数控机床维修工第4-5章课件.ppt

1、第4-5章第一节数控机床机械结构的特点和要求一、数控机床机械结构的特点二、数控机床对机械结构的要求第二节数控机床主轴部件的结构与装配一、数控机床主轴调速二、数控机床主轴部件的组成三、数控机床主轴的装配第三节数控机床导轨的结构与装配一、数控机床导轨的特点二、数控机床导轨的结构三、数控机床导轨的装配第四节数控机床滚珠丝杠副的结构与装配一、数控机床滚珠丝杠副的结构二、数控机床滚珠丝杠副的装配第五节数控机床工作台一、数控回转工作台二、数控分度工作台三、回转工作台回转中心的测量四、回转工作台回转间隙的调整第六节数控机床自动换刀装置一、刀具的选择二、数控车床回转刀架三、加工中心自动换刀装置四、刀库部件的更

2、换第七节数控机床的验收与调整一、数控机床精度的验收二、数控机床的调整三、数控机床的调试第八节数控机床机械装配与调整技能训练训练1数控车床主轴部件的拆卸与调整训练2数控机床进给系统的装配与调整第一节数控机床电气配线的基本原则一、床身及附件配线的基本原则二、变频器和PLC配线的基本原则第二节FANUC数控系统电气模块结构与接线一、数控机床电气控制系统概述二、FANUC数控系统电气控制模块三、FANUC数控系统电气接线四、FANUC数控系统机床电气调试第三节西门子数控系统的结构与接线一、西门子数控系统概述二、SINUMERIK 840D数控系统的结构、接口与接线三、SINUMERIK 802D数控系

3、统的结构、接口与接线第四节数控铣床强电控制电路分析一、XK714A型数控铣床概述二、XK714A型数控铣床动力电路分析三、XK714A型数控铣床电源电路分析四、XK714A型数控铣床控制电路分析第五节数控机床电气安装、接线与调试技能训练训练1数控车床电气安装训练2SINUMERIK 840D数控系统电气硬件的连接训练3用数控系统控制步进电动机训练4用数控系统控制变频器第一节数控机床机械结构的特点和要求一、数控机床机械结构的特点1)数控机床多数采用高性能的无级变速主轴及伺服传动系统。2)数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小。3)数控机床更多地采用高效传

4、动部件，如滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆副、塑料导轨、滚动导轨、静压导轨等。4)数控机床采用多主轴、多刀架结构，以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置、自动排屑装置、自动润滑冷却装置等。5)为了保证机床精度的稳定性，获得可靠的加工质量，数控机床多采取减小热变性的措施。二、数控机床对机械结构的要求1)能够提高机床的静、动刚度。2)能够减少机床的热变形。3)能够减少运动间的摩擦和消除传动间隙。4)能够提高机床的寿命和精度保持性。5)能够减少辅助时间和改善操作性能。6)具有安全防护作用和宜人的造型。第二节数控机床主轴部件的结构与装配一、数控机床主轴调速1.数控机床主传动系统的基本要求2.数控机床主轴的

5、调速方法1.数控机床主传动系统的基本要求1)为了达到最佳的切削效果，数控机床应在最佳的切削条件下工作，因此，一般都要求主轴能实现无级变速。2)要求机床主传动系统必须具有足够高的转速和足够大的功率，以适应高速、高效的加工需求。3)为了降低噪声，减轻发热，减少振动，主传动系统应简化结构，减少传动件。4)在加工中心上，还必须具有安装刀具和刀具交换所需的自动夹紧装置以及主轴定向准停装置，以保证刀具和主轴、刀库、机械手的正确啮合。5)为了扩大数控机床功能，实现对C轴位置(主轴回转角度)的控制，在主轴上还需要安装位置检测装置，以便实现对主轴位置的控制。2.数控机床主轴的调速方法(1)有级变速有级变速仅用于

6、经济型数控机床，大多数数控机床采用无级变速或分段无级变速。图4-1有级变速示意图2.数控机床主轴的调速方法(2)无级变速主传动采用无级变速，不仅能在一定的速度范围内选择合理的切削速度，而且还能在运动中自动变速。图4-2无级变速示意图2.数控机床主轴的调速方法(3)分段无级变速数控机床在实际生产中，并不需要在整个变速范围内均为恒功率，一般要求在中、高速段为恒功率传动，在低速段为恒转矩传动。(4)电主轴变速电主轴结构就是将电动机的转子直接作为机床的主轴，主轴单元的壳体就是电动机座，并配合其他安全保障措施，实现电动机与机床主轴的一体化。图4-3分段无级变速示意图二、数控机床主轴部件的组成(1)主轴部

7、件支承与润滑机床主轴带动刀具或夹具在支承中做回转运动，能传递切削转矩，承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。(2)常用卡盘结构数控车床工件的夹紧装置可采用自定心卡盘、单动卡盘或弹簧夹头等。(3)主轴准停装置在数控镗床、数控铣床和以镗铣为主的加工中心上，为了实现自动换刀，使机械手准确地将刀具装入主轴孔中，刀具的键槽必须与主轴的键位在周向对准；在镗削加工退刀时，要求刀具向刀尖反方向径向移动一段距离后才能退出，以免划伤工件，这都需要主轴具有周向定位功能。(1)主轴部件支承与润滑机床主轴带动刀具或夹具在支承中做回转运动，能传递切削转矩，承受切削抗力，并保证必要的旋转精度。图4-5主轴常见支承形式a)前支

