床中。滚动导轨副按形状可分为直线滚动导轨副、圆弧滚动导轨副。其中圆弧滚动导轨副可以实现任意直径大小圆弧或圆周运动，克服了用轴承或滚动支承等设备加工而带来的尺寸限制。直线滚动导轨副按导轨与滑块的关系分为整体型和分离型导轨副 按导轨副中是否有带球保持器分为普通型和低噪音型直线滚动导轨。因带球保持器使得滚珠与保持器之间形成了油膜接触，避免了滚珠之间的摩擦，使得导轨副在运行时发热量大大降低，运行稳定，也实现导轨副的高速、高精度运动。2023/8/1315 滚动导轨副按结构形式可分2024/7/816 4.3.3 4.3.3 滚动导轨的结构滚动导轨的结构 滚动导轨的结构 直线滚动导轨副，如图4.12所示，为四方向等载荷带球保持器型直线滚动导轨，是较常见的一种导轨副。如图4.13所示，滚珠之间用保持器分开，滚珠之间不发生碰撞，降低了导轨副中在运动中产生的噪音，称之为低噪音型滚动直线导轨。还有滚柱直线导轨如图4.14 所示，由于滚柱与导轨的接触面积要比滚珠的大，因此它具有较大的负载能力。还可以通过增加滚道的数目来提高负载能力，如六滚道型滚动导轨。2023/8/1316 4.3.3 滚动导轨的结构2024/7/817 4.3.4 4.3.4 滚动导轨的载荷、寿命计算滚动导轨的载荷、寿命计算 滚动导轨的选用流程如图4.15 所示。1.载荷计算 滚动导轨所承受的载荷，受到很多因素的影响，如配置形式（水平、垂直或斜置等）、移动的重心和受力点的位置、移动导轨牵引力的作用点、起动及停止时的惯性力，以及切削阻力作用等。表4-2 为几种典型条件下作用于导轨上载荷的计算。2.寿命计算 直线滚动导轨副的寿命计算公式为：F F工作载荷 硬度系数 见表4-3 温度系数 表4-4所示 接触系数 见表4-5 精度系数 表4-6所示 载荷系数 见表4-72023/8/1317 F工作载荷 2024/7/818 滚动导轨块寿命计算的公式为：如果寿命以h计算，式中 行程长度（m）每分钟往复次数 如已选定滚动导轨的型号，即已知C，可据此计算预期寿命；如给定预期寿命，可由Lh计算L，再计算额定动载荷C，据此选定导轨的型号。2023/8/1318 滚动导轨块寿命计算的公式为2024/7/819 4.3.5 4.3.5 滚动导轨的安装与调整滚动导轨的安装与调整 1滚动导轨的导轨块安装 滚动导轨的常见安装形式按导向方式分为闭式安装窄式导向，闭式导轨宽式导向。按定位方式分为单导轨定位和双导轨定位。闭式安装，窄式导向。如图4.16（a）所示导轨块的配置。如图4.16（b）所示支撑主导轨，用贴塑压板的滚动导轨块，用来承受翻转力矩。闭式导轨，宽式导向。如图4.17 所示滚动导轨的宽式安装，上下左右都用滚动导轨块，图中1、2 是弹簧垫或调整垫，用来调节滚子和支承导轨间的预压力。单导轨定位，如图4.18 所示。双导轨定位，如图4.19 所示。2023/8/1319 4.3.5 滚动导轨的安装与调整2024/7/820 导轨安装步骤如下：（1）将导轨基准面紧靠机床装配表面的侧基面，对准螺孔，将导轨轻轻地用螺栓予以固定。（2）上紧导轨侧面的顶紧装置，使导轨基准侧面紧紧靠贴床身的侧面。（3）按表4-8 的参考值，用力矩扳手拧紧导轨的安装螺钉；从中间开始按交叉顺序向两端拧紧。滑块座安装步骤如下：（1）将工作台置于滑块座的平面上，并对准安装螺钉孔，轻轻地压紧。（2）拧紧基准侧滑块座侧面的压紧装置，使滑块座基准侧面紧紧靠贴工作台的侧基面。（3）按对角线顺序拧紧基准侧和非基准侧滑块座上各个螺钉。2023/8/1320 导轨安装步骤如下：2024/7/821 2轨道副的间隙调整 常用的调整形式有过盈配合法和调整法。调整法又分为压板调整、镶条调整、压板镶条调整。如图4.20 所示为压板调整间隙，压板用螺钉固定在动导轨上。