第6章數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷

1、數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院寧德職業(yè)技術(shù)學(xué)院第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)第三節(jié)第三節(jié) 進(jìn)給傳動系統(tǒng)故障及處理進(jìn)給傳動系統(tǒng)故障及處理第二節(jié)第二節(jié) 主傳動系統(tǒng)常見故障及處理主傳動系統(tǒng)常見故障及處理第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械故障類型與診斷方法機(jī)械故障類型與診斷方法第四節(jié)第四節(jié) 刀庫與換刀機(jī)構(gòu)常見故障及處理刀庫與換刀機(jī)構(gòu)常見故障及處理第五節(jié)第五節(jié) 液壓及氣動常見故障及處理液壓及氣動常見故障及處理第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)一. 機(jī)械故障分類

2、第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械故障類型及其診斷方法機(jī)械故障類型及其診斷方法（1）功能型故障 功能型故障主要指工件加工精度方面的故障，表現(xiàn)在加工精度不穩(wěn)定，加工誤差大，運(yùn)動方向誤差大，工件表面粗糙。（2）動作型故障 動作型故障主要指機(jī)床各執(zhí)行部件的動作故障，如主軸不轉(zhuǎn)動、液壓變速不靈活、機(jī)械手動作故障、工件或刀具夾不緊或松不開以及刀庫轉(zhuǎn)位定位不準(zhǔn)確等。（3）結(jié)構(gòu)型故障 結(jié)構(gòu)型故障主要指主軸發(fā)熱，主軸箱噪聲大，切削時產(chǎn)生振動等。（4）使用型故障 使用型故障主要指因使用和操作不當(dāng)引起的故障，如由過載引起的機(jī)件損壞、撞車等。第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)

3、床維修與維護(hù)1 1采用聽、摸、視、聞方法；采用聽、摸、視、聞方法；2溫度監(jiān)測法；3振動監(jiān)測；4噪聲監(jiān)測噪聲監(jiān)測 。 數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障出現(xiàn)后，不要急于動手處理，首先要查看故障記錄，數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障出現(xiàn)后，不要急于動手處理，首先要查看故障記錄，向操作人員詢問故障發(fā)生的全過程。向操作人員詢問故障發(fā)生的全過程。特別要注意確定以下主要故障信息。特別要注意確定以下主要故障信息。 機(jī)械故障發(fā)生時報警號和報警提示是什么，那些指示燈和發(fā)光管指示了機(jī)械故障發(fā)生時報警號和報警提示是什么，那些指示燈和發(fā)光管指示了什么報警，如無報警，系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)，系統(tǒng)的自診斷結(jié)果是什么；什么報警，如無報警，系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)

4、，系統(tǒng)的自診斷結(jié)果是什么； 故障發(fā)生在哪個部位，執(zhí)行何種指令，故障發(fā)生前進(jìn)行了何種操作，軸故障發(fā)生在哪個部位，執(zhí)行何種指令，故障發(fā)生前進(jìn)行了何種操作，軸處于什么位置，與指令值的誤差量有多大；處于什么位置，與指令值的誤差量有多大； 以前是否發(fā)生過類似故障，現(xiàn)場有無異?，F(xiàn)象等。以前是否發(fā)生過類似故障，現(xiàn)場有無異常現(xiàn)象等。二. 機(jī)械故障常見的診斷方法數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障的常規(guī)處理方法數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障的常規(guī)處理方法 第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)分析故障原因時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。：分析故障原因時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。：（1 1）先查外部后查內(nèi)部

5、）先查外部后查內(nèi)部 ；（2 2）先查機(jī)械后查電氣；）先查機(jī)械后查電氣；（3 3）先簡單后復(fù)雜）先簡單后復(fù)雜 第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)一. 主軸的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 主傳動系統(tǒng)常見故障及處理主傳動系統(tǒng)常見故障及處理1主軸的支承結(jié)構(gòu)主軸的支承結(jié)構(gòu) 前支承采用雙列短圓柱前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和角接觸雙列向滾子軸承和角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支心推力球軸承組合，后支承采用向心推力球軸承的承采用向心推力球軸承的結(jié)構(gòu)，如圖（結(jié)構(gòu)，如圖（a a）所示）所示 ： 前支承采用高精度雙列前支承采用高精度雙列向心推力球軸承

6、，如圖（向心推力球軸承，如圖（b b）所示。所示。 前、后支承分別采用雙前、后支承分別采用雙列和單列圓錐滾子軸承，列和單列圓錐滾子軸承，如圖（如圖（c c）所示。）所示。圖6-1 數(shù)控機(jī)床主軸軸承結(jié)構(gòu)形式第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)2主軸卡盤主軸卡盤圖6-2 液壓驅(qū)動動力的自定心卡盤第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù) 在傳動主軸旋轉(zhuǎn)的多楔帶輪1的端面上裝有一個厚墊片4，墊片上裝有一個體積很小的永久磁鐵3，在主軸箱箱體的對應(yīng)主軸準(zhǔn)停的位置上，裝有磁傳感器2

