1、数控机床中级（数控机床常见机械故障的诊断与维修）模拟试卷 1 及答案与解析一、问答题1 数控机床的主传动系统有哪些特点和要求?2 数控机床的主轴部件有哪些结构要求与特点?3 数控机床的主轴部件有哪几种润滑方式和支承形式?4 怎样进行滚动轴承的故障诊断并进行预紧力调整控制?5 数控机床主传动系统有哪些变速方式?各种变速方式有什么特点?6 数控机床的主轴有哪些结构特点?7 怎样进行主轴部件的维修拆卸?8 主轴的维修、装配和调整应掌握哪些作业要点?9 怎样进行数控加工中心主轴装配精度的检测?10 数控机床怎样实现主轴定向(准停)控制?11 怎样进行数控加工机床主轴机械定向(准停)控制装置的维修拆卸装
2、配?12 数控机床主传动系统有哪些常见的机械故障?怎样进行故障的常规诊断和排除?13 怎样排除数控机床主轴箱噪声大的故障?14 怎样排除数控车床主轴转动而无转速显示的故障?15 怎样排除数控机床主轴不转动或只能单方向转动的故障?16 怎样排除数控加工中心主轴定向不准确的故障?17 怎样排除数控铣床和加工中心主轴拉不紧刀具的故障?18 数控机床的进给传动系统有哪些技术要求?进给传动部件有哪些基本结构形式?19 滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副有哪些结构形式和特点?20 滚珠丝杠螺母副是怎样实现高精度传动工作过程的?21 数控机床的滚珠丝杠有哪些基本支承方式?各支承方式有哪些特点?22 怎样控制滚珠丝
3、杠螺母副支承轴承的配合公差?23 数控机床的滚珠丝杠与伺服电动机有哪几种联接方式?24 怎样调整滚珠丝杠螺母副的间隙?25 怎样进行数控机床进给系统传动齿轮的间隙调整?26 怎样进行滚珠丝杠的维修装配作业?27 数控机床导轨有哪些技术要求?28 数控机床有哪几种常用的导轨形式?29 常用滚动导轨有哪些形式和基本特点?30 数控机床塑料导轨有哪些形式和基本特点?31 数控机床静压导轨有哪些结构形式、特点和技术要求?怎样进行静压导轨的调整作业?32 数控机床进给传动系统滚珠丝杠副有哪些常见故障?怎样进行常见故障的诊断和排除?33 数控机床进给传动系统滚动导轨副有哪些常见故障?怎样进行常见故障的诊断
4、和排除?34 数控机床的位置检测装置有哪些作用和技术要求?35 数控机床的位置检测有哪几种方法?数控机床的位置检测装置有哪些类型?36 数控机床的位置检测装置有哪些类型?37 典型位置检测装置有哪些结构特点?38 数控机床位置检测装置有哪些常见故障?怎样进行常见故障的诊断和排除?39 怎样进行直线感应同步器和角度编码器的安装和调整?40 数控机床的自动换刀装置有哪些基本技术要求?数控机床自动换刀装置有哪些基本形式与特点?41 数控机床的自动换刀装置有哪些基本形式与特点?42 数控机床刀具交换装置有哪些结构形式与结构特点?典型换刀机械手的手爪有哪些结构、动作特点?43 典型换刀机械手的手爪有哪些
5、结构动作特点?44 数控机床的刀库有哪些常见类型?45 带刀库的自动换刀系统是怎样进行工作的?46 数控机床的转塔刀架、刀具交换与夹紧装置和刀库有哪些常见故障?怎样进行诊断与排除?47 数控机床机械手的调试应掌握哪些作业要点?48 数控加工中心链式刀库自动换刀系统的调试应掌握哪些作业要点?数控机床中级（数控机床常见机械故障的诊断与维修）模拟试卷 1 答案与解析一、问答题1 【正确答案】 数控机床的主传动是产生主切削力的传动运动，因此与普通机床相比，除了类似的基本特点和要求外，还具有以下特点和要求：(1)数控机床主传动系统的特点转速高，功率大，能进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。主轴的变
