數(shù)控機床維修第一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三章數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障診斷

一、故障與故障診斷數(shù)控機床在機械結(jié)構(gòu)上和普通機床不同點在于傳動鏈縮短，傳動部件的精度高，機械維護的面更廣。主軸、進給軸、導(dǎo)軌和絲杠、刀庫和換刀裝置、液壓和氣動等。熟悉機械故障的特征，掌握數(shù)控機床機械故障的診斷的方法和手段。還要注意數(shù)控機床機電之間的內(nèi)在聯(lián)系。第二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)數(shù)控機床機械故障診斷方法1.機械故障的原因機床在運行過程中，機械零部件受到力、熱、摩擦以及磨損等諸多因素的作用，使其領(lǐng)部件偏離或喪失原有的功能。2.機械故障診斷機床運行狀態(tài)的識別、運行狀態(tài)的信號獲取、特征參數(shù)的分析，故障性質(zhì)的判斷和故障部位的確定。第三頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)數(shù)控機床機械故障診斷方法二、機械故障診斷的方法實用診斷技術(shù)（問、聽、看、聞、摸、查）振動、噪聲測試(幅值大小、頻率結(jié)構(gòu)）油液分析（磨粒成分、型貌、數(shù)量）溫度測試（表面溫度及變化規(guī)律）超聲、X射線探傷（機件內(nèi)部缺陷）專家診斷系統(tǒng)（專家的經(jīng)驗、數(shù)據(jù)）第四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)數(shù)控機床機械故障診斷方法1.實用診斷技術(shù)問—操作者（漸/突發(fā)、故障現(xiàn)象、加工件的情況、傳動系統(tǒng)的運動和動力、潤滑、保養(yǎng)和檢修情況）看—機床的轉(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—機床運轉(zhuǎn)聲（強弱、頻率高低等）聞—潤滑油脂氧化蒸發(fā)油煙氣焦糊氣第五頁，共五十五頁，2022年，8月28日第一節(jié)數(shù)控機床機械故障診斷方法1.實用診斷技術(shù)觸—用手感來判別機床的故障（溫升、振動、傷痕和波紋、爬行、松緊）實用診斷技術(shù)在機械故障的診斷中具有實用簡便、快速有效的特點，但診斷效果的好壞在很大程度上要憑借維修技術(shù)人員的經(jīng)驗，而且有一定的局限性，對一些疑難故障難以奏效。第六頁，共五十五頁，2022年，8月28日二、機械故障診斷的方法

2.機械振動檢測診斷法以機床振動作為信息源，在機床運行過程中獲取信號，對信號作各種處理和分析，通過某些特征量的變化來判別有無故障、根據(jù)由以往診斷經(jīng)驗形成的一些判據(jù)來確定故障的性質(zhì)并綜合一些其他依據(jù)來進一步確定故障的部位。具有實用可靠、判斷準確的特點第七頁，共五十五頁，2022年，8月28日2.機械振動檢測診斷法診斷過程1）閱被診斷設(shè)備的技術(shù)資料，分析傳動關(guān)系、計算傳動件的特征值；2）獲取信號、信號調(diào)理與處理；3）信號分析、故障判斷（部位、性質(zhì)）。故障振動信號分類

1）平穩(wěn)性故障信號

2）沖擊性故障信號

第八頁，共五十五頁，2022年，8月28日2.機械振動檢測診斷法

1）平穩(wěn)性故障信號—機械結(jié)構(gòu)在正弦周期性力信號、復(fù)雜周期性力信號和準周期性力信號（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。特點：響應(yīng)信號的頻率成分與激勵信號的頻率成分相同。頻譜為有限根譜線，而且能量集中在故障的特征頻率及其倍頻上。

第九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第十頁，共五十五頁，2022年，8月28日2.機械振動檢測診斷法2）沖擊性故障信號機械結(jié)構(gòu)在周期性沖擊力作用下的脈沖響應(yīng)，他與沖擊信號本身有很大的不同。特點：信號能量短時間釋放，其頻譜為無窮根譜線，間隔等于脈沖發(fā)生的頻率。能量集中于基頻。

第十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日2.機械振動檢測診斷法信號分析方法

1)時域分析法（直觀）了解信號的幅值和時間的關(guān)系，確定振動的程度，設(shè)備是否有故障及嚴重程度。不能確定故障部位（特征量的統(tǒng)計分析、相關(guān)分析等、均值、有效值、均方根值、方差等）。

