最新立式加工中心大修方案设计资料Word文档格式.docx
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为了保证设备正常运行和安全生产，对设备实行有计划的预防性修理，其中大修理工作是恢复设备精度的一项重要工作。
设备大修能使设备重新进行加工，并且达到加工要求。
从管理角度上讲，设备大修是为了恢复设备精度，使加工达到精度要求，让设备处于最佳生产状态。
从经济角度上讲，合理的对设备进行大修能使设备的生产效益最大化。
从使用角度上讲，设备大修能延长设备使用寿命，提高和保持生产效能、加工精度。
如果修理后的设备与新设备相比，技术上故障多、设备停歇时间长、日常维修费用增加等。
所以设备大修必须讲究经济合理，否则就达不到设备大修的目的，同时失去了设备大修的意义。
1.2国内外相关产品及现状
加工中心是机床生产企业为装备制造业提供的致力于满足用户高效、高精度、高可靠性和自动化生产要求的全套加工方案，是不同技术领域最新研究成果的融合与集成。
按照传统机床加工方式可区分为车削中心、铣削中心、钻削中心、磨削中心等，机床行业通常把使用面最广的铣削中心特指为加工中心。
而以铣加工为主的加工中心机床从结构上可区分为升降台式、滑枕式、床身式（包括十字滑台和动柱式）、龙门式等。
一般情况下，前两种机床较经济，精度稍低，而龙门式机床多为大型机床。
中小型加工中心多为床身式机床，以主轴工作状态的不同，又可以划分为立式和卧式加工中心。
加工中心机床的机构除了具有一般数控机床的结构特点外，还具有独特的结构要求：
1）具有储存加工所需刀具的刀库。
刀库用于储存道具，并根据要求将各工序所用的道具运送到取刀位置。
2）具有自动装卸刀具的机械手。
在济公中心机床上刀具的自动更换，多数借助机械手来进行。
3）具有主轴准停机构、刀杆自动加紧松开机构和刀柄切屑自动清除装置。
这是加工中心机床主轴部件中三个主要组成部分，也是加工中心机床能够顺利地实现自动换刀所具备的结构特征。
4）具有自动排屑、自动润滑和自动报警的系统等。
1.3本文主要内容和基本思路
1.设备大修工艺过程
为保持机电设备的各项精度和工作性能，在实施维护保养的基础上，必须对机电设备进行预防性计划修理，其中大修理工作是恢复设备精度的一项重要工作。
在设备预防性计划修理类别中，设备大修理（简称为设备大修）是工作量最大、修理时间较长的一类修理。
设备大修就是将设备全部或大部分解体，修复基础件，更换或修复机械零件、电器元件，调整修理电气系统，整机装配和调试，以达到全面清除大修前存在的缺陷、恢复设备规定的精度与性能的目的。
机电设备大修的修理技术和工作量，在大修前难以预测得十分准确。
因此，在大修过程中，应从实际情况出发，及时地采取各种措施来弥补大修前预测的不足，并保证修理工期按计划或提前完成。
机电设备大修过程一般包括：
解体前整机检查、拆卸部件、部件检查、必要的部件分解、零件清洗及检查、部件修理装配、总装配、空运转试车、负荷试车、整机精度检验、竣工验收。
在实际工作中应按大修作业计划进行并同时做好作业调度、作业质量控制以及竣工验收等主要管理工作。
机电设备的大修过程一般可分为修前准备、修理过程和修后验收三个阶段。
1）修前准备
为了使修理工作顺利地进行并做到准确无误，修理人员应认真听取操作者对设备修理的要求，详细了解待修设备的主要毛病，如设备精度丧失情况、主要机械零件的磨损程度、传动系统的精度状况和外观缺陷等；
了解待修设备为满足工艺要求应作哪些部件的改进和改装，阅读有关技术资料、设备使用说明书和历史修理记录，熟悉设备的结构特点、传动系统和原设计精度要求，以便提出预检项目。
经预检确定大件、关键件的具体修理方法，准备专用工具和检测量具，确定修后的精度检验项目和试车验收要求，这样就为整台设备的大修做好了各项技术准备工作。
2）修理过程
