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数控落地铣镗床培训教材通用系列


数 控 落 地 铣 镗 床 培 训 教 材
(机械、液压部分)

机床型号:

TK6916/20/26/32 系列

中 华 人 民 共 和 国 齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司

目 录
1.安全注意事项 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 1.1 概述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 1.2 警示标牌在机床上的位置 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 5 2.机床的总体介绍 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6 2.1 机床概述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6 2.2 机床参数 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1 3 静压导轨简介 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 1 4.纵向坐标(X 轴)· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 4.1 概述(床身/滑座)· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 4.2 床身、滑座的结构特点 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 5.竖直坐标(Y 坐标) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 5.1 概述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 5 5.2 立柱结构特性 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6 5.3 主轴箱平衡系统 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6 6 主轴进给坐标(Z、W 坐标) · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 6.1 概述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 7.传动系统 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 10 8 机床液压、润滑及刀具冷却系统 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 19 8.1 泵站液压原理 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 19 8.2 滑座液压原理 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 8.3 主轴箱液压原理· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 错误!未定义书签。 8.4 精度补偿 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 8 8.5 滑枕润滑 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 错误!未定义书签。 8.6 主轴箱内部润滑· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 错误!未定义书签。 8.7 平衡锤钢丝绳及滑轮轴承的润滑 · · · · · · · · · · · · · · · · · · 错误!未定义书签。 8.9 液压故障及排除· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7 8.10 冷却系统 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 2 9 维护与保养 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 9.1 日常维护、保养· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 9.2 定期维护 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 10 故障诊断与排除 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6 10.1 常见故障及排除方法 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6 10.2 机床报警、CRT 显示故障 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 7

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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

1.安全注意事项 1.1 概述
操作前请仔细阅读本教材或使用说明书,以免对操作人员及 环境设备造成伤害或损坏。本教材为机械液压部分。 安全注意事项的等级按「危险」 、 「警告」 、 「注意」区分。具 体含义如下:

危险
如果不正确地操作,则会造成伤亡、严重人身事故或财产损失。

警告
如果不正确地操作,则会造成不能恢复的人身伤害或财产损失。

注意
如果不正确地操作,则会造成轻度的人身伤害或财产损失。

1.1.1 危险
? 切削过程中不应接近主轴测量尺寸、对样板、手摸加工面或 将头贴近观察。必须接近主轴时,应确认机床主轴已处于完 全停止的状态; ? 更换刀具时,主轴不应转动。应确认机床主轴已处于完全停 止的状态。

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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

1.1.2 警告
? 机床的吊运安装应由专业人员进行,严格执行相关的安全操 作规程; ? 机床的调整应按使用说明书中的方法进行,应停机调整; ? 每半月检查一次平衡锤与主轴箱的钢丝绳或接头有无损坏, 发现钢丝绳或接头有损坏应及时更换新钢丝绳和接头,否则 可能产生严重后果; ? 用户不应改动机床内设参数,若有必要,须请生产厂确认后, 派专人修改参数; ? 不要过度牵引、弯曲手控盒的电缆线。不使用手控盒时,应 将其放在特定位置。以免由于不小心落下,可能会产生误动 作或损坏手控盒; ? 严禁用户私自改装本设备。若必须改装,请向本公司询问。 由用户私自改装而引起的一切故障、事故等不在保修范围之 内,本公司不负任何责任; ? 为避免因对本机床理解不足及误操作可能引起的危险,操作 者应为充分理解操作方法的专门责任人,其他人员不应该接 触本机床。操作者必须阅读并充分理解全套使用说明书及数 控系统的编程、操作、诊断等作业指导资料,并接受专门的 培训。

1.1.3 注意
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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

? 安装调试人员需要具备专门的安装调试技能。 在安装调试前, 安装调试的相关人员根据需要必须阅读全套或部分使用说明 书及数控系统的编程、操作、诊断等作业指导资料,并接受 专门的培训; ? 非电气专业人员不应接触机床电气系统; ? 切削部位及操作位置必须有足够亮度的照明; ? 移动部件接近极限位置时应减速运行; ? 主轴换挡变速,应在主轴停止运行后,再进行换档; ? 机床运行中若发生突发事件, 应马上按动红色急停按钮停机。 待问题处理后,方可重新启动机床; ? 机床防护罩上、主轴箱、走台及尾箱下禁止站人或放置物品; ? 本机床适合加工燃点较高的黑色、有色金属; ? 本机床附近不许存在有害气体、液体、粉尘; ? 工作时,操作人员绝对不应离开,应在机床操作位置监视工 作情况; ? 取放特殊附件及重大的零件时,要与其他人员密切配合,动 作协调、安全可靠。 检查吊具、钢丝绳是否完好; ? 为避免切削时铁屑飞溅伤人的情况发生,操作者应在操作间 内工作。只有在主 轴停止旋转时,操作者才可在操作间外的 可伸缩的走台中工作; ? 使用特殊附件时,其工作扭矩和最高转速应符合附件使用说 明书的要求;
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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

? 如发生因切削时间长,热膨胀使镗轴或滑枕移动困难时,请 不要强行移动; ? 新安装的机床,应在运行一个月、三个月、六个月时更换液 压油。以后每六个月更换液压油一次,并清理油箱、清洗滤 油器。滤油器发出报警信号后,请尽快通过泵站上的切换手 柄将油路切换到另一清洁的滤油器上。然后清洗堵塞的滤油 器; ? 机床报警时,请先停机查明原因,排除故障后,再重新启动 机床; ? 停机前,各轴应低速运动,将镗轴、方滑枕缩回,其它移动 部件运行至安全位置。

