數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的故障診斷與維修

數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的故障診斷與維修項目一數(shù)控機床的機械知識概述一、常見數(shù)控機床類型

1.數(shù)控車床

(1)普通數(shù)控車床。普通數(shù)控車床是機械制造業(yè)擁有量較多的一種車床，通常稱之為經(jīng)濟型數(shù)控車床，圖4-1為CK6140經(jīng)濟型數(shù)控車床外形圖。下一頁返回項目一數(shù)控機床的機械知識概述(2)全機能數(shù)控車床。圖4-2所示為45°傾斜床身的數(shù)控車床(去掉外殼等零部件)，具有回輪式刀塔，使用滾動導(dǎo)軌支承刀塔溜板，通常稱之為全機能數(shù)控車床。(3)車削加工中心。車削加工中心是性能最好的數(shù)控車床，常用作精加工使用，其床身均為傾斜結(jié)構(gòu)。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

2.數(shù)控鏜銑床

(1)數(shù)控銑床。數(shù)控銑床為三軸控制加工機床，與數(shù)控車床不同，其主運動由定尺寸刀具完成，加工過程所需的運動軌跡由X、Y、Z三軸共同運動實現(xiàn)，如圖4-3所示。

(2)鏜銑加工中心。圖4-4所示為FH4000臥式鏜銑加工中心，為擴展機床的工藝范圍，其上配備有多種動力銑頭(角度銑頭、直角銑頭和加長銑頭等)，根據(jù)加工過程需要，可以自動更換。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述二、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的基本組成數(shù)控機床就其機械結(jié)構(gòu)的組成而言，始終是處于一個逐步發(fā)展變化的過程中。早期的數(shù)控機床主要是對普通機床的進給系統(tǒng)進行了革新和改造，因此，早期數(shù)控機床的外形和結(jié)構(gòu)與普通機床基本相同。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述近30年來，由于計算機、自動控制、信息處理、傳感器、動力元件以及新材料等技術(shù)的飛速發(fā)展，以及為適應(yīng)高產(chǎn)率的需要，數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)已從初期對普通機床局部結(jié)構(gòu)的改進，逐步發(fā)展到形成數(shù)控機床的獨特機械結(jié)構(gòu)。

1.機械結(jié)構(gòu)基本組成

(1)主傳動系統(tǒng)，其功用是實現(xiàn)主運動。

(2)進給系統(tǒng)，其功用是實現(xiàn)進給運動。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

(3)機床基礎(chǔ)件(又稱機床大件)，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作臺等，它們是整臺機床的基礎(chǔ)和框架，其功用是支承機床本體的其他零部件，并保證這些零部件在工作時或者固定在基礎(chǔ)件上，或者在它的導(dǎo)軌上運動。

(4)實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動、潤滑、冷卻以及防護、排屑等裝置。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

(5)刀庫、刀架及自動換刀裝置。

(6)自動托盤交換裝置。

(7)實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件，如回轉(zhuǎn)工作臺。

(8)特殊功能裝置，如刀具破損檢測、精度檢測和監(jiān)控裝置等。下一頁返回上一頁刀庫主軸X軸Y軸Z軸操作顯示單元機械手與普通機床相比，數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)有許多特點。在主傳動系統(tǒng)方面，具有下列特點：(1)目前數(shù)控機床的主傳動電機已不再采用普通的交流異步電機或傳統(tǒng)的直流調(diào)速電機，它們已逐步被直流調(diào)速電機和新型的交流調(diào)速電機所代替。(2)轉(zhuǎn)速高，功率大。(3)變速范圍大。(4)主軸速度的變換迅速可靠。主軸

提供切削功率、在高檔數(shù)控機床中還具有C軸功能及定向功能

電主軸數(shù)控車床主軸換擋控制普通交流鼠籠式異步電動機配變頻器1-冷卻液噴嘴；2-刀具；3-拉釘；4-主軸；5-彈性卡爪；6-噴氣嘴7-拉桿；8-定位凸輪；9-碟形彈簧；10-軸套；11-固定螺母；12-旋轉(zhuǎn)接頭；13-推桿；14-液壓缸；15-交流伺服電機；16-換擋齒輪圖4-3ZHS-K63加工中心主軸內(nèi)部刀具夾緊機構(gòu)1.數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)概述在進給傳動系統(tǒng)方面，具有下列特點：（1）盡量采用低摩擦的傳動副。采用靜壓導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠等，以減小摩擦力。（2）選用最佳的降速比，以達到提高機床分辨率，使工作臺盡可能大地加速，以達到跟蹤指令、系統(tǒng)折算到驅(qū)動軸上的慣量盡量小的要求。（3）縮短傳動鏈及用預(yù)緊的方法提高傳動系統(tǒng)的剛度。（4）盡量消除傳動間隙，減小反向死區(qū)誤差。4.1概述1.數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)概述進給部件：

其作用是在伺服電機的驅(qū)動下完成直線運動的定位、進給。下圖是滾珠絲杠、聯(lián)軸節(jié)的實物照片。

滾珠絲杠螺母副機構(gòu)滾珠絲杠螺母副是一種新型的傳動機構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)特點是具有螺旋槽的絲杠螺母間裝有滾珠作為中間傳動件，以減小摩擦，如圖4-4所示。1.

數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)概述

滾珠絲杠螺母副（2）滾珠循環(huán)方式。目前國內(nèi)外生產(chǎn)的滾珠絲杠螺母副，可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩類。如圖4-7所示為外循環(huán)螺旋槽式滾珠絲杠副如圖4-8所示為內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠螺母副。數(shù)控機床的進給系統(tǒng)

圖4-7外循環(huán)螺旋槽式滾珠絲杠副圖數(shù)控機床的進給系統(tǒng)圖4-8內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠螺母副數(shù)控機床的進給系統(tǒng)常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式有以下3種。（a）墊片調(diào)隙式（圖4-9）1、2-單螺母；3-螺母座；4-調(diào)整墊片圖4-9墊片調(diào)隙式

數(shù)控機床的進給系統(tǒng)

（b）螺紋調(diào)隙式（圖4-10）1、2-單螺母；3-平鍵；4-調(diào)整螺母圖4-10螺紋調(diào)隙式數(shù)控機床的進給系統(tǒng)（c）齒差調(diào)隙式（圖4-11）。1、4-內(nèi)齒圈；2、3-單螺母圖4-11齒差調(diào)隙式

數(shù)控機床的進給系統(tǒng)圖4-14滾珠絲杠在機床上的支承方式

滾珠絲杠齒形帶及帶輪絲杠母潤滑油管伺服電機數(shù)控機床用導(dǎo)軌

（1）滑動導(dǎo)軌。在數(shù)控機床上常用的滑動導(dǎo)軌有液體靜壓導(dǎo)軌、氣體靜壓導(dǎo)軌和貼塑導(dǎo)軌。①液體靜壓導(dǎo)軌。在兩導(dǎo)軌工作面間通入具有一定壓力的潤滑油，形成靜壓油膜，使導(dǎo)軌工作面間處于純液態(tài)摩擦狀態(tài)，摩擦系數(shù)極低。②氣體靜壓導(dǎo)軌。在兩導(dǎo)軌工作面間通入具有恒定壓力的氣體，使兩導(dǎo)軌面形成均勻分離，以得到高精度的運動。③貼塑導(dǎo)軌。在動導(dǎo)軌的摩擦表面上貼上一層由塑料等其他化學(xué)材料組成的塑料薄膜軟帶。數(shù)控機床用導(dǎo)軌

（2）滾動導(dǎo)軌。滾動導(dǎo)軌的最大優(yōu)點是摩擦系數(shù)小，一般為0.0025～0.005近年來數(shù)控機床愈來愈多地采用由專業(yè)廠家生產(chǎn)的直線滾動導(dǎo)軌副或滾動導(dǎo)軌塊。這種導(dǎo)軌組件本身制造精度很高，對機床的安裝基面要求不高，安裝、調(diào)整都非常方便。

數(shù)控機床用導(dǎo)軌

如圖4-16所示為一種滾動導(dǎo)軌塊組件，其特點是剛度高、承載能力大、導(dǎo)軌行程不受限制。當(dāng)運動部件移動時，滾珠3在支承部件的導(dǎo)軌與本體6之間滾動，同時繞本體6循環(huán)滾動。每一導(dǎo)軌上使用導(dǎo)軌塊的數(shù)量可根據(jù)導(dǎo)軌的長度和負載的大小確定。1-防護板；2-端蓋；3-滾珠；4-導(dǎo)向片；5-保護架；6-本體圖4-16滾動導(dǎo)軌塊組件自動換刀裝置

數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔刀架、加工中心的刀庫及換刀機構(gòu)，能夠使工件一次裝夾后不用再拆卸工件就可完成多工序的加工。

自動換刀裝置

一、自動換刀裝置的形式1.回轉(zhuǎn)刀架換刀數(shù)控車床上使用的回轉(zhuǎn)刀架是一種最簡單的自動換刀裝置，根據(jù)不同加工對象，可以設(shè)計成四方刀架和六角刀架等多種形式。數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架動作的要求是刀架抬起、刀架轉(zhuǎn)位、刀架定位和刀架夾緊。