7、。當(dāng)機(jī)床需要停車換刀時，數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)的指令，主軸電動機(jī)立即降速，主軸以最低轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)很少幾轉(zhuǎn)后，永久磁鐵3對準(zhǔn)磁傳感器2，磁傳感器感受永久磁鐵3的磁場，并發(fā)出準(zhǔn)停信號。 3主軸準(zhǔn)停裝置主軸準(zhǔn)停裝置圖6-3 主軸準(zhǔn)停裝置的工作原理第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)4拉刀機(jī)構(gòu)及吹凈裝置拉刀機(jī)構(gòu)及吹凈裝置圖6-4 數(shù)控鏜銑床主軸結(jié)構(gòu)圖第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)主軸安裝的注意事項(xiàng)主軸安裝的注意事項(xiàng)v 碟形彈簧的安裝高度應(yīng)與拆卸前一致；v 主軸前、后軸承的

8、預(yù)緊量要保證軸承在預(yù)緊后無軸向竄動且轉(zhuǎn)動輕快；v 皮帶輪的安裝要保證其軸向位置定位； v 主軸準(zhǔn)停傳感器的安裝間隙要適當(dāng)；v 各行程開關(guān)的位置調(diào)整要求準(zhǔn)確；v 拉刀機(jī)構(gòu)的行程調(diào)整要保證刀具能順利取出。第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)一. 主傳動系統(tǒng)故障診斷與維護(hù)1主軸部件的維護(hù)特點(diǎn)主軸部件的維護(hù)特點(diǎn)（1）主軸潤滑 循環(huán)式潤滑； 油氣潤滑； 噴注潤滑 。（2）防泄漏 在主軸密封中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲透或擴(kuò)散的形式越界泄漏到密封連接處的彼側(cè)。 第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維

9、修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)2主軸常見故障分析與排除主軸常見故障分析與排除（1）主軸不能轉(zhuǎn)動 主軸與電機(jī)連接皮帶過松，應(yīng)調(diào)整；皮帶表面有油，造成打滑，應(yīng)該用汽油清洗；皮帶使用太久而失效，應(yīng)更換。 主軸中的拉桿未拉緊夾持刀具的拉釘。（2）主軸轉(zhuǎn)速不正常造成這種故障的可能原因有： 裝在主軸電動機(jī)尾部的測速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障； 速度指令給定錯誤； 數(shù)模（D/A）轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障等。 （3）主軸不定向或定向位置不準(zhǔn)確 主軸不定向 主軸停在不正確位置上第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)圖6-5 主軸定向準(zhǔn)停的信號流程圖第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械

10、結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)（4）主軸轉(zhuǎn)動時振動和噪聲太大主軸箱與床身的連接螺釘松動軸承預(yù)緊力不夠，或預(yù)緊螺釘松動，游隙過大，使主軸產(chǎn)生軸向竄動。這時應(yīng)調(diào)整軸承后蓋，使其壓緊軸承斷面，然后擰緊鎖緊螺釘。軸承拉毛或損壞，應(yīng)更換軸承主軸部件上動平衡不好齒輪有嚴(yán)重?fù)p傷，或齒輪嚙合間隙過大，應(yīng)更換齒輪或調(diào)整嚙合間隙潤滑不良，供油不足，改善潤滑條件主軸與主軸電機(jī)的鏈接皮帶過緊主軸負(fù)荷太大（5）主軸箱不能移動機(jī)床坐標(biāo)軸上的聯(lián)軸器是否松動卸下壓板，觀察其是否研傷，調(diào)整壓板與導(dǎo)軌的間隙，保證間隙為0.020.03mm查看主軸箱鑲條，松開鑲條上的止退螺釘，順時針旋

11、轉(zhuǎn)鑲條螺栓，達(dá)到坐標(biāo)軸能移動而塞尺不能進(jìn)入，鎖緊止退螺釘。觀察主軸箱導(dǎo)軌面是否研傷，用細(xì)紗布修磨導(dǎo)軌研傷處的傷痕。第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)第三節(jié)第三節(jié) 進(jìn)給傳動系統(tǒng)故障及處理進(jìn)給傳動系統(tǒng)故障及處理1高的傳動精度與定位精度；2寬的進(jìn)給調(diào)速范圍 ；3良好的響應(yīng)速度 。一.數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動的基本要求二.伺服進(jìn)給系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)1滾珠絲杠副高傳動效率 滾珠絲杠副的傳動效率高達(dá)90%96%，約為一般滑動絲桿副的24倍。所以移動相同的負(fù)荷所需的動力就小得多。運(yùn)動平穩(wěn)壽命長傳動精度高 可預(yù)緊消隙圖6-6 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)第六章第六