如图4.21（a）所示为等厚度镶条调整间隙，全长厚度相等，横截面为平行四边形（用于燕尾形导轨）或矩形的平镶条，通过侧面的螺钉调节和螺母锁紧，以其横向位移来调整间隙，在螺钉的着力点有挠曲。如图4.21（b）所示斜镶条，全长厚度变化的斜镶条及三种用于斜镶条的调节螺钉，以其斜镶条的纵向位移来调整间隙。如图4.22 所示为压板镶条调整间隙，T 形压板用螺钉固定在运动部件上。如图4.23所示滚动导轨调整实例，镶条1固定不动，滚动导轨块2固定在镶条4上。2023/8/1321 2轨道副的间隙调整2024/7/822 3滚动导轨调整要求 加工中心上使用的直线滚动导轨一般选用精密级(D级）。安装直线滚动导轨的安装基面精度，必须等于或高于导轨精度。（1）安装精密级直线滚动导轨的安装基面，平面度一般取0.0lmm以下。（2）安装基面两侧定位面之间的平行度取0.015mm左右。（3）侧定位面对底平面安装面的垂直度为0.005mm。2023/8/1322 3滚动导轨调整要求 2024/7/823 4.4.1 4.4.1 传动原理传动原理 静压蜗杆蜗轮齿条（图4.24）是一种精密传动副，用于将回转运动转变为直线位移。流体静压蜗杆蜗轮齿条机构是在蜗杆和蜗轮齿条的啮合面间注入一层高刚度的吸振油膜使两啮合面间成为液体摩擦。这层油膜不但从根本上解决了传动副的磨损问题，而且减小了传动件的制造误差对传动精度的影响，从而起到平均误差的作用。流体静压蜗杆蜗轮齿条的如图4.25所示，图中油腔开在蜗轮上，用毛细管节流的定压供油方式给该机构提供压力油。4.4 4.4 静压蜗杆静压蜗杆蜗轮条传动蜗轮条传动2023/8/13234.4 静压蜗杆蜗轮条传动2024/7/824 4.4.2 4.4.2传动方案传动方案 蜗杆蜗轮齿条机构常用的传动方案有以下两种：（1）蜗杆箱固定（图4.26），蜗轮齿条固定在运动件上。这种传动方案用于龙门式铣床的移动工作台进给驱动机构中。（2）蜗轮齿条固定（图4.27），蜗杆箱固定在运动件上。这样行程长度可大大超过运动部件的长度。这种方案常用于桥式镗铣床桥架进给驱动机构中。2023/8/1324 4.4.2传动方案 2024/7/825 工作行程很大的大型数控机床通常采用齿轮齿条来实现进给运动。进给力不大时，可以采用类似于圆柱齿轮传动中的双薄片齿轮结构，通过错齿的方法来消除间隙；当进给力较大时，通常采用双厚齿轮的传动结构（图4.28）。当进给力较大时，通常采用双厚齿轮的传动结构。4.5 4.5 预加载荷双齿轮齿条预加载荷双齿轮齿条2023/8/1325 4.5 预加载荷双齿轮齿条2024/7/8264.6 4.6 直线电动机传动直线电动机传动 4.6.1 4.6.1 直线电动机的工作原理直线电动机的工作原理 直线电动机的工作原理（图4.29）与旋转电动机没有本质区别，可将其视为旋转电动机沿圆周方向拉伸展平的产物，对应于旋转电动机的定子部分，称为直线电动机的初级；对应于旋转电动机的转子部分，称为直线电动机的次级。当多相交变电流通过多相对称绕组时，就会在直线电动机初级和次级之间的气隙中产生一个行波磁场，从而使初级和次级之间相对移动。当然，二者之间也存在下一个垂直力，可以是吸引力，也可以是推斥力。2023/8/13264.6 直线电动机传动2024/7/827 4.6.2 4.6.2 直线电动机的特点直线电动机的特点 在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电动机传动的最大区别是取消了从电动机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为“零传动”。正是由于这种“零传动”方式，带来了原旋转电动机驱动方式无法达到的性能指标和优点。