第十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日2.機械振動檢測診斷法信號分析方法

2)頻域分析法(了解信號的頻率結(jié)構(gòu)，尋找故障源)

幅值譜分析--應(yīng)用傅里葉變換、傅里葉傅里葉積分將時域信號變?yōu)轭l域信號。功率譜分析--在頻域中對信號能量或功率分布情況的描述。濾波譜---分析平穩(wěn)性故障信號解調(diào)譜---分析沖擊性故障信號第十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日2.機械振動檢測診斷法測試儀器系統(tǒng)第十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日2.機械振動檢測診斷法診斷實例

1）了解設(shè)備的運行狀態(tài)：設(shè)備在運行中有什么異常情況，不同速度檔位有什么區(qū)別。

2）得到設(shè)備的有關(guān)資料：設(shè)備的傳動系統(tǒng)圖、軸承分布圖等技術(shù)資料，并對其進行分析。

3）計算傳動鏈和傳動件的特征頻率：計算傳動鏈，計算各傳動件的特征頻率系數(shù)。

第十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日第十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日對設(shè)備進行診斷測試1）放置測振、測速傳感器（位置、信號要求）（一般選振動或噪聲較大的部位）；2）連接儀器系統(tǒng)；3）開動被測設(shè)備；4）調(diào)節(jié)測速電平、顯示主軸轉(zhuǎn)速并記錄；5）從較高頻段開始測試，逐漸到較低頻段，并調(diào)節(jié)放大器的增益，使信號處于最佳狀態(tài)；6）記錄、打印測試結(jié)果。第十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日傳動鏈Ⅰ30/60Ⅱ27/30Ⅲ27/57Ⅳ特征系數(shù)4.69140.2.3563.332.157．1.0特征頻率3.58107.41.7948.321.6143.50.763

故障診斷分析1）由主軸轉(zhuǎn)頻計算各傳動件的特征頻率；2）對照計算值和測試結(jié)果，由前述機械故障診斷知識進行分析，判斷故障的部位和故障性質(zhì)。得出診斷結(jié)果。第十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(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、溫升以及自動變速、準停和自動換刀等要求。主軸部件的結(jié)構(gòu)成組高精度軸承（滾動/靜壓/磁力/陶瓷）及其配置、軸承間隙調(diào)整和潤滑密封以及滿足工件的自動裝夾要求

第二十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)主軸部件主軸的維護特點

1.主軸潤滑減少摩擦、帶走熱量，（磨損和熱變形）-循環(huán)潤滑方式：液壓泵供油強力潤滑和油脂潤滑-油氣潤滑方式：定時定量把油霧送進軸承空隙中-噴注潤滑方式：較大流量的恒溫油噴注到主軸軸承（大容量恒溫油箱）第二十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)主軸部件2.防泄露

第二十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日主軸故障診斷故障現(xiàn)象故障原因1.主軸發(fā)熱軸承損傷或不清潔、軸承油脂耗盡或油脂過多、軸承間隙過小2.主軸強力電機與主軸傳動的皮帶過松、切削停轉(zhuǎn)皮帶表面有油、離合器松3.潤滑油泄漏潤滑油過量、密封件損傷或失效、管件損壞第二十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日

主軸故障診斷故障現(xiàn)象故障原因4.主軸噪聲缺少潤滑、皮帶輪動平衡（振動）不佳、帶輪過緊、齒輪磨損或嚙合間隙過大、軸承損壞5.主軸沒有或油泵轉(zhuǎn)向不正確、油管或潤滑不足濾油器堵塞、油壓不足第二十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二節(jié)主軸部件主軸故障診斷故障現(xiàn)象故障原因6.刀具不能蝶形彈簧位移量太小、刀夾緊具松夾彈簧上螺母松動7.刀具夾緊后刀具松夾彈簧壓合過緊、不能松開液壓缸壓力和行程不夠第二十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三節(jié)滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護1.軸向間隙的調(diào)整保證反向傳動精度和軸向剛度（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以及軸承是否損壞第二十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第二十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三節(jié)滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護

