機(jī)電設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷與維護(hù)課件

1、 機(jī)電設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷與維護(hù)主講：高錦南第一節(jié) 機(jī)電設(shè)備機(jī)械故障診斷方法第二節(jié) 主軸部件第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副第四節(jié) 導(dǎo)軌副第五節(jié) 刀庫(kù)及換刀裝置第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要內(nèi)容第四章 機(jī)電設(shè)備機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷 一、故障與故障診斷 數(shù)控機(jī)電設(shè)備在機(jī)械結(jié)構(gòu)上和普通機(jī)床不同點(diǎn)在于傳動(dòng)鏈縮短，傳動(dòng)部件的精度高，機(jī)械維護(hù)的面更廣。主軸、進(jìn)給軸、導(dǎo)軌和絲杠、刀庫(kù)和換刀裝置、液壓和氣動(dòng)等。 熟悉機(jī)械故障的特征，掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障的診斷的方法和手段。還要注意數(shù)控機(jī)床機(jī)電之間的內(nèi)在聯(lián)系。第一節(jié) 機(jī)電設(shè)備機(jī)械故障診斷方法二、 機(jī)械故障診斷的方法實(shí)用診斷技術(shù)（問、聽、看、聞、摸、查）振動(dòng)、噪聲測(cè)試(幅值大

2、小、頻率結(jié)構(gòu)）油液分析（磨粒成分、型貌、數(shù)量）溫度測(cè)試（表面溫度及變化規(guī)律）超聲、X射線探傷（機(jī)件內(nèi)部缺陷）專家診斷系統(tǒng)（專家的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù)）第一節(jié) 機(jī)電設(shè)備機(jī)械故障診斷方法1.實(shí)用診斷技術(shù)問操作者（漸/突發(fā)、故障現(xiàn)象、加工件的情況、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、潤(rùn)滑、保養(yǎng)和檢修情況）看機(jī)床的轉(zhuǎn)速變化、工件的表面粗糙度和振紋、顏色傷痕等明顯癥狀聽機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)聲（強(qiáng)弱、頻率高低等）聞潤(rùn)滑油脂氧化蒸發(fā)油煙氣焦糊氣第一節(jié) 機(jī)電設(shè)備機(jī)械故障診斷方法1.實(shí)用診斷技術(shù)觸用手感來(lái)判別機(jī)床的故障（溫升、 振動(dòng)、傷痕和波紋、爬行、松緊） 實(shí)用診斷技術(shù)在機(jī)械故障的診斷中具有實(shí)用簡(jiǎn)便、快速有效的特點(diǎn)，但診斷效果的好壞在很大程度上

3、要憑借維修技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，而且有一定的局限性，對(duì)一些疑難故障難以奏效。二、機(jī)械故障診斷的方法 2. 機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)診斷法 以機(jī)床振動(dòng)作為信息源，在機(jī)床運(yùn)行過程中獲取信號(hào)，對(duì)信號(hào)作各種處理和分析，通過某些特征量的變化來(lái)判別有無(wú)故障、根據(jù)由以往診斷經(jīng)驗(yàn)形成的一些判據(jù)來(lái)確定故障的性質(zhì)并綜合一些其他依據(jù)來(lái)進(jìn)一步確定故障的部位。 具有實(shí)用可靠、判斷準(zhǔn)確的特點(diǎn)2. 機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)診斷法 1）平穩(wěn)性故障信號(hào)機(jī)械結(jié)構(gòu)在正弦周期性力信號(hào)、復(fù)雜周期性力信號(hào)和準(zhǔn)周期性力信號(hào)（軸彎曲、偏心、滾子失圓等漸變性故障）作用下產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)。 特點(diǎn)：響應(yīng)信號(hào)的頻率成分與激勵(lì)信號(hào)的頻率成分相同。頻譜為有限根譜線，而且能量集中在故障