自動換刀裝置

如圖4-17所示為數(shù)控車床六角回轉(zhuǎn)刀架，它適用于盤類零件的加工。1－活塞2－刀架體3、7－齒輪4－齒圈5－空套齒輪6－活塞8－齒條9－固定插銷10－活動插銷11－推桿12－觸頭

自動換刀裝置

2.轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置一般數(shù)控機床常采用轉(zhuǎn)塔頭式換刀裝置，如數(shù)控車床的轉(zhuǎn)塔刀架，數(shù)控鉆鏜床的多軸轉(zhuǎn)塔頭等。在轉(zhuǎn)塔的各個主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需要的旋轉(zhuǎn)刀具，當(dāng)發(fā)出換刀指令時，各種主軸頭依次轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主運動，使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不同加工位置的主軸都與主運動脫開。

自動換刀裝置

1-主軸；2-端蓋；3-螺母；4-套筒；5、6、15-齒輪；7、8-鼠齒盤；9、11-推力軸承；10-轉(zhuǎn)塔刀架；12-活塞13-中心液壓缸；14-操縱桿；16-頂桿；17-螺釘；18-軸承

圖4-18臥式八軸轉(zhuǎn)塔頭

自動換刀裝置

3.車削中心用動力刀架如圖4-19(a)所示為意大利Baruffaldi公司生產(chǎn)的適用于全功能數(shù)控車床及車削中心的動力轉(zhuǎn)塔刀架。如圖4-19(b)所示為該轉(zhuǎn)塔刀架的傳動示意圖。圖4-19動力轉(zhuǎn)塔刀架自動換刀裝置

二、帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)自動換刀數(shù)控機床多采用刀庫式自動換刀裝置。帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)由刀庫和刀具交換機構(gòu)組成，它是多工序數(shù)控機床上應(yīng)用最廣泛的換刀方法。整個換刀過程較為復(fù)雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準的刀柄上，在進行尺寸預(yù)調(diào)整之后，按一定的方式放入刀庫，換刀時先在刀庫中進行選刀，并由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具。在進行刀具交換之后，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放入刀庫。常見的刀庫形式有3種，即盤形刀庫，鏈式刀庫，格子箱刀庫等。自動換刀裝置1.直接在刀庫與主軸（或刀架）之間換刀的自動換刀裝置這種換刀裝置只具備一個刀庫，刀庫中儲存著加工過程中需使用的各種刀具，利用機床本身與刀庫的運動實現(xiàn)換刀過程。如圖4-20所示為自動換刀數(shù)控立式車床示意圖。1-工作臺；2-工件；3-立柱4-橫梁；5-刀架滑座6-刀架滑枕；7-刀庫圖4-20自動換刀數(shù)控立式車床示意圖自動換刀裝置

1-刀庫；2-換刀機械手；3、4-刀具主軸；5-轉(zhuǎn)塔頭；6-工件；7-工作臺圖4-22機械手和轉(zhuǎn)塔頭配合刀庫換刀的自動換刀過程

自動換刀裝置

刀具交換裝置數(shù)控機床的自動換刀裝置中，實現(xiàn)刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式通常分為由刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換和采用機械手交換刀具兩類。自動換刀裝置1.利用刀庫與機床主軸的相對運動實現(xiàn)刀具交換的裝置此裝置在換刀時必須首先將用過的刀具送回刀庫，然后再從刀庫中取出新刀具，這兩個動作不可能同時進行，如圖4-23所示的數(shù)控立式鏜銑床就是采用這類刀具交換方式的實例。

1-工件；2-刀具；3-主軸

4-主軸箱；5-刀庫圖4-23數(shù)控立式鏜銑床自動換刀裝置

圖4-24雙臂機械手常用機構(gòu)

自動換刀裝置

如圖4-25所示是雙刀庫機械手換刀裝置圖4-25雙刀庫機械手換刀裝置

自動換刀裝置

根據(jù)各類機床的需要，自動換刀數(shù)控機床所使用的刀具的刀柄有圓柱形和圓錐形兩種。為了使機械手能可靠地抓取刀具，刀柄必須有合理的夾持部分，而且應(yīng)當(dāng)盡可能使刀柄標準化。如圖4-26所示是常用的兩種刀柄結(jié)構(gòu)。V形槽夾持結(jié)構(gòu)（圖4-26(a)）適用于圖4-24的各種機械手法蘭盤夾持結(jié)構(gòu)（圖4-26(b)）適用于鉗式機械手裝夾圖4-26刀柄結(jié)構(gòu)自動換刀裝置

四、機械手機械手的形式常見的有如圖4-27所示的幾種形式。圖4-27各種形式的機械手

自動換刀裝置

1.單臂單爪回轉(zhuǎn)式機械手這種機械手的手臂可以回轉(zhuǎn)不同的角度，進行自動換刀，手臂上只有一個卡爪，不論在刀庫上或是在主軸上，均靠這一個卡爪來裝刀及卸刀，因此換刀時間較長，見圖4-27a。

2.單臂雙爪回轉(zhuǎn)式機械手這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工，一個卡爪只執(zhí)行從主軸上取下“舊刀”送回刀庫的任務(wù)。另一個卡爪則執(zhí)行由刀庫取出“新刀”送到主軸的任務(wù)，其換刀時間較上述單爪回轉(zhuǎn)式機械手要少，見圖4-27b。

自動換刀裝置

3.雙臂回轉(zhuǎn)式機械手這種機械手的兩臂各有一個卡爪，兩個卡爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉(zhuǎn)180o后又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。換刀時間較以上兩種單臂機械手均短，是最常用的一種形式。圖4-27c右邊的一種機械手在抓取或?qū)⒌毒咚腿氲稁旒爸鬏S時，兩臂可伸縮。

4.雙機械手這種機械手相當(dāng)于兩個單臂單爪機械手，互相配合起來進行自動換刀。其中一個機械手從主軸上取下“舊刀”送回刀庫，另一個機械手由刀庫取出“新刀”裝入機床主軸，見圖4-27d。

自動換刀裝置

5.雙臂往復(fù)交叉式機械手這種機械手的兩手臂可以往復(fù)運動，并交叉成一定角度。一個手臂從主軸上取下“舊刀”送回刀庫，另一個手臂由刀庫取出“新刀”裝入機床主軸。整個機械手可沿某導(dǎo)軌直線移動或繞某個轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)刀庫與主軸間的運刀工作，見圖4-27e。

6.雙臂端面夾緊式機械手這種機械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。前幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面以抓取刀具，這種機械手則夾緊刀柄的兩個端面，見圖4-27f。

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺與分度工作臺

一、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的功用有兩個：一是使工作臺進行圓周進給運動，二是工作臺進行分度運動。

用于開環(huán)系統(tǒng)中的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪夾緊裝置等組成。當(dāng)接到控制系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)指令后，首先要把蝸輪松開，然后開動電液脈沖馬達，按照指令脈沖來確定工作臺回轉(zhuǎn)的方向、速度、角度大小以及回轉(zhuǎn)過程中速度的變化等參數(shù)。當(dāng)工作臺回轉(zhuǎn)完畢后，再把蝸輪夾緊。

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺與分度工作臺

1-電液脈沖馬達2-偏心環(huán)3-主動齒輪4-從動齒輪5-銷釘6-鎖緊瓦7-套筒8-螺釘9-絲杠10-蝸桿11-蝸輪12、13-夾緊瓦14-液壓缸15-活塞16-彈簧17-鋼球18-底座19-光柵20、21-軸承

JCS-013型自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺與分度工作臺

圖4-29定位銷式分度工作臺

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺與分度工作臺

2.齒盤式分度工作臺

圖4-30為Z6525·8型轉(zhuǎn)塔式坐標臥式鉆床的齒盤分度工作臺的液壓系統(tǒng)圖，圖4-31為分度工作臺的結(jié)構(gòu)圖。

圖4-30分度工作臺的液壓系統(tǒng)

高速動力卡盤與其它輔助裝置

一、高速動力卡盤高速動力卡盤一般只用于數(shù)控機床。隨著卡盤的轉(zhuǎn)速提高，由卡爪、滑座和緊固螺釘組成的卡爪組件離心力急劇增大，卡爪對零件的夾緊力下降。增大動態(tài)夾緊力有如下幾種途徑：（1）加大靜態(tài)夾緊力，但這會消耗更多的能源和因夾緊力過大造成零件變形。（2）減輕卡爪組件質(zhì)量，以減小離心力，為此常采用斜齒條式結(jié)構(gòu)。（3）增加離心力補償裝置，利用補償裝置的離心力抵消卡爪組件離心力造成的夾緊損失。高速動力卡盤與其它輔助裝置

二、尾座車床尾座一般是在加工時對工件起輔助支撐作用，它由尾座體和尾座套筒兩部分組成。尾座體可在床身上移動和固定。尾座套筒前端安裝頂針，套筒可以自動伸出和縮回，實現(xiàn)頂尖對工件的支撐作用。如圖4-32所示為數(shù)控車床的尾座結(jié)構(gòu)圖。數(shù)控車床的尾座結(jié)構(gòu)圖高速動力卡盤與其它輔助裝置

