數(shù)控機床故障診斷與維修

項目六數(shù)控機床主要機械部件的結(jié)構(gòu)與維修*知識目標：

（1）掌握數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)及數(shù)控機床機電之間的內(nèi)在聯(lián)系；（2）認識并熟悉主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；（3）掌握機床主傳動系統(tǒng)的機械故障特征；（4）掌握主傳動系統(tǒng)診斷維修方法；（5）正確理解進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式；（6）掌握進給機構(gòu)故障診斷與維修方法；（7）熟悉自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)；（8）理解自動換刀裝置的工作原理；（9）掌握自動換刀裝置診斷與維修的方法*技能目標：（1）能夠進行數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的故障診斷與維修；（2）能夠進行數(shù)控機床進給機構(gòu)的故障診斷與維修；（3）能夠進行數(shù)控機床自動換刀裝置診斷與維修；（4）能夠正確使用數(shù)控機床監(jiān)測儀器、儀表。**能力目標：（1）具備操作常用數(shù)控機床的能力；（2）具備一定的數(shù)控機床機械故障診斷與維修的能力；（3）具備一定的機電聯(lián)調(diào)的能力；（4）具備一定的分析問題、解決實際問題的能力；（5）具備一定的語言表達、動手操作、團結(jié)合作的能力；（6）具備一定的安全用電、急救的能力；*任務(wù)1主傳動系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)分析與維修1任務(wù)2進給機構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)分析與維修2任務(wù)3自動換刀裝置的故障診斷與維修3任務(wù)1主傳動系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)分析與維修1數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理1.主傳動系統(tǒng)的類型目前數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)大致可分為以下幾類：（1）電動機與主軸直連的主傳動（2）經(jīng)過一級變速的主傳動*圖6-1電動機與主軸直連的主傳動圖6-2通過帶傳動的主傳動1.主傳動系統(tǒng)的類型（3）帶有變速齒輪的主傳動（4）電主軸*圖6-3帶有變速齒輪的主傳動圖6-4電主軸1數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理2.主軸部件（1）主軸軸承的配置形式

1）前端定位2）后端定位3）兩端定位*圖6-5前端定位方式圖6-7兩端定位方式圖6-6后端定位方式1數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理2.主軸部件（2）主軸內(nèi)刀具的自動夾緊和切屑的清除裝置*1—刀夾；2—拉釘；3—鋼球；4—前支承；5—螺母；6—后支承；7—拉桿；

8—碟形彈簧；9—壓縮空氣管接頭；10—活塞；11—液壓缸圖6-8立式加工中心主軸結(jié)構(gòu)1數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理2.主軸部件（4）主軸潤滑與密封