8、承采用双列60角接触球轴承b)前支承采用高精度双列角接触球轴承c)前支承采用双列圆锥滚子轴承(2)常用卡盘结构数控车床工件的夹紧装置可采用自定心卡盘、单动卡盘或弹簧夹头等。图4-6液压驱动动力自定心卡盘1配流盘2液压缺3活塞杆4空心拉杆5卡盘体(3)主轴准停装置在数控镗床、数控铣床和以镗铣为主的加工中心上，为了实现自动换刀，使机械手准确地将刀具装入主轴孔中，刀具的键槽必须与主轴的键位在周向对准；在镗削加工退刀时，要求刀具向刀尖反方向径向移动一段距离后才能退出，以免划伤工件，这都需要主轴具有周向定位功能。图4-7主轴准停装置a)机械式b)电气式三、数控机床主轴的装配1.带传动装配2.滚动轴承装配

9、3.主轴安装1.带传动装配(1)带轮与电动机的装配装配步骤和技术要求是：将电动机的心轴擦拭干净，去除毛边；将键放入心轴的键槽内，喷防锈油，然后将带轮推入，可以用橡胶锤将其轻轻敲入；最后将电动机轴端盖锁紧即可，端盖螺栓需涂螺栓固定剂(厌氧胶)。(2)带与带轮的装配装配步骤及技术要求是：将带轮表面擦拭干净；将带旋转着挂入带轮；调整电动机输出轴与主轴的位置，使带垂直；磨合较短时间，测振动；振动若合格，则通过，若不合格，则将带轮卸下做动平衡。2.滚动轴承装配1)清洁轴承。2)向轴承注入约1/2空腔体积的符合规定的润滑脂。3)当采用压入法装配轴承时，应用专门压具或在过盈配合环上垫以棒或套，不得通过滚动体

10、和保持架传递压力或打击力。4)轴承内圈端面一般应紧靠轴肩，对圆锥滚子轴承和角接触球轴承来说，间隙应不大于0.05mm，其他轴承应不大于0.1mm。5)轴承外圈装配后，其定位端的轴承盖与垫圈或外圈的接触应均匀。6)轴承外圈与开式轴承座及轴承盖的半圆孔均应接触良好，用涂色法检验时，与轴承座在对称于中心线的120范围内应均匀接触,与轴承盖在对称于中心线的90范围内均匀接触。2.滚动轴承装配 当装配可拆卸的轴承时，必须按内、外圈和对位标记安装，不得装反或与别的轴承内、外圈混装。对于可调头装配的轴承，在装配时应将有编号的一端向外，以便识别。对于带偏心套的轴承，在装配时偏心套的拧紧方向应与轴的旋转方向一致

11、。圆锥滚子轴承、角接触球轴承和双向推力球轴承在装配时，轴向间隙应符合图样及工艺要求。在轴的两边装配径向间隙可调的深沟球轴承并且轴向位移是以内端盖限位时，只能一端轴承紧靠端盖，另一端必须留有轴向间隙。在将滚动轴承装好后，相对运动件的转动应灵活、轻便，不得有卡滞现象。3.主轴安装1)去除主轴内残余的油漆及毛边。2)去除主轴承靠面毛刺并擦拭干净。3)用吊带缠住主轴并用起重机吊上主轴支承座。4)将O形环放入主轴。5)将Z轴往下移动套住主轴，一直移至承靠面与主轴缝隙为0.5mm左右，将螺栓锁上并锁紧至规定力矩。第三节数控机床导轨的结构与装配一、数控机床导轨的特点1)导向精度高。2)足够的刚度。3)良好的

12、摩擦特性。4)低速运动的平稳性。5)阻尼特性好(高速时不振动)。6)结构工艺性好。二、数控机床导轨的结构1.塑料滑动导轨2.滚动导轨3.液体静压导轨1.塑料滑动导轨图4-8塑料滑动导轨2.滚动导轨1)滚动导轨块是一种圆柱滚动体作循环运动的标准结构导轨元件，如图所示。2)直线滚动导轨主要由导轨块、滑块、滚珠、保持架和端盖等组成，如图4-9b所示。图4-9常用滚动导轨a)滚动导轨块b)直线滚动导轨1压紧圈2支承块3密封板4承载滚珠列5反向滚珠列 6加油嘴7侧板8导轨9保持器3.液体静压导轨图4-10液体静压导轨a)开式静压导轨b)闭式静压导轨1过滤器2液压泵3溢流阀4精密过滤器5节流阀6运动件7承