1、优点 （1）高速响应 （2）精度 （3）动刚度高 （4）速度快、加减速过程短 （5）行程长度不受限制 （6）运动噪音低 （7）效率高 2023/8/1327 4.6.2 直线电动机的特点2024/7/828 2、缺点 (1)效率低、功耗大、结构尺寸和自重相对较大;(2)无机械连接或啮合，不具自锁能力，设计和使用中应注意考虑外加制动措施,特别是在垂直轴进给系统应用中；(3)对运动载荷较敏感，所以当负荷变化大时，需要重新整定系统；(4)磁铁(或线圈)对电动机部件的吸力很大，因此应注意选择导轨和设计滑架结构，并注意解决磁铁吸引金属颗粒的问题；(5)工作过程温升高，要求强冷却。2023/8/1328 2、缺点2024/7/829 例举了丝杠（表4-9）、导轨（表4-11）在使用过程中常见的的故障、故障原因及维修方法。表4-10列举了为导轨的磨损形式4.7 4.7 进给传动系统常见故障诊断及维修进给传动系统常见故障诊断及维修2023/8/1329 例举了丝杠（表4-9）、导2024/7/830 数控机床进给传动系统常见维修实例如下：例1：电动机联轴器松动的故障维修 故障现象：一台数控车床，加工零件时，常出现径向尺寸忽大忽小的故障。例2：导轨润滑不足的故障维修 故障现象：TH6363卧式加工中心，Y轴导轨润滑不足。例3：行程终端产生明显的机械振动故障维修 故障现象：某加工中心运行时，工作台X轴方向位移接近行程终端过程中产生明显的机械振动故障，故障发生时系统不报警。例4：电动机过热报警的维修 故障现象：X轴电动机过热报警2023/8/1330 数控机床进给传动系统常见2024/7/831 例5：移动过程中产生机械干涉的故障维修 故障现象：某加工中心采用直线滚动导轨，安装后用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查，发现工作台X轴方向移动过程中产生明显的机械干涉故障，运动阻力很大。例6：滚珠丝杠螺母松动引起的故障维修 故障现象：其配套西门子公司生产的SINUMEDIK8MC的数控装置的数控镗铣床，机床Z轴运行（方滑枕为Z轴）抖动，瞬间即出现123号报警；机床停止运行。例7：加工尺寸不稳定的故障维修 故障现象：某加工中心运行九个月后，发生Z轴方向加工尺寸不稳定，尺寸超差且无规律，CRT及伺服放大器无任何报警显示。2023/8/1331 例5：移动过程中产生机械2024/7/832 例8：位置偏差过大的故障维修 故障现象：某卧式加工中心出现ALM421报警，即Y轴移动中的位置偏差量大于设定值而报警。例9：丝杠窜动引起的故障维修 故障现象：TH6380卧式加工中心，启动液压系统后，手动运行Y轴时，液压系统自动中断，CRT显示报警，驱动失效，其它各轴正常。2023/8/1332 例8：位置偏差过大的故障2024/7/8332023/8/13332024/7/834滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副2023/8/1334滚珠丝杠螺母副2024/7/835外循环回流方式外循环回流方式 内循环回流方式内循环回流方式 2023/8/1335外循环回流方式 2024/7/836危险转速（临界转速）固定危险轴向载荷（容许轴向载荷）自由2023/8/1336危险转速（临界转速）固定危险轴向载荷（2024/7/837支承危险转速（临界转速）危险轴向载荷（容许轴向载荷）支承2023/8/1337支承危险转速（临界转速）危险轴向载荷（2024/7/838 支承危险转速（临界转速）危险轴向载荷（容许轴向载荷）固定2023/8/1338支承危险转速（临界转速）危险轴向载荷（2024/7/839危险转速（临界转速）危险轴向载荷（容许轴向载荷）固定（d）固定2023/8/1339危险转速（临界转速）危险轴向载荷（容许2024/7/840图图4.8 4.8 