數(shù)控機床主運動故障淺析

1、數(shù)控機床主運動故障淺析 - 1 - 1 -摘要摘要隨著制造技術(shù)的發(fā)展，對現(xiàn)代數(shù)控機床的要求越來越高，借助現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)、工序集約化和新的功能部件使機床的加工范圍、動態(tài)性能、加工精度和可靠性有了極大的提高，我國機床工業(yè)不能安于現(xiàn)狀，必須改變觀念，立足創(chuàng)新，迎頭趕上。 數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上就代表這個國家的制造業(yè)水平和競爭力。我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)，已達到國際先進水平。自“七五”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給

2、傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。AbstractAlong with the development of manufacturing technology, and to the requirements of the modern numerical control machine more and more high, with the modern design technology, p

3、rocesses and new functional unit intensive machine processing range, dynamic properties, processing precision and reliability has improved tremendously, our country machine tool industry cant status quo, must change the idea, based on innovation, catch up.Numerical control machine tool is the modern

4、 manufacturing the key equipment, a country the output of nc machine tools and technology level in some extent is 數(shù)控機床主運動故障淺析 - 2 - 2 -representative of the countrys manufacturing level and competitiveness. China CNC system in ripe, technology has in major key technology, has reached the internation

5、al advanced level. Since the seventh five-year plan, the state has since the numerical control system development as a top priority to support, has been developed out of the numerical control system with Chinese copyright, the master of our country has been abroad block off some key technology.Not o

6、nly the numerical control technology application for the traditional manufacturing industry has brought the revolutionary change, make the manufacturing industry to become the symbol of industrialization, and along with numerical control technology unceasing development and application domain expans

7、ion, IT to national economy and the peoples livelihood some important industry (IT, automobile, light industry, medical treatment, the development of playing a more and more important role, because these industry equipment IT needs the digitization already is the modern development trends.目錄目錄摘要摘要.

8、1 英文摘要英文摘要.2第一章第一章 緒論緒論1.11.1 數(shù)控車床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控車床的產(chǎn)生與發(fā)展3 31.21.2 數(shù)控車床的組成及工作原理數(shù)控車床的組成及工作原理3 3 1.2.11.2.1 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床的組成4 41.31.3 數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床的工作原理44第第 二二 章章 數(shù)數(shù)控控車車床床主主傳傳動動系系統(tǒng)統(tǒng)簡簡介介及及控控制制7 72.12.1 數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的要求 77數(shù)控機床主運動故障淺析 - 3 - 3 -2.22.2主軸驅(qū)動裝置的工作原主軸驅(qū)動裝置的工作原 8 8 2.2.12.2.1 電主軸驅(qū)動的介紹及特點電主軸驅(qū)動的介

9、紹及特點 8 82.2.22.2.2 電主軸電機驅(qū)動特點電主軸電機驅(qū)動特點9 92.2.32.2.3電主軸及其電動機工作原理電主軸及其電動機工作原理10102.32.3主軸準?？刂浦鬏S準停控制 10102.3.12.3.1主軸準?？刂圃跀?shù)控機床上的作用主軸準?？刂圃跀?shù)控機床上的作用10102.3.22.3.2機械準?？刂茩C械準?？刂?1112.3.32.3.3電器準?？刂齐娖鳒释？刂?212第三章第三章 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)及主軸部件數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)及主軸部件1313 3.13.1 主軸傳動的配置方式主軸傳動的配置方式 1414 3.23.2 主軸組件的潤滑與密封主軸組件的潤滑與密封.16 3

10、.33.3 間隙誤差對主運動的影響及排除間隙誤差對主運動的影響及排除 .18.18第四章第四章 數(shù)控車床主運動常見故障與排除方法數(shù)控車床主運動常見故障與排除方法 20204.14.1 主軸傳動常見故障與淺析主軸傳動常見故障與淺析 20204.24.2 傳動機構(gòu)常見故障與維修傳動機構(gòu)常見故障與維修 2323 4.34.3 其他輔助結(jié)構(gòu)對主傳動的影響其他輔助結(jié)構(gòu)對主傳動的影響 2828第五章第五章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 3434參考文獻參考文獻 3535后后 記（致謝）記（致謝） 3636數(shù)控機床主運動故障淺析 - 4 - 4 -第一章緒論第一章緒論1.11.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控機床的產(chǎn)生

11、與發(fā)展 數(shù)控機床是一種高效能自動加工機床，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。與普通機床相比，數(shù)控機床具有如下一些優(yōu)點：易于加工異型復(fù)雜零件；提高生產(chǎn)率；可以實現(xiàn)一機多用，多機看管；可以大大減少專用工裝卡具，并有利于提高刀具使用壽命；提高零件的加工精度，易于保證加工質(zhì)量，一致性好；工件加工周期短，效率高；可以大大減少在制品的數(shù)量；可以大大減輕工人勞動強度，減少所需工人數(shù)量等。回顧數(shù)控技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個階段，六代的發(fā)展歷程。第一個階段叫做 NC 階段，經(jīng)歷了電子管、晶體管、和小規(guī)模集成電路三代。自 1970 年開始小型計算機開始用于數(shù)控系統(tǒng)就進入了第二個階段，叫做 CNC 階段，成為第四代數(shù)控系統(tǒng)

12、：從 1974 年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng)即發(fā)展到第五代。經(jīng)過十多年的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)從性能到可靠性都得到了根本性的提高。實際上從 20 世紀末期直到今天，在生產(chǎn)中使用的數(shù)控系統(tǒng)大部分都是第五代數(shù)控系統(tǒng)。但第五代數(shù)控系統(tǒng)以及以前各代都是一種專用封閉的系統(tǒng)，而第六代開放式數(shù)控系統(tǒng)將代表著數(shù)控系統(tǒng)的未來發(fā)展方向，將在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。1.21.2 數(shù)控車床的組成及工作原數(shù)控車床的組成及工作原1.2.11.2.1 數(shù)控機床的基本結(jié)構(gòu)組成數(shù)控機床的基本結(jié)構(gòu)組成電 氣 回 路輔 助 裝 置PLC主軸伺服單元操 作 面 板主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置測量反饋裝置進給伺服單元輸入/輸出設(shè) 備計算機

13、數(shù) 控裝 置機 床 本 體 數(shù)控車床又稱為 CNC 車床，即用計算機數(shù)字控制的車床，也是目前使用較為廣泛的數(shù)控機床之一。數(shù)控車床是將編制好的加工程序輸送到數(shù)控系統(tǒng)中由數(shù)控系統(tǒng)通過 5 個坐標伺服電機去控制車床進給運動部件的動作順序、移動量和進給速度，再配以主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，便能加工出各種形狀不同的軸類或片類回轉(zhuǎn)體零件。(1)車床主機 車床主機指的是數(shù)控車床的機械部件，主要包括床身、主軸箱、刀架、尾座、進給傳動機構(gòu)等。數(shù)控機床主運動故障淺析 - 5 - 5 -(2)數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)(有時稱為控制系統(tǒng))是數(shù)控車床的控制核心。其主要部分是一臺計算機，這臺計算機與我們通常使用的計算機從構(gòu)成上講基本是