13、导件8油箱三、数控机床导轨的装配1.导轨的安装步骤2.滑块座的安装步骤1.导轨的安装步骤1)将导轨基准面紧靠机床装配表面的侧基面，对准螺孔，将导轨轻轻用螺栓固定。2)上紧导轨侧面的顶紧装置，使导轨基准侧面紧靠床身侧面。3)用指示式扭力扳手按规定力矩拧紧导轨的安装螺钉，从中间开始按交叉顺序向两端拧紧。2.滑块座的安装步骤1)将工作台置于滑块座平面上，并对准安装螺钉孔，轻轻压紧。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的各个螺钉。第四节数控机床滚珠丝杠副的结构与装配一、数控机床滚珠丝杠副的结构1.滚珠丝杠轴向间隙调整机

14、构2.滚珠丝杠的支承结构3.滚珠丝杠的制动一、数控机床滚珠丝杠副的结构图4-11滚珠丝杠副a)外循环b)内循环1、5丝杠2弯管3螺纹滚道4、7滚珠6螺母8反向器1.滚珠丝杠轴向间隙调整机构图4-12滚珠丝杠副的轴向间隙调整机构a)双螺母垫片预紧方式结构b)双螺母螺纹预紧方式结构c)双螺母齿差预紧方式结构1、2外齿圈3、4内齿圈2.滚珠丝杠的支承结构图4-13滚珠丝杠的支承结构a)一端装推力轴承b)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承c)两端装推力轴承 d)两端装推力轴承及深沟球轴承3.滚珠丝杠的制动图4-14电磁制动器示意图1旋转变压器2测速发电机转子3测速发电机定子4电刷5永久磁铁6伺服电动机

15、转子7电磁线圈8外齿轮9内齿轮二、数控机床滚珠丝杠副的装配表4-1滚珠丝杠传动座与尾座装配步骤及技术要求二、数控机床滚珠丝杠副的装配表4-1滚珠丝杠传动座与尾座装配步骤及技术要求二、数控机床滚珠丝杠副的装配表4-1滚珠丝杠传动座与尾座装配步骤及技术要求二、数控机床滚珠丝杠副的装配表4-1滚珠丝杠传动座与尾座装配步骤及技术要求二、数控机床滚珠丝杠副的装配表4-1滚珠丝杠传动座与尾座装配步骤及技术要求第五节数控机床工作台一、数控回转工作台图4-15自动换刀数控卧式镗铣床的数控回转工作台1驱动电动机2，4齿轮3偏心套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夹紧块14夹紧液

16、压缸15活塞16弹簧17钢球18光栅二、数控分度工作台图4-16齿盘定位分度工作台1弹簧2、10、11推力轴承3蜗杆4蜗轮5,6齿轮7支承套8活塞9工作台12升夹液压缸13,14上、下齿盘三、回转工作台回转中心的测量1.X向回转中心的测量2.Y向回转中心的测量3.Z向回转中心的测量三、回转工作台回转中心的测量图4-17加工中心回转工作台回转中心位置1.X向回转中心的测量(1)测量原理将主轴中心线与工作台的回转中心重合，这时主轴中心线所在的位置就是工作台回转中心的位置，X坐标的显示值就是工作台回转中心到X向机床原点的距离X0。(2)测量方法1)如图4-18所示，将标准心轴装在机床主轴上，在工作台

17、上固定百分表，调整百分表的位置，使指针在标准心轴最高点处指向零位。2)将心轴沿+Z方向退出Z轴。3)将工作台旋转180，再将心轴沿-Z方向移回原位，观察百分表指示的偏差然后调整X向机床坐标，反复测量，直到工作台旋转到0和180两个方向百分表指针指示的读数完全一样。1.X向回转中心的测量图4-18X向回转中心的测量2.Y向回转中心的测量(1)测量原理工作台上表面到Y向机床原点的距离为Y0的位置，即为Y向工作台回转中心的位置。(2)测量方法如图4-19所示，先将主轴沿Y向移到预定位置附近，用手拿着量块轻轻塞入，调整主轴Y向位置，直到量块刚好塞入为止。图4-19Y向回转中心的测量3.Z向回转中心的测

18、量(1)测量原理工作台回转中心到Z向机床原点距离为Z0的位置，即为Z向工作台回转中心的位置。(2)测量方法图4-20Z向回转中心的测量四、回转工作台回转间隙的调整1.检查部位及方法2.调整方法1.检查部位及方法1)在距工作台中心430mm处，以百分表表头触及工作台T形槽侧面。2)用指示式扭力扳手以50Nm的力矩，朝一个方向扳动工作台。3)百分表调零。4)用指示式扭力扳手以50Nm的力矩，朝相反方向扳动工作台。5)读出百分表示值，当示值大于0.015mm时，就需进行调整，以消除间隙。2.调整方法1)卸下盖板，松开夹紧环联轴器，取下电动机。2)测量工作台间隙。3)取下调整环。4)磨调整环。5)重新