三、分度頭分度頭是將工件夾持在卡盤或兩頂尖間，并使其旋轉(zhuǎn)、分度和定位的機床附件。它的作用是按照控制裝置的信號或指令做回轉(zhuǎn)分度或連續(xù)回轉(zhuǎn)進給運動，以使數(shù)控機床能完成指定的加工工序。按其傳動、分度形式可分為蝸桿副分度頭、度盤分度頭、孔盤分度頭、槽盤分度頭、端齒盤分度頭和其他分度頭(包括電感分度頭和光柵分度頭)。按其功能可分為萬能分度頭、半萬能分度頭、等分分度頭。按其結(jié)構(gòu)形式可分為立臥分度頭、可傾分度頭、懸梁分度頭。分度頭作為通用型機床附件其結(jié)構(gòu)主要由夾持部分、分度定位部分和傳動部分組成。項目一數(shù)控機床的機械知識概述

2.數(shù)控機床的功能和性能對機械結(jié)構(gòu)的影響數(shù)控機床為了體現(xiàn)自身的特點，在功能和性能上較普通機床有很大的增強和提高，正是由于功能和性能的變化，數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)在不斷發(fā)展中也發(fā)生了重大變革。數(shù)控機床是按數(shù)控系統(tǒng)給出的指令自動地進行加工的，與普通機床在加工過程中需要人手動進行操作、調(diào)整的情況大不相同，這就要求數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)要適應(yīng)自動化控制的需要。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述數(shù)控機床不僅要求有很高的加工精度、加工效率以及穩(wěn)定的加工質(zhì)量，而且還要求加工時能工序集中，一機多用，這就要求數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)不僅要有較好的剛度和抗振性，還要盡量減少熱變形和運動部件的摩擦產(chǎn)生溫差引起的熱負載。數(shù)控機床要充分滿足工藝復(fù)合化和功能集成化的要求。所謂“工藝復(fù)合化”，簡單地說就是“一次裝夾，多工序加工”。而“功能集成化”則是指工件的自動定位，機內(nèi)對刀，刀具破損監(jiān)控，機床與工作精度檢測和補償?shù)裙δ堋Ｏ乱豁摲祷厣弦豁擁椖恳粩?shù)控機床的機械知識概述三、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的主要特點和要求

1.高靜、動剛度機床的剛度是指在切削力和其他力的作用下，反抗變形的能力。機床在靜態(tài)力(如運動部件和工作的自重)作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機床的靜剛度，機床在動態(tài)力(如切削力、驅(qū)動力、加速和減速所引起的慣性力、摩擦阻力等)作用下所表現(xiàn)的剛度稱為機床的動剛度。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述由于機床機械結(jié)構(gòu)的情況復(fù)雜，一般很難對機床的結(jié)構(gòu)剛度進行精確的理論計算，設(shè)計者往往只能對部分構(gòu)件(如軸、絲杠等)用計算方法求算其剛度，而對于床身、立柱、工作臺等零部件的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形、接合面的接觸變形等，只能簡化進行近似計算，計算結(jié)果往往與實際相差很大，故只能作定性分析的參考。即使采用有限元法來進行計算，通常仍需對模型、實物或類似的樣機進行試驗、分析和對比以確定合理的結(jié)構(gòu)方案。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述但一般來說，對普通機床和同類型的數(shù)控機床在剛度方面的要求是一致的，只是要求的程度應(yīng)該是有差異的。數(shù)控機床為獲得高效率而具有的大功率和高速度，使它所承受的各種外力負載情況更加惡劣，而且對加工過程的自動化也使得加工誤差無法由人工干預(yù)來修正和補償。所以數(shù)控機床的變形對加工精度的影響會更為嚴重。為保證數(shù)控機床在自動化、高效率的切削條件下獲得穩(wěn)定的高精度，其機械結(jié)構(gòu)往往要求具有更高的抗振性。有標準規(guī)定數(shù)控機床的剛度系數(shù)應(yīng)比類似的普通機床高50%。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

2.良好的抗振性機床工作時可能產(chǎn)生兩種形態(tài)的振動:強迫振動和自激振動。機床的抗振性指的就是機床抵抗這兩種振動的能力。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

強迫振動是在各種動態(tài)力(如高速回轉(zhuǎn)部件的不平衡力，高速往復(fù)運動部件的換向沖擊力，斷續(xù)切削時變動的切削力等)作用下被迫產(chǎn)生的振動。如振源頻率與機床某主要部件(如主軸部件、床身)的某一振型的固有頻率重合，還將發(fā)生共振。此時振幅增大，零件表面的加工質(zhì)量嚴重下降，甚至使切削過程自身激發(fā)振動。自激振動的頻率接近或略高于機床主振型的低階固有頻率，振幅比較大，會對加工過程產(chǎn)生極為不利的影響。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述數(shù)控機床的性能決定了它在工作時常需采用高速、高效的切削方式，而高速、高效的切削又是產(chǎn)生動態(tài)力和大切削寬度(影響自激振動的主要因素)的直接原因，并且切削過程的自動化又使得振動難以由人工來控制和消除，所以數(shù)控機床只有靠自身機床結(jié)構(gòu)的高抗振性來減小和克服振動對加工精度、加工過程的影響。因此，在設(shè)計數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)時，要采取措施提高機床的抗振性。常用的方法有:提高機床的靜態(tài)剛度，增強構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的阻尼，減小機床的內(nèi)部振源等。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

3.高靈敏度數(shù)控機床的精度比普通機床高，因而運動部件應(yīng)具有高靈敏度。要實現(xiàn)這一點，從機械結(jié)構(gòu)方面來說，最重要的是要選好所用的導(dǎo)軌副，因為運動部件所受的摩擦阻力主要來自導(dǎo)軌副。現(xiàn)代數(shù)控機床上廣泛采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌等，這些導(dǎo)軌都有一個共同的優(yōu)點，即動、靜摩擦系數(shù)很小，并且其差值也很小。采用這些導(dǎo)軌可能保證運動部件在高速進給時不振動，低速進給時不爬行，并且有較高的靈敏度。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述另一方面，驅(qū)動運動部件的動力源選擇直流或交流伺服電機，配以具有高傳動效率、無間隙的末級傳動裝置。如靜壓蝸輪蝸桿副、預(yù)載雙齒輪齒條副、滾珠絲杠螺母副等，也是保證運動部件的高靈敏度的一個強有力的條件。再者，數(shù)控機床廣泛采用伺服電機，調(diào)速范圍大，并可無級調(diào)速，這就使得主軸箱、進給變速箱及其傳動系統(tǒng)大為簡化，箱體結(jié)構(gòu)簡單。齒輪、軸承和軸類零件的數(shù)量大為減少甚至不用齒輪，由電動機直接帶動主軸或進給滾珠絲杠，對提高數(shù)控機床的靈敏度是極有好處的。對于主軸而言，由于既要在高轉(zhuǎn)速下回轉(zhuǎn)，又要有高剛度、高靈敏度，因而在考慮其機械結(jié)構(gòu)時，多數(shù)采用滾動軸承或靜壓軸承。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

4.熱變形小

熱膨脹是各種金屬和非金屬材料的固有特性。機床工作時，切削過程、電動機、液壓系統(tǒng)和機械摩擦都會發(fā)熱，這些產(chǎn)生熱量的部件和部位稱為熱源。熱源產(chǎn)生的熱量一部分由切屑和冷卻液帶走，另一部分通過傳導(dǎo)、對流、輻射傳遞給機床的各個部件，引起溫升，產(chǎn)生熱膨脹。機床的熱變形是影響加工精度的重要因素。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

熱變形影響加工精度的原因，主要是由于熱源分布不均勻，熱源產(chǎn)生的熱量不等，各處零件的質(zhì)量不均，形成各部位的溫升不一致，從而產(chǎn)生不均勻的溫度場和不均勻的熱膨脹變形，以致影響刀具與工件的正確相對位置。數(shù)控機床的主軸和運動部件常在高速狀態(tài)下工作，會因采用大切削量而帶來大量的熾熱切削，其發(fā)熱遠較普通機床嚴重。由于熱變形是在機床工作過程中產(chǎn)生的，對加工精度的影響往往很難由機床操作者修正，所以在考慮數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)時，應(yīng)對如何減小機床的熱變形予以特別重視。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述另外，對于滾珠絲杠結(jié)構(gòu)還可采用預(yù)拉伸方式來減小絲杠的熱變形。其原理是:在加工滾珠絲杠時，使螺距略小于名義值，裝配時對絲杠進行預(yù)拉伸，從而使其螺距值達到名義值，當(dāng)絲杠工作受熱，絲杠中的拉應(yīng)力補償了熱應(yīng)力，從而減小了熱伸長。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述