修理过程开始后，首先进行设备的解体工作，按照与装配相反的顺序和方向，即“先上后下，先外后里”的方法，有次序地解除零部件在设备中相互约束和固定的形式。
拆卸下来的零件应进行二次预检，根据二次预检的情况提出二次补修件；
还要根据更换件和修复件的供应、修复情况，大致排定修理工作进度，以使修理工作有步骤、按计划地进行，以免因组织工作的衔接不当而延长修理周期。
设备修理能够达到的精度和效能与修理工作配备的技术力量、设备大修次数及修前技术状况等有关。
一般认为，对于初次大修的机械设备，它的精度和效能都应达到原出厂的标准；
经过两次以上大修的设备，其修后的精度和效能要比新设备低。
如果上次大修后的技术状态比较好，则将会使这次修理的质量容易接近原出厂的标准；
反之，就会给下次大修造成困难，其修后质量较难接近原出厂标准，甚至无法进行修理。
对于在修理工作中能够恢复到原有精度标准的设备，应全力以赴，保证达到原有精度标准。
对于恢复不到原出厂标准的设备，应有所侧重，根据该设备所承担的生产任务，对于关系较大的几项精度指标，多投入技术力量和多下功夫，使之达到保证生产工艺最起码的要求。
对于具体零部件的修复，应根据待修工件的结构特点、精度高低并结合现场的修复能力，拟定合理的修理方案和相应的修复方法，进行修复直至达到要求。
设备整机的装配工作以验收标准为依据进行。
装配工作应选择合适的装配基准面，确定误差补偿环节的形式及补偿方法，确保各零部件之间的装配精度，如平行度、同轴度、垂直度以及传动的啮合精度要求等。
3）修后验收
凡是经过修理装配调整好的设备，都必须按有关规定的精度标准项目或修前拟定的精度项目，进行各项精度检验和试验，如几何精度检验、空运转试验、载荷试验和工作精度检验等，全面检查衡量所修理设备的质量、精度和工作性能的恢复情况。
设备修理后，应记录对原技术资料的修改情况和修理中的经验教训，做好修后工作小结，与原始资料一起归档，以备下次修理时参考。
2.设备修理方案的确定
对设备大修，不但要达到预定的技术要求，而且要力求提高经济效益。
因此，在修理前应切实掌握设备的技术状况，制定切实可行的修理方案，充分做好技术和生产准备工作；
在修理中要积极采用新技术、新材料、新工艺和现代管理方法，做好技术、经济和组织管理工作，以保证修理质量，缩短停修时间，降低修理费用。
必须通过预检，在详细调查了解设备修理前技术状况、存在的主要缺陷和产品工艺对设备的技术要求后，立即分析制定修理方案，主要内容有：
1）按产品工艺要求，设备的出厂精度标准能否满足生产需要；
如果个别主要精度项目标准不能满足生产需要，能否采取工艺措施提高精度；
哪些精度项目可以免检。
2）对多发性重复故障部位，分析改进设计的必要性与可能性。
3）对关键零部件，如精密主轴部件、精密丝杠副、分度蜗杆副的修理，本企业维修人员的技术水平和条件能否胜任。
4）对基础件，如床身、立柱、横梁等的修理，采用磨削、精刨或精铣工艺，在本企业或本地区其他企业实现的可能性和经济性。
5）为了缩短修理时间，哪些部件采用新部件比修复原部件更经济。
6）如果本企业承修，哪些修理作业需委托外企业协作，与企业联系并达成初步协议。
如果本企业不能胜任和不能实现对关键零部件、基础件的修理工作应确定委托其他企业来承修，这些企业是指专业修理公司、设备制造公司等。
第2章VMC850B立式加工中心产品介绍
立式加工中心主要用于加工板类、盘类件、壳体件、模具等精度高、工序多、形状复杂的零件，可在一次装夹中连续完成铣、钻、扩、铰、镗、攻丝及二维三维曲面，斜面的精确加工，加工实现程序化，缩短了生产周期，从而使用户获得良好的经济效益。
VMC850B立式加工中心是沈阳第一机床厂开发的具有自主知识产权的产品之一。
该机床采用机电一体化结构，应用三维设计软件（Pro/E）和有限元分析软件（Ansys）进行最优化设计，使机床结构设计更加合理，机床刚性、精度保持性、可靠性趋近完美。