1.2 警示标牌在机床上的位置
序号 1 2 3 警示用语或安全标志 闪电标牌 主轴切削时禁止靠近 走台下禁止站人 警示标牌所在位置 电柜门上、各分线盒上 主轴箱正面 走台侧面

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2.机床的总体介绍 2.1 机床概述
机床稳定工作的环境条件: 环境温度:10~40℃ 相对湿度: ≤80% 电源:三相 380V±10%,50HZ±2% 空气介质:空气中粉尘浓度不得大于 10mg/m3,不得含酸、 碱、盐和腐蚀性气体。

2.1.1 机床的主要结构
TK6916/20/26/32 系列数控落地铣镗床为滑枕移动式结构,即主 传动系统安装在主轴箱箱体内,主轴箱采用整体式包容结构,将滑枕 包容在箱体内。铣轴装在方滑枕内带动镗轴旋转,镗轴可在铣轴内水 平自由移动。机床各运动轴规定如下: X 轴:滑座在床身导轨上的水平移动 Y 轴:主轴箱在立柱导轨上的垂直移动 Z 轴:镗轴在滑枕内的水平移动 W 轴: 滑枕在主轴箱方孔内的水平移动 V 轴: 回转工作台的直线移动 B 轴: 回转工作台的旋转移动 U 轴:平旋盘滑板的直线移动 C 轴:附件绕主轴的回转运动 A 轴:附件绕其 C 轴的回转运动 对机床各运动轴的规定及方向见下面图示:

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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

见下面简图,机床主要由多节拼接而成的床身、滑座、立柱、主 轴箱、滑枕、液压泵站、电气等部分组成。

其中床身固定在基础上,滑座在床身上水平运动(X 轴) ;立柱 固定在滑座上, 主轴箱侧挂在立柱导轨上, 并沿立柱导轨垂直运动 (Y 轴) ,另外立柱为中空结构,空腔内装平衡重锤,通过链条和钢丝绳 与主轴箱连接;主轴箱内部有主传动和滑枕系统,滑枕沿主轴箱方孔 做水平运动(W 轴) ;而主轴组件又装在滑枕内部,其中铣轴带动镗

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轴做主轴回转运动,镗轴在铣轴内还可水平运动(Z 轴) 。 机床由独立液压站集中供油,各分支系统有独立油泵。床身水平 导轨、立柱垂向导轨及主轴箱内水平导轨均采用恒压闭式静压导轨。 机床若装有自动换刀系统,则该系统主要由沿导轨移动的机械 手、安装在立柱后面的刀库,以及放在立柱后走台上的液压泵站等部 分组成;在立柱正面装有随主轴箱移动或单独升降的操作走台,为操 作者提供了工作空间;排屑器放置在转台和床身之间。另外机床还配 备了刀具冷却泵站、液压泵站、油冷却机、电柜等装置。

2.1.2 主要用途与适用范围
TK6916/20/26/32 系列数控落地铣镗床可进行箱体的孔系镗 孔加工,以及钻孔、扩孔、铰孔、切螺纹、切沟槽和平面的铣削 加工。用回转工作台可进行相对方向镗孔和多面加工。还可以用 小直径铣刀以铣削方式代替大孔的镗削,用轮廓控制方式铣削斜
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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

面,框形平面、大孔端面。此外还可以加工坐标精度较高的孔。 最适合加工: a) 形状复杂、加工精度要求高、通用机床无法加工或很难保证 加工质量的零件。 b) 具有复杂曲线或曲面轮廓的零件。 c) 具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或箱型零 件。 d) 必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零 件。 方滑枕端面可装多种特殊附件,扩大机床能力和工艺范围。 数控落地铣镗床适用于汽轮机、重型电机、船舶、重型机床 和其它能源、军工、电力、橡胶、矿业、冶金等重型机器制造业 加工形状复杂的大型零件。

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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

2.2 机床参数
参数 / 型号 镗轴直径 (mm) 铣轴端部直径(mm) 镗轴锥孔(mm) 滑枕截面尺寸(mm) 立柱行程(X 轴)(mm) 主轴箱行程(Y 轴)(mm) 镗轴行程(Z 轴)(mm) 滑枕行程(W 轴)(mm) 主轴转速(无级) (r/min) 镗轴、滑枕进给速度(无级) (mm/min) 镗轴、滑枕快速(mm/min) 主轴箱、 立柱进给速度 (无级) (mm/min) 主轴箱、立柱快速(mm/min) 主电机功率(KW ) 机床装机总容量(KVA) TK6916 160 280 ISO50 440X480 6000+n*2000 3000/3500/4000 900/1000 900/1000 1000/1500 1-4000 4000 1-6000 8000 55/60 130 TK6920 200 320 ISO60 480X520 8000+n*2000 4000/5000/6000 1200 1200 800/1200 1-4000 4000 1-6000 8000 71 180 TK6926 260 400 ISO60 600X650 10000+n*2000 5000/6000/7000/8000 1500/1700 1500/1700 560/650 1-4000 4000 1-6000 6000 100 220 TK6932 320 450 ISO60 680X780 18000+n*2000 8000/10000 1800 2000 600/800 1-3000 3000 1-6000 6000 129 300

