任务2.2.3 机床常见故障诊断与排除
一、典型结构的认知
1.万能铣头
万能铣头部件结构如图2.2.34 所示，主要由前、后壳体12、5，法兰3，传动轴Ⅱ、Ⅲ，主轴Ⅳ及两对弧齿锥齿轮组成。万能铣头用螺柱和定位销安装在滑枕前端。铣削主运动由滑枕上的传动轴Ⅰ的端面键传到轴Ⅱ，端面键与连接盘2 的径向槽相配合，连接盘与轴Ⅱ之间由两个平键1 传递运动。轴Ⅱ右端为弧齿锥齿轮，通过轴Ⅲ上的两个锥齿轮22、21 和用花键连接方式装在主轴Ⅳ上的锥齿轮27，将运动传到主轴上。主轴为空心轴，前端有7 ∶24 的内锥孔，用于刀具或刀具心轴的定心；通孔用于安装拉紧刀具的拉杆通过。主轴端面有径向槽，并装有两个端面键18，用于主轴向刀具传递转矩。
图2.2.34 万能铣头部件结构
1—键；2—连接盘；3—法兰；4、6、23、24—T 形螺柱；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。
万能铣头能通过两个互成45°的回转面A 和B 调节主轴Ⅳ的方位，在法兰3 的回转面A 上开有T 形圆环槽a，松开T 形螺柱4 和24，可使铣头绕水平轴Ⅱ转动，调整到要求位置将T 形螺柱拧紧即可；在万能铣头后壳体5 的回转面B 内，也开有T 形圆环槽b，松开T 形螺柱6 和23，可使铣头主轴绕与水平轴线呈45°夹角的轴Ⅲ转动。绕两个轴线转动组合起来，可使主轴轴线处于前半球面的任意角度。
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、刚度和抗振性。万能铣头除了零件结构、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。两个传动轴都选用了D 级精度的轴承，轴Ⅱ上为一对D7029 型圆锥滚子轴承，轴Ⅲ上为一对D6354906 向心滚针轴承20、26，承受径向载荷，轴向载荷由两个型号分别为D9107 和D9106 的推力圆柱滚子轴承19 和25 承受。主轴上前后支承均为C 级精度轴承，前支承是C3182117 型双列圆柱滚子轴承，只承受径向载荷；后支承为两个C36210 型角接触球轴承9 和11，既承受径向载荷，也承受轴向载荷。为了保证旋转精度，主轴轴承不仅要消除间隙，而且要有预紧力，轴承磨损后也要进行间隙调整。前轴承消除间隙和预紧的调整是靠改变轴承内圈在锥形颈上的位置，使内圈外胀实现的。调整时，先拧下四个螺钉16，卸下法兰15，再松开螺母8 上的锁紧螺钉7，拧松螺母8 将主轴Ⅳ向后（向上）推动2 mm 左右；然后拧下两个螺钉17，将半圆环垫片14 取出，根据间隙大小磨薄垫片，最后将上述零件重新装好。后支承的两个向心推力球轴承开口向背（轴承9 开口朝上，轴承11 开口朝下），做消除间隙和预紧调整时，用两轴承外圈不动，内圈的端面距离相对减小的办法实现。具体是通过控制两轴承内圈隔套10 的尺寸。调整时取下隔套10，修磨到合适尺寸，重新装好后，用螺母8 顶紧轴承内圈及隔套即可。最后要拧紧锁紧螺钉7。
2.升降台自动平衡机构
因滚珠丝杠无自锁能力，当垂直放置时，在部件自重作用下，移动部件会自动下降。因此，除升降台驱动电动机带有制动器外，还在传动机构中装有自动平衡机构，一方面防止升降台因自重下落，另一方面平衡上升下降时的驱动力。本机床的自动平衡机构由单向超越离合器和自锁器组成。其工作原理为（图2.2.4）：丝杠旋转的同时，通过锥齿轮12 和轴Ⅸ带动单向超越离合器的星轮21 转动。当升降台上升时，星轮的转向使滚子13 与超越离合器的外环14 脱开，外环14 不随星轮21 转动，自锁器不起作用；当升降台下降时，星轮21 的转向使滚子楔在星轮与外环之间，使外环随轴一起转动，外环与两端固定不动的摩擦环15、22（由防转销20 固定）形成相对运动，在碟形弹簧19 的作用下，产生摩擦力，增加升降台下降时的阻力，起自锁作用，并使上下运动的力量平衡。调整时，先拆下端盖17，松开螺钉16，适当旋紧螺母18，压紧碟形弹簧19，即可增大自锁力。调整前，需用辅助装置支承升降台。
二、常见故障诊断与排除
燕尾槽铣削
1.加工精度达不到要求
（1）故障原因分析
①机床在运动过程中受到冲击；
②机床安装不牢固，安装精度低或有变化。
（2）故障排除方法
①检查对机床几何精度有影响的各部位，特别是导轨副，并按出厂精度要求重新调整或修复；
②重新安装调平并紧固。
2.切削振动大
（1）故障原因分析
①轴承预紧力不够，游隙过大；
②主轴箱和床身连接螺钉松动；
③轴承预紧螺母松动使主轴产生窜动；
④主轴与箱体精度超差；
⑤轴承拉毛或损坏。
（2）故障排除方法(https://www.daowen.com)
①重新调整、消除轴承游隙，但预紧力不应过大，以免损坏轴承；
②恢复精度后，紧固连接螺钉；
③紧固螺母，确保主轴精度合格；
④更换轴承；
⑤修理主轴或箱体，使之配合精度和位置精度达到要求。
3.主轴噪声大
（1）故障原因分析
①齿轮啮合间隙大；
②传动皮带尺寸长短不一致或皮带松弛；
③齿轮精度差；
④润滑不良；
⑤主轴负载太大。
（2）故障排除方法
①调整或更换齿轮；
②调整或更换皮带，不能新旧混用；
③更换齿轮；
④调整润滑油量，保持主轴箱的清洁；
⑤减小工作负载，增加主轴的润滑效率，使之符合机床主轴承载要求。
4.齿轮和轴承损坏
（1）故障原因分析
①变挡压力过大，齿轮受冲击产生破损；
②变挡机构损坏或固定销脱落；
③轴承预紧力过大或无润滑。
（2）故障排除方法
①按液压原理图调整到适当压力和流量；
②修复或更换零件；
③重新调整预紧力，并使之有充足润滑。