5.高精度保持性和高可靠性數(shù)控機床自身的精度是很高的，因此可獲得較高的加工精度。為保證高生產(chǎn)效率，數(shù)控機床常在高速或強力切削下滿載工作。為保證機床具有穩(wěn)定的加工精度，就要求數(shù)控機床具有很高的精度保持性。要做好這一點，在設(shè)計時除了對各主要部件、零件要正確選擇材料，防止使用中的變形和快速磨損外，還要求采用新工藝、新技術(shù)以及加強特定的工藝措施。下一頁返回上一頁項目一數(shù)控機床的機械知識概述如淬火和磨削導(dǎo)軌、粘貼抗磨塑料導(dǎo)軌等，以提高運動部件的耐磨性，從而達到具有較高的精度保持性的目的。數(shù)控機床是根據(jù)數(shù)控程序自動進行加工，尤其在柔性制造系統(tǒng)(FMS)中的數(shù)控機床，可在一定時間內(nèi)實現(xiàn)無人管理，因此要求機床具有很高的可靠性。除一些運動部件應(yīng)保證不出故障外，對于系統(tǒng)中動作頻繁的刀庫、換刀機構(gòu)、托盤、工作交換裝置等部件，都必須保持在長期工作中十分可靠?？傊F(xiàn)代數(shù)控機床不斷向高效率、高質(zhì)量、高柔性、高速度、低成本及智能化的方向發(fā)展，其機床本體的各主要部件，如導(dǎo)軌、主軸、工作臺、傳動元件、刀庫、機械手、工件交換裝置等都應(yīng)符合上述要求。返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法一、機床機械故障診斷概述

1.機械故障定義所謂機械故障，就是指機械系統(tǒng)(零件、組件、部件或整臺設(shè)備乃至一系列的設(shè)備組合)因偏離其設(shè)計狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象。如機床運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、軸承噪聲過大、機械手夾持刀柄不穩(wěn)定等現(xiàn)象都是機械故障的表現(xiàn)形式。下一頁返回項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

2.機械故障診斷所謂機械故障診斷，就是對機械系統(tǒng)所處的狀態(tài)進行監(jiān)測，判斷其是否正常。當(dāng)機械系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，會使某些特性改變，產(chǎn)生能量、力、熱及摩擦等各種物理和化學(xué)參數(shù)的變化，發(fā)出各種不同的信息。維修人員捕捉這些變化的征兆、檢測變化的信號及規(guī)律，從而判定故障發(fā)生的部位、性質(zhì)、大小，分析原因和異常情況，預(yù)報其發(fā)展趨勢，判別損壞情況，作出決策，消除故障隱患，防止事故的發(fā)生，這就是機械故障診斷。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

3.機械故障診斷的意義應(yīng)用機械故障診斷技術(shù)對機械系統(tǒng)進行監(jiān)測和診斷，能及時發(fā)現(xiàn)機器的故障和預(yù)防設(shè)備惡性事故的發(fā)生，從而避免人員的傷亡、環(huán)境的污染和巨大的經(jīng)濟損失，還可以找出生產(chǎn)系統(tǒng)中的事故隱患，從而對機械設(shè)備和工藝進行改造，以消除事故隱患。另外，更重要的意義還在于對設(shè)備維修制度的改革，將傳統(tǒng)的定期維修改變?yōu)轭A(yù)知維修，從而大大提高機械系統(tǒng)運行的安全性、可靠性和利用率，節(jié)約大量維修時間和費用，進而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

4.機械故障診斷的任務(wù)

(1)診斷引起機械系統(tǒng)的劣化或故障的主要原因。

(2)掌握機械系統(tǒng)劣化、故障的部位、程度及原因等情況。

(3)了解機械系統(tǒng)的性能、強度、效率。

(4)預(yù)測機械系統(tǒng)的可靠性及使用壽命。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法二、機床機械故障分類機械故障可以從不同的角度來進行分類。不同的分類方法反映了機械故障的不同側(cè)面，對機械故障進行分類的目的是為了更好地針對不同的故障形式采取相應(yīng)的對策。機械故障可按其原因、性質(zhì)、影響、特點等情況作如下分類。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

1.按故障發(fā)生原因劃分

(1)磨損性故障:機械系統(tǒng)因使用過程中的正常磨損而引發(fā)的故障，對這類故障形式，一般只進行壽命預(yù)測。

(2)錯用性故障:因使用不當(dāng)而引發(fā)的故障。

(3)先天性故障:由于設(shè)計或制造不當(dāng)而造成機械系統(tǒng)中存在某些薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

2.按故障性質(zhì)劃分

(1)間斷性故障:只是短期內(nèi)喪失某些功能，稍加修理調(diào)試就能恢復(fù)，不需要更換零件。

(2)永久性故障:某些零件已損壞，需要更換或修理才能恢復(fù)

3.按故障發(fā)生后的影響程度劃分

(1)部分性故障:設(shè)計功能部分喪失的故障。

(2)完全性故障:設(shè)計功能完全喪失的故障。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

4.按故障造成的后果劃分

(1)危害性故障:會對人身、生產(chǎn)和環(huán)境造成危險或危害的故障。如機床保護系統(tǒng)不能有效工作而造成損害工件或操作者等。

(2)安全性故障:不會對人身、生產(chǎn)和環(huán)境造成危害的故障。如保護系統(tǒng)在不需要保護時動作等。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

5.按故障發(fā)生的快慢劃分

(1)突發(fā)性故障:不能靠早期測試檢測出來的故障。即此類故障是不可預(yù)測的，對這類故障只能進行預(yù)防，如過載造成機件損壞。

(2)漸發(fā)性故障:故障的發(fā)展有一種過程，因而可對其進行預(yù)測和監(jiān)視如疲勞裂紋的產(chǎn)生和擴展。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

6.按故障發(fā)生頻次劃分

(1)偶發(fā)性故障:發(fā)生頻率很低的故障，即“意外現(xiàn)象”。

(2)多發(fā)性故障:經(jīng)常發(fā)生的故障。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

7.按故障發(fā)生、發(fā)展規(guī)律劃分

(1)隨機故障:故障發(fā)生的時間是隨機的。

(2)有規(guī)則故障:故障的發(fā)生比較有規(guī)則。機械故障還可以從其他角度來進行分類，但不管如何分類，每一種故障都有其主要特征，即所謂故障模式或故障狀態(tài)。即使僅就機械故障而言，要將其一一羅列也是相當(dāng)復(fù)雜的，但歸納它們的共同形態(tài)，可列出下列數(shù)種:異常振動、磨損、疲勞、裂紋、破斷、過度變形、腐蝕、剝離、滲漏、堵塞、異常聲響、油質(zhì)劣化、材料劣化、粘合、污染、不穩(wěn)定及其他。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法三、機械故障診斷手段劃分

1.按目的劃分按目的劃分可分為功能診斷和運行診斷。對新安裝或剛維修好的機械系統(tǒng)需要診斷它的功能是否正常，并根據(jù)診斷和檢查的結(jié)果對它進行調(diào)整，這就是功能診斷。而對正常運行的機械系統(tǒng)則進行狀態(tài)的診斷，監(jiān)視其故障的發(fā)生和發(fā)展，這就稱為運行診斷。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

2.按方式劃分按方式劃分可分為定期診斷和在線監(jiān)測。定期診斷是指間隔一定時間對工作的機床進行一次檢查和診斷，也叫巡回檢查和診斷，簡稱巡檢。在線監(jiān)測是采用現(xiàn)代化儀表和計算機信號處理系統(tǒng)對機器或設(shè)備的運行狀態(tài)進行連續(xù)監(jiān)測和控制。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

3.按提取信息的方式劃分按提取信息的方式劃分可分為直接診斷和間接診斷。直接根據(jù)關(guān)鍵零件的信息確定這些零部件的狀態(tài)叫做直接診斷。如通過檢測齒輪的安裝偏心和運動偏心等參數(shù)判斷齒輪運轉(zhuǎn)是否正常即屬此類。由于受結(jié)構(gòu)和運行條件等因素的限制不能進行直接診斷，則采取間接診斷方法，如通過檢測箱體的振動來判斷齒輪箱中的齒輪是否正常等。這種間接診斷方法往往要匯集多方面的信息，反復(fù)分析驗證，才能避免誤診。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

4.按診斷所要求的機械運行工況條件劃分按診斷所要求的機械運行工況條件劃分可分為常規(guī)診斷和特殊診斷。在常規(guī)工況也就是機械的正常運行條件下進行的診斷叫做常規(guī)診斷。而對于某些機械，需為其創(chuàng)造特殊的工作條件才能對其進行的診斷稱為特殊診斷。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