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3 静压导轨简介
a.静压导轨的原理: 利用外部供油系统将一定压力的油液送入导轨面之间,然后该处所承受的 全部载荷被液体的静压力所平衡,随之建立起压力油膜 0.01-0.02mm,这样就形 成了静压导轨。正常使用时,压力油不断从导轨间隙外泄,又不断从供油处得 到补充,保持了平衡与稳定。 b.静压导轨的特点: 1. 压力油膜的建立与速度无关, 所以速度适应范围很宽, 可以从极低速 (包 括零)至高速。 2. 在正常使用情况下,起动、工作和停止时,始终不会发生导轨间金属直 接接触,所以使用寿命很长,精度保持性很好。 3. 油膜刚度很大,所以工作精度很高,抗振性能好。 4. 只要合理选择参数和结构,比较容易满足设计者对承载能力、油膜刚度 等性能要求。 5. 静压导轨的摩擦系数仅为 0.0005 c.本系列机床静压系统的特点: 1. 只需一条压力油路,通过分支可供多个静压点。 2. 每一个静压点的压力值都是独立可调的,通过调节螺旋阻尼管圈数来实 现,并有压力表指示压力。 3. 静压点压力的调整简便可靠,维护简单。 4. 静压导轨并不是简单的平衡其所受的载荷,还有一个辅助静压导轨产生 一个相反的力,来平衡和稳定静压导轨对所受载荷所产生的力。 5. 导轨的一面为粘接的锌基耐磨合金导轨板,易刮研至高精度,耐磨损。
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一旦有损伤至无法使用,可以轻易修去,重新粘接。 本系列机床的 X、Y、W、V、B 坐标导轨均采用静压导轨形式。

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4.纵向坐标(X 轴) 4.1 概述(床身/滑座)

机床的纵向坐标(X 坐标)指的是滑座沿床身导轨的运动,采用静压导轨形 式,在滑座上装有磨擦系数较低的导轨板。在导轨侧面装有一侧带斜面的镶条,通过 调整镶条来控制滑座侧导轨板与床身侧导轨的间隙,以保证有足够的油膜刚性。 在滑座的两端装有刮屑板,用以防止铁屑等杂物进入导轨的结合处。在床身 上部装有不锈钢防护罩防止铁屑、冷却液等落到床身导轨上面损坏导轨。在滑座 前后两面装有四个夹紧装置,液压油缸或碟簧夹紧,液压松开,进给箱的齿轮和 轴承采用连续油润滑形式。 X 轴的驱动由安装在滑座内部的带有伺服电机的进给箱进行驱动,进给箱中 装有双齿轮与固定在床身上的齿条啮合,带动滑座进给。齿轮箱中的传动齿轮由 碟簧自动消隙。滑座移动位置检测元件为光栅尺。床身的撞块与滑座的行程开关 限制滑座移动的极限位置。

4.2 床身、滑座的结构特点
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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

床身、滑座采用高强度的铸铁材料铸造而成,并经过时效处理。在其内部布 置有加强筋板,以保证床身、滑座有足够的刚度。床身下部有地脚孔,通过调整 垫铁及地脚螺栓,使床身固定在机床地基上。

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5.竖直坐标(Y 坐标)

5.1 概述
竖直坐标(Y 坐标)指的是主轴箱沿立柱导轨在竖直方向的移动,导轨采用 静压导轨式结构。 Y 轴的进给是通过带制动的伺服电机驱动主轴箱进给箱(进给箱安装在主轴 箱上部) ,进给箱驱动带双螺母预载的高精度循环滚珠丝扛来实现主轴箱进给。 主轴箱进给的位置检测和反馈是通过光栅尺来实现的。在主轴箱上装有限位 开关通过碰撞立柱两端的限位撞块(Y 轴坐标的上下极限位置) ,来防止主轴箱 移动时超过 Y 轴行程范围。 在立柱内部装有与主轴箱重量相匹配的平衡锤,通过钢丝绳与主轴箱连接来 实现对主轴箱重力的平衡。 在主轴箱的上下两端装有刮屑板,用以防止铁屑等杂物进入导轨的结合处。在 立柱外部装有不锈钢防护罩和卷帘罩,防止铁屑、冷却液等落到立柱导轨上面,损 坏导轨。在主轴箱上下两面装有四个夹紧装置,碟簧夹紧,液压松开,进给箱的齿 轮和轴承采用连续油润滑形式。
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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

5.2 立柱结构特性
机床的立柱是由优质钢板焊接或由高强度的铸铁材料铸造而成的,并经过时 效处理。在立柱内部布置有加强筋,以保证立柱有足够的刚性,立柱通过螺栓与 滑座联接。用于 Y 轴进给的滚珠丝杠安装在立柱两导轨之间。

5.3 主轴箱平衡系统
在立柱内部装有与主轴箱重力相匹配的重锤,通过钢丝绳与主轴箱联接,来 实现对主轴箱重力的平衡。在立柱内腔两侧装有导向导轨,用于重锤上、下移动 的导向。这样可以保证重锤无论在主轴箱上、下移动还是立柱纵向移动时,都能 平稳运动。在立柱顶部装有支撑钢丝绳用的滑轮、滑轮座、顶板等件,用于支撑 重锤与主轴箱联接用的钢丝绳。

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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

6 主轴进给坐标(Z、W 坐标) 6.1 Z 坐标
机床的 Z 坐标指的是镗轴在铣轴内部的前后移动, 在铣轴的径向开有润滑孔, 用于镗轴移动时的润滑。 Z 坐标的进给是通过伺服电机驱动镗轴进给箱 (进给箱安装在滑枕后部) , 进 给箱驱动带双螺母预载的高精度循环滚珠丝杠来实现镗轴进给。 镗轴进给的位置检测和反馈是通过旋转编码器来实现的,在镗轴上装有撞 块,通过碰撞滑枕前后两端的限位开关(安装在 Z 坐标的两极限位置) ,来防止 镗轴移动时超过 Z 轴行程范围。 在铣轴的前端装有密封圈,用以防止铁屑等杂物进入镗轴与铣轴的结合处, 损坏镗、铣轴表面。