3.滾珠絲杠副的潤滑潤滑劑（油/脂）可提高耐磨性和傳動效率（工作前/半年）

4.滾珠絲杠的防護防止硬質(zhì)灰塵或切屑污物的進入，可采用防護罩或防護套管等

第三十頁，共五十五頁，2022年，8月28日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、潤滑不良或絲杠副滾珠有破損2.絲杠運動軸向預(yù)緊太大、絲杠或螺母軸不靈活線與導(dǎo)軌不平行、絲杠彎曲第三十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四節(jié)導(dǎo)軌副導(dǎo)軌副的維護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，大運動失去準確性和平穩(wěn)性、失去導(dǎo)向精度）2.滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊—提高剛度、消除間隙3.導(dǎo)軌的潤滑—降低摩擦系數(shù)、減少磨損、防止導(dǎo)軌面銹蝕。潤滑方式：人工加油油杯供油、壓力油潤滑潤滑油：粘度變化小、潤滑性好、油膜剛度第三十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四節(jié)導(dǎo)軌副4.導(dǎo)軌的防護防止切屑、磨粒或冷卻液散落在導(dǎo)軌上而引起磨損、擦傷、和銹蝕，導(dǎo)軌面上應(yīng)有可靠的防護裝置。常用的有刮板式、卷簾式和疊層式防護罩。需要經(jīng)常進行清理和保養(yǎng)。導(dǎo)軌故障診斷第三十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第三十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日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、長期短工件加工局部磨損嚴重、導(dǎo)軌潤滑不良、導(dǎo)軌材質(zhì)不佳、刮研不符和要求、導(dǎo)軌維護不良落入贓物第三十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日3.導(dǎo)軌故障診斷故障現(xiàn)象故障原因2.移動部件導(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、工作臺塞接刀處不平鐵松動或塞鐵彎度過大、機床水平度差使導(dǎo)軌發(fā)生彎曲第三十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日第五節(jié)刀庫及換刀裝置刀庫與換刀機械手的維護要點1.嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止機械手換刀時掉刀或發(fā)生碰撞2.不管什么方式選刀時，刀具號要和刀庫上所需刀具一致3.手動方式放往刀庫上裝刀時，要確保裝到位、裝牢靠。刀座上的鎖緊也要可靠第四十頁，共五十五頁，2022年，8月28日第五節(jié)刀庫及換刀裝置刀庫與換刀機械手的維護要點4.經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，主軸回換刀點位置到位，及時調(diào)整5.要保持刀具刀柄和刀套的清潔6.開機時，應(yīng)先使刀庫和機械手空運行，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）第四十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日第五節(jié)刀庫及換刀裝置刀庫與換刀機械手的故障診斷

故障主要表現(xiàn)在：刀庫運動故障、定位誤差過大、機械手夾持刀柄不穩(wěn)定和機械手運動誤差過大等故障現(xiàn)象故障原因1.刀庫刀套不刀套上的調(diào)整螺母位置不對

能卡緊刀具2.刀庫不能旋轉(zhuǎn)電機和蝸桿軸聯(lián)軸器松動第四十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日第五節(jié)刀庫及換刀裝置刀庫與換刀機械手的故障診斷故障現(xiàn)象故障原因3.刀具從機械刀具超重、機械手卡緊銷損手中脫落壞或沒有彈出來4.刀具交換時換刀時主軸沒有回到換刀點掉刀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四十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日第六節(jié)液壓與氣壓傳動系統(tǒng)一、液壓傳動系統(tǒng)

1.驅(qū)動對象液壓卡盤靜壓導(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)動機械手和主軸上松刀液壓缸等第四十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日第六節(jié)液壓與氣壓傳動系統(tǒng)一、液壓傳動系統(tǒng)

2.液壓系統(tǒng)的維護要點控制油液污染，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。第四十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日第四十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日第六節(jié)液壓與氣壓傳動系統(tǒng)

2.液壓系統(tǒng)的維護要點防止液壓系統(tǒng)振動和噪聲（螺釘松動、管接頭松脫而引起泄漏）嚴格執(zhí)行日常點檢制度（液壓故障有隱蔽性、可變性和難于判斷性的特點）嚴格執(zhí)行定期緊固、清洗、過濾和更換制度（防止松動、污染、堵塞、磨損等情況的發(fā)生）第四十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日第六節(jié)液壓與氣壓傳動系統(tǒng)3.液壓系統(tǒng)的點檢元件和管接頭是否有泄漏液壓泵和液壓馬達運轉(zhuǎn)時有否異常噪聲液壓缸移動時是否正常平穩(wěn)液壓系統(tǒng)的各點壓力是否正常和穩(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)油量是否在標線范圍內(nèi)第四十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日第六節(jié)液壓與氣壓傳動系統(tǒng)

3.液壓系統(tǒng)的點檢定期對油箱內(nèi)的油液進行檢驗、過濾、更換。定期檢查