4、的特征頻率及其倍頻上。 2. 機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)診斷法2）沖擊性故障信號(hào) 機(jī)械結(jié)構(gòu)在周期性沖擊力作用下的脈沖響 應(yīng)，他與沖擊信號(hào)本身有很大的不同。 特點(diǎn)：信號(hào)能量短時(shí)間釋放，其頻譜為無(wú) 窮根譜線，間隔等于脈沖發(fā)生的頻率。能 量集中于基頻。 4）振動(dòng)測(cè)試儀的特點(diǎn) 抗干擾性好 當(dāng)測(cè)量機(jī)床某點(diǎn)時(shí)，該測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)無(wú)衰減地傳至該儀器，測(cè)點(diǎn)外的振動(dòng)因機(jī)械阻尼作用將得到衰減，周圍環(huán)境的雜音因儀器中的振動(dòng)加速度傳感器對(duì)聲波不敏感，被阻隔在外，故所測(cè)信號(hào)只是被測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)與沖擊量，抗干擾性優(yōu)于用傳聲傳感器（如駐極體話筒）做成的類似于傳聲放大器的測(cè)試儀器。 分辨能力強(qiáng) 大多數(shù)現(xiàn)代化機(jī)床運(yùn)行速度較高，許多起報(bào)警作用的振動(dòng)信號(hào)

5、出現(xiàn)在高頻帶，而且很微弱，只能借助于儀器來(lái)分辨。振動(dòng)測(cè)試儀的安裝頻率大于等于15 kHz，其電路頻響大于20 kHz，完全滿足了機(jī)械振動(dòng)規(guī)定的10 kHz要求。 靈敏度高 振動(dòng)測(cè)試儀可將輸入放大數(shù)千倍，這對(duì)早期故障檢測(cè)和分析判斷是十分有用的。2. 機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)診斷法5）.使用與診斷方法 振動(dòng)測(cè)試儀的使用十分簡(jiǎn)便，只需將探針擰上傳感器，打開音量開關(guān)，接上耳機(jī)就可測(cè)聽。由于完好機(jī)器的振動(dòng)特征和有故障機(jī)器的振動(dòng)特征不同，反映在儀器耳機(jī)中的聲音也不同，故根據(jù)聲音的差異可初步判斷出是否有故障。例如，當(dāng)耳機(jī)里傳出清脆尖細(xì)的聲音時(shí)（振動(dòng)頻率較高），一般表明較小的構(gòu)件有較小的裂紋，或強(qiáng)度相對(duì)較高的金屬部件產(chǎn)生

6、了局部缺陷；當(dāng)耳機(jī)傳出低沉混濁的噪聲時(shí)（振動(dòng)頻率較低），一般表明由強(qiáng)度較低的材料制成的較大、較長(zhǎng)的構(gòu)件存在較大的裂紋或缺陷；當(dāng)耳機(jī)里傳出的噪聲比平時(shí)增強(qiáng)時(shí)，表明機(jī)器故障正在擴(kuò)展，聲音愈大，故障愈嚴(yán)重；如果耳機(jī)里傳出的噪聲不再按有規(guī)律的間歇出現(xiàn)，而是隨機(jī)地出現(xiàn)，這表明某個(gè)部件已經(jīng)松動(dòng)，隨時(shí)會(huì)產(chǎn)生意外事故。 使用振動(dòng)測(cè)試儀時(shí)，可用錄音機(jī)將正常運(yùn)行的機(jī)器各測(cè)點(diǎn)的信號(hào)記錄下來(lái)，作為機(jī)器動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存檔，與以后測(cè)得的信號(hào)作對(duì)比。對(duì)于較復(fù)雜的信號(hào)，也可送入信號(hào)分析儀進(jìn)行頻譜分析，振動(dòng)測(cè)試儀還可接示波器觀察信號(hào)的時(shí)域波形。第二節(jié) 主軸部件主軸部件的性能要求 高回轉(zhuǎn)精度、足夠的功率輸出、剛度、抗振性、溫升以及自動(dòng)

7、變速、準(zhǔn)停和自動(dòng)換刀等要求。主軸部件的結(jié)構(gòu) 成組高精度軸承（滾動(dòng)/靜壓/磁力/陶瓷）及其配置、軸承間隙調(diào)整和潤(rùn)滑密封以及滿足工件的自動(dòng)裝夾要求。 第二節(jié) 主傳動(dòng)系統(tǒng)主軸的維護(hù)特點(diǎn) 1.主軸潤(rùn)滑 減少摩擦、帶走熱量，（磨損和熱變形）-循環(huán)潤(rùn)滑方式：液壓泵供油強(qiáng)力潤(rùn)滑和 油脂潤(rùn)滑-油氣潤(rùn)滑方式：定時(shí)定量把油霧送進(jìn)軸 承空隙中-噴注潤(rùn)滑方式：較大流量的恒溫油噴注 到主軸軸承（大容量恒溫油箱）第二節(jié) 主傳動(dòng)系統(tǒng)2.防泄露 主軸故障診斷故障現(xiàn)象故障原因4. 主軸噪聲（振動(dòng)） 缺少潤(rùn)滑、皮帶輪動(dòng)平衡不佳、帶輪過緊、齒輪磨損或嚙合間隙過大、軸承損壞5.主軸沒有或潤(rùn)滑不足 油泵轉(zhuǎn)向不正確、油管或 濾油器堵塞、