6.2 W 坐标
机床的 W 坐标指的是滑枕在主轴箱内部的前后移动,W 坐标同样采用静压 导轨形式。滑枕的上、下、左、右面为 W 坐标的导轨,在主轴箱方窗的一侧及 下面装有摩擦系数较低的导轨板,另一侧及上面装有镶条用以调整导轨与导轨板 之间的间隙,以保证静压油膜有足够的刚性。 W 坐标的进给是通过伺服电机驱动滑枕进给箱 (进给箱安装在主轴箱后部) , 进给箱驱动带双螺母预载的高精度循环滚珠丝杠来实现滑枕进给。 滑枕进给的位置检测和反馈是通过光栅尺来实现的,在滑枕上装有限位开 关,通过碰撞主轴箱前后两端的撞块(安装在 W 坐标的两极限位置) ,来防止滑 枕移动时超过 W 轴行程范围。 在主轴箱前端盖的方窗处装有刮屑板,用以防止铁屑等杂物进入导轨的结合
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数控落地铣镗床培训教材(机械、液压部分)

处损坏导轨。在主轴箱的前后两端装有夹紧装置,液压夹紧,碟簧松开。进给箱 的齿轮和轴承采用连续油润滑方式。

6.3 主轴箱的结构特性
机床的主轴箱是由高强度的铸铁材料铸造而成,并经过时效处理。在主轴箱 内部布置有加强筋,以保证主轴箱有足够的刚性,主轴箱通过静压导轨压板与立 柱导轨联接,使主轴箱可沿立柱导轨上下移动。 在主轴箱上装有主传动和滑枕等主要部件

6.4 滑枕及主轴结构
前端盖2 半圆垫1 滑枕 铣轴 镗轴 锁紧螺母3 上盖4

双列短圆柱滚子轴承 双向推力角接触球轴承

图 6.1 TK6916/20/26 等产品的主轴轴承型式

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前端盖2

滑枕

铣轴

镗轴

锁紧螺母3

上盖4

图 6.2 TK6920/32 等产品的主轴轴承型式 本系列产品主轴轴承(是指在铣轴上的轴承)一部分为(双列圆柱+双向推 力角接触球+双列圆柱+球轴承)结构;一部分为(3 或 4+2 的成套角接触球+球 轴承) 结构。 这些轴承共同承担保持主轴回转精度和承受主轴双向轴向力的作用。 在前部分轴承的外面,有镶装在滑枕内孔里的循环冷却套,由一个单独的油冷却 机提供冷却了的压力油在其中进行循环冷却,可以带走部分主轴轴承运转过程中 产生的热量,其余的热量通过热传导方式传到主轴和滑枕等处,使主轴系统的温 度稳定在要求的范围内。 从主轴轴承的内环往里分别是铣轴、镗轴及夹刀机构,其中铣轴是通过一对 对称滑键将主电机的旋转动力传递给镗轴的,同时镗轴还可以在铣轴内部做轴向 运动。夹刀机构是通过一组碟形弹簧和一个拉杆将夹爪向后拉紧的(其中夹爪为 成套外购,若想更换,可以从主轴前端的锥孔中旋出) ,当夹爪抓紧刀具尾部的 拉钉时,就会将刀具拉紧在主轴锥孔内。

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7.传动系统
机床传动主要由以下五部分组成:主传动和 X、Y、Z、W 轴的四向进给运动。

7.1 主传动

TK6916/20/26 系列主传动(两档)

TK6920/32 系列主传动(三档)
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主传动系统位于主轴箱后上部的空腔内,通过花键轴与方滑枕内的主齿轮联 接。主传动由交流伺服主轴电机驱动,首先通过联轴器将动力传到Ⅰ轴的齿轮轴 上,然后通过齿轮啮合,再传到Ⅱ或Ⅲ轴的滑移齿轮上,通过滑移齿轮移动到左 端、中间(三档结构)和右端,来实现Ⅰ档、Ⅱ档和Ⅲ档(三档结构)的从低到 高的速度档位转换,最后再通过齿轮啮合将动力传到Ⅶ轴(铣轴)的主齿轮上, 从而驱动铣轴和镗轴一起回转,其中Ⅴ轴中的花键轴固定在滑枕的上端,并随滑 枕左右移动,同时还在Ⅴ轴右端的花键齿轮内左右滑移。这样主传动系统经电气 无级调速,在档位内可实现主轴无级变速。其机械换挡由油缸带动拨叉推动滑移 齿轮来实现,并由检测开关检测滑移齿轮的位置,来反馈主传动的档位状态。

两档换挡油缸+拨叉结构

三档换挡油缸+拨叉结构

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7.2 进给传动
上文已对 X、Y、Z、W 坐标的进给做了简要概述,下面是对各坐标的进给 进行详细介绍。