6、速迅速可靠，能实现自动无级变速，使切削工作始终在最佳状态下进行。主轴上设有刀具的自动装卸、主轴定向停止(或称为准停装置)和主轴孔内的切屑清除装置。(2)数控机床主传动系统的要求具有更大的调速范围，并能实现无级调速，以适应多把刀具、多道工序、多种材料切削加工的要求。具有更高的精度、刚度和耐磨性，以适应高精度和高速加工的要求。在主传动系统的结构零件中需要保证传动系统的刚性、耐磨性和传动的平稳性。例如采用螺旋齿轮传动，采用齿轮齿面高频感应加热淬火，采用高精度轴承和合理支承跨距等。具有更好的抗振性能，以适应不同加工阶段的粗精加工，不同切削加工方式的连续或断续切削加工的需要，承受切削冲击载荷和交变载荷，
7、保证切削加工的精度和刀具的合理使用寿命。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修2 【正确答案】 为了保证主轴的回转精度、结构刚度和抗振性、热稳定性和耐磨性，以及夹具和刃具的装卸与夹持，数控机床主轴部件在结构上有以下要求和特点：(1)端部结构端部结构应适应不同机床刃具或夹具的安装精度要求，并能传递运动和足够的转矩。(2)主轴支承采用高精度轴承，支承轴承和跨距应能保证主轴的回转精度和抗振性。(3)主轴润滑主轴的润滑装置应能保证主轴的噪声控制、热稳定性和耐磨性。(4)刀具自动装卡和清屑装置实现刀具在主轴上的自动装卸，保证足够的夹持力。为了保证刀具的安装精度，维护主轴上刀具安装定位部位的精度，
8、主轴上的自动清除切屑和污物的装置应具有自动清洁刀具定位面的能力。(5)主轴准停装置设置主轴准停装置，按自动换刀装置的要求，实现主轴换刀圆周位置的准停要求；按镗孔加工要求，实现镗刀刀尖圆周位置的准停要求。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修3 【正确答案】 (1)数控机床主轴的润滑数控机床的主轴轴承润滑可采用油脂润滑，迷宫式密封。也可采用集中强制型润滑，为保证润滑的可靠性，通常配置压力继电器作为润滑系统失压报警装置。 (2)数控机床主轴的支承配置数控机床主轴的支承配置主要有三种形式，见表 4-1。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修4 【正确答案】 (1)滚动轴承的故障诊断
9、滚动轴承经过长期使用，会磨损或损坏。磨损后的轴承使工作游隙增大或表面产生麻点、裂纹、凹坑等缺陷，这些将使轴承工作时产生剧烈的振动和更严重的磨损。轴承磨损或损坏的原因和一般诊断方法如表 4-2 所述。 当拆卸轴承时，发现轴颈或轴承座孔磨损，此时可采用镀铬或镀铁的方法使轴颈的尺寸增大或使座孔的尺寸减小，然后经过磨削或镗削，达到要求的尺寸。 (2)滚动轴承预紧力的调整控制 消除主轴轴承的游隙，目的是为了提高主轴回转精度，增加轴承组合的刚性，提高切削零件的表面质量，减少振动和噪声。数控机床主轴轴承的预紧方式如下： 消除轴承的游隙通常采用预紧的方法，预紧的结构形式有多种。图 41a、b 所示是弹簧预紧结
10、构，这种预紧方法可保持一固定不变的、不受热膨胀影响的附加负荷，通常称为定压预紧。图 41c、d 所示分别采用不同长度的内外圈预紧结构，在使用过程中其相对位置是不会变化的，通常称为定位预紧。向心推力预加载荷的选择。主轴预加载荷的大小，应根据所选用的轴承型号而定。预加载荷太小达不到预期的目的；预加载荷太大会增加轴承摩擦，运转时温升太高，降低轴承的使用寿命。对于同一类型轴承，外径越大，宽度越宽，承载能力越大，则预加载荷也越大。常用的向心推力球轴承预加载荷可参见表 43。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修5 【正确答案】 数控机床主传动系统一般有三种变速方式：无级变速、分段无极变速和内置电