14、相同的，其中包括CPU(中央處理器)、存儲器、CPT(顯示器)等部分數(shù)控系統(tǒng)中用的計算機一般是專用計算機也有一些是工業(yè)控制用計算機(工控機)。(3)驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控車床切削工作的動力部分，主要實現(xiàn)主運動和進給運動。在數(shù)控車床中，驅(qū)動系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)，由伺服驅(qū)動電路和驅(qū)動裝置兩大部分組成。伺服驅(qū)動電路的作用是接受指令，經(jīng)過軟件的處理，推動驅(qū)動裝置運動。驅(qū)動裝置主要由主軸電機、進給系統(tǒng)的步進電機或交直流伺服電機等組成。(4)輔助裝置 與普通車床相類似，輔助裝置是指數(shù)控車床中一些為加工服務(wù)的配套部分，如液壓、氣動裝置、冷卻、照明、潤滑、防護和排屑裝置等。(5)機外編程囂 由于數(shù)控車床經(jīng)常用于

15、加工一些復(fù)雜的零件，比如加工工具有復(fù)雜母線的回轉(zhuǎn)體零件等，所以有一些加工程序會比較復(fù)雜。如果在車床上編制這些加工程序，一方面要占用大量的機時，另一方面在程序的編制過程中容易發(fā)生錯誤，于是機外編程器就應(yīng)運而生了。機外編程器是在普通的計算機上安裝一套編程軟件，使用這套編程軟件以及相應(yīng)的后置處理軟件，就可吼在機外編制加工程序。通過車床控制系統(tǒng)上的通信接口或其他存儲介質(zhì)(如軟盤、光盤等)，把編制的加工程序輸?shù)杰嚧驳目刂葡到y(tǒng)中，完成零件的加工。 1.31.3 數(shù)控機床的工作原理數(shù)控機床的工作原理按照零件加工的技術(shù)要求和工藝要求，編寫零件的加工程序，然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，通過數(shù)控裝置控制機床的主軸

16、運動、進給運動、更換刀具，以及工件的夾緊與松開，冷卻、潤滑泵的開與關(guān)，使刀具、工件和其它輔助裝置嚴格按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作，從而加工出符合圖紙要求的零件。數(shù)控機床主運動故障淺析 - 6 - 6 -第二章第二章 數(shù)數(shù)控控車車床床主主運運 動動系系統(tǒng)統(tǒng)簡簡介介及及控控制制2.12.1 數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的要求數(shù)控機床對主傳動系統(tǒng)的要求主軸驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分之一。在數(shù)控機床上，主軸夾持工件或刀具旋轉(zhuǎn)，直接參加表面成形運動。主軸部件的剛度、精度、抗震性和熱變形直接影響加工零件的精度和表面質(zhì)量。主運動的轉(zhuǎn)速高低及轉(zhuǎn)速范圍，傳動功率大小和動力特性，決定了數(shù)控機床的切削效

17、率和加工工藝能力。在 20 紀 60-70 年代，數(shù)控機床的主軸一般采用三相感應(yīng)電動機配上多級齒輪變速箱實現(xiàn)有級變速的驅(qū)動方式。隨著刀具技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、加工工藝以及生產(chǎn)效率的不斷發(fā)展，上述傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動已不能滿足生產(chǎn)的需要。現(xiàn)代數(shù)控機床對主軸傳動提出了更高的要求：1、調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無極調(diào)速 為保證加工時選用合適的切削用量，以獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。特別對于具有自動換刀功能的數(shù)控加工中心，為適應(yīng)各種刀具、工序和各種材料的加工要求，對主軸的調(diào)速范圍要求更高，要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動實現(xiàn)無級調(diào)速，并減少中間傳動環(huán)節(jié)，簡化主軸箱。目前主軸驅(qū)動裝置的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范

18、圍已可達 1100，恒功率調(diào)速范圍也可達130，一般過載 1.5 倍時可持續(xù)工作達到 30min。主軸變速分為有級變速、無級變速和分段無級變速三種形式，其中有級變速僅用于經(jīng)濟型數(shù)控機床，大多數(shù)數(shù)控機床均采用無級變速或分段無級變速。在無級變速中，變頻調(diào)速主軸一般用于普及型數(shù)控機床，交流伺服主軸則用于中、高檔數(shù)控機床。2、恒功率范圍要寬 主軸在全速范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動機的最大功率。由于主軸電動機與驅(qū)動裝置的限制，主軸在低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出。為滿足數(shù)控機床低速、強力切削的需要，常采用分級無級變速的方法（即在低速段采用機械減速裝置），以擴大輸出轉(zhuǎn)矩。3、具有 4

19、 象限驅(qū)動能力 要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短。目前一般伺服主軸可以在 1 秒內(nèi)從靜止加速到 6000r/min。4、具有位置控制能力 即進給功能（C 軸功能）和定向功能（準停功能），以滿足加工中心自動換刀、剛性攻絲、螺紋切削以及車削中心的某些加工工藝的需要。5、具有較高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。 數(shù)控機床主運動故障淺析 - 7 - 7 -數(shù)控機床加工精度的提高與主軸系統(tǒng)的精度密切相關(guān)。為了提高傳動件的制造精度與剛度，采用齒輪傳動時齒輪齒面應(yīng)采用高頻感應(yīng)加熱淬火工藝以增加耐磨性。最后一級一般用斜齒輪傳動，使傳動平穩(wěn)。采用帶傳動時應(yīng)采用齒型帶。應(yīng)采用

20、精度高的軸承及合理的支撐跨距，以提高主軸的組件的剛性。在結(jié)構(gòu)允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)增加齒輪寬度，提高齒輪的重疊系數(shù)。變速滑移齒輪一般都用花鍵傳動，采用內(nèi)徑定心。側(cè)面定心的花鍵對降低噪聲更為有利，因為這種定心方式傳動間隙小，接觸面大，但加工需要專門的刀具和花鍵磨床。6、良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。 數(shù)控機床加工時，可能由于持續(xù)切削、加工余量不均勻、運動部件不平衡以及切削過程中的自振等原因引起沖擊力和交變力，使主軸產(chǎn)生振動，影響加工精度和表面粗糙度，嚴重時甚至可能損壞刀具和主軸系統(tǒng)中的零件，使其無法工作。主軸系統(tǒng)的發(fā)熱使其中的零部件產(chǎn)生熱變形，降低傳動效率，影響零部件之間的相對位置精度和運動精度，從而造