7.2.1 滑座进给(X 轴)传动
TK6926/20/26 滑座进给箱结构

滑座沿床身的水平移动由 X 向的进给箱驱动,进给箱位于滑座的空腔内, 末级传动元件为高精度齿条(除部分 TK6916 为斜齿条外,其余为直齿条) 。滑座 进给传动由伺服进给电机驱动,经多级齿轮降速,并通过Ⅲ轴上的两个小齿轮同 步传到两个Ⅳ轴上,最后再传到两个Ⅴ轴上,Ⅴ轴是两个悬伸的齿轮轴,齿轮与
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固定在床身上的齿条啮合,则伺服电机的动力通过Ⅴ轴齿轮与齿条的啮合,带动 滑座在床身上做水平移动。滑座移动为闭环控制,位置检测元件为光栅尺,位于 滑座上的行程开关限制滑座移动的左右极限位置。 注意:该处进给中的Ⅲ轴上部装有碟形弹簧柔性自动消隙结构(见上面消隙 结构详图) ,调整时将Ⅲ轴上部法兰盘里面的螺母向下拧紧,则螺母通过推力轴 承压紧蝶形弹簧,碟形弹簧又压在Ⅲ轴上,最终Ⅲ轴向下移动(轴两端的轴承是 轴向不定位的圆柱滚子轴承) ,这时因为Ⅲ轴上的两个小齿轮为旋向相反的斜齿 轮,向下移动后,斜齿轮齿面将使与之相啮合的两个Ⅳ轴上的齿轮做微量旋向相 反的旋转运动,然后这种旋转运动又传到Ⅴ轴的两个悬伸的齿轮上,使得两个齿 轮的齿面分别压紧在齿条上两处相反的齿面上,从而实现了消除传动间隙、施加 预紧力的目的。

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TK6932 滑座进给箱结构
立柱进给箱俯视图 消隙结构详图

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7.2.2 主轴箱进给(Y 轴)传动

放大视图

主轴箱沿立柱的垂直移动由 Y 向的进给箱驱动,进给箱位于主轴箱的上面, 末级传动元件为高精度滚珠丝杠,其中滚珠丝杠的丝母主轴箱进给传动由带制动 器的伺服进给电机驱动,经两级齿轮降速,驱动滚珠丝杠副螺母旋转,带动主轴 箱垂直移动。主轴箱位置检测元件为光栅尺,位于主轴箱上的行程开关限制主轴 箱移动的极限位置。 ――该处进给中的滚珠丝杠副为带预紧的双螺母结构,配套厂家在出厂前已 施加预紧, 且消除间隙。 滚珠丝杠的预紧和定位由位于其两端的锁紧螺母来实现。
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7.2.3 镗轴进给(Z 轴)传动

镗轴沿铣轴(滑枕内部)的水平移动由 Z 向的进给箱驱动,进给箱位于滑枕 的尾部,末级传动元件为高精度滚珠丝杠。镗轴进给传动由伺服进给电机驱动, 经一级齿轮降速后,驱动滚珠丝杠副,由丝母带动镗轴移动,镗轴下面有导向轴 为其导向。镗轴位置检测元件为电机内置编码器,位于滑枕上的行程开关限制镗 轴移动极限位置。 ――该处进给中的滚珠丝杠副为带预紧的双螺母结构,配套厂家在出厂前已 施加预紧, 且消除间隙。 滚珠丝杠的预紧和定位由位于其两端的锁紧螺母来实现。

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7.2.4 滑枕进给(W 轴)传动

TK6916 系列 W 轴齿形带结构

TK6920/26/32 系列 W 轴齿轮结构

滑枕沿主轴箱方孔的水平移动由 W 向的进给箱驱动,进给箱位于主轴箱后 部滑枕下方,末级传动元件为高精度滚珠丝杠。滑枕进给传动由伺服进给电机驱 动,经同步齿形带或齿轮啮合降速后,驱动滚珠丝杠副带动滑枕移动。滑枕位置 检测元件为光栅尺,位于滑枕后支架上的行程开关限制滑枕移动的极限位置。 ――该处进给中的滚珠丝杠副为带预紧的双螺母结构,配套厂家在出厂前已
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施加预紧, 且消除间隙。 滚珠丝杠的预紧和定位由位于其两端的锁紧螺母来实现。

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8 机床液压、润滑及冷却系统 8.1 泵站液压原理
机床液压、润滑等油液集中由一个泵站供油,泵站油箱内部由一块隔板隔成 回油箱和供油箱。首先,主机上的所有回油汇集到床身后部的回油管中,再通过 回油管流进泵站上面的回油过滤器(粗滤) ,并进入泵站回油箱,在回油箱里还 有磁铁棒,用来吸附回油中的铁质杂质;然后,回油箱的油液通过一个独立的导 油泵将油液泵入到供油箱内,在该泵的输入和输出端还分别有一个双联的过滤器 (正常工作时,只用其中的一个,当滤芯阻塞时,会发出报警信号,这时可将转 向开关转到另一个过滤器上,而阻塞的过滤器就可以拆下清洗或更换了) ,分别 是半精过滤器和精过滤器,经过这两个过滤器后,进入供油箱的油液就是满足工 作要求的干净油液了,则供油箱的泵组就不用通过过滤器来吸取油液了。在供油 腔共有四套泵组输出压力油,分别是静压、夹紧、补偿和润滑,在输出的油路上 分别有观测用的压力表和与系统连接的压力继电器,可以监测供油压力是否达到 设定值,输出的四条管路从泵站出来后进入床身后面的水平拖链内,然后分别进 入滑座和主轴箱内部。 在泵站上还有一些辅助元件,有液面控制继电器(控制油箱的高低液面) 、 加热器(油温过低时加热用) 、空气滤清器(过滤进入油箱的空气) 、液位计(观 测油位高度) 、截止阀(排油用)等。另外,还有一个油冷却机与泵站连通,当 油温过高时,油冷却机开始工作,其先从油箱内吸取油液,然后在内部对油液冷 却后再输出到油箱内,这样循环运行,直到油温降低到设定的温度。泵站液压油 冬季可采用 L-HG32 号液压油,夏季可采用 L-HG68 号液压油,或者按使用者可 采购到的适合型号。
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K



