第7章数控机床辅助机构课件

第七章第七章 数控机床的辅助机构数控机床的辅助机构 2024/7/1227.1 7.1 数控机床用回转工作台数控机床用回转工作台7.2 7.2 高速动力卡盘、尾座与分度头高速动力卡盘、尾座与分度头7.3 7.3 万能铣头万能铣头7.4 7.4 自动排屑装置自动排屑装置7.5 7.5 典型数控机床的安全防护系统典型数控机床的安全防护系统第七章第七章 数控机床的辅助机构数控机床的辅助机构 2024/7/1237.1 7.1 数控机床用回转工作台数控机床用回转工作台 数控机床中常用的回转工作台有分度工作台和数控工作台。7.1.1 7.1.1 分度工作台分度工作台 分度工作台是按照数控系统的指令，在需要分度时工作台连同工件回转规定的角度，有时也可采用手动分度。分度工作台只能够完成分度运动而不能实现圆周运动，并且它的分度运动只能完成一定的回转度数如90、60或45等。2024/7/124 1齿盘式分度工作台 齿盘式分度工作台主要由工作台面底座、升降液压缸、分度液压缸和齿盘等零件组成，其结构如图7.1所示。2定位销式分度工作台 图7.2所示是自动换刀数控卧式镗铣床的分度工作台。2024/7/125 7.1.2 7.1.2 回转运动工作台回转运动工作台 1开环数控回转运动工作台 开环数控回转工作台和开环直线进给机构一样，都可以用功率步进电动机来驱动。图7.3为自动换刀数控立式镗铣床数控回转工作台的结构图。2闭环数控回转运动工作台 闭环数控工作台的结构与开环的大致相同，其区别在于闭环数控旋转工作台有转动角度的测量元件(圆光栅或圆感应同步器)。所测量的结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使工作台分度精度更高。图7.4为闭环数控旋转工作台结构图。图7.5为双蜗杆传动结构。2024/7/1267.1.37.1.3回转工作台的常见故障及排除方法回转工作台的常见故障及排除方法 回转工作台的常见故障及排除方法如表7-1所示。2024/7/1277.1.47.1.4回转工作台故障维修实例回转工作台故障维修实例 例例7-17-1：某加工中心运行时，工作台分度盘不回落，发出7035报警。例例7-27-2：某加工中心运行时，工作台分度盘回落后，不夹紧，发出7036报警。例例7-37-3：TH6236加工中心，开机后工作台回零不旋转且出现05号、07号报警。例例7-47-4：TH636加工中心，开机后工作台回零不旋转且出现05号、07号报警。例例7-57-5：在机床使用过程中，回转工作台经常在分度后不能落入鼠牙定位盘内，机床停止执行下面命令。2024/7/1287.2 7.2 高速动力卡盘、尾座与分度头高速动力卡盘、尾座与分度头 7.2.1 7.2.1 高速动力卡盘高速动力卡盘 在数控机床领域，高速动力卡盘一般只用于数控车床。1产品介绍 K93系列斜齿条式高速通孔动力卡盘用于各种高速数控车床；KEF250型中空式高速动力卡盘适用于转速4 500r/min的数控车床。2动作原理 图7.6为中空式动力卡盘结构图，图中右端为KEF250型卡盘，左端为P24160A型液压缸。2024/7/129 7.2.2 7.2.2 尾座尾座 数控车床尾座一般是在加工时对工件起铺助支承作用，它是由尾座体和尾座套筒两部分组成。尾座体可在床身上移动和固定。尾座套筒前端安装顶针，套筒可以自动伸出和缩回，实现顶尖对工件的支撑作用。2024/7/1210 7.2.3 7.2.3 分度头分度头 它的作用是按照控制装置的信号或指令作回转分度或连续回转进给运动，以使数控机床能完成指定的加工工序。1.