11、动机主轴变速。各种变速形式有以下结构特点： (1)无级变速数控机床一般采用直流或交流伺服电动机实现主轴无级变速，无级变速具有以下结构特点： 使用交流伺服电动机，由于没有电刷，不产生火花，使用寿命长，可降低噪声。主轴传递的功率或转矩与转速之间存在一定的关系： a 当机床处在连续运转状态下，主轴的转速在 4373500rmin 范围内，主轴传递电动机的全部功率(一般为 11kw)，称为主轴的恒功率区域。在这个区域内，主轴的最大输出转矩(一般为 245N.m)随着主轴转速的增高而变小。 b在 35437rmin 范围内，主轴的输出转矩不变，称为主轴的恒转矩区域，在这个区域内，主轴所能传递的功率随主轴
12、转速的降低而减小。 电动机的超载功率一般为 15kw，超载的最大输出转矩一般为 334 N.m，允许超载的时间为 30min。 (2)分段无级变速在实际生产中，数控机床主轴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。由此，一些数控机床在交流或直流电动机无级变速的基础上，配置齿轮变速，使之成为分段无级变速。在带有齿轮变速的分段无级变速系统中，主轴的正、反启动与停止、制动由电动机实现，主轴变速由电动机转速的无级变速和齿轮有级变速配合实现。齿轮有级变速通常用以下两种方式： 液压拨叉变速机构。液压变速机构的原理和形式如图 42 所示，滑移齿轮的拨叉与变速
13、液压缸的活塞杆连接，通过改变不同通油方式可以使三联齿轮获得三个不同的变速位置。 电磁离合器变速。这种方式是通过安装在传动轴上的电磁离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，以实现主轴的变速。采用这种方式，使变速机构简化，便于实现自动操作。 (3)内置电动机主轴变速 将电动机与主轴合成一体(电动机转子即为机床主轴)，这种变速方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效提高了主轴部件的刚度，这种方式一般用于主轴输出转矩要求较小的机床。这种方式的缺点是电动机发热会影响主轴的精度。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修6 【正确答案】 (1)数控车床的主轴结构及其特点 如图 4-3 所示为
14、 TND360 数控车床主轴部件结构。主轴是空心轴，内孔可通过长的棒料，直径 60mm，也可用于通过气动、液压夹紧装置。主轴前端的短圆锥面及其端面用于安装卡盘或拨盘，主轴支承配置为前后支承都采用角接触球轴承的形式。前轴承三个一组，4、5 大口朝向主轴前端，3 大口朝向主轴后端。前轴承的内外圈轴向由轴肩和箱体孔的台阶固定，以承受轴向负荷。后轴承 1、2 小口相对，只承受径向载荷，并由后压套进行预紧。前后轴承一般都由轴承生产厂配套供应，装配时不需修配。*92(2)数控铣床主轴结构及其特点 如图 44 所示为 NTJ320A 型数控铣床主轴部件结构，该机床主轴可作轴向运动，主轴的轴向运动坐标轴为数控
15、装置中的 z 轴。轴向运动由直流伺服电动机 16，经齿形带轮 13、15，同步带 14，带动丝杠 17 转动，通过丝杠螺母 7 和螺母支承 10 使主轴套筒 6 带动主轴 5 作轴向运动，同时也带动脉冲编码器 12，发出反馈脉冲信号进行控制。主轴为实心轴，上端为花键，通过花键套 11 与变速箱联接，带动主轴旋转。主轴前端采用两个特轻系列角接触球轴承 1 支承，两个轴承背靠背安装，通过轴承内圈隔套 2，外圈隔套 3 和主轴台阶与主轴轴向定位，用圆螺母 4 预紧，消除轴承轴向间隙和径向间隙。后端采用深沟球轴承，与前端组成一个相对于套筒的双支点单固式支承。主轴前端锥孔为 7：24 锥度，用于刀柄定位