8、油壓不足6. 刀具不能夾緊 蝶形彈簧位移量太小、刀 具松夾彈簧上螺母松動(dòng)7.刀具夾緊后不能松開 刀具松夾彈簧壓合過緊、 液壓缸壓力和行程不夠（1）主軸軸承徑向間隙的調(diào)整 車削時(shí)，主軸產(chǎn)生徑向跳動(dòng)的主要原因：主軸前軸承的徑向間隙過大，因此在調(diào)整主軸軸承的徑向間隙時(shí)，主要是調(diào)整前軸承的間隙。經(jīng)過調(diào)整以后，按圖4一6所示的方法，測(cè)量主軸的軸向竄動(dòng)及軸向游隙（即主軸在正、反轉(zhuǎn)瞬時(shí)的游動(dòng)間隙），使其軸向竄動(dòng)控制在0. 01 mm范圍內(nèi)，軸向游隙控制在0.010. 02 mm。如仍有超差現(xiàn)象，則需再進(jìn)行調(diào)整。主軸齒輪變速箱主軸后端螺母 (1)發(fā)生悶車現(xiàn)象 【故障原因分析】 主軸在切削負(fù)荷較大時(shí)，出現(xiàn)了轉(zhuǎn)速

9、明顯地低于標(biāo)牌轉(zhuǎn)速或者自動(dòng)停車現(xiàn)象。故障產(chǎn)生的常見原因是由于主軸箱中的片式摩擦離合器的摩擦片間隙調(diào)整過大，或者摩擦片、擺桿、滑環(huán)等零件磨損嚴(yán)重。如果電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)帶調(diào)節(jié)過松也會(huì)出現(xiàn)這種情況。 【故障排除與檢修】 首先應(yīng)檢查并調(diào)整電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)帶的松緊程度，然后再調(diào)整摩擦離合器的摩擦片間隙。如果還不能解決問題，應(yīng)檢查相關(guān)件的磨損情況，如內(nèi)、外摩擦片、擺桿、滑環(huán)等件的工作表面是否產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修理或更換。3.普通機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的常見故障診斷 【故障原因分析】 主軸的軸承間隙過大。 主軸軸承磨損。 滑動(dòng)軸承的主軸軸頸磨損或橢圓度過大。 主軸軸承套的外徑或主軸箱體的軸孔呈橢圓，或相互配合

10、間隙過大。 卡盤后面的連接盤的內(nèi)孔、螺紋配合松動(dòng)。 毛坯余量不均勻，在切削過程中吃刀量發(fā)生變化。 工件用兩頂尖安裝時(shí)，中心孔接觸不良，或后頂尖頂?shù)貌痪o，以及可使用的回轉(zhuǎn)頂尖產(chǎn)生扭動(dòng)。 前頂尖錐圓跳動(dòng)。 (2)車削工件時(shí)出現(xiàn)橢圓或棱圓（即多棱形）作 業(yè) 1、什么是滾動(dòng)軸承？什么是滑動(dòng)軸承？滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承相比較有哪些特點(diǎn)？ 2、主軸常見故障有哪些？故障原因是什么？本周五交。第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護(hù)1.軸向間隙的調(diào)整 保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度（墊片調(diào)隙式、螺紋調(diào)隙式、齒差調(diào)隙式） 2.支承軸承的定期檢查 定期檢查絲杠支承與床身的連接是否有松動(dòng)以及軸承是否損壞第三節(jié) 滾珠絲杠螺