K

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8.2 机床静压导轨位置与分布

其中 3,5 为静压浮起面 1,6 为反向静压辅助面 2 为垂直基准面,4 为调整镶条面

其中 9,11 为静压浮起面 7,12 为反向静压辅助面 8 为垂直基准面,10 为调整镶条面

2

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其中 17、18、19、20 为相互垂直基准面 13、14、15、16 为对应的调整镶条面 21 为附件重量补偿浮起面

静压点压力的调整是通过 调整阻尼管缠绕圈数的不 同来解决的,圈数越多则 压力损失越大,出口压力 就越小,反之则越大。

机床共有三向静压导轨:床身/滑座导轨、主轴箱/立柱导轨、滑枕/主轴箱导 轨,泵站输出的静压油路分别进入滑座和主轴箱,在进入每组静压导轨之前先由 减压阀将压力降到 2~3Mpa,然后进入几组静压点分油器内,通过一一对应的螺 旋阻尼管降压后将不同压力的油供应到相应的静压油腔,随后该处导轨形成一定 厚度(一般为 0.01~0.02mm)的油膜,则导轨静压也就建立起来了。
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8.3 夹紧系统

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机床液压控制的各种阀组均为叠加阀形式,一般由 3 层组成:基板(底层) +1~2 个连接板(中间层)+换向阀或减压阀(顶层) ,具有组合方便、拆卸简单的 特点。 机床的夹紧控制都是由泵站上的夹紧管路供油的,共有以下七种: 1) 2) 3) 4) 主机刀具夹紧松开:为碟簧夹紧、液压松开结构 铣头刀具夹紧松开:为碟簧夹紧、液压松开结构 自动装附件夹紧松开:均为液压夹紧、松开 滑座夹紧松开:TK6916 型为为液压夹紧、松开,其余为碟簧夹紧、液 压松开结构。 5) 主轴箱夹紧松开:TK6916 型为为液压夹紧、松开,其余为碟簧夹紧、 液压松开结构。 6) 滑枕夹紧松开:TK6916 型为为液压夹紧、松开,其余为碟簧夹紧、液 压松开结构。 7) 主传动换挡控制:TK6916/20/26 系列为两档结构,TK6920/32 系列为 三档结构。

8.3.5 主机、铣头刀具夹紧松开
镗轴内刀具自动拉紧机构由碟簧驱动拉杆夹紧刀具,泵站的压力油经电磁阀 进入松刀油缸。需要松刀时,电磁阀得电,油缸反向推动拉杆克服碟簧力,完成 松刀、推刀、夹爪张开等动作。夹刀过程主轴不能接受转动指令。

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8.3.5 自动装附件夹紧松开
自动装附件夹爪共四套,分布在滑枕前端的四角上,夹紧和松开均由液压控 制,通过电气控制换向阀控制夹紧和松开的转换。

8.3.4 滑座、主轴箱、滑枕夹紧
滑座、主轴箱和滑枕各有两套或四套浮动夹紧装置,每套浮动夹紧装置各有 一个由电磁阀控制的油缸。由泵站夹紧润滑回路供油、电磁阀控制油缸动作。油 缸接压力继电器与电气建立互锁,确保夹紧装置松开状态才能接受移动指令。

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床身、立柱、滑枕导轨 松开来油

夹紧支架

夹紧油缸 导轨夹紧装置结构图

导轨 夹紧来油 松开来油

夹紧支架

夹紧油缸

8.3.3 主传动换挡
主传动换挡由油缸活塞推动滑移齿轮,改变啮合状态实现。泵站夹紧润滑回 路的压力油经电磁阀进入油缸,由限位开关检测齿轮啮合位置。

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8.4 精度补偿
机床共有以下几项精度补偿:

8.4.1 主轴箱重心平衡补偿(见下图)

滚珠丝杠

主轴箱重心平衡补偿进给箱

在立柱的上部分别有两组钢丝绳,一端均与重锤连接,另一端分别连在主轴箱的前部和后部, 连在后部的钢丝绳起承担主轴箱重量的作用, 连在前部的钢丝绳还通过一个油缸连在主轴箱上, 起
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补偿作用。 随着滑枕的不断伸出,主轴箱的重心逐渐前移,经数控系统控制的电液比例阀自动控制前钢 丝绳下油缸的油压逐渐增加,使得钢丝绳的拉力也逐渐增大,这个拉力作用在主轴箱上,产生一个 与重力相反的力,从而补偿了因主轴箱重心前移产生的变化。反之,随着滑枕的不断缩回,补偿力 也逐渐减小。 8.4.2 滑枕伸出自重变形补偿(见左图)

在滑枕上部两左右角内沿纵向装有两条拉杆,拉杆一端与滑枕前端固定,另一端经油缸与滑 枕后端固定。 随着滑枕的不断伸出,其悬伸在主轴箱以外部分的重量不断增加,使得滑枕挠度变形趋势逐 渐加大, 经数控系统控制的电液比例阀自动控制油缸的油压逐渐增加, 使得拉杆的拉力也逐渐增大, 该拉力作用在滑枕上,就产生一个与挠度变形相反的力,从而补偿了滑枕因伸出自重引起的变形。 反之,随着滑枕的不断缩回,补偿力也逐渐减小。