21、成加工誤差。因此，主軸組件要有較高的固有頻率，較好的動平衡，且要保持合適的配合間隙，并要進行循環(huán)潤滑2.22.2 主軸驅(qū)動裝置的工作原理主軸驅(qū)動裝置的工作原理2.2.12.2.1電主軸驅(qū)動的介紹及特點電主軸驅(qū)動的介紹及特點電主軸是一套組件，它包括電主軸本身及其附件：電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。 電主軸所融合的技術(shù)： 高速軸承技術(shù)：電主軸通常采用復(fù)合陶瓷軸承，耐磨耐熱，壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍；有時也采用電磁懸浮軸承，或靜壓軸承，內(nèi)外圈不接觸，理論上壽命無限長 。 高速電機技術(shù)：電主軸是電機與主軸融合在一起的產(chǎn)物，電機的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分，理論上可以把電主

22、軸看作一臺高速電機，其關(guān)鍵技術(shù)是高速度下的動平衡。 潤滑：電主軸的潤滑一般采用定時定量油氣潤滑；也可以采用脂潤滑，但相應(yīng)的速度要打折扣。 所謂定時，就是每隔一定的時間間隔注一次油，所謂定量，就是通過一個叫做定量閥的器件，精確地控制每次潤滑油的注油量。 而油氣潤滑，指的是潤滑油在壓縮空氣的攜帶下，被吹入陶瓷軸承。油量控制很重要，太少，起不到潤滑作用；太多，在軸承高速旋轉(zhuǎn)時會因油的阻力而發(fā)熱。 冷卻裝置：為了盡快給高速運行的電主軸散熱，通常對電主軸的外壁通以循環(huán)冷數(shù)控機床主運動故障淺析 - 8 - 8 -卻劑，冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的溫度。 內(nèi)置脈沖編碼器：為了實現(xiàn)自動換刀以及剛性攻絲，電主軸

23、內(nèi)置一脈沖編碼器，以實現(xiàn)準確的相位控制以及與進給的配合。 自動換刀裝置：為了適用于加工中心，電主軸配備了能進行自動換刀的裝置，包括碟形簧、拉刀油缸電主軸發(fā)展趨勢就是：以專業(yè)廠家生產(chǎn)的高質(zhì)量的電主軸取代各機床廠家自己生產(chǎn)的傳統(tǒng)主軸，電主軸將會像直線導(dǎo)軌一樣成為機床標準部件。而設(shè)計生產(chǎn)的高轉(zhuǎn)速電主軸具有以下特點： 起動性能好，力矩大，效率高； 分別采用日本、德國、法國生產(chǎn)的精密鋼珠軸承，超精密陶瓷球軸承； 結(jié)構(gòu)可靠、密封性能優(yōu)良、精度高，使用壽命長； 噪音低、振動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)； 迅速、定位準確的自動換刀； 高端產(chǎn)品采用磁懸浮軸承，交流永磁同步電動機。2.2.22.2.2電主軸電機驅(qū)動特點電主軸電機

24、驅(qū)動特點（1）PCB用高速電機是一種電機轉(zhuǎn)子和主軸合二為一的高速精密主軸功能部件，變頻無級調(diào)速，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，具有較好的負載特性，密封性能好，電機采用風(fēng)冷。主要用于高速木工銑削和雕刻。1、高速電主軸承全部采用C級高速角接觸球軸承，軸向設(shè)有預(yù)加負荷，提高主軸在高速旋轉(zhuǎn)下的支承剛度和磨削精度。 2、采用精密鋼球保持電主軸在高速磨削時的回轉(zhuǎn)精度。 3、電主軸按不同轉(zhuǎn)速用途可采用高速油脂及油霧潤滑兩種方式。 4、電主軸高速旋轉(zhuǎn)引起的溫升，采用冷卻液循環(huán)系統(tǒng)進行消除。（2）、PCB 用高速電機概述 PCB 電主軸是一種電機轉(zhuǎn)子和主軸合二為一的高速精密主軸功能部件，變頻無級調(diào)速，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，具有較好的負

25、載特性，密封性能好，電機采用風(fēng)冷。主要用于高速木工銑削和雕刻。（3）、PCB 用高速電機的油霧潤滑 油霧潤滑具有潤滑和冷卻雙重作用，它以壓縮空氣為動力，通過油霧器將油液霧化并混入空氣流中，然后把其輸送到需要潤滑的位置。油霧潤滑所需設(shè)備簡單，維修方便，價格比較便宜，是一種普遍使用的高速電主軸潤滑方式。但它有污染環(huán)境，油數(shù)控機床主運動故障淺析 - 9 - 9 -耗比較高等缺點。隨著人們對環(huán)保要求的提高，油霧潤滑方式必將逐漸被淘汰。（4）、PCB 用高速電機熱源分析 PCB 電主軸有兩個主要的內(nèi)部熱源：內(nèi)置電動機的發(fā)熱和主軸軸承的發(fā)熱。如果不加以控制，由此引起的熱變形會嚴重降低機床的加工精度和軸承使

26、用壽命，從而導(dǎo)致電主軸的使用壽命縮短。 電主軸由于采用內(nèi)藏式主軸結(jié)構(gòu)形式，位于主軸單元體中的電機不能采用風(fēng)扇散熱，因此自然散熱條件較差。電機在實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換過程中，內(nèi)部產(chǎn)生功率損耗，從而使電機發(fā)熱。研究表明，在電機高速運轉(zhuǎn)條件下，有近 1/3 的電機發(fā)熱量由電機轉(zhuǎn)子產(chǎn)生，并且轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的絕大部分熱量都通過轉(zhuǎn)子與定子間的氣隙傳入定子中；其余 2/3 的熱量產(chǎn)生于電機的定子。所以，對電機產(chǎn)生發(fā)熱的主要解決方法是對電機定子采用冷卻液的循環(huán)流動來實行強制冷卻。典型的冷卻系統(tǒng)是用外循環(huán)水式冷卻裝置來冷卻電機定子，將電機的熱量帶走。2.2.32.2.3 電主軸及其電機工作原理電主軸及其電機工作原理電主軸的基本

27、結(jié)構(gòu)和工作原理 高速主軸單元是高速加工機床最為關(guān)鍵的部件。高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動主軸、水動 主軸。不同類型輸出功率相差較大，高速加工機床主軸需要在極短的時間內(nèi)實現(xiàn)升降速，并在指定 位置快速準停。這就需要主軸有很高的角減速度和角加速度。如果通過皮帶等中間環(huán)節(jié)，不僅會在 高速狀態(tài)下打滑、產(chǎn)生振動和噪音，而且增加轉(zhuǎn)動慣量，給機床快速準停造成很大困難。目前，多數(shù)高速機床主軸采用內(nèi)裝式主軸電機一體化的主軸單元，即所謂內(nèi)裝式電機主軸，簡稱“電主軸” 。它采用無外殼電機，將帶有冷卻套的電機定子裝配 在主軸單元的殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子和機床主軸的旋轉(zhuǎn)部件做成一體，主軸的變速范圍可由變頻交流電機控制，使變頻