5.按診斷過程劃分按診斷過程劃分可分為簡易診斷和精密診斷。簡易診斷是對機械系統(tǒng)的狀態(tài)作出相對粗略的判斷，即作出概括性評價的診斷方法。而在簡易診斷基礎(chǔ)上更為細致的診斷，需詳細地分析出故障原因、故障部位、故障程度及其發(fā)展趨勢等一系列問題的診斷稱為精密診斷。對于具體的機械系統(tǒng)，究竟采用哪些診斷方法，需要根據(jù)其重要程度、故障的危害程度和運行中故障產(chǎn)生和發(fā)展的速度等，綜合進行考慮，選擇最佳的和經(jīng)濟可行的診斷方法。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法四、常用的數(shù)控機床機械故障診斷方法數(shù)控機床機械故障診斷包括對數(shù)控機床運行狀態(tài)的識別，對其運行過程的監(jiān)測，以及對其發(fā)展趨勢的預(yù)測三個方面。通過對數(shù)控機床機械裝置的某些特征參數(shù)，如振動、噪聲和溫度等進行測定，將測定值與規(guī)定的正常值進行比較，以判斷機械的工作狀態(tài)是否正常。若對機械裝置是行定期或連續(xù)監(jiān)測，便可獲得機械裝置狀態(tài)變化的趨勢性規(guī)律，從而對機械裝置的運行狀態(tài)進行預(yù)測和預(yù)報。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法隨著電子測試技術(shù)、信號處理技術(shù)以及計算機的迅猛發(fā)展，對數(shù)控機床機械故障診斷的方法已從傳統(tǒng)的憑感覺器官和經(jīng)驗來判定故障的部位和原因，拓展到采用先進測試儀器和手段乃至故障診斷專家系統(tǒng)等現(xiàn)代化的故障診斷方法來對機械故障進行診斷和預(yù)測。

1.簡易診斷法簡易診斷法是靠人的感官功能(視、聽、觸、嗅等)，借助一些常用工、量具對機床的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和判斷的過程。在對機械故障進行診斷之前，通常應(yīng)詢問下列情況:下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

(1)機床開動時有何異常現(xiàn)象，故障是在什么情況下發(fā)生的，操作者都做過什么操作。

(2)對比故障前后工件的精度和表面粗糙度，以便分析故障產(chǎn)生的原因。

(3)主軸系統(tǒng)、進給系統(tǒng)是否能正常工作，有無異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。

(4)潤滑油品牌號是否符合規(guī)定，用量是否適當(dāng)。

(5)以前曾發(fā)生過什么故障，是如何處理的，機床何時進行過保養(yǎng)檢修等。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法在聽取故障情況介紹時，要特別仔細、認真并做好記錄，重要的地方要重新確認一下。在完成問詢之后，要通過視覺仔細觀察數(shù)控機床的機件有無松動、裂紋及其他損傷;可以檢查潤滑是否正常，有無干摩擦和跑、冒、滴、漏現(xiàn)象;可以觀察機床外表顏色是否發(fā)生變化，以判斷機床轉(zhuǎn)動部位有無長時間受熱升溫的現(xiàn)象;還可觀看油箱內(nèi)的油的稀稠、顏色是否異常，油箱內(nèi)沉積物中金屬磨粒的多少、大小及特點以判斷潤滑油是否變質(zhì)及相關(guān)機件的磨損情況;還可觀察機床主傳動及進給系統(tǒng)的傳動軸、滾珠絲杠是否變形，輪系中的各主要元件有否跳動等。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法利用聽覺細心判斷數(shù)控機床運轉(zhuǎn)的聲響。這是因為機床正常運轉(zhuǎn)時，所發(fā)出的聲響總是具有一定的音律和節(jié)奏，并保持一定程度的穩(wěn)定。利用聽覺對發(fā)生了故障的機床所出現(xiàn)的重、雜、堅、亂的異常噪聲與機床的正常聲響進行比對，判斷機床內(nèi)部是否出現(xiàn)松動、撞擊、不平衡等隱患。維修人員可以用手錘輕輕敲擊零件，可判斷零件是否缺損，有無裂紋產(chǎn)生。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法人的手指觸覺是很靈敏的，能較準確地分辨出80℃以內(nèi)的溫度，其誤差可準確到3~5℃。經(jīng)驗告訴我們，當(dāng)機床溫度在0℃左右時，手感冰涼，若觸摸時間較長會產(chǎn)生刺痛感;10℃左右時，手感較涼，但一般能忍受;20℃左右時，手感稍涼，隨著接觸時間延長，手感漸溫;30℃左右時，手感微溫，有舒適感;40℃左右時，手感較熱，有微燙感覺;50℃左右時，手感較燙，若用掌心按的時間較長，會有汗感;60℃左右時，手感很燙，但一般能忍受10s長的時間;70℃左右時，手感燙得灼痛，一般只能忍受3s長的時間，并且手的觸摸處會很快變紅;下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

80℃以上時，瞬時接觸手感“麻辣火燒”，時間過長，可出現(xiàn)燙傷。所以，在采用手指觸覺判斷溫度高低時，應(yīng)注意觸摸方法，一般先用右手微微彎曲的食指、中指、無名指指背中節(jié)部位試探性觸及機床表面，無灼痛感時，才可用手指肚或手掌觸摸機床表面，以判斷其溫升情況。另外，用手觸摸機床表面可以感覺出振動的強弱以及是否產(chǎn)生沖擊，從而判斷機床振動的情況。同時還可用手指直接感覺出機床的移動部件是否在爬行。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法利用人的嗅覺對機床的某些部位因劇烈摩擦，使附著的油脂或其他可燃物發(fā)生氧化、蒸發(fā)，以及因各種原因引起的燃燒所發(fā)出的氣味進行判斷，往往可收到較好的效果。一方面可幫助人們迅速找到故障部位，另一方面可根據(jù)氣味的種類判別是何種材料發(fā)出的，以便為診斷故障原因提供依據(jù)。采用簡易診斷法來判斷數(shù)控機床的故障，是定性的、粗略的和經(jīng)驗性的，但對數(shù)控機床的管理及維修仍有現(xiàn)實的意義。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

2.振動診斷法振動是一切作回轉(zhuǎn)或往復(fù)運動的機械設(shè)備最普遍的現(xiàn)象，數(shù)控機床也不例外。在機床運轉(zhuǎn)時，總是伴隨著振動，當(dāng)數(shù)控機床處于完好狀態(tài)時，其振動強度是在一定的允許范圍內(nèi)波動的，而出現(xiàn)故障時，其振動強度必然增強，振動性質(zhì)也發(fā)生變化。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法人們在長期實踐的基礎(chǔ)上，當(dāng)應(yīng)用振動診斷法，常采取從簡易診斷到精密診斷的診斷策略。所謂振動簡易診斷，就是利用一些簡單的測試儀器對所選定的數(shù)控機床進行粗略的診斷。即維修人員通過測量所選數(shù)控機床機械振動參數(shù)(包括位移、速度和加速度等)的幅值(如有效值、峰值等)，將它與標準值或經(jīng)驗值比較，從而初步判定機床是否有故障。因此常作為現(xiàn)場維修人員監(jiān)測數(shù)控機床狀態(tài)的手段。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法振動精密診斷是將測得的機床振動參數(shù)隨時間變化的時域信號(如圖4-5所示)，進行各種分析處理，最終得到振動的特征參數(shù)或其波形圖像，將它與機床正常運轉(zhuǎn)時的振動特征參數(shù)或振動波形圖像進行比較，從而判斷數(shù)控機床機械故障的原因、部位和程度。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

3.油樣分析法在數(shù)控機床中廣泛存在著兩類工作油:液壓油和潤滑油。它們中帶有大量的關(guān)于機床運行狀態(tài)的信息，特別是潤滑油，類似于血液在人體器官中流動，它在機床中循環(huán)流動，其所涉及的各摩擦副的磨損碎屑都將落入其中并隨之一起流動。所以通過對工作油液的合理采樣，并進行油樣分析處理后，就能間接監(jiān)測磨損的類型和程度，判斷磨損的部位，找出磨損的原因，從而對機床的工作狀況進行科學(xué)的判斷。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法對工作油進行油樣分析通常有五個步驟。

(1)采樣:采樣時必須采集能反映當(dāng)前機器中各個零部件運行狀態(tài)的油樣，即具有代表性的油樣。

(2)檢測:指對油樣進行分析時，用適當(dāng)?shù)姆椒y定油樣中磨損磨粒的各種特性，初步判斷機床的磨損狀態(tài)是正常磨損還是異常磨損。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

(3)診斷:如機床屬于異常磨損狀態(tài)，則需進一步進行診斷以確定磨損零件和磨損的類型。

(4)預(yù)測:指預(yù)測處于異常磨損狀態(tài)的機床零件的剩余壽命和今后的磨損類型。

(5)處理:根據(jù)所預(yù)測的磨損零件，磨損類型和剩余壽命即可對機床進行處理(包括確定維修方式、維修時間以及確定需要更換的零部件等)。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法油樣分析采用的方法有以下幾種:(1)油樣鐵譜分析法。油樣鐵譜分析法是目前使用最廣泛、最有發(fā)展前途的潤滑油樣分析方法。其基本原理是將油樣按一定的嚴格操作步驟稀釋在玻璃試管和玻璃片上，然后使該玻璃試管或玻璃片通過一個強磁場。在強磁場的作用下，不同大小的磨粒所能通過的距離不同，根據(jù)油樣中磨粒沉淀的情況即可以判斷出機器零件的磨損程度。用光學(xué)或電子顯微鏡觀察磨粒形貌，用光學(xué)顯微鏡還可以從磨粒的色澤判斷其成分。這樣，油樣鐵譜分析給我們提供了磨損磨粒的數(shù)量、粒度、形態(tài)和成分四種信息。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法油樣鐵譜分析法所使用的儀器比較低廉，提供的信息比較豐富。但對于非鐵磁材料不夠敏感，而且需要熟練的操作人員和遵守嚴格的操作步驟，才能使分析的結(jié)果具有可比性。這種方法適合于檢測粒度介于5~100μm的磨損磨粒。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