16、。主轴前端端面键，用于传递铣削转矩。快换夹头 18 用于快速松、夹刀具。*93(3)加工中心主轴的结构 TC630 卧式加工中心主轴结构如图 45 所示，主轴轴承采用精密向心推力球轴承，前后轴承配对成套，并经过预紧，装配时不需要再进行调整。轴承润滑采用永久性脂润滑。*94【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修7 【正确答案】 主轴部件在维修时需要进行拆卸，以如图 44 所示的铣床主轴为例，拆卸前应做好工作场地清理、清洁工作和拆卸工具及资料的准备工作，然后进行拆卸操作。拆卸后的零件、部件应进行清洗和防锈处理，并妥善保管存放。拆卸步骤：（1）切断总电源及脉冲编码器 12 以及主轴电动机等电
17、器的线路；（2）拆下主轴电动机法兰盘联接螺钉；（3）拆下主轴电动机及花键套 11 等部件(根据具体情况，也可不拆卸此部分)；（4）拆下罩壳螺钉，卸掉上罩壳；（5）拆下丝杠座螺钉；（6）拆下螺母支承 10 与主轴套筒 6 的联接螺钉；（7）向右移动丝杠 7 和螺母支承 10 等部件，卸下同步带 14 和螺母支承 10 处与主轴套筒联接的定位销；（8）卸下主轴部件；（9）拆下主轴部件前端法兰和油封；（10）拆下主轴套筒；（11）拆下圆螺母 4 和 9；（12）拆下前后轴承 1 和 8 以及轴承隔套 2 和 3；（13）拆下快换夹头 18。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修8 【正确答案
18、】 (1)维修检查 按精度标准检查各主要零件的精度：轴承精度检查；主轴精度检查；同步带、带轮检查；丝杠与螺母传动精度检查；密封件检查。(2)维修装配准备装配前，各零件、部件应严格清洗，需要预先加、涂油的部位应加、涂油。装配设备、装配工具以及装配方法，应根据装配要求及配合部位的性质选取。操作者必须注意，不正确或不规范的装配方法，将影响装配精度和装配质量，甚至损坏被装配件及装配设备，工具及装配方法根据装配要求和装配部位配合性质选取。 (3)作业顺序和要点 参见图 4-4，装配顺序可大体按拆卸顺序逆向操作。机床主轴部件装配调整时应注意以下几点：为保证主轴工作精度，调整时应注意调整预紧螺母 4 的预紧
19、量；前后轴承应保证有足够的润滑油；螺母支承 10 与主轴套筒的联接螺钉要充分旋紧；为保证脉冲编码器与主轴的同步精度，调整时同步带 14 应保证合理的张紧量。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修9 【正确答案】 主轴装配精度检测要求与方法见表 4-4；主轴位置精度检测要求与方法见表 4-5。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修10 【正确答案】 加工中心主轴的定向控制通常采用三种方式：磁传感器、编码器、数控和机械定向。常见的是机械定向和磁传感器定向。 (1)机械定向(准停)控制的装置 见图 4-6。 定向要求。由图 4-6 左下示图可见，主轴 2 前端装有刀夹定位块 12，刀
20、夹 13 插入时，其上的缺口必须与定位块 12 对准，使定位块正好与刀夹 13 的缺口相接合，切削加工时主轴通过定位块传递转矩。当机械手将刀具连同刀夹 13 抓取时，刀夹 13 的缺口位置在机械手中确定，这就要求主轴 2 上的定位块 12 每次必须停止在一个规定的位置上，才能顺利地实现刀具的安装。 定向过程。机床主轴定向 (准停)装置工作过程如图 4-6 所示。机床数控系统发出准停指令时，电器系统自动调整主轴至最低转速，约 0206s 后定位凸轮 3 的定位器液压缸 4 与压力油接通，活塞 5 压缩弹簧并使滚轮 1 与定位凸轮 3 的外圆接触。当主轴旋转使滚轮 1 位于定位凸轮 3的直线部分时