1）主軸潤滑2）密封

高級油脂封放式潤滑；

油氣潤滑方式：

噴注潤滑方式。*1—套筒；2—軸承；3—箱體；4、5—法蘭盤；6—主軸；7—泄漏孔；8—回油斜孔；9—泄油孔圖6-9臥式加工中心主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)1數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理*1.數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象及原因表6-1數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象分析及排除方法2數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的故障診斷方法及實例故障現(xiàn)象故障原因排除方法主軸發(fā)熱軸承損傷或不清潔，軸承油脂耗盡或油脂過多，軸承間隙過小更換軸承，清除臟物；涂抹潤滑油，每個3ml；軸承與后蓋有0.02的間隙。主軸強力切削停轉(zhuǎn)電機與主軸傳動的皮帶過松，皮帶表面有油，皮帶使用過久而失效，離合器松移動電動機座，拉緊皮帶，再重新鎖緊電動機座；將皮帶擦洗干凈，再裝上；更換新皮帶；調(diào)整摩擦離合器。潤滑油泄漏潤滑油過量，密封件損傷或失效，管件損壞調(diào)整供油量；更換密封件；更換管件。主軸噪聲（振動）缺少潤滑，皮帶輪動平衡不佳，帶輪過緊，齒輪磨損或嚙合間隙過大，軸承損壞涂抹潤滑油脂保證每個軸承涂抹潤滑脂量不超過3ml；皮帶輪上的平衡塊脫落，重新進行動平衡；移動電動機座，使皮帶松緊合適；調(diào)整嚙合間隙或更換新齒輪；修復或更換軸承，校直傳動軸。主軸沒有或潤滑不足油泵轉(zhuǎn)向不正確，油管或濾油器堵塞，油壓不足改變油泵轉(zhuǎn)向；清除堵塞物；調(diào)整供油壓力。刀具不能夾緊碟形彈簧位移量太小，刀具松夾彈簧上螺母松動調(diào)整蝶形彈簧行程長度；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超過13KN。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超過13KN；調(diào)整液壓壓力和活塞行程開關(guān)位置。*2.數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)故障診斷實例例1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。例2主軸出現(xiàn)噪聲的故障維修。故障現(xiàn)象：主軸噪聲較大，主軸無載情況下，負載表指示超過40%。2數(shù)控機床主傳動系統(tǒng)的故障診斷方法及實例任務(wù)2進給機構(gòu)典型結(jié)構(gòu)分析與維修1數(shù)控機床進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理*1.伺服進給系統(tǒng)的組成及特點數(shù)控機床的進給系統(tǒng)一般由驅(qū)動控制單元、驅(qū)動元件、機械傳動部件、執(zhí)行元件和檢測反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動控制單元和驅(qū)動元件組成伺服驅(qū)動系統(tǒng)，機械傳動部件和執(zhí)行元件組成機械傳動系統(tǒng)，檢測元件與反饋電路組成檢測裝置，亦稱檢測系統(tǒng)。目前，數(shù)控機床進給驅(qū)動系統(tǒng)中常用的機械傳動裝置有：滾珠絲杠副、靜壓蝸桿蝸輪副、預(yù)加載荷雙齒輪齒條副及直線電動機。數(shù)控機床進給系統(tǒng)中的機械傳動裝置和器件具有高壽命、高剛度、無間隙、高靈敏度和低摩擦阻力等特點。1數(shù)控機床進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理*2.滾珠絲杠螺母副（1）滾珠絲杠螺母副的安裝1）雙推-自由方式2）雙推-支承方式3）雙推-雙推方式圖6-10雙推-自由方式圖6-11雙推-支承方式圖6-12雙推-雙推方式1數(shù)控機床進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理*2.滾珠絲杠螺母副（2）滾珠絲杠螺母副的防護和潤滑1）滾珠絲杠螺母副的防護接觸式密封圈

非接觸式密封圈2）滾珠絲杠螺母副的潤滑潤滑油和潤滑脂2數(shù)控機床進給系統(tǒng)故障診斷方法及實例*1.數(shù)控機床進給系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象及原因故障現(xiàn)象故障原因扣除方法滾珠絲杠螺母副噪聲大絲杠支承軸承損壞或壓蓋壓合不好、電動機與絲杠聯(lián)軸器松動、潤滑不良或絲杠副滾珠有破損更換新軸承或調(diào)整軸承壓蓋，使其壓緊軸承端面；擰緊聯(lián)軸器鎖緊螺釘；改善潤滑條件使?jié)櫥统渥慊蚋鼡Q新滾珠。絲杠運動不靈活軸向預(yù)緊太大、絲桿或螺母軸線與導軌不平行、絲杠彎曲調(diào)整軸向間隙和預(yù)加載荷；調(diào)整絲桿支座的位置或調(diào)整螺母座的位置，使其與導軌平行；校直絲杠。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涂上潤滑脂。表6-2數(shù)控機床進給系統(tǒng)常見故障現(xiàn)象及原因 2數(shù)控機床進給系統(tǒng)故障診斷方法及實例*2.數(shù)控機床進給系統(tǒng)故障診斷實例例1故障現(xiàn)象：某加工中心運行時，工作臺Y軸方向位移過程中產(chǎn)生明顯的機械抖動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。例2故障現(xiàn)象：某加工中心運行時，工作臺X軸方向位移過程中產(chǎn)生明顯的機械抖動故障，故障發(fā)生時系統(tǒng)不報警。例3絲杠竄動引起的故障維修。故障現(xiàn)象：TH6380臥式加工中心，啟動液壓后，手動運行Y軸時，液壓自動中斷，CRT顯示報警，驅(qū)動失效，其他各軸正常。