28、電機和機床主軸合二為一。2.32.3主軸準停控制主軸準?？刂?.3.12.3.1主軸準停控制在數(shù)控機床上的作用主軸準?？刂圃跀?shù)控機床上的作用主軸準停功能又稱為主軸定位功能，即當(dāng)主軸停止時，控制其停于固定位置，這是實現(xiàn)自動換刀所必須的功能。在自動換刀的鏜銑加工中心上，切削的轉(zhuǎn)距通常是通過刀杠的端面鍵來傳遞的，這就要求主軸具有準確定位于圓周上特定角度的功能。當(dāng)加工階梯孔或精鏜孔后退刀時，為防止刀具與小階梯孔碰撞或拉毛已精加工的孔表面必須先讓刀，再退刀，而要讓刀具必須要有準停功能。準停功能分為機械式準停和電氣式準停。數(shù)控機床為了完成 ATC（刀具自動交換）的動作過程，必須設(shè)置主軸準停機構(gòu)。 由于刀具

29、裝在主軸上，切削時切削轉(zhuǎn)矩不可能僅靠錐孔的摩擦力來傳遞，因此在主軸前端設(shè)置一個突鍵，當(dāng)?shù)毒哐b入主軸時，刀柄上的鍵槽必須與突鍵對準，才能順數(shù)控機床主運動故障淺析 - 10 - 10 -利換刀； 為此，主軸必須準確停在某 固定的角度上。由此可知主軸準停是實 現(xiàn)ATC 過程的重要環(huán)節(jié) 有 2 種方式，即機械式與電氣式 機械方式：(1)機械凸輪機構(gòu) (2)光電盤方式 進行粗定位，然后有一個液動或氣動的定位銷插入主軸上的銷孔或銷槽實現(xiàn)精確定位，完成換刀后定位銷退出，主軸才開始旋轉(zhuǎn)。 采用這種傳統(tǒng)方法定位，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在早期數(shù)控機床上使用較多。主軸準停有時不準如何解決？ 反復(fù)執(zhí)行 M19 定位查看是否頻繁的

30、出現(xiàn)準停不準的現(xiàn)象 1.如果每次都不準，但每次準停的位置相同，就通過調(diào)整參數(shù)進行修正，伺服主軸在系統(tǒng)參數(shù)上調(diào)整，變頻主軸在變頻器上調(diào)整 2.如果偶爾出現(xiàn)不準，且偏差不大，檢查電機定位系統(tǒng)，如果有外部定位開關(guān)的，先檢查定位開關(guān)的靈敏性，如果沒有檢查伺服與電機編碼器線 3.如果頻繁出現(xiàn)，且定位偏差每次不一樣，時大時小，通常是應(yīng)用內(nèi)部定位的，檢查電機與主軸的連接，是否出現(xiàn)松動不同步的情況。2.3.22.3.2機械準?？刂茩C械準停控制主軸準停指使主軸準確停止在某一固定位置，以便加工中心在該處換刀等操作。現(xiàn)代數(shù)控機床中，一般采用電氣控制方式使主軸定向，只要數(shù)控裝置發(fā)出 M19 主軸準停指令，主軸就能準確

31、的定向。它是利用安裝在主軸上的主軸位置編碼器或接近開關(guān)(如磁性接近開關(guān)、光電開關(guān)等)作為位置反饋元件，控制主軸準確的停止在規(guī)定的位置上。 主軸準?？刂疲瑢嶋H上是在主軸速度控制的基礎(chǔ)上，增加一個位置控制環(huán)。下圖分別為采用主軸位置編碼器或磁性開關(guān)兩種方案的原理圖。采用磁性傳感器時，磁性元件直接安裝于主軸上，而磁性傳感頭則固定在主軸箱上，為減少干擾，磁性傳感頭與放大器之間的連線需采用屏蔽線，且連線越短越好。采用位置編碼器時，若安裝不方便，可通過 11 齒輪聯(lián)接。這兩種方案要依機床實際情況來選用。 主軸準?？刂圃韴D主軸位置編碼器的工作原理和光電脈沖編碼器相同，但其線紋是 1024 條/周，經(jīng) 4 倍

32、頻細分電路細分為 4096 個脈沖/轉(zhuǎn)，輸出信號幅值為 5 伏。數(shù)控機床主運動故障淺析 - 11 - 11 -數(shù)控機床為了完成 ATC（刀具自動 交換）的動作過程，必須設(shè)置主軸準停 機構(gòu)。 由于刀具裝在主軸上，切削時 切削轉(zhuǎn)矩不可能僅靠錐孔的摩擦力來傳遞， 因此在主軸前端設(shè)置一個突鍵，當(dāng)?shù)毒哐b入主軸時，刀柄上的鍵槽必須與突鍵對準，才能順利換刀； 為此，主軸必須準確停在某固定的角度上。由此可知主軸準停是實現(xiàn) ATC 過程的重要環(huán)節(jié) 。2.3.32.3.3 電器準停控制：電器準?？刂疲壕碗姎饪刂贫裕瑱C床主軸的控制是有別于機床伺服軸的。一般情況下，機床主軸的控制系統(tǒng)為速度控制系統(tǒng)，而機床伺服軸的控

33、制系統(tǒng)為位置控制系統(tǒng)。換句話說，主軸編碼器一般情況下不是用于位置反饋的（也不是用于速度反饋的） ，而僅作為速度測量元件使用，從主軸編碼器上所獲取的數(shù)據(jù)，一般有兩個用途，其一是用于主軸轉(zhuǎn)速顯示；其二是用于主軸與伺服軸配合運行的場合（如螺紋切削加工，恒線速加工，G95 轉(zhuǎn)進給等） 。 注：當(dāng)機床主軸驅(qū)動單元使用了帶速度反饋的驅(qū)動裝置以及標準主軸電機時，主軸可以根據(jù)需要工作在伺服狀態(tài)。此時，主軸編碼器作為位置反饋元件使用。機床主軸，一般用于給機床加工提供動力，通常主驅(qū)動被加工工件旋轉(zhuǎn)的是車削加工，所對應(yīng)的機床是車床類；主軸驅(qū)動切削工件旋轉(zhuǎn)的是銑削加工，所對應(yīng)的機床是銑床類。主軸電機通常有普通電機與標