21、，由于活塞杆 5 的移动，与其相连的挡块使微动开关 6 动作，通过控制回路的作用，一方面使主轴传动的各电磁离合器都脱开而使主轴以惯性慢慢转动，并且断开定位凸轮 3 的定位液压缸 4 的压力油，在液压缸 4 上腔的复位弹簧力作用下，活塞杆带动滚轮 1 退回。另一方面，隔 0205s 后，定位凸轮 11 的定位液压缸 8 下腔接通压力油，活塞杆 10 带动滚轮 9 移动，使滚轮 9 与定位凸轮 11 的外圆接触。当主轴 2 以惯性转动，使滚轮 9 位于定位凸轮 11 上的 V 形槽内时，即将主轴准确定位，同时微动开关 7 动作，发出主轴定向(准停)完毕信号。当刀具连同刀夹 13 装入主轴并使主轴重
22、新转动前，先发出信号控制换向阀，使定位液压缸8 的油路变换，将定位器滚轮 9 从定位凸轮 11 的 V 形槽中退出，同时使微动开关7 动作，发出主轴定向(准停)定位器释放信号。 (2)磁传感器定向(准停)控制系统( 参见图 4-7) 当主轴转动中需要准停时，接收到数控系统的准停信号 ORT，主轴减速至设定的准停速度。主轴按准停速度到达准停位置时，主轴减速至设定的爬行速度，由于此时磁发体与磁传感器对准，当磁传感器信号出现时，主轴驱动进入磁传感器作为反馈元件的位置闭环控制，到达定向的目标位置。定向准停动作完成后，主轴驱动装置输出定向完成的 ORE 信号给数控系统。【知识模块】 数控机床常见机械故障
23、的诊断与维修11 【正确答案】 参见图 46，机械定向控制装置的维修首先要根据资料了解控制装置的故障过程，其次要将故障诊断中初步判断的故障部位进行拆卸检查。拆卸装配中要掌握以下要点：(1)拆卸要点拆卸凸轮 11 时，注意做好凸轮 11 上 V 形槽与主轴在圆周上相对位置记号。拆卸凸轮 3 时，注意做好凸轮 3 平面位置与主轴圆周上的相对位置记号。(2)装配要点按相对位置记号装配凸轮。注意联接部位的结构，若采用平键联接，应注意轴槽、凸轮槽与键的配合侧隙。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修12 【正确答案】 主传动系统的故障主要是主轴部件的故障，主轴部件常见故障现象、原因诊断和常规排除
24、方法见表 46。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修13 【正确答案】 某数控机床在使用一段时间后，发现主轴箱噪声大，拆卸主轴部件进行检查，按主轴箱噪声大的常见故障原因，检查主轴、传动部件、传动带和主轴润滑，发现主轴轴承间隙过小，传动带较松，润滑油不够清洁。为此，采用以下维修方法：(1)拆卸和更换轴承按技术资料核对轴承的精度等级、型号和调整间隙；按配对使用的要求检查新轴承质量；拆卸旧轴承；清洗轴承装配部位并检查轴颈部精度；按规范作业方法装配新轴承；按间隙要求调整轴承的间隙。(2)检查和更换传动带调整传动带张紧量(发现张紧量不足)；按技术资料核对传动带的型号；检查新传动带的质量(表面、
25、齿形、长度等)；按技术要求调整带的张紧量。(3)检查和改善润滑系统检查主轴箱清洁度( 本例主轴箱底部略有油垢积淀)；清洗油箱和有关环节；按技术要求更换规定的润滑油；按说明书规定检查润滑油的油量。(4)修复检查按规范装配主轴部件；试运转；检查主轴的温升、噪声、主轴颈和内锥面的全跳动等技术要求；用噪声仪技术标准要求测定主轴箱的噪声。本例经过以上维修和保养，故障排除。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修14 【正确答案】 (1)故障现象 主轴转动时 CRT 上无主轴转速显示，或机床每转进给时主轴转动，进给轴不移动。 (2)故障原因 根据故障现象，主轴转动却没有转速显示，估计是主轴发信部位或