19、组合并复检，直至满足精度要求为止。第六节数控机床自动换刀装置图4-21数控机床自动换刀装置一、刀具的选择(1)顺序选刀方式顺序选刀是指在加工之前将刀具按预定的加工顺序依次插入刀库的刀座中，加工时按顺序选刀，并将用过的刀具放回原来的刀座内，也可以按加工顺序放入下一个刀座内。(2)刀具编码选刀方式这种方式采用一种特殊的刀柄结构，对每把刀具按照二进制原理进行编码，换刀时通过编码识别装置在刀库中识别所需的刀具。(3)刀座编码选刀方式刀座编码选刀方式是对刀库中的刀座进行编码，并将与刀座编码对应的刀具放入刀座中，换刀时根据刀座的编码进行选刀。(4)记忆式选刀方式目前，绝大多数加工中心采用记忆式选刀方式。(

20、4)记忆式选刀方式目前，绝大多数加工中心采用记忆式选刀方式。图4-22刀具编码的识别方式a)接触式刀具识别b)非接触式刀具识别1刀具2刀具识别装置3触针4编码环5线圈二、数控车床回转刀架图4-23数控车床回转刀架a)螺母升降转位刀架b)利用十字槽轮转位及锁紧刀架c)凸台棘爪式刀架d)电磁式刀架e)液压式刀架三、加工中心自动换刀装置(1)刀库常用的刀库有圆盘刀库、链式刀库和箱式刀库三种，如图4-24所示。(2)机械手机械手是当主轴上的刀具完成一个工步后，把这一工步的刀具送回刀库，并把下一工步所需要的刀具从刀库中取出来装入主轴继续加工的功能部件。(3)换刀方式刀具的交换方式有很多，一般可分为无机械

21、手换刀和机械手换刀两大类。(1)刀库常用的刀库有圆盘刀库、链式刀库和箱式刀库三种，如图4-24所示。图4-24数控加工中心刀库类型a)圆盘刀库b)箱式刀库c)链式刀库(2)机械手机械手是当主轴上的刀具完成一个工步后，把这一工步的刀具送回刀库，并把下一工步所需要的刀具从刀库中取出来装入主轴继续加工的功能部件。图4-25机械手常见的结构a)单臂单爪回转式机械手b)单臂双爪摆动式机械手c)双臂回转式机械手d)双机械手e)双臂往复交叉式机械手f)双臂端面夹紧式机械手四、刀库部件的更换(1)刀套的更换步骤及技术要求(2)刀盘电动机的更换步骤及技术要求(3)刀臂电动机的更换步骤及技术要求(4)换刀机构接近

22、开关的更换步骤及技术要求(1)刀套的更换步骤及技术要求1)取下刀套上的刀具。2)取下号码牌。3)拆下锁紧螺母及防松垫圈。4)将转盘连同刀套一起取下。5)将损坏的刀套拆下并装上新刀套。6)将转盘装上并锁上锁紧螺母及防松垫圈。7)检测转盘固定松紧度，不可有间隙。8)检验新刀套倒刀定位的正确性(以实际换刀做测试)。9)装上号码牌。(2)刀盘电动机的更换步骤及技术要求1)将电源置于“OFF”位置。2)将接线盒内刀库电动机的部分电线拆除。3)将电动机座上的4个M8螺钉卸下后把电动机拆下来。4)将电动机心轴上的扣环及M6螺钉(齿轮)卸下，装在新电动机上。5)注意电动机规格，将新电动机换上。6)按照原接线方

23、法将电线接回。(3)刀臂电动机的更换步骤及技术要求1)将电源置于“OFF”位置。2)将接线盒内换刀机构电动机的部分电线拆除。3)将刀库及换刀机构的钣金拆下。4)将接近开关上的M12螺母拆下。5)更换新的电动机。6)更换新的接近开关，调整感应距离为4mm。7)按照原接线方法将电线接回。(4)换刀机构接近开关的更换步骤及技术要求1)切断电源。2)将接线盒内接近开关的部分电线拆除。3)将换刀机构钣金上的压力板拆下。4)更换新的接近开关，调整感应距离为4mm。5)按照原接线方法将电线接回。第七节数控机床的验收与调整一、数控机床精度的验收表4-2数控机床精度验收内容一、数控机床精度的验收表4-2数控机床

24、精度验收内容一、数控机床精度的验收表4-2数控机床精度验收内容一、数控机床精度的验收表4-2数控机床精度验收内容二、数控机床的调整1.主轴部件的调整2.进给传动系统部件的调整1.主轴部件的调整(1)主轴轴承径向间隙的调整在数控车床进行车削作业时，主轴产生径向圆跳动的主要原因是主轴前轴承的径向间隙过大，因此在调整主轴轴承的径向间隙时，主要是调整前轴承的间隙。(2)主轴轴承轴向间隙的调整在数控车床进行切削作业时，主轴产生轴向窜动的主要原因是后轴承的间隙过大，因此在调整主轴的轴向间隙时，主要是调整主轴后轴承的间隙。2.进给传动系统部件的调整(1)直齿圆柱齿轮传动间隙的消除常采用偏心套调整法、轴向垫片