滚珠丝杠的电气制动图滚珠丝杠的电气制动图1-1-旋转变压器旋转变压器 2-2-测速发电机转子测速发电机转子 3-3-测速发电机测速发电机定子定子 4-4-电刷电刷 5-5-永久磁铁永久磁铁 6-6-伺服电机转子伺服电机转子 7-7-电磁线圈电磁线圈 8-8-外齿轮外齿轮 9-9-内齿轮内齿轮2023/8/1340图4.8 滚珠丝杠的电气制动图2024/7/841图图4.9 4.9 铣镗床主轴箱进给丝杠示意图铣镗床主轴箱进给丝杠示意图 2023/8/1341图4.9 铣镗床主轴箱进给丝杠示意图 2024/7/842图图4.10 4.10 开式静压导轨工作原理开式静压导轨工作原理1-1-粗过滤器粗过滤器2-2-液压泵液压泵 3-3-溢流阀溢流阀 4-4-精过滤器精过滤器5-5-调速阀调速阀 6-6-运动导轨运动导轨 7 7床身导轨床身导轨 8-8-油箱油箱2023/8/1342图4.10 开式静压导轨工作原理2024/7/843图图4.11 4.11 直线滚动导轨直线滚动导轨2023/8/1343图4.11 直线滚动导轨2024/7/844图图4.124.12直线滚动导轨副结构图直线滚动导轨副结构图2023/8/1344图4.12直线滚动导轨副结构图2024/7/845图图 4.13 4.13 保持器保持器2023/8/1345图 4.13 保持器2024/7/846蜗杆蜗杆-蜗轮齿条传动机构蜗轮齿条传动机构1-1-蜗杆蜗杆 2-2-蜗轮齿条蜗轮齿条2023/8/1346蜗杆-蜗轮齿条传动机构2024/7/847图图4.25 4.25 蜗杆蜗杆-涡轮齿条工作原理涡轮齿条工作原理1-1-油箱油箱 2-2-滤油器滤油器 3-3-液压泵液压泵 4-4-电动机电动机 5-5-溢流阀溢流阀 6-6-粗滤油器粗滤油器 7-7-精滤油器精滤油器 8-8-压力表压力表 9-9-压力继电器压力继电器 10-10-节流器节流器 11-11-蜗轮蜗轮 12-12-蜗杆蜗杆 2023/8/1347图4.25 蜗杆-涡轮齿条工作原理2024/7/848进给运动蜗杆箱固定式蜗杆箱固定式1-1-蜗轮齿条蜗轮齿条 2-2-联轴器联轴器 3-3-进给箱进给箱 4-4-电动机电动机 5-5-蜗杆蜗杆2023/8/1348进给运动蜗杆箱固定式2024/7/849进给运动蜗杆箱移动式蜗杆箱移动式1-1-蜗杆蜗杆 2-2-涡轮齿条涡轮齿条 3-3-进给箱进给箱 4-4-电动机电动机 5-5-蜗杆箱蜗杆箱 6-6-变速齿轮变速齿轮2023/8/1349进给运动蜗杆箱移动式2024/7/850双厚齿轮的传动结构双厚齿轮的传动结构2023/8/1350双厚齿轮的传动结构2024/7/851次级初级（a a）（b b）图图4.29 4.29 旋转电机展平为直线电机的过程旋转电机展平为直线电机的过程（a a）旋转电机）旋转电机 （b b）直线电机）直线电机2023/8/1351次级初级（a）2024/7/852故障现象故 障 原 因维 修 方 法滚珠丝杠副噪声丝杠支承轴承的压盖压合情况不好调整轴承压盖，使其压紧轴承端面丝杠支承轴承可能破裂如轴承破损，更换新轴承电动机与丝杠联轴器松动拧紧联轴器，锁紧螺钉丝杠润滑不良改善润滑条件，使润滑油量充足滚珠丝杠副滚珠有破损更换新滚珠滚珠丝杠运动不灵活轴向预加载荷过大调整轴向间隙和预加载荷丝杠与导轨不平行调整丝杠支座位置，使丝杠与导轨平行螺母轴线与导轨不平行调整螺母座位置丝杠弯曲变形调整丝杠滚珠丝杠润滑状况不良检查各丝杠副润滑用润滑脂润滑丝杠，需移动工作台，取下罩套，涂上润滑脂滚珠珠丝杠常杠常见故障、故障原因及故障、故障原因及维修方法修方法2023/8/1352故障现象故 障 原 因维 修 方 法滚2024/7/853故障现象故 障 原 因维 修 方 