通过引进先进的设计理念，科学的设计手段，解决了传统设计无法回避的不足。
VMC850B立式加工中心整体外形，如图2-1所示。
图2-1VMC850B立式加工中心整体外形
2.1功能及特点说明
1.机床总体布局
VMC850B型立式加工中心采用立式框架布局，立柱固定在床身上，主轴箱沿立柱上下移动（Z向）、滑座沿床身纵向移动（Y向）、工作台沿滑座横向移动（X向）的结构。
床身、工作台、滑座、立柱、主轴箱等大件均采用高强度铸铁材料，造型为树脂砂工艺，两次时效处理消除应力。
这些大件均采用Pro/E和Ansys优化设计，提高大件和整机的刚度和稳定性，有效抑制了切削力导致机床的变形和振动。
2.拖动系统
三轴导轨副采用进口滚动直线导轨，动静摩擦力小，灵敏度高，高速振动小，低速无爬行，定位精度高，伺服驱动性能优，提高机床的精度和精度稳定性。
三轴伺服电机经弹性联轴节与高精度滚珠丝杠直联，减少中间环节，实现无间隙传动，进给灵活、定位准确，传动精度高。
Z轴伺服电机带有自动抱闸功能，在断电的情况下，能够自动抱闸将电机轴抱紧，使之不能转动，起到安全保护的作用。
3.主轴组
主轴组采用台湾专业厂家生产，具有高精度，高刚性。
轴承采用P4级主轴专用轴承，整套主轴在恒温条件下组装完成后，均通过动平衡校正及跑合测试，提高了整套主轴的使用寿命及可靠性。
主轴在其转速范围内可实现无级调速，主轴采用电机内置编码器控制，可实现主轴定向和刚性攻丝功能。
4.刀库
采用圆盘式机械手刀库，安装在立柱侧面，换刀时刀盘由滚子凸轮机构驱动及定位，主轴到达换刀位置后，由机械手换刀装置（ATC）完成还刀和送刀，ATC为滚齿凸轮机构，经过预压后能够高速无噪音运转，使换刀过程快速准确。
5.切削冷却系统
配备大流量冷却泵及大容量水箱，充分保证循环冷却，冷却泵功率：
0.9Kw，压力：
3bar。
主轴箱端面配有冷却喷嘴，既可以水冷也可以风冷，并且随意切换，冷却过程可以通过M代码或控制面板进行控制。
配置清洁气枪，用来清洁机床。
6.气动系统
气动三联件能够过滤气源中的杂质和水分，防止不纯净的气体对机床部件损伤和腐蚀。
电磁阀组通过PLC程序控制，保证主轴松刀、主轴中心吹气、主轴夹刀、主轴风冷等动作能够快速准确的完成。
7.机床防护
机床采用符合安全标准的防护间，既防止冷却液飞溅、又保证操作安全、外观宜人。
机床各导轨均有防护罩，防止切屑、冷却液进入机床内部、使导轨和滚珠丝杠免受磨损和腐蚀。
8.润滑系统
导轨、滚珠丝杠副采用中央集中自动稀油润滑，各个节点配有定量式分油器，定时定量向各润滑部位注油，保证各滑动面均匀润滑，有效的减少了摩擦阻力，提高了运动精度，保证了滚珠丝杠副和导轨的使用寿命。
9.排屑系统
Y轴分体式防护结构使加工过程中产生的铁屑直接落到床身上，床身内部大斜面结构使得铁屑很顺利的滑落到水箱中抽屉式排屑盒里，然后定期将装满铁屑的排屑盒抽出进行人工清理，简单实用而且经济性好。
10.机床工作条件
（1）电源：
380V±
10%50HZ±
1%三相交流电
（2）使用温度：
5℃-40℃
（3）最佳环境温度：
15℃-25℃
（4）相对湿度：
40-75%
（5）气源压力：
0.5-0.7Mpa
（6）气源流量：
350L/min
11.数控系统功能介绍
FANUCOIMD数控系统是一种高可靠性、高性价比的数控系统，它具有全数字化结构和强大的处理能力，最多可同时控制4个坐标轴和2个主轴。
FANUCOIMD数控系统与最新的数字伺服和集成式PMC一起，构成全数字控制系统，具有优秀的动态品质和控制精度。
2.2主要规格及技术参数
表2-2-1所示为VMC850B立式加工中心主要规格及技术参数。
表2-2-1VMC850B立式加工中心主要规格及技术参数
·
VMC850B
单位
工作台
工作台尺寸
1000×
500
mm