25、调整法和双薄片齿轮错齿调整法。(2)斜齿圆柱齿轮传动间隙的消除常采用垫片调整法和轴向压簧调整法。(3)锥齿轮传动间隙的消除常采用轴向压簧调整法和周向弹簧调整法。(4)齿轮齿条传动间隙的消除常采用双薄片齿轮错齿调整法。三、数控机床的调试1.调试前的准备2.通电试机3.精度和功能的调试4.试运行3.精度和功能的调试1)使用精密水平仪等检测工具，主要通过调整垫铁的方式精调数控机床主床身的水平，使几何精度达到允许的公差范围。2)对于自动换刀装置，应调整好刀库、机械手位置和行程参数等，再用指令进行动作检查，要求准确无误。3)对带有APC自动交换工作台的数控机床，应在调整好相对位置后进行承载自动交换。4)

26、在数控机床调整完毕后，仔细检查数控系统和可编程序控制器中的参数设定值是否符合随机指标中的规定，然后检查各主要操作功能、安全措施以及常用指令的执行情况等。5)检查数控机床辅助功能及附件是否正常工作。4.试运行1)每个坐标的全部运动。2)数控系统主要功能。3)主轴最高转速、最低转速及常用转速。4)快速及常用的进给速度。5)自动交换工作台的动作。6)装满刀具的刀库选刀及换刀动作。第八节数控机床机械装配与调整技能训练1.训练目的2.训练准备3.基本操作步骤4.注意事项2.训练准备1)CK7815型数控车床一台，机床维修成套工具等。2)熟悉CK7815型数控车床主轴各部件的名称、作用、相互位置及配合关系

27、。图4-26CK7815型数控车床主轴部件的结构1同步带轮2带轮3、7、8、10、11螺母4主轴脉冲发生器5螺钉6支架 9主轴12角接触球轴承13前端盖14前支承套15圆柱滚子轴承3.基本操作步骤(1)主轴部件的拆卸1)切断机床电源及主轴脉冲发生器等电气线路，同时拆下保险装置，防止误合闸。2)切断机床液压卡盘油路，放尽主轴部件及相关各部位的润滑油。3)拆下机床液压卡盘及主轴后端盖液压缸等部件。4)拆下电动机传动带及主轴后端带轮和键。5)拆下主轴后端螺母3。6)松开螺钉5，拆下支架6上的螺钉，拆去主轴脉冲发生器。7)拆下同步带轮1和后端油封件。8)拆下主轴后支承处轴向定位盘螺钉。9)拆下主轴前支

28、承套螺钉。10)拆下主轴部件。3.基本操作步骤11)拆下圆柱滚子轴承15和轴向定位盘及油封。12)依次拆下螺母7、螺母8、螺母10、螺母11及前油封。13)拆下主轴9和前端盖13。14)拆下角接触球轴承12和前支承套14。(2)主轴部件的装配与调整1)装配前完成各部件的清洗和加油、涂油工作。2)按照拆卸的相反过程完成主轴各部件的装配工作。3)装配调整：后端圆柱滚子轴承的径向间隙通过螺母3和螺母7调整，调整完后通过螺母8锁紧；调整同步带时应先松开支架6上的螺钉，再调整螺钉5使之张紧同步带，然后调整和紧固螺钉5；在旋紧卡盘与主轴连接螺钉时，应对角均匀用力，以保证卡盘的工作定心精度。4.注意事项1)

29、主轴拆卸后要轻放，不得碰伤各螺纹及圆柱面。2)在装配主轴部件时，对于前端的三个角接触球轴承，应注意使前面的两个大口向外，朝向主轴前端，使后一个大口向里。1.训练目的2.训练准备3.基本操作步骤4.注意事项3.基本操作步骤1)按电动机座及轴承座内孔尺寸制作精密工艺检验套及检验棒。2)检查轴承孔对自身安装基准(导轨面)的平行度。3)先将电动机座固定在相应的安装位置，再将另一端轴承座放置在安装位置，并将长检验棒同时穿入两座内孔，然后将千分表磁性表座吸附在导轨滑块的过桥上，将千分表测头分别抵住检验棒的上母线及侧母线，使轴承孔与导轨平行。4)将丝杠螺母座按图样要求固定于滑座上，用研磨套对研丝杠螺母座端面

30、，保证丝杠螺母座端面与丝杠安装孔垂直。5)将成对的轴承按图样要求装入电动机座，用深度尺测量轴承压盖处的深度值，配磨压盖端面，并确保压盖两端面平行，保持小过盈的锁紧力。6)将丝杠装入轴承内，然后将螺母锁紧。3.基本操作步骤7)锁紧电动机座端盖上的所有螺钉，注意按交叉的锁紧顺序进行。8)在将电动机座前端轴承安装完毕后，安装后端轴承及挡圈。9)将丝杠螺母固定于丝杠螺母座上。4.注意事项1.数控机床对主传动系统、进给传动系统有哪些技术要求？2.主轴调速方法有哪几种？3.简述数控机床的主轴部件、滚珠丝杠副、直线电动机、数控机床导轨及自动换刀装置的基本结构和装配要领。4.现代数控机床采用的导轨主要有塑料滑