11、母副滾珠絲杠螺母副的維護(hù) 3.滾珠絲杠副的潤(rùn)滑 潤(rùn)滑劑（油/脂）可提高耐磨性和傳動(dòng)效 率（工作前/半年） 4.滾珠絲杠的防護(hù) 防止硬質(zhì)灰塵或切屑污物的進(jìn)入，可采用防護(hù)罩或防護(hù)套管等 滾珠絲杠螺母副的故障診斷 故障現(xiàn)象 故障原因1.噪聲大 絲杠支承軸承損壞或壓蓋壓合 不好、聯(lián)軸器松動(dòng)、潤(rùn)滑不良 或絲杠副滾珠有破損2. 絲杠運(yùn)動(dòng) 軸向預(yù)緊太大、絲杠或螺母軸不靈活 線與導(dǎo)軌不平行、絲杠彎曲第四節(jié) 導(dǎo)軌副導(dǎo)軌副的維護(hù)1.間隙調(diào)整保證導(dǎo)軌面之間合理的間隙，小摩擦力大、磨損，大運(yùn)動(dòng)失去準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性、失去導(dǎo)向精度）2.滾動(dòng)導(dǎo)軌的預(yù)緊提高剛度、消除間隙3.導(dǎo)軌的潤(rùn)滑降低摩擦系數(shù)、減少磨損、防止導(dǎo)軌面銹蝕。潤(rùn)

12、滑方式：人工加油油杯供油、壓力油潤(rùn)滑潤(rùn)滑油：粘度變化小、潤(rùn)滑性好、油膜剛度第四節(jié) 導(dǎo)軌副4.導(dǎo)軌的防護(hù)防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導(dǎo)軌上而引起磨損、擦傷、和銹蝕，導(dǎo)軌面上應(yīng)有可靠的防護(hù)裝置。常用的有刮板式、卷簾式和疊層式防護(hù)罩。需要經(jīng)常進(jìn)行清理和保養(yǎng)。導(dǎo)軌故障診斷3.導(dǎo)軌故障診斷 故障現(xiàn)象故障原因1.導(dǎo)軌研傷 地基與床身水平有變化使局部 載荷過大、長(zhǎng)期短工件加工局 部磨損嚴(yán)重、導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良、 導(dǎo)軌材質(zhì)不佳、刮研不符和要 求、導(dǎo)軌維護(hù)不良落入贓物3.導(dǎo)軌故障診斷 故障現(xiàn)象故障原因2.移動(dòng)部件 導(dǎo)軌面研傷、導(dǎo)軌壓板研傷、 鑲條與導(dǎo)軌間隙太小3.加工面在 導(dǎo)軌直線度超差、工作臺(tái)塞接刀處不平 鐵松動(dòng)或

13、塞鐵彎度過大、機(jī) 床水平度差使導(dǎo)軌發(fā)生彎曲第五節(jié) 刀庫(kù)及換刀裝置刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的維護(hù)要點(diǎn)1.嚴(yán)禁把超重、超長(zhǎng)的刀具裝入刀庫(kù)，防止 機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或發(fā)生碰撞2.不管什么方式選刀時(shí)，刀具號(hào)要和刀庫(kù)上 所需刀具一致3.手動(dòng)方式放往刀庫(kù)上裝刀時(shí)，要確保裝到 位、裝牢靠。刀座上的鎖緊也要可靠第五節(jié) 刀庫(kù)及換刀裝置刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的維護(hù)要點(diǎn)4.經(jīng)常檢查刀庫(kù)的回零位置是否正確，主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置到位，及時(shí)調(diào)整5.要保持刀具刀柄和刀套的清潔6.開機(jī)時(shí)，應(yīng)先使刀庫(kù)和機(jī)械手空運(yùn)行，檢查各部分工作是否正常（行程開關(guān)、電磁閥、液壓系統(tǒng)的壓力等）第五節(jié) 刀庫(kù)及換刀裝置刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的故障診斷 故障主要表現(xiàn)在：刀庫(kù)運(yùn)