34、準主軸電機兩種（與之對應(yīng)的驅(qū)動裝置也分為開環(huán)與閉環(huán)兩種） 。主軸驅(qū)動裝置，有普通變頻器和閉環(huán)主軸驅(qū)動裝置等，普通變頻器的生產(chǎn)廠家很多，目前市場上流行的有德國西門子公司、日本三肯、安川等。閉環(huán)主軸驅(qū)動裝置一般由各數(shù)控公司自行研制并生產(chǎn)，如西門子公司的 611 系列，日本發(fā)那克公司的 系列等。而現(xiàn)代數(shù)控機床采用 電氣方式定位較多。 (1)用磁性傳感器檢測定位 ，在主軸上安裝一個發(fā)磁體與主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡 12mm 處固定一個磁傳感器，它經(jīng)過放大器并與主軸控制單元相連接，當(dāng)主軸需要定向時，便可停止在調(diào)整好的位置上。 (2)主軸編碼器檢測定位 ，這種方法是通過主軸電動機內(nèi)置安裝的位置

35、編碼器或在機床主軸箱上安裝一個與主軸11 同步旋轉(zhuǎn)的位置編碼器來實現(xiàn)準停控制，準停角角度可任意設(shè)定。 為什么加工中心要有主軸準停？ 數(shù)控機床為了完成 ATC(刀具自動交換 )的動作過程，必須設(shè)置主軸準停機構(gòu)。由于刀具裝在主軸上，切削時切削轉(zhuǎn)矩不可能僅靠錐孔的摩擦力來傳遞，因此在主軸前端設(shè)置一個突鍵，當(dāng)?shù)毒哐b入主軸時，刀柄上的鍵槽必須與突鍵對準，才能順數(shù)控機床主運動故障淺析 - 12 - 12 -利換刀：為此，主軸必須準確停在某固 定的角度上。由此可知主軸準停是實現(xiàn)ATC 過程的重要環(huán)節(jié)。 當(dāng)主軸電機跟主軸之間有減速比的話， 1:10 以下（非 1:1 直連）的建議采用：(2)主軸編碼器檢測定位

36、 。第三章第三章 數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)及主軸部件數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)及主軸部件3.13.1 主軸傳動的配置方式主軸傳動的配置方式1、與主軸部件相連的傳動方式；（1）帶有變速齒輪的主傳動 ；a、滑移齒輪的換擋常采用液壓撥叉或者直接由液壓缸帶動，還可經(jīng)由過程電磁離合器直接實現(xiàn)換擋這種配置方式在大、中型數(shù)控機床中采用較多。帶有變速齒輪的主傳動:大、中型數(shù)控機床采用這種變速方式。通過少數(shù)幾對齒輪降速，擴大輸出扭矩，以滿足主軸低速時對輸出扭矩特性的要求。（2）電動機與主軸直聯(lián)的主傳動； b、其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，但主軸轉(zhuǎn)速的變化及轉(zhuǎn)矩的輸出和電動機的輸出特征一致，因而使用受到一定的限定。由主軸電機直接驅(qū)動: 調(diào)

37、速電機與主軸用聯(lián)軸器同軸聯(lián)接，這種方式大大簡化了主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出扭矩小，電機發(fā)熱對主軸精度影響較大。用兩個電動機分別驅(qū)動主軸:這是上述兩種方式的混合傳動，具有上述兩種性能。高速時電動機通過皮帶輪直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，低速時，另一個電動機通過兩級齒輪傳動驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴大變速范圍的作用，這樣就使恒功率區(qū)增大，擴大了變速范圍。克服了低速時轉(zhuǎn)矩不夠且電動機功率不能充分利用的問題。但兩個電機不能同時工作，也是一種浪費。（3）采用帶傳動的形式 ；c、這種情勢可避免齒輪傳動引起的振動和噪聲，但只能用在低扭矩的情況下這種配置在小機床中經(jīng)常使用。數(shù)控機床主運動

38、故障淺析 - 13 - 13 - 通過帶傳動的主傳動:這種傳動主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大的機床。電動機本身的調(diào)速就能夠滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的振動與噪聲。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。常用的是三角帶和同步齒形帶。2、主傳動的主要傳動部件結(jié)構(gòu)圖 ；（1）電動機與主軸相連的傳動（電主軸的直接傳動） ；（2）三位液壓撥叉變速齒輪；（3）主軸；數(shù)控機床主運動故障淺析 - 14 - 14 -（4）編碼器；3.23.2 主軸組件的潤滑與密封主軸組件的潤滑與密封(1)主軸潤滑 為了保證主軸有良好的潤滑，減少摩擦發(fā)熱，同時又能把主軸組件熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤滑系統(tǒng)。用液壓

39、泵供油強力潤滑，在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度。近年來一部分數(shù)控機床的主軸軸承采用高級油脂封放式潤滑，每加一次油脂可以使用 710 年，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本且維護保養(yǎng)簡單，但需防止?jié)櫥秃陀椭旌?，通常采用迷宮式密封方式。為了適應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速向更高速化發(fā)展的需要，新的潤滑冷卻方式相繼開發(fā)出來。這些新的潤滑冷卻方式不單減少軸承溫升，還要減少軸承內(nèi)外圈的溫差, 以保證主軸的熱變形小。油氣潤滑方式：這種潤滑方式近似于油霧潤滑方式，所不同的是，油氣潤滑是定時定量地把油霧送進軸承空隙中，這樣既實現(xiàn)了油霧潤滑，又不至于油霧太多而污染周圍空氣；而油霧潤滑則是連續(xù)供給油霧。噴注潤滑方式：它用較大流量的恒溫油

40、(每個軸承 34L/min)噴注到主軸軸承上，以達到潤滑、冷卻的目的。這里需特別指出的是，較大流量噴注的油，不是自然回流，而是用排油泵強制排油，同時，采用專用高精度大容量恒溫油箱，油溫變動控制在0.5。(2)密封 在密封件中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲透或擴散的形式越界泄漏到密封連接處的彼側(cè)。造成泄漏的基本原因是流體數(shù)控機床主運動故障淺析 - 15 - 15 -從密封面上的間隙中溢出，或是由于密封部件內(nèi)外兩側(cè)密封介質(zhì)的壓力差或濃度差，致使流體向壓或濃度低的一側(cè)流動力。（2）防泄漏 在密封件中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲透或擴散的形式越界泄漏到密封連接處的彼側(cè)。造成泄漏的基本原因是流體從密封

41、面上的間隙中溢出?；蚴怯捎诿芊獠考?nèi)外兩側(cè)密封介質(zhì)的壓力差或濃度差，致使流體向壓力或濃度低的一側(cè)流動。列如臥式加工中心主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)。臥式加工中心主軸前支承處采用的雙層小間隙密封裝置。主軸前端車出兩組鋸齒形護油槽，在法蘭盤和上開溝槽及泄漏孔，當(dāng)噴入軸承內(nèi)的油液流出后被法蘭盤內(nèi)壁擋住，并經(jīng)過其下部的泄油孔和套筒上的回油斜孔流回油箱，少量油液沿著主軸流出時，主軸護油槽在離心力的作用下被甩至法蘭盤的溝槽內(nèi)，經(jīng)過回油斜孔重新流回油箱，達到了潤滑介質(zhì)防泄漏的目的當(dāng)外部切削液、切屑及灰塵等沿主軸與法蘭盤之間的間隙進入時，經(jīng)法蘭盤的溝槽由泄漏孔排出，少量的切削液、切屑及灰塵進入前鋸齒溝槽，在主軸高速旋