允许最大荷重
kg
T形槽尺寸
18×
5
mm×
个
加工
范围
工作台最大行程-X轴
850
加工范围
滑座最大行程-Y轴
560
主轴最大行程-Z轴
650
主轴端面至
工作台面距离
最大
800
最小
150
主轴中心到导轨基面距离
665
主轴
锥孔（7:
24）
BT40
转数范围
50～8000
r/min
最大输出扭矩
52.5
N.m
主轴电机功率
11/15
kw
主轴传动方式
同步齿型带
刀具
刀柄型号
MAS403BT40
拉钉型号
MAS403BT40-Ⅰ
进给
快速移动
X轴
32
m/min
Y轴
Z轴
30
三轴拖动电机功率（X/Y/Z）
2.5/2.5/2.5
进给速度
1-20000
mm/min
刀库
刀库形式
圆盘式
选刀方式
双向就近选刀
刀库容量
24
把
最大刀具长度
300
最大刀具重量
7
最大刀盘
直径
满刀
φ80
相邻空刀
φ150
换刀时间
3.5
s
续表
定位精度
JISB6330
JB/T8771.4-1998
X轴
±
0.005/300
0.016
Y轴
0.012
Z轴
重复定位精度
0.003
0.010
0.008
机床重量
6000
电气总容量
25
KVA
机床轮廓尺寸
2840×
2565×
2944
第3章VMC850B加工中心大修预检
为了全面深入了解设备技术状态劣化的具体情况，在大修前安排的停机检查，通常称为预检。
预检工作由主修技术人员负责，设备使用单位的机械人员和维修工人参加，并共同承担。
预检工作量由设备的复杂程度、劣化程度决定，设备越复杂，劣化程度越严重，预检工作量就越大，预检时间也越长。
预检既可验证事先预测的设备劣化部位及程度，又可发现事先未预测到的问题，从而全面深入了解设备的实际技术状态，并结合已经掌握的设备技术状态劣化规律，作为制定修理方案的依据。
从预检结束至设备解体大修开始之间的时间间隔不宜过长，否则可能在此期间设备技术状态加速劣化，致使预检的准确性降低，给大修施工带来困难。
1.机床的主要精度检测
机床的精度主要包括机床的几何精度、机床的定位精度和机床的切削精度。
现根据我在日常工作中所积累的经验，就这些精度的检测项目、检测方法及注意事项进行综合的说明。
通过对各项精度的检测来了解机床的工作性能和是否能达到加工工件的精度要求，如果性能降低、达不到加工工件的精度要求就要及时度机床进行维护及修复。
1）数控机床的几何精度
数控机床的几何精度反映机床的关键机械零部件（如床身、溜板、立柱、主轴箱等）的几何形状误差及其组装后的几何形状误差，包括工作台面的平面度、各坐标方向上移动的相互垂直度、工作台面X、Y坐标方向上移动的平行度、主轴孔的径向圆跳动、主轴轴向的窜动、主轴箱沿z坐标轴心线方向移动时的主轴线平行度、主轴在z轴坐标方向移动的直线度和主轴回转轴心线对工作台面的垂直度等。
常用检测工具有精密水平尺、精密方箱、千分表或测微表、直角仪、平尺、高精度主轴芯棒及千分表杆磁力座等。
数控机床的几何精度的检测方法与普通机床的类似，检测要求较普通机床的要高。
检测时的注意事项：
①检测时，机床的基座应已完全固化。
②检测时要尽量减小检测工具与检测方法的误差。
③应按照相关的国家标准，先接通机床电源对机床进行预热，并让沿机床各坐标轴往复运动数次，使主轴以中速运行数分钟后再进行。
④数控机床几何精度一般比普通机床高。
普通机床用的检具、量具，往往因自身精度低，满足不了检测要求。
且所用检测工具的精度等级要比被测的几何精度高一级。
⑤几何精度必须在机床精调试后一次完成，不得调一项测一项，因为有些几何精度是相互联系与影响的。
⑥对大型数控机床还应实施负荷试验，以检验机床是否达到设计承载能力；
在负荷状态下各机构是否正常工作；
机床的工作平稳性、准确性、可靠性是否达标。
另外，在负荷试验前后，均应检验机床的几何精度。