14、動(dòng)故障、定位誤差過大、機(jī)械手夾持刀柄不穩(wěn)定和機(jī)械手運(yùn)動(dòng)誤差過大等 故障現(xiàn)象 故障原因1.刀庫(kù)刀套不 刀套上的調(diào)整螺母位置不對(duì) 能卡緊刀具2.刀庫(kù)不能旋轉(zhuǎn) 電機(jī)和蝸桿軸聯(lián)軸器松動(dòng)第五節(jié) 刀庫(kù)及換刀裝置刀庫(kù)與換刀機(jī)械手的故障診斷 故障現(xiàn)象 故障原因3.刀具從機(jī)械 刀具超重、機(jī)械手卡緊銷損手中脫落 壞或沒有彈出來(lái)4.刀具交換時(shí) 換刀時(shí)主軸沒有回到換刀點(diǎn)掉刀5.換刀速度過 氣壓太高或太低和節(jié)流閥開快或過慢 口太大或太小第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 1.驅(qū)動(dòng)對(duì)象液壓卡盤靜壓導(dǎo)軌液壓撥叉變速液壓液壓缸主軸箱的液壓平衡液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械手和主軸上松刀液壓缸等第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 一、液壓傳動(dòng)

15、系統(tǒng) 2.液壓系統(tǒng)的維護(hù)要點(diǎn)控制油液污染，保持油液清潔（80%故障）控制液壓系統(tǒng)中油液的溫升（效率、壓力、 速度、動(dòng)作可靠、泄漏、氧化）控制液壓系統(tǒng)的泄漏（提高液壓元件零部件的加工精度、元件和管道的安裝質(zhì)量以及提高密封件的質(zhì)量和定期更換。第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 2.液壓系統(tǒng)的維護(hù)要點(diǎn)防止液壓系統(tǒng)振動(dòng)和噪聲（螺釘松動(dòng)、管接頭松脫而引起泄漏）嚴(yán)格執(zhí)行日常點(diǎn)檢制度（液壓故障有隱蔽性、可變性和難于判斷性的特點(diǎn)）嚴(yán)格執(zhí)行定期緊固、清洗、過濾和更換制度（防止松動(dòng)、污染、堵塞、磨損等情況的發(fā)生）第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)3.液壓系統(tǒng)的點(diǎn)檢元件和管接頭是否有泄漏液壓泵和液壓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有否異常噪聲液壓缸移動(dòng)

16、時(shí)是否正常平穩(wěn)液壓系統(tǒng)的各點(diǎn)壓力是否正常和穩(wěn)定油液的溫度是否在允許范圍內(nèi)電氣控制及換向閥工作是否靈敏可靠油箱內(nèi)油量是否在標(biāo)線范圍內(nèi)第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 3.液壓系統(tǒng)的點(diǎn)檢定期對(duì)油箱內(nèi)的油液進(jìn)行檢驗(yàn)、過濾、更換。定期檢查和緊固重要部位的螺釘和接頭定期檢查、更換密封件定期檢查、清洗或更換濾芯和液壓元件定期檢查清洗油箱和管道第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 二、氣動(dòng)系統(tǒng) 1.驅(qū)動(dòng)對(duì)象數(shù)控機(jī)床主軸錐孔的吹氣和開關(guān)防護(hù)門主軸的松刀實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動(dòng) 例：某加工中心氣動(dòng)原理圖第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 二、氣動(dòng)系統(tǒng) 2.氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)的要點(diǎn)保證供給潔凈的壓縮空氣（水分、油分、 粉塵）保證空氣中含有適量的潤(rùn)滑油（使氣動(dòng)控制和執(zhí)行元件適度的潤(rùn)滑） 采用壓縮空氣調(diào)理裝置第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 2.氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)的要點(diǎn)保持氣動(dòng)系統(tǒng)的密封性漏氣將增加能量的消耗、導(dǎo)致供氣壓力下降甚至氣動(dòng)元件工作失常，使用儀表或肥皂水撿漏保證氣動(dòng)元件中運(yùn)動(dòng)零件的靈敏度使用油霧分離器分離油霧保證氣動(dòng)裝置具有合適的工作壓力和運(yùn)動(dòng)速度第六節(jié) 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng) 3.氣動(dòng)系統(tǒng)的點(diǎn)檢與定檢管路系統(tǒng)點(diǎn)檢主要內(nèi)容是對(duì)冷凝水和潤(rùn)滑油的管理，還要檢查供氣壓力是否正常、有無(wú)漏氣等氣動(dòng)元件的定檢主要內(nèi)容是徹底處理系統(tǒng)的漏氣現(xiàn)象（更換密封元件、處理管接頭或聯(lián)接螺釘松動(dòng)，定期檢查測(cè)