31、动导轨、滚动导轨和静压导轨三种结构，它们各有什么特点？5.简述大型数控机床滚珠丝杠副的装配工艺。6.常用的选刀方式有哪四种？各自的选刀过程有什么特点？7.什么是机床的几何精度？以普通立式加工中心为例，说明其几何精度的主要参数。8.什么是机床的切削精度？以卧式加工中心为例，说明其切削精度的检验内容。4.注意事项9.简述刀套的更换步骤。10.简述数控机床验收与调整的基本要求和操作技能。第一节数控机床电气配线的基本原则一、床身及附件配线的基本原则1.机床接地的基本要求2.机床照明的基本要求3.机床电控箱、柜与线路配线的基本要求1.机床接地的基本要求1)在明设机床接地保护线(也称为PE线)时，应选用横

32、截面积为4mm2的铜芯线，不许使用铝芯线。2)在暗设机床接地保护线时(随穿线管接入设备本体)，应选用横截面积大于或等于2.5mm2的铜芯线或横截面积为4mm2的铝芯线。3)接地保护线不许搭接或串接，接线应规范，接触要可靠，不要求一定裸露。4)明设的接地保护线应沿管道或床身敷设，暗设的接地保护线在接线处外部应有接地标志。5)不得在设备的接地保护线接线间涂装或加绝缘垫。2.机床照明的基本要求1)机床局部或移动照明必须采用36V或24V安全电压。2)照明变压器外壳的接地保护线应可靠，二次侧不应接零。3)行灯的接线应采用橡胶耐油缆线，线路应无老化、无接头、无破损、无扭结现象。4)220V整机照明灯的高

33、度应大于或等于1.8m(以操作站立面为准)，线路应规范、完好、可靠，灯泡上部应装灯罩。5)照明灯开关应灵敏有效，局部照明灯灯架完好，灯具可调整在任意允许的工作位置。图5-1某数控机床电控箱的内部结构2.机床照明的基本要求6)不论何种电压的照明电源线，都不许只接一根相线后利用床身载流导电。3.机床电控箱、柜与线路配线的基本要求1)电控箱、柜门关闭严密，门前0.8m内无杂物、无工件，箱柜门开启方便。2)电控箱、柜内的电器布局合理，布线整齐，编号清晰、正确。3)电控箱、柜内清洁干燥，无积尘、积水、积油，无杂物或电器备件。4)防短路、过载、失电压、欠电压、自锁、互锁、过电流及信号等保护装置齐全、完好、

34、有效。5)各熔断元件与负荷匹配，不许随意用不合格的熔丝代替。6)各机构电器开关、手柄定位可靠，各指示灯、指示仪表和操作按钮等标志清楚，使用完好，齐全对应。7)金属壳体的箱、柜接地保护线应连接可靠，当箱、柜门上有电气元器件时，应将门与箱、柜壳体用塑料铜芯软导线连接。3.机床电控箱、柜与线路配线的基本要求8)各线路无老化、破损现象，蛇形管无压砸损坏或脱落现象。二、变频器和PLC配线的基本原则1)信号线与动力线必须分开走线。2)信号线与动力线必须分别放置在不同的金属管道或者金属软管内。3)模拟量控制信号线应使用双股绞合屏蔽线，规格为0.52mm2。4)变频器的接地应该与PLC控制回路单独接地，在不能

35、保证单独接地的情况下，为了减少变频器对控制器的干扰，控制回路接地可以浮空，但变频器一定要保证可靠接地。5)变频器与电动机间的接线间隔应尽量短。第二节FANUC数控系统电气模块结构与接线一、数控机床电气控制系统概述图5-2数控机床电气系统结构一、数控机床电气控制系统概述图5-3FANUC数控系统配置形式一一、数控机床电气控制系统概述图5-4FANUC数控系统配置形式二二、FANUC数控系统电气控制模块1.控制单元(主板)2.电源模块(PSM)3.主轴放大器模块(SPM)4.伺服放大器模块(SVM)二、FANUC数控系统电气控制模块图5-5FANUC 0i-C系统的主要配置结构1.控制单元(主板)

36、(1)FANUC图5-6FANUC 0i-C内装式机箱数控系统主板接口1.控制单元(主板)1)以太网接口(CD38A)是选择功能。2)伺服单元接口(COP10A-1)通过FSSB光缆连接线与伺服放大器的COP10-B接口连接。3)MDI接口(CA55)与显示器右侧的手动数据输入键盘的接口，相当于PC机的101键盘。4)伺服监测板接口(CA69)是FANUC公司专用的伺服检测接口，一般不对用户开放。5)两个RS232-C数据输入/输出接口(JD36A/JD36B)，用于数控系统与外部设备(计算机、上位机工作站等)进行数据交换以及传送程序或参数。6)模拟主轴接口或高速跳过信号接口(JA40)1.控