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8.4.3 滑枕安装附件重量补偿(见下图) 在主轴箱前方孔下端中间位置安装一个补偿油腔。 当滑枕安装附件后,随着滑枕的不断伸出,附件重量使滑枕的挠度变形趋势逐渐加大,经数 控系统控制的电液比例阀自动控制补偿油腔的油压逐渐增加, 使得油腔向上的推力也逐渐增大, 该 力作用在滑枕上, 就产生一个与挠度变形相反的力, 从而补偿了滑枕因安装附件引起的变化。 反之, 随着滑枕的不断缩回,补偿力也逐渐减小。

8.4.4 滑枕精度补偿(见下图)

TK6932 型有此项补偿 滑枕精度补偿是将主轴箱方孔内的每个滑枕静压油腔分成两个油腔,一个还是静压油腔, 另一个是补偿油腔,由电液比例阀控制。在滑枕逐渐伸出时,前下和后上的补偿油腔内的油压
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逐渐增高,则补偿力 F1、F2 也逐渐增大;反之,滑枕逐渐缩回时,前上和后下的补偿油腔内 的油压逐渐增高,则补偿力 f1’、f2’逐渐增大,而 F1、F2 就逐渐减小。滑枕在伸出和缩回的全 程上均有该补偿力进行非线性的数字补偿。

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8.5 机床润滑
机床润滑主要由机动稀油润滑和手动干油润滑组成。 机动稀油润滑:泵站输出的润滑油路经减压阀和可
(1) (2) (3) (4)

调分油器调整后进入机床的各润滑点,分别是下图中的 1~20 等处,有主轴轴承、各处传动的齿轮、轴承、滚珠

平衡绳 前滑轮座 后滑轮座

丝杠等,机床正常工作时,该润滑不需要维护。 手动干油润滑:分别为下图中的(1)~(12)等处, 有主轴箱和重锤之间的钢丝绳、钢丝绳滑轮及轴承、重 锤导向滚轮及轴承、升降走台上的轴承和直线导轨等。

(5)

(6)

平衡锤

其中钢丝绳及滑轮每半年或根据情况涂抹钢丝绳用合成
(8)

(7) 主轴箱进给驱动系统

脂,其它可大修时加注优质润滑脂。

1 主传动系统

机床润滑点分布图

2

3

5 4 9 16 15

2-7926CDTCC1P5 镗轴进给驱动系统

10 6 7 8 11 12

13

14

17 (9)

18

19

(10

滑枕进给驱动系统 (11) (12)

主轴箱活动走台 立柱进给驱动系统 20

1

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8.10 冷却系统
8.10.1 主轴轴承冷却

主轴轴承冷却为独立循环油路,由油冷却机实现供油与冷却。经油冷却机冷 却降温后的油液经管路进入主轴轴承外的螺旋冷却套,带走主轴轴承旋转产生的 热量,然后流回油冷却机继续进行循环冷却。

8.10.2 刀具冷却与气动系统 8.10.2.1 刀具冷却系统
由刀具冷却泵站提供的刀具冷却液,经冷却管路输送,最后从冷却液喷嘴喷 到刀具上,实现对刀具的冷却和润滑作用。冷却液经过刀具外表面流到地沟,经 过滤后流回该泵站。冷却液流经的基础表面应采取防水措施,喷完冷却液后,应 通入压缩空气将管路吹干。

2

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8.10.2.2 气动系统
本系统主要由气动三联件和气动电磁阀组成,用户提供的压缩空气先经过气 动三联件对其去水除尘,然后进入气动电磁阀,经管路进入主轴锥孔,在更换刀 具时清理主轴锥孔内残留杂质。若主机配有刀具冷却系统,则另有一路进入刀具 冷却液输送管路,用于在停止使用刀具冷却液后对管路吹干。

9 维护与保养 9.1 日常维护、保养
日常维护、 保养由操作工负责, 操作人员应了解机床的结构性能及使用环境, 严格按照使用说明书正确合理第地按行程、扭矩的要求进行操作。 日常保养主要注意清洁、润滑和合理操作使用机床。开始工作前注意机床周 围的环境卫生,检查机床各部机构、各操作按钮指示灯及状态是否正常、合适, 开机后低速运行 3~5 分钟。 工作过程中,主要是正确操作,不允许机床超负荷工作,发现有任何异常现 象应立即停机检查。 工作结束后,清理机床各部位,把主轴箱降到低位,立柱移到一端,滑枕和 镗轴缩回至适当位置后停机。 操作工应进行必要的巡回检查: a、主轴箱部分 滑枕、镗轴及其锥孔有无研伤、碰伤、表面是否清洁。滑枕、镗轴是否松紧 合适,移动平稳。运转正常无杂音,操作件完整、灵活、定位可靠。外表面无油 污、锈痕。 b、床身部分
3

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地沟内无铁屑、破布等杂物、防护罩清洁无灰、铁屑,拉动自如。 c、立柱部分 平衡锤与主轴箱的钢丝绳有无损伤、升降灵活、润滑良好。 d、液压润滑各油标指示醒目,油量达到规定范围,油质符合要求。油泵工 作正常,油路畅通无泄漏,油压符合规定。 e、操作按扭站的各指示灯、表、开关等完整无损,灵敏可靠。电柜的门、 盖、罩等部位完好。外部线路的电缆整齐、安全可靠。数量表灵敏准确。电机清 洁、运转正常。 f、安全装置 各部防护罩、盖、踏板、走台、梯子、拉杆等牢固可靠。各行程限位完整无 损,灵敏可靠。仪表、信号装置灵敏准确。液压夹紧松开动作灵敏好用。 g、附件 机床附件齐全、完整、摆放整齐。定期保养防止生锈,对不常用的附件至少 每季保养一次,并要涂油防锈。