(2)油樣光譜分析法。油樣光譜分析法是利用油樣中所含金屬元素原子的光學(xué)電子在原子內(nèi)能級間躍遷產(chǎn)生的特征譜線來檢測該種元素的存在與否，而特征譜線的強度則與該種金屬元素的含量多少有關(guān)。這樣，通過光譜分析，就能檢測出油樣中所含金屬元素的種類及其濃度，以此推斷產(chǎn)生這些元素的磨損發(fā)生部位及其嚴重程度，并依此對相應(yīng)零部件的工況作出判斷，這種方法對有色金屬比較適用。油樣光譜分析法采用標準的光譜分析儀，這種儀器在生產(chǎn)上使用比較方便，其價格比較貴，從采樣到取得分析結(jié)果有較長的滯后時間。此外，由于方法本身的限制，不能給出磨損磨粒的形貌細節(jié)，所分析的磨粒大小一般只能小于10μm。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

(3)磁塞法。磁塞法早于油樣鐵譜分析技術(shù)，是在飛機、輪船和其他工業(yè)部門中長期采用的一種檢測方法，該方法也可應(yīng)用于數(shù)控機床。其基本是將磁塞安裝在潤滑系統(tǒng)中的管道內(nèi)，用以收集懸浮在潤滑油中的鐵磁性磨屑，然后用肉眼對所收集到的磨屑大小、數(shù)量和形貌進行觀測與分析，以此推斷機器零部件的磨損狀態(tài)。由此可以看出，磁塞檢查法是一種簡便易行的方法，適用于磨屑顆粒尺寸大于50μm的情況.

可見，以上三種方法對磨損粒尺寸的敏感范圍是不同的，用它們對工作油液進行分析和觀察，都有一定效果，但又各有其局限性，所以三種方法可互為補充。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

4.噪聲測量法噪聲也是數(shù)控機床機械故障的主信息來源之一，測聲法就是利用數(shù)控機床運轉(zhuǎn)時發(fā)出的聲音來進行診斷。數(shù)控機床噪聲的聲源主要有兩類:一類是來自運動的零部件，如電動機、油泵、齒輪、軸承等，其噪聲頻率與它們的運動頻率或固有頻率有關(guān);另一類是來自不動的零件，如箱體、蓋板、機架等，其噪聲是由于受其他振動源的誘發(fā)的而產(chǎn)生共鳴引起的。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法噪聲測量主要是測量聲壓級。測量儀器可用簡單的聲級計，也可用復(fù)雜的實驗室分析和處理系統(tǒng)。不同構(gòu)件會發(fā)出不同頻率的聲響，噪聲測量時需要對這些聲音進行頻譜分析，用振動分析儀器對聲音進行分析和處理，最后判斷是否存在故障及確定故障程度。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

5.溫度監(jiān)測法溫度是一種表象，它的升降反映了數(shù)控機床機械零部件的熱力過程，異常的溫度變化表明了熱故障。所以溫度與數(shù)控機床的運行狀態(tài)密切相關(guān)，溫度監(jiān)測也在數(shù)控機床機械故障診斷的各種方法中占有重要的地位。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法用溫度監(jiān)測法進行機械故障診斷時，通常根據(jù)測量時測溫傳感器是否與被測對象接觸，將測溫方式分為接觸式測溫和非接觸式測溫兩大類。其中接觸式測溫是將測溫傳感器與被測對象接觸，被測對象與測溫傳感器之間因傳導(dǎo)熱交換而達到熱平衡，根據(jù)測溫傳感器中的溫度敏感元件的某一物理性質(zhì)隨溫度而變化的特性來檢測溫度。目前，廣泛應(yīng)用的接觸式測溫方法主要有熱電偶法、熱電阻法和集成溫度傳感器法三種。采用接觸式測溫方法來測量數(shù)控機床各積分的表面溫度，具有快速、正確、方便的特點。而非接觸式測溫主要是采用物體熱輻射的原理進行的，又稱輻射測溫，此種方法在數(shù)控機床上不太適用。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法

6.無損探傷法無損探傷是在不損壞檢測對象的前提下，探測其內(nèi)部或外表的缺陷(傷痕)的現(xiàn)代檢測技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)中，許多重要設(shè)備的原材料、零部件、焊縫等必須進行必要的無損探傷，當(dāng)確認其內(nèi)部或表面不存在危險性或非允許缺陷時，才可以使用或運行。這種方法在數(shù)控機床的制造及其機械故障的診斷中也需要應(yīng)用。下一頁返回上一頁項目二數(shù)控機床機床機械故障診斷方法目前用于機器故障診斷的無損探傷方法多達幾十種，在工業(yè)生產(chǎn)檢驗中，應(yīng)用最廣泛的有超聲波探傷、射線探傷、磁粉探傷、滲透探傷等。就其檢測對象而言，超聲波探傷和射線探傷比較適合于檢測機體內(nèi)部缺陷，而對于機體表面缺陷采用磁粉探傷、滲透探傷則更為合適。除此之外，許多現(xiàn)代無損檢測技術(shù)如紅外線探傷、激光全息攝影、同位素射線示蹤等也已獲得了應(yīng)用，對數(shù)控機床采用無損探傷技術(shù)進行機械故障診斷可有效地提高機床的運行可靠性，另外，對于改進數(shù)控機床的設(shè)計制造工藝，降低制造成本也具有十分現(xiàn)實的意義。返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修數(shù)控機床的主傳動是承受主切削力的傳動運動，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度直接影響著機床的加工效率，而主軸部件是保證機床加工精度和自動化程度的主要部件，它們對數(shù)控機床的性能有著決定性的影響，其外形如圖4-6所示。下一頁返回項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修由于數(shù)控機床的主軸驅(qū)動廣泛采用交、直流主軸電動機，這就使得主傳動的功率和調(diào)速范圍較普通機床大為增加。同時為了進一步滿足對主傳動調(diào)速和扭矩輸出的要求，在數(shù)控機床上常采用機電相結(jié)合的方法，即同時采用電動機調(diào)速和機械齒輪變速這兩種方法。其中，通過齒輪減速來擴大輸出扭矩，利用齒輪換擋來進一步擴大調(diào)速范圍。盡管如此，數(shù)控機床的主傳動變速機構(gòu)仍較以往的普通機床有了極大的簡化，主軸箱內(nèi)各種零件如軸、齒輪、軸承等的數(shù)量都大為減少，這就使得可能出現(xiàn)機械故障的部位也大為減少。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修一、主傳動系統(tǒng)

(1)采用齒輪變速的形式。滑移齒輪的換擋常采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動，還可通過電磁離合器直接實現(xiàn)換擋。這種配置方式在大中型機床中采用較多。

(2)采用帶傳動的形式。這種形式可避免齒輪傳動引起的振動與噪聲，但只能用在低扭矩的情況下。這種配置在小型機床中經(jīng)常使用。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

(3)由調(diào)速電動機直接驅(qū)動的形式。這種傳動形式簡化了機構(gòu)、提高了主軸的剛度，是一種非常好的傳動形式，其輸出扭矩比較小。結(jié)合上述幾種形式，根據(jù)日常使用過程中出現(xiàn)的情況，現(xiàn)將數(shù)控機床中主傳動系統(tǒng)在傳動過程中經(jīng)常出現(xiàn)的主要幾種故障現(xiàn)象羅列如下，并說明其對應(yīng)的故障診斷排除方法。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

1.噪聲過大主傳動系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的原因有多種多樣的。對齒輪變速的形式，一般是因為齒輪嚙合間隙不均勻或齒輪已損壞造成的，而造成齒輪嚙合間隙不均勻的主要因素是加工與裝配精度不高。如果發(fā)現(xiàn)齒輪已損壞，應(yīng)立即更換齒輪，同時應(yīng)注意提高齒輪的制造及裝配精度，精度越高，噪聲越小。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修另外，在設(shè)計時應(yīng)盡量減少齒輪的對數(shù)，適當(dāng)限制齒輪的直徑(尤其在高速傳動鏈中)，這是因為齒輪直徑越大，在工作時相對同樣轉(zhuǎn)速條件下的線速度就越大。據(jù)實驗證明，齒輪的線速度降低50%，噪聲可降低60dB。因此，在機床設(shè)計時應(yīng)盡量減少使用線速度超過10~12m/s的高速齒輪，這是避免主傳動系統(tǒng)噪聲的非常有效的措施。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修減小齒輪噪聲的方法還有:在傳動軸剛度允許的條件下采用斜齒或人字齒輪，以減小齒輪的嚙合角，從而降低齒輪噪聲;提高傳動箱箱體的剛性，箱體剛性越好，振動越小，噪聲也越小;盡量減小齒輪軸、孔間的配合間隙和傳動間隙，即采用消隙的結(jié)構(gòu);改善潤滑條件，確保齒輪嚙合面及支撐軸承處潤滑正常等。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修對于帶傳動的形式，產(chǎn)生噪聲的主要原因有主軸與電動機連接的皮帶過緊，大帶輪與小帶輪傳動平衡情況不佳。此時應(yīng)移動電動機座，使皮帶松緊度合適，將脫離了平衡的帶輪重新進行平衡。有時主傳動系統(tǒng)的噪聲是由于系統(tǒng)中傳動軸承損壞或傳動軸彎曲造成的，此時應(yīng)修復(fù)或更換軸承，校直傳動軸，以消除噪聲。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