概述 等分式的FKNQ系列数控分度头的最终分度定位采用齿数为72牙的端齿盘来完成。万能式的FKl4系列数控分度头用精密蜗杆副作为分度定位元件，用于完成任意角度的分度工作，采用双导程蜗杆消除传动间隙。2.工作原理 图7.8为FKNQl60型数控气动等分分度头结构 图7.9为FKl4160B型数控分度头 2024/7/12117.3 7.3 万能铣头万能铣头 万能铣头部件结构见图7.10，主要由前、后壳体12、5，法兰3，传动轴、，主轴及两对弧齿锥齿轮组成。万能铣头用螺栓和定位销安装在滑枕前端。万能铣头作为直接带动刀具的运动部件，不仅要能传递较大的功率，更要具有足够的旋转精度、强度和抗振性。万能铣头除在零件结构、制造和装配精度要求较高外，还要选用承载力和旋转精度都较高的轴承。2024/7/12127.4 7.4 自动排屑装置自动排屑装置 7.4.1 7.4.1 排屑装置在数控机床上的作用排屑装置在数控机床上的作用 排屑装置的主要作用是将切屑从加工区域排出数控机床之外，在数控车床和磨床上的切屑中往往混合着切削液，排屑装置从其中分离出切屑，并将它们送入切屑收集箱（车）内，而切削液则被回收到冷却液箱。排屑装置是一种具有独立功能的附件，它的工作可靠性和自动化程度，随着数控机床技术的发展而不断提高，并逐步趋向标准化和系列化，由专业工厂生产。2024/7/1213 7.4.2 7.4.2 典型排屑装置典型排屑装置 1平板链式排屑装置 如图7.11a所示，该装置以滚动链轮牵引钢质平板链带在封闭箱中运转，切屑用链带带出机床。2刮板式排屑装置 如图7.11b所示，该装置的传动原理与平板链式基本相同，只是链板不同，它带有刮板链板。3螺旋式排屑装置 如图7.11c所示，该装置是利用电动机经减速装置驱动安装在沟槽中的一根绞笼式螺旋杆进行工作的。2024/7/12147.5 7.5 数控机床的安全防护装置数控机床的安全防护装置 7.5.1 7.5.1 弹性皮腔弹性皮腔 弹性皮腔是一种可以任意组合的防护罩。弹性皮腔主要有两大类：弹性缝制皮腔和弹性热粘接腔。图7.12是德国HEMA的弹性皮腔，它可以水平或垂直使用。水平使用时建议使用塑料或铝的支撑环，保持皮腔与丝杠之间有一定均匀的距离，延长使用寿命，拉伸长度大时可以在每个折中加上金属环，提高皮腔的稳定性。连接或固定端通常使用金属法兰盘，也可以选择套箍式。2024/7/1215 7.5.2 7.5.2 铠甲皮腔铠甲皮腔 铠甲皮腔就是在皮腔上面安装了一种性能好、重量小，但运行灵活的钢片防护层的防护装置。其基本设计思想与弹性皮腔相同。为了实现皮腔的坚固，在每个折中加入了一个PVC骨架。铠甲皮腔通过其上层固定的金属铠甲增强了防护性能，可以有效地防护高速高温的尖锐碎屑。铠甲防护帘为弹性皮腔中特殊构造的一种。同样也可以将所有的原材料、形状、加工方式及尺寸规格进行随意组合。可以任意选择铠甲片的位置，装在皮腔前面、某一侧面或随意哪几面。如图7.13所示是德国HEMA的铠甲皮腔。2024/7/1216 7.5.3 7.5.3 钢制伸缩式导轨防护罩钢制伸缩式导轨防护罩 如图7.14所示，钢制伸缩式防护罩是机床传统防护形式。对防止切屑及其他尖锐东西的进入起着有效防护作用。通过一定的结构措施以及合适的刮屑板也可以有效地降低切屑液的渗入。2024/7/1217 7.5.4 7.5.4 卷帘防护罩、防护板卷帘防护罩、防护板 在空间小且不需要严密防护的情况下，卷帘防护罩（如图7.15所示）可以代替弹性皮腔防护罩。可以水平、垂直或任意混合方向上安装使用。卷帘防护罩的驱动形式一般为扭动卷簧、钢带卷簧、自动钢带卷簧及空气驱动，可以根据使用情况进行选择。