CAK6132A數(shù)控車床常見故障診斷與處理

1、畢 業(yè) 設 計設計題目 cak6132a數(shù)控車床常見故障診斷與處理專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級 數(shù)控一班 學 號_ 20100498 _姓 名_ _ _指導教師 起止日期 2013.3.1-2013.4.25 機電信息工程系制摘 要數(shù)控加工是機械行業(yè)一門新的專業(yè)，數(shù)控技術(shù)是數(shù)字程序控制數(shù)控機械實現(xiàn)自動工作的技術(shù)。它廣泛用于機械制造和自動化領域，較好地解決多品種、小批量和復雜零件加工以及生產(chǎn)過程自動化問題。隨著計算機、自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已廣泛地應用于數(shù)控機床、機器人以及各類機電一體化設備上。同時，社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對數(shù)控裝置和數(shù)控機械要求在理論和應用方面有迅速的發(fā)展和提高。隨著社會需

2、求個性化、多樣化的發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模沿著小批量大批量多品種變批量的方向發(fā)展，以及以計算機為代表的高技術(shù)和現(xiàn)代化管理技術(shù)的引入，滲透與融合，不斷地改變著傳統(tǒng)制造技術(shù)的面貌和內(nèi)涵，從而形成了先進制造技術(shù)。 現(xiàn)代制造業(yè)使用數(shù)控車床的數(shù)量和種類越來越多,就siemens公司的sinumerik 802d數(shù)控系統(tǒng)常見的回參考點故障、主軸不能啟動故障、顯示器屏幕不顯示故障、硬限位和軟限位故障、刀架系統(tǒng)故障等進行了分析,并提出對應的故障排除方法。數(shù)控機床是將編好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中,由數(shù)控系統(tǒng)通過x、z 坐標軸的伺服電動機去控制機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

3、出各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)體零件。數(shù)控機床品種繁多,結(jié)構(gòu)各異,但在許多方面仍有共同之處。本論文以常用ck6132型數(shù)控車床為例研究數(shù)控車床的典型結(jié)構(gòu),常見故障的分析與維修。關鍵詞：數(shù)控車床 分析 檢測 維修 目 錄一、數(shù)控機床的機械知識概述 .41.1數(shù)控機床的分類 41.2數(shù)控機床故障診斷與維修的意義 .5二、cak6132a數(shù)控車床的工作原理 82.1主軸運動 92.2進給運動 92.3輸入/輸出（i/o）接口 9三、cak6132a數(shù)控車床機械部分常見故障及處理方案 .93.1主傳動系統(tǒng)的診斷與維修 103.2主軸部件常見的故障現(xiàn)象及排除方法 113.3采用自動換刀裝置常出現(xiàn)的故障

4、12四 進給傳動系統(tǒng)故障的診斷及維修 124.1齒輪傳動副 134.2滾珠絲杠螺母副 134.3靜壓蝸桿蝸輪副與預載雙齒輪齒條副 .15五 導軌副故障的診斷與維修 17六 液壓與氣動系統(tǒng)故障診斷及維修 .18七 刀庫及自動換刀裝置故障診斷及維修 22. 一、數(shù)控機床的機械知識概述1.1數(shù)控機床的分類1.11 按工藝用途分類1、金屬切削類數(shù)控機床：分別有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心。這些機床的動作與運動都是數(shù)字化控制，具有較高的生產(chǎn)率和自動化程度，特別是加工中心，它是一種帶有自動換刀裝置，能進行銑、鉆、鏜削加工的復合型數(shù)控機床。加工中心又分為車削中心、磨削中心等。還實現(xiàn)了在

5、加工中心上增加交換工作臺以及采用主軸或工作臺進行立、臥轉(zhuǎn)換的五面體加工中心。2、金屬成形類及特種加工類數(shù)控機床 ：它是指金屬切削類以外的數(shù)控機床。數(shù)控彎管機、數(shù)控線切割機床、數(shù)控電火花成形機床等等都是這一類數(shù)控機床。1.12 按運動方式分類1、定位控制數(shù)控機床：它是指能控制刀具相對于工件的精確定位控制系統(tǒng),而在相對運動的過程中不能進行任何加工。 通過采用分級或連續(xù)降速，低速趨近目標點，來減少運動部件的慣性過沖而引起的定位誤差。2、直線運動控制數(shù)控機床:它是指控制機床工作臺或刀具以要求的進給速度，沿平行于某一坐標軸或兩軸的方向進行直線或斜線移動和切削加工的機床。這類數(shù)控機床要要求具有準確的定位功

6、能和控制位移的速度，而且也要偶刀具半徑和長度的補償功能以及主軸轉(zhuǎn)速控制的功能?，F(xiàn)代組合機床也算是一種直線運動控制數(shù)控機床。3、輪廓控制的數(shù)控機床:它是指能實現(xiàn)兩軸或兩軸以上的聯(lián)動加工，而且對各坐標的位移和速度進行嚴格的不間斷控制，具有這種控制功能的數(shù)控機床。現(xiàn)代數(shù)控機床大多數(shù)有兩坐標或以上聯(lián)動控制、刀具半徑和長度補償?shù)鹊裙δ?。按?lián)動軸數(shù)也可分兩軸聯(lián)動、兩軸半、三軸、四軸、五軸聯(lián)動等。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，多坐標聯(lián)動控制也越來普遍。1.13 按控制方式分類1、開環(huán)控制系統(tǒng)：它是指沒有位置檢測反饋裝置的控制方式。特點是結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉，但難以實現(xiàn)運動部件的快速控制。廣泛應用于步進電機低扭矩、高精度