37、制单元(主板)模拟主轴接口：通过S指令译码后，输出-1010V的模拟指令电压。高速跳过信号接口：高速数据输入，一般用于接收马波斯检测仪高速测量信号、雷尼绍测头高速触发信号等。磨床外圆尺寸实时测量、加工中心工件坐标自动校准、刀具自动测量等均需要此功能。7)I/O LINK接口(JD44A)或(JD1A)：串行输入/输出接口，与I/O卡(内置)或外置I/O模块(JD1B)接口连接(见图5-7)，用于连接CNC与PMC以及输入/输出接口信号。图5-7I/O LINK接口与I/O单元(JD1B)接口的连接1.控制单元(主板)8)串行主轴接口(JA41)或主轴位置编码器接口。9)输入电源插头(CP1)：

38、直流24V电源输入。10)电池单元：用于保护S-RAM中的数据，维修说明书推荐使用时间为1年，实际使用寿命一般大于1年，这要根据机床使用情况或环境湿度而定，在北方干燥的情况下有的电池可以使用五六年。11)系统所用风扇单元。12)存储卡接口新的FANUC 0i系列在显示器旁边提供了一个闪存卡插槽，作为存储介质，便于用户进行数据交换，如传出/读入加工程序、备份机床系统参数等。(2)FANUC1.控制单元(主板)图5-8FANUC 0i-C独立式机箱数控系统主板接口1)电池。2)CF卡插槽，存储卡接口。1.控制单元(主板)3)液晶显示器接口(COP20A)，连接液晶显示器。4)扩充槽912是选择插槽

39、，是基本系统满足不了机床功能的实现而需要订货时追加的选项，由硬件和软件共同组成的。5)电池插头,给控制单元提供电源。6)LED状态显示灯：由七个发光二极管组成的，程序运行时绿灯在闪烁，而一旦有报警出现，会有不同的组合红灯点亮。7)两个RS232C数据输入/输出接口(JD5A/JD5B)8)I/O LINK接口(JD44A)。9)模拟主轴接口。10)串行主轴或主轴位置编码器(JA41)。11)CRT及MDI接口(JD45)CRT阴极射线管接口，连接CRT显示器。1.控制单元(主板)MDI接口即显示器右侧的手动数据输入键盘的接口，相当于PC机的101键盘。12)系统状态灯：维修状态灯，是七段显示管

40、，正常状态应该显示“1”，各状态含义见表5-1。13)伺服监测板接口(CA69A)。14)电源插入接口(CP1)，直流24V电源输入。15)选择开关(上面)，系统复位(下面)。16)接线连接端子。17)以太网接口(CD38A),是选择功能。18)伺服接口(COP10A-1)用FSSB光缆连接线与伺服放大器的(B)接口连接。1.控制单元(主板)表5-1系统状态灯含义1.控制单元(主板)表5-1系统状态灯含义2.电源模块(PSM)图5-9电源模块接口功能及连接说明3.主轴放大器模块(SPM)图5-10主轴模块及其接口说明4.伺服放大器模块(SVM)图5-11单轴伺服放大器模块及其接口说明三、FAN

41、UC数控系统电气接线图5-12FANUC 0i Mate-C数控系统的电气接线四、FANUC数控系统机床电气调试1.机床试电2.参数设定3.PMC编程调机4.数据备份2.参数设定1)按下急停按钮和功能键。2)按设定或SETTING键，出现“设定”或“SETTING”对话框，如图5-13a所示。3)按1和INPUT键，将“设定”对话框中的“参数写入”项设置为“1”。4)按下功能键。5)按参数键，出现图5-13b所示的对话框。6)输入需要修改的参数号，如“3111”,如图5-13c所示。7)按搜索键，页面直接翻至所需的参数位,如图5-13d所示。8)在MDI方式下可以修改所需要的参数。9)参数修改

42、好后，将“设定”对话框中的“参数写入”项设定为“0”，保护参数。2.参数设定10)按复位键，消除P/S 100号报警。图5-13参数设定与修改4.数据备份1)将数控系统内CNCS-RAM中的数据备份到CF存储卡上，操作方法为：起动引导系统(BOOT SYSTEM)；用UP或DOWN键进行选择,把光标移到要选择的功能上；选择“1.SRAM BACKUP”后，按YES键，就开始保存数据,在“FILE NAME：”处显示的是正在写入的文件名；正常结束后，显示SRAM备份完成，按SELECT键。2)将CF存储卡中的数据恢复到CNC S-RAM中，操作方法为：起动引导系统，进入系统引导画面；选择“5.S

43、RAMDATABACKUP”；选择“2.RESTORE SRAM”，按YES键，系统显示确认信息，开始恢复数据,CF存储卡中的数据恢复到CNC S-RAM中;正常结束时，数据恢复完成，按SELECT键。4.数据备份3)将数控系统F-ROM中的数据复制到闪存卡(CF卡)中，操作步骤为：起动引导系统，进入系统引导画面；选择选项“4.SYSTEM DATA SAVE系统数据拷贝”，进入SYSTEM DATA SAVE画面；把光标移到需要存储的文件名上，按SELECT键，系统显示确认信息，再按YES键，开始存储(按NO键中止存储)，写F-ROM文件到CF卡中，保存文件名为“PMC-RA.000”；存储