42、轉(zhuǎn)的離心力作用下仍被甩至法蘭盤的溝槽內(nèi)由泄油孔 7 排出，達到了主軸端部密封的目的。要使間隙密封結(jié)構(gòu)能在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封防泄漏性能，必須保證法蘭盤和主軸及軸承端面的配合間隙符合如下條件。法蘭盤的配合間隙應(yīng)控制在 0.10.2mm（單邊）范圍內(nèi)。如果間隙偏大，則泄漏量將按照間隙的 3 次方擴大；若間隙過小，由于加工及安裝的誤差，容易與主軸局部接觸使主軸局部升溫并產(chǎn)生聲。法蘭盤內(nèi)端與軸承端面的間隙應(yīng)控制在 0.150.3mm 之間。小間隙可使壓力油直接被擋住并沿法蘭盤內(nèi)端面下部的泄油孔回油斜孔流回油箱。法蘭盤主軸的配合間隙應(yīng)控制在 0.150.25mm（單邊）范圍內(nèi)。間隙太大，

43、進入主軸內(nèi)的切削液及雜物會顯著增多，間隙太小，則容易與主軸接觸。法蘭盤溝槽深度應(yīng)大于 10mm（單邊），泄漏孔應(yīng)大于 6mm，并位于主軸下端靠近溝槽內(nèi)壁處。法蘭盤的溝槽深度應(yīng)大于 12mm（單邊），主軸上的鋸齒尖而深；一般在 57mm范圍內(nèi)，以確保具有足夠的甩油空間。法蘭盤處的主軸鋸齒向后傾斜，法蘭盤處的主軸鋸齒向前傾斜。法蘭盤上的溝槽與主軸上的護油槽對齊，以保證被主軸甩至法蘭盤溝槽內(nèi)腔的油液能可靠地流回油箱。套筒前端的回油斜孔及法蘭盤的泄油孔流量為進油孔的 23 倍，以保證壓力油能順利地流回油箱。（3）刀具夾緊 在自動換刀機床的刀具自動夾緊裝置中，刀具自動夾緊裝置的刀桿常采用 7：24 的大

44、錐度錐柄，既利于定心，也為松刀帶來方便。用蝶形彈簧通過數(shù)控機床主運動故障淺析 - 16 - 16 -拉桿及夾頭拉住刀柄的尾部，使刀具錐柄和主軸錐孔緊密配合，夾緊力達 10000N 以上。松刀時，通過液壓缸活塞推動拉桿來壓縮蝶形彈簧，使夾頭張開，夾頭與刀柄上的拉釘脫離，刀具就可拔出進行新、舊刀具的更換，新刀裝入后，液壓缸活塞后移，新刀具又被蝶形彈簧拉緊。在活塞推動拉桿松開刀柄的過程中，壓縮空氣由噴氣頭經(jīng)過活塞中心孔和拉桿中的孔吹出，將錐孔清理干凈，防止主軸錐孔中掉入切屑和灰塵，把主軸錐孔表面和刀桿的錐柄劃傷，同時保證刀具的正確位置。4.3 滾珠絲杠誤差對主運動的影響及排除；滾珠絲杠副的常見故障及

45、排除方法 序號故障現(xiàn)象故障原因排除方法絲桿支承軸承的壓蓋壓合情況不好調(diào)整軸承壓蓋，使其壓緊軸承端面絲桿支承軸承可能破損如軸承破損更換新軸承電動機與絲桿聯(lián)軸器松動擰緊聯(lián)軸器鎖緊螺釘絲桿潤滑不良改善潤滑條件，使?jié)櫥土砍渥?滾珠絲杠螺母副噪聲滾珠絲杠螺母副滾珠有破損更換新滾珠軸向預(yù)加載荷太大調(diào)整軸向間隙和預(yù)加載荷絲桿與導(dǎo)軌不平行調(diào)整絲桿支座的位置，使絲桿與導(dǎo)軌平行螺母軸線與導(dǎo)軌不平行調(diào)整螺母座的位置2滾珠絲杠運動不靈活絲桿彎曲變形校直絲桿3滾珠絲杠螺母副傳動狀況不良滾珠絲杠螺母副潤滑狀況不良用潤滑脂潤滑的絲桿需要移動工作臺取下套罩，涂上潤滑脂1 數(shù)控機床導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)及維修導(dǎo)軌副是機床的重要部件之一

46、，它在很大程度上決定數(shù)控機床的剛度、精度和精度保持性。數(shù)控機床導(dǎo)軌必需具有較高的導(dǎo)向精度、高剛度、高耐磨性，機床數(shù)控機床主運動故障淺析 - 17 - 17 -在高速進給時不振動、低速進給不爬行等特性。目前數(shù)控機床使用的導(dǎo)軌主要有 3 種：貼塑滑動導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。2、 滾動導(dǎo)軌滾動導(dǎo)軌作為滾動摩擦副的一類，具有以下特點：摩擦系數(shù)?。?.0030.005），運動靈活。動、靜摩擦系數(shù)基本相同，因而啟動阻力小，而且不易產(chǎn)生爬行。 可以預(yù)緊，剛度高；壽命長，精度高，潤滑方便。滾動導(dǎo)軌有多種形式，目前數(shù)控機床常用的滾動導(dǎo)軌為直線滾動導(dǎo)軌。它主要由導(dǎo)軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持器、端蓋等組成。當(dāng)滑

47、塊與導(dǎo)軌體相對移動時，滾動體在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動，并通過端蓋內(nèi)的滾道，從工作負荷區(qū)到非工作負荷區(qū)，然后再滾動回工作負荷區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動變成滾動體的滾動。為防止灰塵和臟物進入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊上還有潤滑油杯。3、 液體靜壓導(dǎo)軌液體靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油液經(jīng)節(jié)流器輸送到導(dǎo)軌面的油腔，形成承載油膜，將相互接觸的金屬表面隔開，實現(xiàn)液體摩擦。這種導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)?。s0.0005），機械效率高；由于導(dǎo)軌面間有一層油膜，吸振性好；導(dǎo)軌面不相互接觸，不會磨損，壽命長，而且在低速下運行也不易產(chǎn)生爬行。但是靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高，一