法导轨研伤机床经长时间使用，地基与床身水平度有变化，使导轨局部单位面积负荷过大定期进行床身导轨的水平度调整，或修复导轨精度长期加工短工件或承受过分集中的负荷，使导轨局部磨损严重注意合理分布短工件的安装位置，避免负荷过分集中导轨润滑不良调整导轨润滑油量，保证润滑油压力导轨材质不佳采用电镀加热自冷淬火对导轨进行处理，导轨上增加锌铝铜合金板，以改善摩擦情况刮研质量不符合要求提高刮研修复的质量机装维护不良，导轨里落入脏物加强机床保养，保护好导轨防护装置导轨常见故障、故障原因及维修方法导轨常见故障、故障原因及维修方法 2023/8/1353故障现象故 障 原 因维 修 方 法导2024/7/854导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面研伤用180#砂布修磨机床与导轨面上的研伤导轨压板研伤卸下压板，调整压板与导轨间隙导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，保证0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉加工面在接刀处不平导轨直线度超差调整或修刮导轨，允差为0.015/500mm工作台镶条松动或镶条弯度太大调整镶条间隙，镶条弯度在自然状态下小于0.05mm/全长机床水平度差，使导轨发生弯曲调整机床安装水平度，保证平行度、垂直度在0.02/1000mm之内导轨常见故障、故障原因及维修方法导轨常见故障、故障原因及维修方法 2023/8/1354导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面2024/7/855 分析及处理过程：分析及处理过程：检查控制系统及加工程序均正常，然后检查传动链中电动机与丝杠的联接处，发现电动机联轴器紧固螺钉松动，使得电动机轴与丝杠产生相对运动。由于半闭环系统的位置检测器件在电动机侧，丝杠的实际转动量无法检测，从而导致零件尺寸不稳定，紧固电动机联轴器后故障清除。2023/8/1355 分析及处理过程：检查控制2024/7/856 分析及处理过程：分析及处理过程：TH6363卧式加工中心采用单线阻尼式润滑系统，故障产生以后，开始认为是润滑时间间隙太长，导致Y轴润滑不足.将润滑电动机起动时间间隔由15min改为110min，Y轴导轨润滑有所改善但是油量仍不理想，故又集中注意力查找润滑管路问题，润滑管路完好，拧下Y轴导轨润滑计量件，检查发现计量件中的小孔堵塞。清洗后，故障排除。2023/8/1356 分析及处理过程：TH632024/7/857 分析及处理过程：分析及处理过程：因故障发生时系统不报警，但故障明显，故通过交换法检查，确定故障部件应在X轴伺服电动机与丝杠传动链一侧；折卸电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器，单独通电检查电动机。检查结果表明，电动机运行时无振动现象，显然故障部位在机械传动部分。脱开弹性联轴器，用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查，发现工作台X轴方向位移接近行程终端时，感觉到阻力明显增加。拆下工作台检查，发现滚珠丝杠与导轨不平行，故而引起机械转动过程中的振动现象。经过认真修理、调整后重新装好，故障排除。2023/8/1357 分析及处理过程：因故障发2024/7/858 分析及处理过程：分析及处理过程：电动机过热报警，产生的原因有多种，除伺服单元本身的问题外，可能是切削参数不合理，亦可能是传动链上有问题。而该机床的故障原因是由于导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧。松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，保证0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉。故障排除。2023/8/1358 分析及处理过程：电动机过2024/7/859 分析及处理过程：分析及处理过程：故障明显在机械结构部分。拆下工作台，首先检查滚珠丝杠与导轨的平行度，检查合格。再检查两条直线导轨的平行度，发现导轨平行度严重超差。拆下两条直线导轨，检查中滑板上直线导轨的安装基面的平行度，检查合格。再检查直线导轨，发现一条直线导轨的安装基面与其滚道的平行度严重超差（0.5mm）。更换合格的直线导轨，重新装好后，故障排除。2023/8/1359 分析及处理过程：故障明显在2024/7/860 分析及处理过程：分析及处理过程：出现123号报警的原因是跟踪误差超出了机床数据TEN345/N346中所规定的值。导致此种现象有三个可能：位置测量系统的检测器件与机械位移部分连接不良；传动部分出现间隙，位置闭环放大系数KV不匹配。通过详细检查和分析，初步断定是后两个原因，使方滑枕（Z轴）运行过程中产生负载扰动而造成位置闭环振荡。基于这个判断，我们首先修改了设定闭环KV系数的机床数据TEN152，将原值S1333改成S800，即降低了放大系数，有助于位置闭环稳定；经试运行发现虽振动减弱，但未彻底消除。这说明机械传动出现间隙的可能性增大；可能是滑枕镶条松动、滚珠丝杠或螺母窜动。对机床各部位采用先易后难，先外后内逐一否定的方法，最后查出故障源：滚珠丝杠螺母背帽松动，使传动出现间隙，当Z轴运动时由于间隙造成的负载扰动导致位置闭环振荡而出现抖动现象。紧好松动的背帽，调整好间隙，并将机床数据TEN152恢复到原值后，故障消除。2023/8/1360 分析及处理过程：出现122024/7/861 分析及处理过程：分析及处理过程：该加工中心采用三菱M3系统,交流伺服电动机与滚珠丝杠通过联轴器直接联接，根据故障现象分析故障原因是联轴器联接螺钉松动，导致联轴器与滚珠丝杠或伺服电动机间产生滑动。2023/8/1361 分析及处理过程：该加工中2024/7/862 分析及处理过程：分析及处理过程：该加工中心使用FANUC 0M数控系统，采用闭环控制。伺服电动机和滚珠丝杠通过联轴器直接联接。根据该机床控制原理及机床传动联接方式，初步判断出现ALM421报警的原因是Y轴联轴器不良。对Y轴传动系统进行检查，发现联轴器中的胀紧套与丝杠联接松动，紧定Y轴传动系统中所有的紧定螺钉后，故障消除。2023/8/1362 分析及处理过程：该加工中2024/7/863 分析及处理过程：分析及处理过程：该故障涉及电气、机械、液压部分。任一环节有问题均导致驱动失效，故障检查的顺序大致如下：伺服驱动装置电动机及测量器件电动机与丝杠联接部分液压平衡装置开口螺母和滚珠丝杠轴承其他机械部分。检查驱动装置外部接线及内部元件的状态良好，电动机与测量系统正常；拆下Y轴液压抱闸后情况同前，将电动机与丝杠的同步传动带脱离，手摇Y轴丝杠，发现丝杠上下窜动；拆开滚珠丝杠下轴承座正常；拆开滚珠丝杠下轴承座正常后发现轴向推力轴承的紧固螺母松动，导致滚珠丝杠上下窜动。由于滚珠丝杠上下窜动，造成伺服电动机转动带动丝杠空转约一圈。在数控系统中，当NC指令发出后，测量系统应有反馈信号，若间隙的距离超过了数控系统所规定的范围，即电动机空走若干个脉冲后光栅尺无任何反馈信号，则数控系统必报警，导致驱动失效，机床不能运行。拧好紧固螺母，滚珠丝杠不能窜动，则故障排除。