有关工作精度的试验应于负荷试验后完成。
2）数控机床的定位精度
数控机床的定位精度，是指所测机床运动部件在数控系统控制下运动时所能达到的位置精度。
该精度与机床的几何精度一样，会对机床切削精度产生重要影响，特别会影响到孔隙加工时的孔距误差。
目前通常采用的数控机床位置精度标准是ISO230-2标准和国标GB10931-89。
测量直线运动的检测工具有：
标准长度刻线尺、成组块规、测微仪、光学读数显微镜及双频激光干涉仪等。
标准长度测量以双频激光干涉仪的测量结果为准。
回转运动检测工具有360齿精密分度的标准转台或角度多面体、高精度圆光栅和平行光管等。
目前通用的检测仪为双频激光干涉仪。
①仪器在使用前应精确校正。
②螺距误差补偿，应在机床几何精度调整结束后再进行，以减少几何精度对定位精度的影响。
③进行螺距误差补偿时应使用高精度的检测仪器（如激光干涉仪），以便先测量再补偿，补偿后还应再测量，并应按相应的分析标准（VDI3441、JIS6330或GB10931-89）对测量数据进行分析，直到达到机床的定位精度要求。
④机床的螺距误差补偿方式包括线性轴补偿和旋转轴补偿这两种方式，可对直线轴和旋转工作台的定位精度分别补偿。
3）切削精度
机床切削精度的检查，是在切削加工条件下对机床几何精度和定位精度的综合检查，包括单项加工精度检查和所加工的铸铁试样的精度检查（硬质合金刀具按标准切削用量切削）。
检查项目一般包括：
镗孔尺寸精度及表面粗糙度、镗孔的形状及孔距精度、端铣刀铣平面的精度、侧面铣刀铣侧面的直线精度、侧面铣刀铣侧面的圆度精度、旋转轴转90°
侧面铣刀铣削的直角精度、两轴联动精度等。
2.润滑系统检查
数控机床的润滑系统在机床整机中占有十分重要的位置，它不仅具有润滑作用，而且还具有冷却作用，以减小机床热变形对加工精度的影响。
润滑系统的设计、调试和维修保养，对于保证机床加工精度、延长机床使用寿命等都具有十分重要的意义。
润滑系统检查内容：
①输油管老化问题
②油泵失效问题
③供油管路堵塞问题
④分流器工作不正常问题
⑤漏油现象
3.电气部分检查
电气部分是数控机床必不可少的，它除了为数控机床提供基本的工作电源以外，还用来驱动和控制各个电气单元。
它是数控机床实现正常加工的条件之一。
电气部分检查内容：
①参照电气图纸，查看接线端子有无短路，接线是否松动、脱落。
②电线电缆是否老化、破皮。
③检查强电部分有无短路、断路情况。
④检查各电气元件安装是否错乱、松动。
⑤通电检查，尽量使电动机和传动的机械分脱开，将电气控制装置上响应转换开关置于零位，行程开关恢复到正常位置。
第4章VMC850B加工中心拆卸
4.1常用的数控机床维修工具
1.拆卸及装配工具
1）单头钩形扳手：
分为固定式和调节式，可用于扳动在圆周方向上开有直槽或孔的圆螺母。
2）端面带槽或孔的圆螺母扳手：
可分为套筒式扳手和双销叉形扳手。
3）弹性挡圈装拆用钳子：
分为轴用弹性挡圈装拆用钳子和孔用弹性挡圈装拆用钳子。
4）弹性手锤：
可分为木锤和铜锤。
5）拉带锥度平键工具：
可分为冲击式拉锥度平键工具和抵拉式拉锥度平键工具。
6）拉带内螺纹的小轴、圆锥销工具（俗称拨销器）。
7）拉卸工具：
拆装在轴上的滚动轴承、皮带轮式联轴器等零件时，常用拉卸工具，拉卸工具常分为螺杆式及液压式两类，螺杆式拉卸工具分两爪、三爪和铰链式。
8）拉开口销扳手和销子冲头。
2.常用的机械维修工具
1）尺：
分为平尺、刀口尺和90°
角尺。
2）垫铁：
面为90°
的垫铁、角度面为55°
的垫铁和水平仪垫铁。
3）检验棒：
有带标准锥柄检验棒、圆柱检验棒和专用检验棒。
4）杠杆千分尺：
当零件的几何形状精度要求较高时，使用杠杆千分尺可满足其测量要求，其测量精度可达0．001mm。
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