2.變速時掛不上擋這一類機械故障多出在采用齒輪變速的形式時，當(dāng)用液壓撥叉來帶動齒輪換擋時，因滑動齒輪嚴重撞擊而使倒角處打毛、翻邊所造成的。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修產(chǎn)生這一故障的原因通常是由于液壓變速系統(tǒng)中的液壓元件(如變速油缸)不具有良好的速度調(diào)節(jié)功能，或相應(yīng)的電磁元件(如電磁換向閥)不具有“記憶”功能所致。在數(shù)控機床中，由于變速換擋都是由機床根據(jù)指令自動完成的，所以組成變速系統(tǒng)的各元件均應(yīng)適應(yīng)這一特點。有的數(shù)控機床在控制變速油缸運動時采用信號桿配接近開關(guān)的組合方式，對解決這一類機械故障是行之有效的方法。即使這樣，也應(yīng)該定期檢查接近開關(guān)是否因機床振動而產(chǎn)生松脫、移位等現(xiàn)象，從而避免同類故障的發(fā)生。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

3.主軸在強力切削時停轉(zhuǎn)這種情況往往出現(xiàn)在帶傳動的形式中，由于電動機與主軸連接的皮帶過松，或是由于皮帶表面有油、皮帶使用過久而失效等，均會造成上述故障。此時只須移動電動機，張緊皮帶，繼而將電動機座重新鎖緊;或是用汽油清洗皮帶表面油污，使之清潔后再重裝上;或是更換新皮帶等措施，即可排除故障。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修有時在齒輪傳動的系統(tǒng)中也會出現(xiàn)此類故障，這常常是由于在傳動系統(tǒng)中采用了摩擦離合器，而摩擦離合器調(diào)整過松或磨損過大的原因造成的。此時只需要重新調(diào)整摩擦離合器，或是修磨、更換摩擦片即可。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修二、主軸部件數(shù)控機床的主軸部件主要有以下幾部分:主軸本體及密封裝置、支承主軸的軸承、配置在主軸內(nèi)部的刀具自動卡緊及吹屑裝置、主軸的準停裝置等，如圖4-7所示。主軸部件質(zhì)量的好壞將直接影響加工質(zhì)量，因此對主軸部件的故障診斷及排除就顯得非常重要。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

1.主軸部件的結(jié)構(gòu)與調(diào)整

(1)主軸部件拆卸前的準備。做好相關(guān)的技術(shù)準備，相關(guān)部件的圖紙資料、工具的準備，拆卸主軸時需要使用的工具，工作場地的清理清潔。

(2)CK7815型數(shù)控車主軸部件的結(jié)構(gòu)及調(diào)整(如圖4-8)。拆卸與調(diào)整過程需要注意的事項:下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修①主軸為精密部件，選擇好拆卸環(huán)境，輕拿輕放。②拆卸過程要注意拆卸順序和使用適當(dāng)?shù)墓ぞ?。③軸承的拆卸要注意使用適當(dāng)?shù)墓ぞ?，在正確的部位加力。④角接觸推力球軸承要注意大口的開口方向，恢復(fù)時保持一致。⑤裝配時，調(diào)整圓柱棍子軸承的間隙。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

2.主軸軸承的配置形式數(shù)控機床主軸軸承主要有以下幾種配置形式:(1)前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60°角接觸雙列向心推力球軸承，后支承采用向心推力球軸承。

(2)前支承采用高精度雙列向心推力球軸承。

(3)前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承采用單列圓錐滾子軸承。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

3.主軸部件常見的故障現(xiàn)象及排除方法

(1)主軸潤滑不良及主軸密封處故障。數(shù)控機床的主軸在工作時應(yīng)保持良好的狀態(tài)，主軸的運轉(zhuǎn)溫度和熱穩(wěn)定性是至關(guān)重要的。主軸工作時如溫升過高，將會導(dǎo)致主軸發(fā)熱，從而給主軸軸承的正常運轉(zhuǎn)帶來影響，輕則降低主軸回轉(zhuǎn)精度，嚴重的甚至?xí)龤лS承。要避免此類故障發(fā)生，就要確保主軸具有良好的潤滑，同時與主軸相配的密封結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足主軸潤滑方式的要求。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修數(shù)控機床主軸中部件的潤滑方式通常有:①循環(huán)式潤滑方式。采用此方式較易出現(xiàn)的故障是，因抽油時間調(diào)整不合適導(dǎo)致潤滑油外溢以及密封裝置本身有破損等缺陷造成的潤滑油滲漏。在此情況下，首先應(yīng)檢查吸油管位置是否合適，然后仔細調(diào)整好供油量及回抽油量的關(guān)系，適當(dāng)延長吸油時間，最后認真檢查主軸端部的密封結(jié)構(gòu)，保證有一定的存油空間，同時更換破損密封件，以確保不漏油。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修②高級潤滑脂與潤滑油混合潤滑方式。采用此方式較易出現(xiàn)的故障為:錯誤地認為將潤滑脂填充的越多越好，從而人為地將潤滑脂涂抹過多，這樣反而容易造成工作時主軸端部發(fā)熱嚴重。排除方法是按照主運動參數(shù)要求和主軸軸承的型號及規(guī)格，嚴格地計算填入軸承中的潤滑脂的量，以避免因軸承潤滑脂過少或過多引起的主軸發(fā)熱。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修另一較常見的故障是潤滑油與潤滑脂出現(xiàn)混合，最后導(dǎo)致潤滑脂稀化并逐步流失，從而造成主軸端部潤滑不良，出現(xiàn)故障。這種情況發(fā)生后的排除方法是:嚴格區(qū)分油潤滑區(qū)與脂潤滑區(qū)，在主軸部件結(jié)構(gòu)上確保潤滑油與潤滑脂各自獨立封閉。對于潤滑油，如果是飛濺潤滑，則應(yīng)預(yù)留油池，且保證油液面高度不會翻越密封裝置進入脂潤滑區(qū)，同時對密封裝置的設(shè)計既要考慮不許油液自下而上漫過去，也不許飛濺后落下的油液自上而下滲過去。如果是強制噴淋潤滑，則應(yīng)在保證前面所述條件的基礎(chǔ)上，另處增加強制回油裝置。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修對于潤滑脂，通常采用迷宮封閉式密封，只要潤滑脂的填充量計算準確，便可保證能正常工作。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

(2)自動拉刀裝置故障。在現(xiàn)代數(shù)控機床上，為實現(xiàn)刀具在主軸上的自動裝卸，主軸上必須帶有刀具的自動卡緊機構(gòu)。通常刀桿都是采用7:24的大錐柄和主軸錐孔配合定心，從而保證刀具回轉(zhuǎn)中心每次裝卡后與主軸回轉(zhuǎn)中心都同軸，而且大錐度的錐柄不僅有利于定心，也為松卡帶來方便。另處，主軸端面有一鍵塊，通過它既可傳遞主軸的扭矩，又可用于刀具的周向定位。實現(xiàn)自動拉刀的具體機構(gòu)是由一組碟形彈簧配以一套液壓裝置組成的。使用碟簧拉緊刀具，而用液壓油缸放松刀具，從而保證在工作中即使突然斷電，刀桿也不會自行松脫。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修采用自動換刀裝置常出現(xiàn)的故障有以下幾種:①整個裝置未能實現(xiàn)內(nèi)力的封閉。即由碟簧產(chǎn)生的卡緊力在松刀過程中需要由液壓油缸來克服以松開刀柄，而液壓油缸傳給拉刀刀桿的力全部由主軸軸承承受了。久而久之，會使主軸軸承精度、壽命降低，嚴重的甚至造成主軸軸承的破損。其解決的辦法是在進行結(jié)構(gòu)改進時考慮采用卸荷措施，盡量使拉刀或松刀的力不傳給主軸軸承，而由主軸體承受，這樣就可避免產(chǎn)生上述故障。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修②拉不緊刀或拉緊后不能松開。產(chǎn)生此類故障的因素或部位很多，但歸納起來，主要是因為構(gòu)成拉刀裝置的某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了異常的尺寸變化或性能變化。排除這一類故障時應(yīng)仔細地逐個環(huán)節(jié)進行檢查，找出其真實原因，再有針對性地采取措施。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修如碟形彈簧組位移量較小所造成的刀具不能卡緊，此時只需調(diào)整碟形彈簧刀組的行程長度即可解決;又如松刀時液壓油缸的壓力或行程不夠?qū)е碌毒呖ňo后不能松開，只需重新調(diào)整油缸液壓力或活塞行程開關(guān)位置，就能完成松刀動作(如是松刀電磁閥失靈或松刀感應(yīng)開關(guān)失靈，只需更換相應(yīng)元件即可)。還有的情況是組成拉刀環(huán)節(jié)的某個零件(如拉桿)受損(變形或斷裂)，從而導(dǎo)致拉不緊刀或松不開刀，此時應(yīng)更換該零件并找出零件受損的原因，如修改結(jié)構(gòu)或更換材料，以確保同樣故障今后不再發(fā)生。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修③還有一類產(chǎn)生于拉刀過程中的故障是因為主軸錐孔中掉進了切屑或其他污物，在拉緊刀桿時，主軸錐孔表面和刀桿的錐柄就會被劃傷，并使刀桿發(fā)生偏斜造成定位不準，最后致使零件加工尺寸出錯。為避免這一類故障發(fā)生，必須要確保壓縮空氣噴氣裝置能正常工作，以便在裝刀前可自動清除主軸錐孔中的切屑、灰塵及其他污物。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