2023/8/1363 分析及处理过程：该故障涉2024/7/8644.1(a)端部导流方式(外循环)1-螺杆 2-端部导流器 3-螺母 4-导孔4.1(b)管循环式(外循环)1-管道 2-螺杆2023/8/13644.1(a)端部导流方式(外循环)4.2024/7/8654.1(c)端盖式(外循环)1-螺杆 2-端盖 3、5-螺母 4-滚珠循环孔4.2 内循环式1-螺母 2-导流孔 3-螺杆2023/8/13654.1(c)端盖式(外循环)4.2 内2024/7/866图4.3（a）双螺母预紧图4.3（b）弹簧式双螺母预紧2023/8/1366图4.3（a）双螺母预紧图4.3（b）2024/7/867图4.3（c）偏移预紧图4.3（d）超规滚珠预紧2023/8/1367图4.3（c）偏移预紧图4.3（d）超2024/7/868丝杠许用轴向负载的选定使用条件精度等级选定磨削丝杠滚轧丝杠导程的选定公称直径的选定支承方式的选定螺母类型的选定刚度的选定刚度的验证精度等级的验证寿命的选定防尘、润滑驱动转矩的选定电机的选定轴向总刚度的验证螺母刚度的选定支承刚度的选定丝杠刚度的选定临界转速的选定图4.7滚珠丝杠副的计算流程2023/8/1368丝杠许用轴向负载的选定使用条件精度等级2024/7/869定位精度性能滚动导轨滑动导轨摩擦特性摩擦因数低而且几乎与运动速度无关。动、静摩擦因数十分接近。导轨材料为淬火钢的摩擦因数为0.001。摩擦因数随速度增加而增加，为非线性关系。动静摩擦因数相对较大。铸铁与铸铁摩擦因数为0.020.18。承载能力/kgfcm-2导轨面材料为铸铁：滚珠导轨：0.040.05滚珠导轨：3.55铸铁导轨允许的平均压力：通用机床进给导轨：1215主运动导轨：45刚度有预加载荷的滚动导轨的刚度比滑动导轨略高或相等。滚柱导轨比滚珠导轨的刚度高。面接触、刚度高定位精度一般为0.10.2不用减摩措施：1020；用防爬行油：25寿命防护良好时寿命长，精度保持性高，淬火钢导轨修理期间隔达1015年比滚动导轨的寿命短应用数控机床、电火花加工机床、高精平面磨床普通精度机床表4-1 滚动导轨与滑动导轨的性能比较2023/8/1369定位精度性能滚动导轨滑动导轨摩擦特性摩2024/7/870图4.14 滚柱直线导轨2023/8/1370图4.14 滚柱直线导轨2024/7/871图4.15 滚柱直线导轨的选用流程图2023/8/1371图4.15 滚柱直线导轨的选用流程图2024/7/8722023/8/13722024/7/8732023/8/13732024/7/874图 4.16 滚动导轨块的窄式安装（a）导轨块的配置（b）支撑主导轨1-滚动导轨支撑块 2-贴塑导轨板2023/8/1374图 4.16 滚动导轨块的窄式安装2024/7/875图4.17 滚动导轨的宽式安装1、2-弹簧垫或调整垫2023/8/1375图4.17 滚动导轨的宽式安装2024/7/876图4.18 单导轨定位的安装形式1-基准侧的导轨条 2、3-楔块 4-工作台 5-非定位导轨 6-床身2023/8/1376图4.18 单导轨定位的安装形式2024/7/877图4.19 双导轨定位的安装形式1-基准侧的导轨条 2、4、5-调整垫 3-工作台 6-床身2023/8/1377图4.19 双导轨定位的安装形式2024/7/878 （a）修磨刮研式 （b）镶条式 （c）垫片式图4.20 压板调整间隙2023/8/1378 （a）修磨刮研2024/7/879（a）等厚度镶条（b）斜镶条图4.21 镶条调整间隙2023/8/1379（a）等厚度镶条（b）斜镶条2024/7/880图4.22 压板镶条调整间隙2023/8/1380图4.22 压板镶条调整间隙2024/7/881图4.23 导轨间隙调整1、4-镶条 2-标准导轨 3-支承导轨 5、7-调整螺钉 6-刮板 8-镶条调整板 9-润滑油管2023/8/1381图4.23 导轨间隙调整2024/7/8822023/8/13822024/7/8832023/8/1383