48、般用于大型或重型機床。3 3.3.3 導(dǎo)軌副的維護導(dǎo)軌副的維護1、間隙調(diào)整導(dǎo)軌副維護很重要的一項工作是保證導(dǎo)軌面之間具有合理的間隙。間隙過小，則摩擦阻力大，導(dǎo)軌磨損加劇；間隙過大，則運動失去準確性和平穩(wěn)性，失去導(dǎo)向精度。下面介紹幾種間隙的調(diào)整方法。壓板調(diào)整間隙。為矩形導(dǎo)軌上常用的幾種壓板裝置。壓板用螺釘固定在動導(dǎo)軌上，常用鉗工配合刮研及選用調(diào)整墊片、平鑲條等機構(gòu)，使導(dǎo)軌面與支承面之間的間隙均勻，達到規(guī)定的接觸點數(shù)。所示的壓板結(jié)構(gòu)，如間隙過大，應(yīng)修磨和刮研 B 面；間隙過小或壓板與導(dǎo)軌壓得太緊，則可刮研或修磨 A 面；采用鑲條式調(diào)整間隙。 鑲條調(diào)整間隙。一種全長厚度相等、橫截面為平行四邊形（用于

49、燕尾形導(dǎo)軌）或矩形的平鑲條，通過側(cè)面的螺釘調(diào)節(jié)和螺母鎖緊，以其橫向位移調(diào)整間隙。由于收緊數(shù)控機床主運動故障淺析 - 18 - 18 -力不均勻，故在螺釘?shù)闹c有撓曲。條及三種用于斜鑲條的調(diào)節(jié)螺釘，以其斜鑲條的縱向位移來調(diào)整間隙。斜鑲條在全長上支承，其斜度為 1：40 或 1：100，由于鍥形的增壓作用會產(chǎn)生過大的橫向壓力，因此調(diào)整時應(yīng)細心。壓板鑲條調(diào)整間隙。T 形壓板用螺釘固定在運動部件上，運動部件內(nèi)側(cè)和 T 形壓板之間放置斜鑲條，鑲條不是在縱向有斜度，而是在高度方面做成傾斜。調(diào)整時，借助壓板上幾個推拉螺釘，使鑲條上下移動，從而調(diào)整間隙。三角形導(dǎo)軌的上滑動面能自動補償，下滑動面的間隙調(diào)整和矩

50、形導(dǎo)軌的下壓板調(diào)整底面間隙的方法相同；圓形導(dǎo)軌的間隙不能調(diào)整。2、滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊為了提高滾動導(dǎo)軌的剛度，對滾動導(dǎo)軌應(yīng)進行預(yù)緊。預(yù)緊可提高接觸剛度和消除間隙；在立式滾動導(dǎo)軌上，預(yù)緊可防止?jié)L動體脫落和歪斜。常見的預(yù)緊方法有兩種。第四章第四章 數(shù)控車床主運動常見故障與排除方法數(shù)控車床主運動常見故障與排除方法。4.14.1 主軸傳動常見故障與淺析主軸傳動常見故障與淺析 （1）主軸發(fā)熱 原因：主軸軸承毀傷或軸承不清潔 ；排除方法：更換軸承，清除臟物 原因：主軸前端蓋與主軸箱體壓蓋研傷 修磨主軸前端蓋，使其壓緊主軸前軸承，軸承與后蓋有 0.020.05mm 間隙 。原因：軸承潤滑脂耗盡或潤滑脂涂抹過多涂抹

51、潤滑脂，每個 3ml （2）主軸在強力磨削時停轉(zhuǎn) 原因：電動機與主軸連接的皮帶過松 移動電動機座，拉緊皮帶，之后將電動機座從頭鎖緊 原因：皮帶外貌有油 用燃料清洗后擦潔凈，再裝上 原因：皮帶使用過久而失效 更換新皮帶 原因：摩擦離合器調(diào)整過松或磨損 數(shù)控機床主運動故障淺析 - 19 - 19 -調(diào)整摩擦離合器，修磨或更換摩擦片 （3）主軸噪聲 原因：缺少潤滑 涂抹潤滑脂保證每個軸承涂抹潤滑脂量不得超過 3ml 原因：小帶輪與大帶輪傳動平穩(wěn)情況欠安 帶輪上的平衡塊脫落，從頭進行動平衡 原因：主軸與電動機連接的皮帶過緊 移動電動機座，使皮帶松緊度合適 原因：齒輪嚙合間隙不均勻或齒輪損壞 調(diào)整嚙合間

52、隙或更換新齒輪 原因：傳動軸承損壞或傳動軸彎曲 修復(fù)或更換軸承，校直傳動軸 （4）主軸沒有潤滑船回或潤滑不足 原因：油泵轉(zhuǎn)向不正確，或間隙太大 改變油泵轉(zhuǎn)向或修理油泵 原因：吸油管沒有插入油箱的油面下面 將吸油管插入油面以下 2/3 原因：油管和濾油器擁塞 清除擁塞物 原因：潤滑壓力不足 調(diào)整供油壓力 （5）潤滑泄漏 原因：潤滑超過限量 ;調(diào)整供油量 原因：密封件損壞 更換密封件 原因：管件損壞 更換管件 三、主軸定位不良的故障維修 故障現(xiàn)象：加工中心主軸定位不良，引發(fā)換刀過程發(fā)生中斷。分析及處理過程：某加工中心主軸定位不良，引發(fā)換刀過程發(fā)生中斷。開始時，出現(xiàn)的次數(shù)不很多，重新開機后又能工作，

53、但故障反復(fù)出現(xiàn)。經(jīng)在故障出現(xiàn)后，對機床進行了仔細觀察，才發(fā)現(xiàn)故障的真正原因是主軸在定向后發(fā)生位置偏移，且主軸在定位后如用手碰一下(和工作中在換刀時當(dāng)?shù)毒卟迦胫鬏S時的情況相近)，主軸則會產(chǎn)生相反方向的漂移。檢查電氣單元無任何報警，該機床的定位采用的是編碼器，從故障的現(xiàn)象和可能發(fā)生的部位來看，電氣部分的可能性比較?。粰C械部分又很簡單，最主要的是聯(lián)接，所以決定檢查聯(lián)接部分。在檢查到編碼器的聯(lián)接時發(fā)現(xiàn)編碼器上聯(lián)接套的緊定螺釘松動，使聯(lián)接套后退造成與主軸的聯(lián)接部分間隙過大使旋轉(zhuǎn)不同步。將緊定螺釘按要求固定好后故障消除。注意：發(fā)生主軸定位方面的故障時，應(yīng)根據(jù)機床的具體結(jié)構(gòu)進行分析處理，先檢查電氣部分，如確