柔性卷帘防护板是一种低廉的防护方式，可以防护前方来的少量碎屑或切屑液，活动灵活、安装简单，空间需求小。一般柔性卷帘防护板为悬挂使用或通过转轴轻松运行，采用安装在挡板末端的角铁与机床相联接。2024/7/12182024/7/1219图7.1 鼠齿盘式分度工作台l、2、15、16-推杆 3-下齿盘 4-上齿盘 5、13-推力轴承 6-活塞 7-工作台 8-齿条活塞 9-升降液压缸上腔 10-升降液压缸下腔 11-齿轮 12-齿圈 14、17-挡块 18-分度液压缸右腔19-分度液压缸左腔 20、21-分度液压缸进回油管道 22、23-升降液压缸进回油管道2024/7/1220图7.2 定位销式回转工作台1-工作台 2-转台轴 3-六角螺钉 4-轴套 5-活塞 6-定位套 7-定位销 8-液压缸 9-齿轮 10-活塞 11-弹簧 12-轴承 13-止推螺钉 14-活塞 15-液压缸 16-管道 17、18-轴承 19-转台座2024/7/1221图7.3 开环数控回转工作台1-偏心环 2、6-齿轮 3-电动机 4-蜗杆 5-垫圈 7-调整环 8、10-微动开关9、11-档块 12、13-轴承 14-液压缸 15-蜗轮 16-柱塞 17-钢球 l8、19-夹紧瓦 20-弹簧 21-底座 22-圆锥滚子轴承 23-调整套 24-支座2024/7/1222图7.4 闭环数控回转工作台1-电液脉冲马达 2-偏心环 3-主动齿轮 4-从动齿轮 5-销钉 6-锁紧瓦7-套筒 8-螺钉 9-丝杠 10-蜗杆 11-蜗轮 12、13-夹紧14-液压缸15-活塞 16-弹簧 17-钢球 18-底座 19-光栅 20、21-轴承2024/7/1223图7.5 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2024/7/1224图7.6 KEF250型中空式动力卡盘结构图l-卡爪 2-T形块 3-平衡块 4-杠杆 5-连接螺母 6-滑体 7-法兰盘 8-盘体9-扳手 10-卡爪座 11-防护盘 12-法兰盘 13-前盖 14-液压缸盖 15-紧定螺钉16-压力管接头 17-后盖 18-罩壳 19-漏油管接头 20-导油套 21-液压缸22-活塞 23-二防转支架 24-导向杆 25-安全阀 26-中空拉杆2024/7/1225图7.8 FKNQ型数控气动等分分度头结构1转动端齿盘 2定位端齿盘 3滑动销轴 4滑动端齿盘 5镶装套 6弹簧 7无触点传感器 8主轴 9定位轮 10驱动销 11凸块 12定位键 13压板 14传感器 15棘爪 16棘轮 17分度活塞2024/7/1226图7.9 FK14160B数控分度头1-调整螺母 2-压板 3-法兰盘 4-活塞 5-刹紧信号传感器 6-松开信号传感器 7-双导程蜗杆 8-零位信号传感器 9-传感器支座 10-信号盘2024/7/1227图7.10 万能铣头部件结构1-键 2-连接盘 3-法兰 4、6、23、24-T形螺栓 5-后壳体 7-锁紧螺钉 8-螺母 9、11-角接触球轴承 10-隔套 12-前壳体 13-轴承 14-半圆环垫片 15-法兰 16、17-螺钉 18-端面键 19、25-推力圆柱滚子轴承 20、26-滚针轴承 21、22、27-锥齿轮2024/7/1228图7.11 排屑装置2024/7/1229表表7-1 7-1 回转工作台的常见故障及排除方法回转工作台的常见故障及排除方法2024/7/1230续表续表7-1 7-1 回转工作台的常见故障及排除方法回转工作台的常见故障及排除方法2024/7/1231 分析及处理过程：分析及处理过程：工作台分度盘不回落与工作台下面的SQ25、SQ28传感器有关。