12、章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù) 滾珠導(dǎo)軌; 滾柱導(dǎo)軌; 滾針導(dǎo)軌 .2滾動導(dǎo)軌的類型滾柱導(dǎo)軌滾珠導(dǎo)軌第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)3伺服電動機(jī)與滾珠絲杠的連接電動機(jī)與絲杠直聯(lián)結(jié)構(gòu) 第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)三.進(jìn)給傳動系統(tǒng)故障診斷與維修1出現(xiàn)超程故障2爬行的產(chǎn)生及排除方法3滾珠絲杠常見故

13、障及處理 爬行一般發(fā)生在起動加速段或低速進(jìn)給時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是伺服電機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器。 滾珠絲杠副有噪聲 滾珠絲杠運(yùn)動不靈活 滾珠絲杠副潤滑狀況不良 滾珠絲杠副產(chǎn)生噪聲的可能原因是電動機(jī)與絲杠聯(lián)軸器松動，絲杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好。 主要原因是絲杠與導(dǎo)軌不平行，潤滑不良，滾珠絲杠副滾珠有破損，軸向預(yù)加載荷太大，絲杠彎曲變形，或螺母軸線與導(dǎo)軌不平行。 檢查各滾珠絲杠副潤滑情況，取下罩套，涂上潤滑脂。 第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)（1）

14、滾珠絲杠螺母副的維護(hù) 支承軸承的定期檢查 ； 滾珠絲杠螺母副的潤滑 ； 滾珠絲杠的防護(hù) 。4滾珠絲杠螺母副的故障及調(diào)整圖6-7 圓柱齒輪齒側(cè)間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)（2）齒輪傳動的消隙及調(diào)整 剛性調(diào)整法 ； 柔性調(diào)整法。 第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)圖6-8 齒側(cè)間隙可自動補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整結(jié)構(gòu)第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)第四節(jié)第四節(jié) 刀庫與換刀機(jī)構(gòu)常見故障及處理刀庫與換刀機(jī)構(gòu)常見故障及處理一.常見的自動換刀裝置的形式1回轉(zhuǎn)刀架（1）四方回轉(zhuǎn)刀架 刀架上升 ； 刀架

15、轉(zhuǎn)位 ； 刀架鎖緊 。（2）六角回轉(zhuǎn)刀架 刀架抬起 ； 刀架轉(zhuǎn)位 ； 刀架壓緊 ； 轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位 。 2更換主軸頭換刀3帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)二.換刀裝置及刀庫故障診斷及維修 換刀裝置及刀庫結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且在工件中又頻繁運(yùn)動，所以故障率較高。1換刀裝置及刀庫的維護(hù) 不能把超重、超長的刀具裝入刀庫

16、，防止在機(jī)械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞； 順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫中的順序要正確； 用手動方式往刀庫上裝刀時，要確保裝到位、裝牢靠，并檢查刀座上的鎖緊是否可靠； 經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機(jī)床主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置是否到位，并及時調(diào)整，否則不能完成換刀動作； 要注意保持刀具刀柄和刀套的清潔； 開機(jī)時，應(yīng)先使刀庫和機(jī)械手空運(yùn)行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關(guān)和電磁閥能否正常動作。 第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù) 采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用得最為廣泛。這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀有很大的靈活性

17、，而且可以減少換刀時間。 有機(jī)械手換刀動作分解如圖所示： 第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)2換刀機(jī)械手故障及原因排查（1）刀具夾不緊 ；（2）刀具夾緊后松不開 ；（3）刀具從機(jī)械手中脫落 ；（4）刀具交換時掉刀；（5）機(jī)械手換刀速度過快或過慢；（6）機(jī)械手在主軸上裝不進(jìn)刀 。3刀庫故障的原因排查 刀庫的主要故障有：刀庫不能轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動不到位，刀庫的刀套不能夾緊刀具，刀套上、下不到位等。（1）刀庫不能轉(zhuǎn)動；（2）刀套不能夾緊刀具 ；（3）刀套上、下不到位 ；第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)

18、床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)一.液壓傳動系統(tǒng)圖6-10 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)控制圖第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床維修與維護(hù)數(shù)控機(jī)床中液壓技術(shù)的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床中液壓技術(shù)的應(yīng)用自動換刀所需的動作自動換刀所需的動作數(shù)控機(jī)床中運(yùn)動部件的平衡數(shù)控機(jī)床中運(yùn)動部件的平衡數(shù)控機(jī)床運(yùn)動部件的制動、離合器的控制、齒輪撥叉的掛數(shù)控機(jī)床運(yùn)動部件的制動、離合器的控制、齒輪撥叉的掛檔的實(shí)現(xiàn)等檔的實(shí)現(xiàn)等數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩、板、門的自動打開與關(guān)閉數(shù)控機(jī)床防護(hù)罩、板、門的自動打開與關(guān)閉工作臺的松開與夾緊，交換臺的自動交換動作工作臺的松開與夾緊，交換臺的自動交換動作夾具的自動松開與夾緊夾具的自動松開與夾緊定位面的自動吹屑清理等定位面的自動吹屑清理等第六章第六章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)與故障診斷數(shù)