44、正常结束时，显示文件保存完成，按SELECT键。4.数据备份4)恢复F-ROM中的数据(将CF卡中的数据加载到数控系统F-ROM中),操作步骤为：起动引导系统，进入系统引导画面；选择选项“1.SYSTEM DATA LOADING”(系统数据加载)，进入画面；把光标移到想要从CF存储卡读入到快闪存储器F-ROM的文件上，然后按SELECT键,显示确认信息，再按YES键，则开始读入(按NO键中止)，从CF存储卡加载数据；正常结束时，显示加载完成信息，按SELECT键进行选择。第三节西门子数控系统的结构与接线一、西门子数控系统概述(1)控制类型采用32位微处理器，实现了CNC控制，可完成CNC连续

45、轨迹控制以及内部集成式PLC控制。(2)操作方式其操作方式主要有AUTOMAIC(自动)、JOG(手动)、TEACH IN(交互式程序编制)和MDA(手动过程数据输入)。(3)轮廓和补偿可根据用户程序进行轮廓的冲突检测、刀具半径补偿的接近和退出、交点计算、刀具长度补偿、螺距误差补偿、测量系统误差补偿、反向间隙补偿以及过象限误差补偿等。(4)安全保护功能可通过预先设置软限位开关的方法进行工作区域的限制，当超程时可以触发程序进行减速，对主轴的运行还可以进行监控。(5)NC编程NC编程符合DIN66025标准，具有高级语言编程特色的程序编辑器，可进行米制、英制尺寸或混合尺寸的编程，程序编程与加工可同

46、时进行。一、西门子数控系统概述(6)PLC编程集成S7300，PLC程序和数据内存可扩展到288KB，I/O模块可扩展到2048个输入/输出点，PLC程序可以极高的采样速率监视数字输入，向数控机床发送运动停止/起动命令。(7)操作部分硬件SINUMERIK 840D数控系统提供标准的PC软件、硬盘、奔腾处理器，用户可在Window 98/2000下开发自定义的界面。(8)数据通信部分SINUMERIK 840D数控系统配有RS232/TTY通用操作员接口，加工过程中可同时通过通用接口进行数据输入/输出。(9)轴优化调试部分在MMC103上直接使用“Startup-tool”软件对轴的速度环、位

47、置环进行优化特别方便。一、西门子数控系统概述图5-14常见的西门子数控系统性价比(9)轴优化调试部分在MMC103上直接使用“Startup-tool”软件对轴的速度环、位置环进行优化特别方便。表5-2SINUMERIK 数控系统技术参数(9)轴优化调试部分在MMC103上直接使用“Startup-tool”软件对轴的速度环、位置环进行优化特别方便。表5-2SINUMERIK 数控系统技术参数二、SINUMERIK 840D数控系统的结构、接口与接线1.硬件结构2.软件结构3.系统接口4.电气连接1.硬件结构图5-15SINUMERIK 840D数控系统硬件结构1.硬件结构图5-16SINUM

48、ERIK 840D数控系统主要硬件2.软件结构1)SinuCom NC用于启动SINUMERIK 810D、SINUMERIK 840Di、SINUMERIK 840D等数控系统以及管理系列启动文件，基于对话框分配机床参数等。2)SinuCom FFS用于创建CCU/NCU的PC卡镜像，编辑Flash，让映像可供PC卡编程使用等。3)SinuComPCIN用于简单收发CNC用户数据，设置/查询232接口，编辑归档数据和安全数据传输等。4)SinuComARC用于读取、删除、插入和更改系列启动文件等。图5-17SINUMERIK 840D数控系统软件结构4.电气连接图5-18SINUMERIK

49、840D数控系统接口说明4.电气连接图5-19SINUMERIK 840D数控系统状态开关与状态显示说明4.电气连接图5-20SINUMERIK 840D数控系统电气连接三、SINUMERIK 802D数控系统的结构、接口与接线图5-21SINUMERIK 802D数控系统各组成部件及其连接三、SINUMERIK 802D数控系统的结构、接口与接线图5-22SINUMERIK 802D数控系统驱动器各引脚功能及其与外部设备接线第四节数控铣床强电控制电路分析一、XK714A型数控铣床概述表5-3XK714A型数控铣床的技术参数一、XK714A型数控铣床概述表5-3XK714A型数控铣床的技术参数

50、一、XK714A型数控铣床概述表5-3XK714A型数控铣床的技术参数二、XK714A型数控铣床动力电路分析图5-23XK714A型数控铣床的动力电路三、XK714A型数控铣床电源电路分析图5-24XK714A型数控铣床电源电路四、XK714A型数控铣床控制电路分析1.交流控制电路2.直流控制电路1.交流控制电路图5-25XK714A型数控铣床交流控制电路2.直流控制电路图5-26XK714A型数控铣床直流控制电路(1)主轴电动机控制在直流控制电路中，2.直流控制电路当X、Y、Z、W各轴的正负限位开关未被压下、伺服未报警(即伺服OK有信号)、SB1急停开关未被压下、主轴未报警时(110外部允许