54、認正常后再考慮機械部分。 主傳動系統(tǒng)的常見故障及排除方法 序號故障現(xiàn)象故障原因排除方法數(shù)控機床主運動故障淺析 - 20 - 20 -主軸軸承損傷或軸承不清潔更換軸承，清除臟物主軸前端蓋與主軸箱體壓蓋研傷修磨主軸前端蓋，使其壓緊主軸前軸承，軸承與后蓋有0.020.05mm 間隙1主軸發(fā)熱軸承潤滑油脂耗盡或潤滑油脂涂抹過多涂抹潤滑油脂，每個 3ml電動機與主軸連接的皮帶過松移動電動機座，拉緊皮帶，然后將電動機座重新鎖緊皮帶表面有油用汽油清洗后擦干凈，再裝上皮帶使用過久而失效更換新皮帶2主軸在強力切削時停轉(zhuǎn)摩擦離合器調(diào)整過松或磨損調(diào)整摩擦離合器，修磨或更換摩擦片缺少潤滑涂抹潤滑脂保證每個軸承涂抹潤滑

55、脂量不得超過 3ml小帶輪與大帶輪傳動平穩(wěn)情況不佳帶輪上的平衡塊脫落，重新進行動平衡主軸與電動機連接的皮帶過緊移動電動機座，使皮帶松緊度合適齒輪嚙合間隙不均勻或齒輪損壞調(diào)整嚙合間隙或更換新齒輪3主軸噪聲傳動軸承損壞或傳動軸彎曲修復(fù)或更換軸承，校直傳動軸油泵轉(zhuǎn)向不正確，或間隙太大改變油泵轉(zhuǎn)向或修理油泵吸油管沒有插入油箱的油面下面將吸油管插入油面以下 2/3油管和濾油器堵塞清除堵塞物4主軸沒有潤滑油循環(huán)或潤滑不足潤滑油壓力不足調(diào)整供油壓力潤滑油過量調(diào)整供油量密封件損壞更換密封件5潤滑油泄漏管件損壞更換管件數(shù)控機床主運動故障淺析 - 21 - 21 -蝶形彈簧位移量較小調(diào)整蝶形彈簧行程長度6刀具不能

56、夾緊刀具松緊彈簧上的螺母松動順時針旋轉(zhuǎn)松夾刀具彈簧上的螺母使其最大工作載荷不得超過 13kN松刀彈簧壓合過緊逆時針旋轉(zhuǎn)松夾刀具彈簧上的螺母使其最大工作載荷不得超過 13kN7刀具夾緊后不能松開液壓缸壓力和行程不夠調(diào)整液壓壓力和活塞行程開關(guān)位置4.24.2 傳動機構(gòu)常見故障與維修傳動機構(gòu)常見故障與維修 步進驅(qū)動系統(tǒng)簡單來說，包括有步進電動機和步進驅(qū)動器。1、步進電動機的主要原理（1）原理通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場。該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當(dāng)定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。每輸入一個電

57、脈沖，電動機轉(zhuǎn)動一個角度前進一步。它輸出的角位移與輸入的脈沖數(shù)成正比、轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。改變繞組通電的順序，電機就會反轉(zhuǎn)。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。2、步進驅(qū)動裝置常見故障及排除步進驅(qū)動是開環(huán)控制系統(tǒng)中最常選用的伺服驅(qū)動系統(tǒng)。開環(huán)進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較簡單，調(diào)試、維修、使用都很方便，工作可靠，成本低廉。在一般要求精度不太高的機床上曾得到廣泛應(yīng)用。使用過程中，步進驅(qū)動系統(tǒng)常見如下故障：（1）電動機過熱報警，可能原因及故障排除見表 4-1。表 4-1：步進電動機過熱的報警綜述故障現(xiàn)象可能原因排除措施工作環(huán)境過于惡劣，環(huán)境溫度過高重新考慮機床應(yīng)用條件，改

58、善工作環(huán)境參數(shù)選擇不當(dāng)，如電流過大，超過相電流根據(jù)參數(shù)說明書，重新設(shè)置參數(shù)有些系統(tǒng)會報警，顯示電動機過熱。用手摸電動機，會明顯感覺溫度不正常，甚至燙手電壓過高建議穩(wěn)壓電源 （2） 工作中，尖叫后不轉(zhuǎn)，具體情況為加工或運行過程中，驅(qū)動器或步進電動機發(fā)出刺耳的尖叫聲?？赡茉蚣芭懦胧┮?4-2：數(shù)控機床主運動故障淺析 - 22 - 22 -表 4-2：步進驅(qū)動器尖叫后不轉(zhuǎn)的故障原因及排除綜述故障現(xiàn)象可能原因排除措施輸入脈沖頻率太高，引起堵轉(zhuǎn)降低輸入脈沖頻率輸入脈沖的突調(diào)頻率太高 降低輸入脈沖的突調(diào)頻率驅(qū)動器或步進電動機發(fā)出刺耳的尖叫聲，然后電動機停止不轉(zhuǎn)輸入脈沖的升速曲線不夠理想引起堵轉(zhuǎn)調(diào)整輸入

59、脈沖的升速曲線 （3） 工作過程中停車，在工作正常的狀況下，發(fā)生突然停車的故障。引起此故障的可能原因見表 4-3。表 4-3 工作過程中停車的故障綜述 可能原因檢查步驟排除措施驅(qū)動電源故障用萬用表測量驅(qū)動電源的輸出驅(qū)動電路故障發(fā)生脈沖電路故障更換驅(qū)動器電動機故障繞組燒壞電動機線圈匝間短路或接地用萬用表測量線圈間是否短路 更換電動機雜物卡住可目測消除外界的干擾因素 （4）工作噪聲特別大，仔細觀察加工或運行過程中，還有進二退一現(xiàn)象。可能原因及排除措施見表 4-4：表 4-4：工作噪聲特別大的故障原因及排除綜述 故障現(xiàn)象可能原因排除措施低頻旋轉(zhuǎn)時有進二退一現(xiàn)象，高速上不去檢查相序正確連接動力線 電動

60、機運行在低頻區(qū)或共振區(qū)分析電動機速度及電動機頻率后，調(diào)整加工切削參數(shù) 純慣性負載、正反轉(zhuǎn)頻繁重新考慮次機床的加工能力磁路混合式或永磁式轉(zhuǎn)子磁鋼退磁后以單步運行或在失步區(qū)更換電動機電動機故障如永磁單向旋轉(zhuǎn)步進電動機的定向機構(gòu)損壞更換電動機 （5） 無力或者是出力降低或稱“悶車” ，即在工作過程中，某軸有可能突然停止，俗稱“悶車” ，可能原因見表 4-5。 數(shù)控機床主運動故障淺析 - 23 - 23 -表 4-5：“悶車”的可能原因及排除措施故障部位可能原因排除措施電壓沒有從驅(qū)動器輸出來檢查驅(qū)動器，確保有輸出驅(qū)動器故障驅(qū)動器端故障電動機繞組內(nèi)部發(fā)生錯誤更換驅(qū)動器電動機繞組碰到機殼，發(fā)生相間短路或者