26、信号传递环节有故障，机床每转进给时主轴转动，进给轴不动，也可能是伺服控制系统接收到没有进给使能的信号。因此应重点检查主轴位置编码器的故障，检查后发现：主轴位置编码器与主轴连接的齿形皮带断裂。主轴位置编码器连接电缆断线。主轴位置编码器连接插头接触不良。主轴位置编码器损坏。(3)故障排除方法更换齿形皮带，调整张紧量。测试检查，找出连接电缆的断线点和原因，更换断线，并排除引起断线的相关原因。检查接插件的质量，用专用清洁剂清洁，重新将主轴位置编码器连接插头插接牢靠。检查编码器的性能，确认后，更换损坏的主轴位置编码器。本例经过以上检查维修，故障排除。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修15 【
27、正确答案】 (1)故障现象 CNC 发出主轴正转或反转指令后，主轴不转动或只能向一个方向旋转。(2)故障原因 此类故障表象为机械不动作，实质上常与电气控制环节的故障有关，根据故障现象应重点检查 CNC 主轴模拟量的输出和传递环节。常见的故障原因：CNC 主轴模拟量没有输出(电压：010V DC)。CNC 主轴模拟量输出口与变频器的连接电缆断线或短路。连接器接触不良。主轴正转或反转控制继电器损坏或触点接触不良。CNC 控制主轴正转或反转接口损坏，没有电压输出，控制继电器不动作。主轴控制电路接触不良或有断线。(3)故障检查排除方法测试变频器上频率设定端(ACM1 与 VI 正端)是否有电压，并随给
28、定的主轴转速变化，如无电压，按维修说明书中方法进行故障分析与维修。按电气图册 中主轴模拟量输出连接电路，测试检查 CNC 主轴模拟量输出口与变频器频率设定口之间的连接电路，找出故障点，更换己损坏的电缆，并消除引发电缆损坏的因素。断电后检查清洁连接器，重新将连接器插牢。测试检查主轴正转或反转控制继电器，找出故障点及原因，排除故障，更换已损坏的继电器。测试检查输出口 (M12)的负载侧是否短路，控制继电器线圈并联的二极管是否损坏或接反，找出故障原因，排除故障或更换输出口，修改梯形图(要找机床制造厂家修理)。按电气图册 中主轴控制电路进行测试检查，排除故障。本例经过以上检测检查维修，故障排除。【知识
29、模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修16 【正确答案】 (1)故障现象 一台数控加工中心使用一段时间后出现换刀故障，刀插入主轴刀孔时，出现错位，机床上无任何报警信息。(2)故障原因分析 错位原因分析：在对机床故障进行仔细观察后，发现造成刀具插入错位是因主轴定向后又偏离了原先的位置。错位方向分析：在使用手动方式检查主轴定向时发现一个奇怪的现象：主轴在定向完成后位置是正确的，当用手去动一下主轴时，主轴会慢慢地向施力的相反方向转动一小段距离。错位量检测：逆时针旋转时在定向完成后只转一点，在加力向顺时针转动后能返回到原先的位置。(3)故障排除方法电气检查：为了确认电气部分是否正常，在主轴定向后检查
30、了有关的信号均正常。确定重点元件：由于定向控制是通过编码器进行位置检测的，故重点对编码器进行检查。拆卸检查：对该部分的电气和机械连接进行检查，当将编码器从主轴上拆开后即发现编码器上的联轴器的止退螺钉松动且已向后移，因而出现工作时编码器与检测齿轮不能同步，使主轴的定向位置不准，造成换刀错位故障。调整修复：调整联轴器的止退螺钉位置、紧固螺钉，重新安装后故障排除。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修17 【正确答案】 数控铣床和加工中心，使用一段时间后常会出现主轴拉不紧刀具故障，并无任何报警信息。此时，首先应熟悉主轴刀具拉紧和清屑装置的结构和故障过程，如图 48 所示为典型的主轴刀具拉紧、