(3)主軸準停裝置定向不準或錯位。數(shù)控機床主軸準停裝置很多，主要分為機械方式和電氣方式兩種。而電氣方式又可分別通過磁傳感器、編碼器和數(shù)控系統(tǒng)控制等來實現(xiàn)主軸準停。在采用電氣方式時，由機械部分引起的定向不準或錯位等故障，多半是由于連接電氣元件的緊固裝置因機床工作時的振動或其他意外碰撞而產(chǎn)生了松動，從而導(dǎo)致電氣元件移位造成的，較易解決。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修在采用機械方式時，造成同類故障的原因較多。要檢查液壓缸定位銷伸出動作是否靈活，各電器及液壓元件工作是否正常、反應(yīng)是否靈敏等諸多因素。在診斷時應(yīng)認真檢查，逐項排除。但值得注意的是采用這種準停方式，必須要有一定的邏輯互鎖作保證，才能使得主軸電動機最后能夠正常運轉(zhuǎn)。而此工作可由數(shù)控系統(tǒng)所配的可編程控制器來完成。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修三、主傳動的維護

(1)熟悉主傳動鏈的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)。

(2)注意主軸油箱溫度和油量。

(3)如傳動鏈出現(xiàn)故障，應(yīng)立即停機排除故障。

(4)防止皮帶打滑造成的丟失現(xiàn)象。

(5)定期觀察液壓系統(tǒng)的壓力表。下一頁返回上一頁項目三主傳動系統(tǒng)的診斷與維修

(6)注意保持主軸與刀柄連接部位及刀柄的清潔。

(7)每年清洗過濾器和更換液壓泵濾油器。

(8)每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使油充足。

(9)防止各種雜質(zhì)進入油箱，保持油液清潔。

(10)要及時調(diào)整主軸中液壓缸活塞的位移量。

(11)經(jīng)常檢查壓縮空氣氣壓，并調(diào)整到標準要求值。返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修數(shù)控機床進給系統(tǒng)在沒有實現(xiàn)直線電動機伺服驅(qū)動方式時，機械傳動機構(gòu)還是必不可少的。它主要包括齒輪傳動副、滾珠絲杠螺母副、靜壓蝸桿蝸條副、雙齒輪齒條副及其相應(yīng)的支承部件等。由于數(shù)控機床功能及性能上的要求，這些部件用在數(shù)控機床上與用在普通機床上的是有不同點的。下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修換言之，用于數(shù)控機床上時，就必須要滿足數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)主要有穩(wěn)、準、快、寬、足五大要求，而其中穩(wěn)、準、快這三項指標都是與機械傳動結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的。這是由于數(shù)控機床的進給運動是數(shù)字控制的直接對象，被加工工件的最終坐標位置精度和輪廓精度都與傳動結(jié)構(gòu)的幾何精度、傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性密切相關(guān)?？梢哉f，影響整個伺服進給系統(tǒng)精度的因素除了伺服驅(qū)動單元和電動機外，也很大程度地取決于機械傳動機構(gòu)。因此，進給伺服系統(tǒng)中機械傳動機構(gòu)的故障診斷及排除是保證數(shù)控機床能否正常工作的非常重要的環(huán)節(jié)。下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修一、齒輪傳動副進給系統(tǒng)采用齒輪傳動裝置，是為使絲杠、工作臺的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重，以實現(xiàn)慣量匹配;同時使高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的伺服驅(qū)動裝置的輸出變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大扭矩，以適應(yīng)驅(qū)動執(zhí)行件的需要;另外，也便于歸算所需的脈沖當(dāng)量;有時也為便于機械結(jié)構(gòu)位置的布局所考慮。下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修但同時應(yīng)看到在進給伺服系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)中增加齒輪傳動副，也會帶來一些弊端，即也會增大系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率。如增大了機械傳動的噪聲;由于傳動環(huán)節(jié)增多，加大了傳動間隙，從而使精度降低;或使伺服系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩而不穩(wěn)定;還會增大機械動態(tài)響應(yīng)時間造成反應(yīng)滯后等。想要避免或減少這些可能出現(xiàn)的故障，需采取一些措施。較為有效的辦法是在非十分必要的情況下盡量減少齒輪傳動環(huán)節(jié)，一旦使用也應(yīng)盡量消除齒輪傳動副的間隙。具體的消隙方法視齒輪傳動副采用直齒、斜齒可分類如下:下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修

1.直齒齒輪傳動時常用的消隙方法直齒齒輪傳動時常用的消隙方法有偏心軸調(diào)整法和雙片齒輪錯齒法，如圖4-9、圖4-10所示。

(1)對于偏心軸調(diào)整法，常用于電動機與絲杠之間的齒輪傳動。齒輪裝在偏心軸套上，調(diào)整套可以改變齒輪和齒輪之間的中心距，從而消除齒側(cè)間隙。下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修

(2)對于雙片齒輪錯齒法，常用于一般負載傳動。兩個齒數(shù)相同的薄片齒輪1和2與另一個齒輪相嚙合，兩個薄齒輪套裝在一起，并可作相對回轉(zhuǎn)運動每個齒輪端面分別均勻裝有四個螺紋凸耳6和5,齒輪1的端面還有四個通孔，凸耳5可從中穿過。彈簧3分別鉤在調(diào)節(jié)螺釘4和凸耳6上。旋轉(zhuǎn)螺母4和7可以調(diào)整彈簧3的拉力，彈簧的拉力可使薄片1F齒輪錯位。即兩片薄1F齒輪的左、右齒面分別與寬1F齒輪輪1F齒槽的右、左面貼緊，從而消除了齒側(cè)間隙。下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修

2.斜齒輪傳動時常用的消隙方法斜齒輪傳動時常用的消隙方法有軸向墊片調(diào)整法和軸向壓簧調(diào)整方法，見圖4-11、圖4-12所示。

(1)對于軸向墊片調(diào)整法，在兩個薄片斜齒輪1和2之間加一墊片3，將墊片厚度增多或減少△t，兩薄片斜齒輪的螺旋線就會錯位，分別與寬齒輪4的齒槽左、右側(cè)面都可貼緊，從而消除齒側(cè)間隙。下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修

(2)對于軸向壓簧調(diào)整法，兩個薄片齒輪1和2用鍵滑套在軸5上，用螺母4來調(diào)節(jié)壓力簧3的軸向壓力，使齒輪1和2的左、右齒面分別與寬斜齒輪6齒槽的左、右側(cè)面貼緊，從而消除了齒側(cè)間隙。對圓錐齒輪傳動的消隙法，其基本原理與上述相同，不再贅述。下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修二、滾珠絲杠螺母副在數(shù)控機床的進給傳動鏈中，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動的方法很多，但滾珠絲杠螺母副傳動用得最廣泛，其外形如圖4-13所示。根據(jù)滾珠絲杠螺母副中滾珠在螺旋道中的運行循環(huán)方式，可分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種方式，如圖4-14所示下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修滾珠絲杠螺母副具有諸多優(yōu)點，所以在數(shù)控機床中得到廣泛使用。但是在使用該傳動方式時仍會遇到一些問題，處理不當(dāng)便會產(chǎn)生故障，影響數(shù)控機床的工作精度，甚至使機床停止工作。使用滾珠絲杠螺母副時常出現(xiàn)的故障及相應(yīng)的診斷排除方法如下:下一頁返回上一頁項目四進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修

1.調(diào)整軸向間隙時預(yù)緊力控制不當(dāng)引起的故障

滾珠絲杠螺母的軸向間隙，是指負載時滾珠與滾道接觸的彈性變形所引起的螺母位移和螺母原有的間隙的總和。滾珠絲杠螺母副的軸向間隙直接影響其傳動剛度和傳動精度，尤其是反向傳動精度。因此，滾珠絲杠螺母副除了對本身單一方向的進給運動精度有要求外，對其軸間隙也有嚴格的要求。滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊，通常采用雙螺母預(yù)緊方式，其結(jié)構(gòu)形式通常有三種:即墊片調(diào)隙式、螺母調(diào)隙式及齒差調(diào)隙式，分別如圖