由PLC输入状态信息知：传感器工作状态SQ28即E10.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位信号已经发出：SQ25即E10.0为“0”，说明工作台分度盘未回落，故输出A4.7始终为“0”，造成YS06电磁阀不吸合，工作台分度盘不能回落而发出7035报警，即PLC输入状态信息E10.0为“1”。检查机床液压系统，发现YS06电磁阀已经带电但是阀芯并没有换向，用手动YS06电磁阀后，工作台分度盘回落，PLC输入状态信息E10.0为“1”，报警解除。拆换新的换向阀后，故障排除。2024/7/1232 分析及处理过程：分析及处理过程：工作台分度盘不夹紧与工作台下面的SQ25传感器有关。由PLC输入状态信息知：传感器工作状态SQ25即E10.0为“0”，表明工作台分度盘落下到位信号未发出，故输出A4.6始终为“0”，造成YS05电磁阀不吸合，而发出7036报警。检查工作台分度盘落下传感器SQ25和挡铁，发现挡铁松动，传感器与挡铁间隙太大，因此传感器SQ2未发出工作台分度盘落下到位信号。重新紧固挡铁，调整挡铁与传感器之间为0.150.2mm后，故障排除。2024/7/1233 分析及处理过程：分析及处理过程：利用梯形图和状态信息首先对工作台夹紧开关8Q6的状态进行检查。138.0为“1”正常。手动松开工作台时，138.0由“1”变位“0”，表明工作台能松开。回零时，工作台松开了，地址211.1TABSC由“0”变位“1”，然经2000ms延时后，由“1”变成了“0”，致使工作台旋转信号无。是电动机过载还是工作台液压有问题？经过反复几次实验，发现工作台液压有问题。其正常工作压力为4.04.5MPa，在工作台松开抬起时，液压由4MPa下降到2.5MPa左右，泄压严重，致使工作台未完全抬起，松开延时后，无法旋转，产生过载。拆开工作台，解体检查，发现活塞支承环O形圈均有直线性磨损，其状态能通压力油液。液压缸内壁粗糙，环状刀纹明显，精度太差。更换液压缸套和密封圈，重装调整试车后，运行正常，故障消除。2024/7/1234 分析及处理过程：分析及处理过程：此故障完全按例7-27检查。检查状态信息，同上例一样；查液压也正常。故障显示是过载，是电动机问题还是工作台机械故障？首先，检查电动机（此项检查较为容易），将刀库电动机与工作台电动机交换（型号一致），故障仍未消除，故判断故障出现在机械方面。将工作台卸开发现鼠齿盘中的6组碟簧损坏不少。更换碟簧后，工作台仍不旋转。仍利用梯形图和状态信息检查，发现139.3INP.M信息由“1”变位了“0”，139.5SALM.M由“0”变位了“1”，即简易定位装置在位信号灯不亮，不在位，且报警。手动旋转电动机使之进入在位区后，“INP”变位“1”，灯亮，故障消除。2024/7/1235 分析及处理过程：分析及处理过程：回转工作台在分度后出现不能落入鼠牙定位盘内，发生顶齿现象，是因为工作台分度不准确所致。工作台分度不准确的原因可能有电气问题和机械问题，首先检查机床电动机和电气控制部分（因此项检查较为容易）。机床电气部分正常，则问题出在机械部分，可能是伺服电动机至回转台传动链间隙过大或转动累计间隙过大所致。拆下传动箱，发现齿轮、蜗轮与轴键联接间隙过大，齿轮啮合间隙超差过多。经更换齿轮、重新组装，然后精调回转工作台定位块和伺服增益可调电位器后，故障排除。2024/7/1236图7.12 弹性皮腔2024/7/1237图7.13 铠甲皮腔2024/7/1238图7.14 钢制伸缩式导轨防护罩2024/7/1239图7.15 柔性卷帘防护板