31、清屑装置的结构。排除此类故障可参考以下维修实例方法。(1)分析主轴拉不紧刀具的原因 主轴拉紧刀具的碟形弹簧变形或损坏； 拉力液压缸动作不到位； 拉杆与刀柄弹簧夹头间的螺纹联接松动。 (2)检查确认故障原因和部位经检查，碟形弹簧和液压缸动作正常，发现该机床拉杆与刀柄夹头的螺纹联接松动，刀柄夹头随着刀具的插拔发生旋转，后退了约 15mm。该台机床的拉杆与刀柄弹簧夹头之间无联接防松的锁紧措施，在插拔刀具时，若刀具中心与主轴定位圆锥孔中心稍有偏差，刀柄弹簧夹头与刀柄问就会存在一个偏心摩擦。刀柄弹簧夹头在这种摩擦和冲击的共同作用下，螺纹松动，出现主轴拉不住刀的现象。 (3)排除故障方法将主轴拉杆和刀柄夹
32、头的螺纹联接用螺纹锁固密封胶粘接固定，并用锁紧螺母锁紧后，故障消除。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修18 【正确答案】 (1)进给传动机构的技术要求数控机床进给系统机械传动机构是指将电动机的旋转运动传递给工作台或刀架，以实现进给运动的整个机械传动链，包括齿轮传动副、滚珠丝杠螺母副及其支承部件等，为了确保数控机床进给系统的传动和定位精度、调速范围、响应速度和工作稳定性，对进给传动系统机械传动机构总的技术要求是：消除传动间隙，减少摩擦，减小运动惯量，提高传动精度、刚度和稳定性，以及使用寿命。(2)直线进给传动机构的基本形式滚珠丝杠螺母副：有丝杠旋转，螺母移动；丝杠固定，螺母旋转且移动
33、两种传动形式。具有耐磨性较好，灵敏度和平稳性高，成本较低等特点。此种形式广泛用于中小型数控机床。液体静压丝杠螺母副：具有耐磨性好，灵敏度和平稳性很高，成本高等特点。通常用于精密数控机床和重型数控机床。双齿轮齿条传动副：具有耐磨性一般，灵敏度和平稳性较差，成本低等特点。一般用于长行程的大型、重型数控机床。液体静压蜗杆蜗母条副：有蜗杆箱固定，蜗母条移动；蜗母条固定，蜗杆箱随移动部件移动两种传动形式。具有耐磨性很好，灵敏度和平稳性很高，成本高等特点。一般用于长行程、精度高的大型、重型数控机床。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修19 【正确答案】 (1)滚珠丝杠螺母副的传动特点 在传动过程
34、中，滚珠与丝杠、螺母之间为滚动摩擦，其主要传动特点：传动效率高。传动效率可达到 9298，是普通丝杆螺母副传动的 24 倍。摩擦力小。因为动、静摩擦系数相差小，因而传动灵敏，运动平稳，低速不易产生爬行，随动精度和定位精度高。使用寿命长。滚珠丝杠副采用优质合金制成，其滚道表面淬火硬度高达6062HRC，表面粗糙度值小，故磨损很小。刚度高。经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度。 反向无空程。反向运动时无空行程，可提高轴向运动精度。自锁性能差。滚动摩擦系数小，不能实现自锁，用于垂向位置时，为防止突然停、断电而造成主轴箱下滑，必须设置制动装置。(2)滚珠丝杠螺母副的基本结构形式按照滚珠的返回方式，
35、可将滚珠丝杠螺母副分为内循环和外循环两种方式。外循环方式的滚珠丝杠螺母副如图 4-9a 所示，螺母螺旋槽的两端由回珠管 4接通，返回的滚珠不与丝杠外圆接触，滚珠可以做周而复始的循环运动，管道的两端可起到挡珠的作用，以免滚珠沿滚道滑出。内循环方式的滚珠丝杠螺母副如图 4-9b 所示，这种返回方式带有反向器 5，返回的滚珠经过反向器和丝杠外圆之间的滚道返回。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修20 【正确答案】 滚珠丝杠螺母副是数控机床进给传动系统的主要传动装置，其结构如图 4-9 所示，由丝杠、螺母、滚珠、回珠管和返回器等组成。其工作原理和过程为：在丝杠和螺母上加工有圆弧形螺旋槽，两者