9.2 定期维护
机床累计运行 500 小时或运行二至三个月(二班制)应进行一级保养,由操 作工人为主,维修工人配合进行。通过定期保养维护使机床内外清洁、油路畅通、 油标明亮、操作灵活运转正常。定期维护要首先切断电源,按下列要求进行: a、外表保养 清洗机床外表死角、拆洗各罩盖、要求内外清洁、无锈蚀、清除磕碰毛刺、 检查补全螺钉、按钮、指示灯、显示表等。 b、主轴箱与立柱
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检查油质、清洗刮屑板、接油盘等。检查调整各镶条间隙、静压部分、夹紧 机构、平衡锤、钢丝绳及其紧固情况。 c、床身与滑座 清洗滑座、床身、齿条、检查调整滑座静压浮起量,检查床身水平是否需要 调整。 d、液压与润滑 检查油质、清洗油阀、油箱、按规定期限更换液压油、保持油路畅通、油窗 明亮、清洗过滤器。 e、电气柜内外、空气过滤器除尘,以保持电气系统工作正常。检验机床使 用的数控系统的基本功能。

9.3 导轨间隙的调整(见下图)
滑座
斜度镶条1:50 定位销3 导轨面

调整垫 斜度镶条1:50 卡板

螺钉2

螺钉1

滑座或主轴箱

本机床的 X、Y、W 三处导轨均采用恒压闭式静压导轨,导轨间隙过大时, 静压油膜刚度小,精度不稳定。间隙过小,会增加附加摩擦,使滑枕移动困难。 导轨的间隙需要调整到既能建立刚度适合的静压,又能运动自如。 在滑座和主轴箱上分别有用于调整导轨间隙的镶条结构,镶条一面是通过油 膜与导轨接触的导轨面,另一面是与滑座或主轴箱体接触的结合面,且该面有 1: 50 的斜度,因此只要前后移动镶条,即可减小或增加导轨间隙。在镶条的导轨面
5

导轨面

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上也有静压油腔,因此镶条位置的调整不影响静压的建立。 见图示,镶条是由定位销 3 定位,定位销再由内六角螺钉 1 和 2 定位。调整 时,先用小六方扳手向里拧进螺钉 1,然后换一个大扳手逐渐向里微调螺钉 2。 调整中随时检查导轨间隙应保持在 0.04mm 塞尺不入,而且进给电机的电流保持 没有突然的变化和电流加大的情况。调到适当间隙后,用小六方扳手将里面的螺 钉 1 向外拧,靠紧定位销 3,这样两个螺钉将定位销重新定位,就完成了导轨间 隙的调整。

10 故障诊断与排除 10.1 常见故障及排除方法

故障现象 镗削时,工件 表面产生波纹

原因分析 a.电机支架松动; b.主轴箱齿轮有缺 陷; c.主轴径向轴承游隙 大; d.工件夹紧力不足。

排除方法 a.紧固电机固定螺栓; b.修换缺损齿轮; c.调整轴承游隙; d.加大工件夹紧力。

镗孔时,出现 均匀螺旋线

镗轴移动的两个导向 重新配键、使其间隙小于 键配合间隙过大或歪 0.04mm。 斜。

用平旋盘刀架 镗孔与用主轴 镗孔同轴度超

a.镗轴与轴套配合间 隙过大; b.平旋盘与主轴配合

a.修复镗轴间隙, 使间隙小于是 0.02mm; b.修整平旋盘与主轴配合;
6

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不良; c.镗轴弯曲。

c.修复或更换镗轴。

铣削接刀超差

机床几何精度不符合 调整修复几何精度。 要求。

运转时主轴箱 内有周期异常 声响 低速移动时有 爬行现象 工件表面粗糙 度不符合要求

主轴箱主传动齿轮嵌 修整去毛刺,清除污物,更换 入切屑或有毛刺。 已掉齿的齿轮。

a.镶条调的过紧; b.静压不稳。 a.主轴轴向窜动大; b.切削液过脏; c.刀具角度不对或刀 具系统刚度不足。

a.重新调整镶条; b 检查调整静压。 a.调整主轴双向推力角接触轴 承; b.更换清洁的切削液; c.选用合适刀具并正确安装。

10.2 液压故障及排除
故障 原因分析 现象 产生的原因可能是由于过滤器堵 清洗滤油器,更换适当粘度 塞、吸油管路漏气、油粘度太高等致使 噪音 油泵吸空而产生噪音,或由于油泵磨 过大 损,与电机间的联轴器松动,产生振动 位,更换联轴器。 发出噪音。 压力不 a、油泵吸入空气或油泵旋向不对。 足或不 b、油泵损坏,油粘度过高。 清洗维修溢流阀、减压阀。检查 油路有无堵塞之处。
7

排除方法

的油类。 检查油面是否低于滤油 器, 修补堵塞吸油管路漏气的部

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稳定 a、螺旋阻尼管堵塞,油腔压力表无变 导轨静 化。 压建立 b、滤油器堵塞。 不起来 c、浮升量不均匀。 起时均匀一致。 c、调整螺旋阻尼管,使各点浮 b、清洗或更换滤油器。 a、清洗螺旋阻尼管。

10.3 机床报警、CRT 显示故障
机床如报警、CRT 显示故障信息,请查阅数控系统的诊断指南,按其内容说 明排除故障。

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