任務(wù)3換刀裝置結(jié)構(gòu)剖析與維修1自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)原理（1）回轉(zhuǎn)刀架換刀

數(shù)控機床使用的回轉(zhuǎn)刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。

回轉(zhuǎn)刀架的全部動作由液壓系統(tǒng)通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分為4個步驟：

1）刀架抬起；

2）刀架轉(zhuǎn)位；

3）刀架壓緊；

4）轉(zhuǎn)位液壓缸復位。*圖6-2通過帶傳動的主傳動（2)更換主軸頭換刀

主軸頭通常有臥式和立式兩種，而且常用轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位來更換主軸頭，以實現(xiàn)自動換刀。在轉(zhuǎn)塔的各個主軸頭上，預(yù)先安裝有各工序所需的旋轉(zhuǎn)刀具。當發(fā)出換刀指令時，各主軸頭依次轉(zhuǎn)到加工位置，并接通主軸運動，使相應(yīng)的主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)，而其他處于不加工位置上的主軸都與主運動脫開。

轉(zhuǎn)塔主軸頭換刀方式的主要優(yōu)點在于省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作。從而提高了換刀的可靠性，并顯著縮短了換刀時間。但由于上述結(jié)構(gòu)上的原因，轉(zhuǎn)塔主軸頭通常只是用于工序較少、精度要求不太高的機床，如數(shù)控鉆床等。*圖6-2通過帶傳動的主傳動1自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)原理（3）帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)1）刀庫①直線刀庫②圓盤刀庫③鏈式刀庫④

格子箱式刀庫*1自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)原理（a）直線刀庫（b）刀具徑向布置的圓盤刀庫（c）刀具軸向布置的圓盤刀庫（d）刀具傘狀布置的圓盤刀庫（e）刀具多圈布置的圓盤刀庫（f）多排圓盤刀庫（3）帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)1）刀庫*1自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)原理（g）多層圓盤刀庫（h）單排鏈式刀庫（i）加長鏈條的鏈式刀庫（k）多面格子箱式刀庫（j）單面格子箱式刀庫圖6-13常見的幾種刀庫的結(jié)構(gòu)形式（3）帶刀庫的自動換刀系統(tǒng)2）刀具交換裝置

數(shù)控機床的刀具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。*1自動換刀裝置的結(jié)構(gòu)原理*2自動換刀裝置故障診斷方法及實例1.自動換刀裝置故障診斷方法（1）刀庫及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，防止在機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞。②順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫中的順序要正確，其他選刀方式也要注意所換刀具是否與所需刀具一致，防止換錯刀具導致事故發(fā)生。③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裝置是否可靠。④經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是否到位，發(fā)現(xiàn)問題要及時調(diào)整，否則不能完成換刀動作。⑤要注意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，特別是行程開關(guān)和電磁閥能否正常動作。檢查機械手液壓系統(tǒng)的壓力是否正常，刀具在機械手上鎖緊是否可靠，發(fā)現(xiàn)不正常時應(yīng)及時處理。*2自動換刀裝置故障診斷方法及實例1.自動換刀裝置故障診斷方法（2）刀庫的故障。1）刀庫不能轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動不到位；

2）刀套不能夾緊刀具；

3）刀套上下不到位等。（3）換刀機械手故障。

1）刀具夾不緊掉刀。

2）刀具夾緊后松不開。

3）刀具交換時掉刀。*2自動換刀裝置故障診斷方法及實例2.自動換刀裝置故障維修實例例1故障現(xiàn)象：某加工中心采用凸輪機械手換刀，換刀過程中，動作中斷，發(fā)出2035#報警，顯示內(nèi)容：機械手伸出故障。例

2故障現(xiàn)象：自動換刀時刀鏈運轉(zhuǎn)不到位。當進行到自動換刀程序時，刀庫開始運轉(zhuǎn)，但是所需要換的刀具沒有傳動到位，刀庫就停止運轉(zhuǎn)了。3

min后機床自動報警。故障分析題：1、故障現(xiàn)象：主傳動主軸發(fā)熱。根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障產(chǎn)生的原因，并進行故障的排除。2、故障現(xiàn)象：主軸在強力切削時停轉(zhuǎn)。根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障產(chǎn)生的原因