36、套装后形成了滚珠的螺旋滚道，整个滚道内填满滚珠，当丝杠相对螺母旋转时，两者发生轴向位移，滚珠沿着滚道流动，并沿返回滚道返回。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修21 【正确答案】 滚珠丝杠的支承和螺母座的刚性，以及与机床的联接刚性，对进给系统的传动精度影响很大。为了提高丝杠的轴向承载能力，须采用高刚度的推力轴承；当轴向载荷很小时，也可采用向心推力轴承。 (1)水平坐标轴进给传动系统滚珠丝杠常用的支承方式和特点见表 47。(2)垂直坐标轴进给传动系统的结构布置形式和制动装置 如图 410 所示为数控卧式镗铣床主轴箱进给滚珠丝杠副，由于滚珠丝杠副自锁性能差，因此在垂直布置的进给传动系统中
37、增设了制动装置。制动装置由摩擦离合器 1、弹簧 2、电磁铁线圈 3 组成。机床工作时，电磁铁线圈通电吸住压簧 2，打开摩擦离合器，此时滚珠丝杠副传递动力带动主轴箱垂向移动。当伺服电动机停止转动时，电磁铁线圈 3 同时断电，摩擦离合器 1 在弹簧 2 的作用下压紧，对滚珠丝杠副起到制动作用。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修22 【正确答案】 在装配调整和维修中合理选择高速、高精度数控机床滚珠丝杠两端支承轴承的配合公差，可保证支承轴承孔与螺母座孔之间的同轴度要求，能提高滚珠丝杠支承部分的接触刚度和使用寿命。滚珠丝杠固定轴承、支持轴承与轴、孔推荐配合公差见表 4-8。【知识模块】 数控
38、机床常见机械故障的诊断与维修23 【正确答案】 伺服电动机与滚珠丝杠的联接必须保证无传动间隙，以保证准确执行系统发出的指令。在数控机床中伺服电动机与滚珠丝杠的联接方式：(1)直联式如图 4-11 所示，直联式通常是采用挠性联轴节把伺服电动机和滚珠丝杠联接起来，锥环 7 是这种无键、无隙联接方式的关键元件，挠性联轴节为膜片弹性联轴器，在加工中心进给驱动系统中应用较多。*105(2)齿轮减速式 如图 4-12 所示，齿轮减速式在数控机床上应用较普遍，经济型数控基本上都采用这种方式。这种联接方式主要用于不便直联，或需要放大伺服电动机输出转矩的场合。这种方式需要调整齿轮的啮合间隙，以达到数控机床联接传
39、动要求。*106(3)同步带式 使用条件与齿轮减速式基本相同，具有成本低、噪音小等特点。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修24 【正确答案】 为了保证滚珠丝杆反向传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙。消除间隙的基本方法是采用双螺母结构，即利用两个螺母的轴向相对位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别紧贴在螺旋滚道的两个相反的侧面上。用这种方法预紧消除轴向间隙时，应注意预紧力不宜过大，预紧力过大会使空载力矩增大，从而降低传动效率，缩短使用寿命。滚珠丝杠螺母副的间隙调整方法见表4-9。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修25 【正确答案】 数控机床进给系统中的减速齿轮，除了本身要求很高的运动精度和工作平稳性外，还需尽可能消除传动齿轮副间的传动间隙，否则，齿侧间隙会造成进给系统每次反向运动滞后于指令信号，丢失指令信号并产生反向死区，从而影响加工精度。消除进给系统齿轮间隙的调整方法见表 4-10。【知识模块】 数控机床常见机械故障的诊断与维修26 【正确答案】 滚珠丝杠的装配是数控机床维修常见的操作项目，滚珠丝杠的装配作业方法见表 411。滚珠丝杠副安装注意事项如下： 滚珠丝杠副仅用于承受轴向负荷。径向力、弯矩会