7、、速度中等的小型設備德驅(qū)動控制中，特別在微電子生產(chǎn)設備中。2、半閉環(huán)控制系統(tǒng)：它是指在電動機軸或絲桿的端部裝有角位移、角速度檢測裝置，通過位置檢測反饋裝置反饋給數(shù)控裝置的比較器與輸入指令比較，用差值控制運動部件。特點是調(diào)試方便、良好的系統(tǒng)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)緊湊，但在機械傳動鏈的誤差無法得校正或消除。目前采用滾珠絲扛螺母機構(gòu)有很好的精度和精度保持性和采取看可靠的、消除反向運動間隙的機構(gòu)，可以滿足大多數(shù)的數(shù)控機床用戶。因此被廣泛的采用且成為首選的控制方式。3、閉環(huán)控制系統(tǒng)：是在機床最終的運動部件的相應位置安裝直線或回轉(zhuǎn)式檢測裝置，將直接測量到的位移或角位移反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入指令位移量比較，

8、用差值控制運動部件。優(yōu)點是將機械傳動鏈的全部環(huán)節(jié)都包含在閉環(huán)內(nèi)，精度取決于檢測裝置的精度，超過半閉環(huán)系統(tǒng)。缺點是價格昂貴、對機構(gòu)和傳動鏈要求嚴格，不然會引起振蕩，降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.14 按功能水平分類 一般把數(shù)控機床分為精密型、普通型、經(jīng)濟型。數(shù)控機床水平的高低一般取決于以下幾個參數(shù)和功能。（1） 中央處理單元：經(jīng)濟型數(shù)控8位cpu，精密和普通型有16位發(fā)展到32或64位且采用精簡指令集的cpu。（2） 分辨率和進給速度：經(jīng)濟型數(shù)控分別率10m進給速度815m/min；普通型數(shù)控分別率1m進給速度1524m/min；精密型數(shù)控分別率0.1m進給速度24100m/min。（3） 多軸聯(lián)動功能

9、：經(jīng)濟型數(shù)控23軸聯(lián)動；普通與精密型數(shù)控35軸聯(lián)動，甚至更多。（4） 顯示功能：經(jīng)濟型數(shù)控只有簡單的數(shù)碼顯示或簡單的crt字符顯示；普通型則有較為齊全的crt顯示，還有圖形、人及對話、自診等功能；精密型則還有三維圖形顯示。（5） 通信功能：經(jīng)濟型無通信功能；普通型有rs232或dnc等接口；精密型有map等高性能通信接口。除用以上幾種參數(shù)或功能來衡量數(shù)控的檔次外還有伺服系統(tǒng)的類型和可編程控制器功能的強弱。除以上四種分類外，目前還有用數(shù)控裝置的構(gòu)成方式來分類，分硬件和軟件數(shù)控?？刂谱鴺溯S數(shù)和聯(lián)動咒術(shù)方式分位三軸二聯(lián)動和四軸四聯(lián)動等。1.2 數(shù)控機床故障診斷與維修的意義 數(shù)控機床故障診斷與維修的必

10、要性，數(shù)控維修技術(shù)不僅是保證數(shù)控機床正常運行的前提，對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也起到了巨大的推動作用。因此，目前他已經(jīng)成為了一門專門的學科。另外，任何一臺數(shù)控機床都是一臺過程控制設備，這就要求它在實時控制每一時刻都準確無誤地工作。任何部位的故障與失效，都會使機床停機，從而造成生產(chǎn)停頓。因而對數(shù)控系統(tǒng)這樣原理復雜、結(jié)構(gòu)精密的裝置進行維修就顯得十分必要了。在許多行業(yè)中，花費幾十萬到上千萬美元引進數(shù)控機床，這些機床均處于關鍵的工作崗位若在出現(xiàn)故障后不及時維修排除，就會造成較大的經(jīng)濟損失數(shù)控機床維修的技術(shù)指標要發(fā)揮數(shù)控機床的效率，就要求機床開動率高，這對數(shù)控機床提出了可靠性的要求。衡量可靠性的主要指標是平

11、均我故障時間mtbf。平均無故障時間是指這杯在一個使用比較長的過程中，兩次故障間隔的平均時間，即 總工作時間 mtbf= 總故障次數(shù)當數(shù)控機床發(fā)生了故障，需要及時進行排除，從開始排除故障知道數(shù)控機床能正常使用所需要的時間為平均修復時間mttr，反應了數(shù)控機床可維修性。衡量數(shù)控機床的可靠性和可維修性的指標是平均有效度a： mtbf a= mtbf+mttr平均有效度是指可維修的設備再摸一段時間內(nèi)維持其性能的概率，這是一個小于1的正數(shù)。數(shù)控機床故障的平均修復時間越短，則a就越接近1，那么數(shù)控機床的使用性能就越好數(shù)控機床的故障診斷與維修是數(shù)控機床使用構(gòu)成中重要組成部分，也是目前制約數(shù)控機床發(fā)揮作用的

12、因素之一，因此數(shù)控機床故障診斷與維修的技術(shù)和方法有重要的意義。本文的目的就是分析數(shù)控車床常見故障的原因和部位，以便維修人員或操作人員盡快地進行故障的修復。1.3 數(shù)控車床常見故障分類數(shù)控車床是一種技術(shù)含量高且較復雜的機電一體化設備，其故障發(fā)生的原因一般都較復雜，給數(shù)控車床的故障診斷與排除帶來不少困難。為了便于故障分析和處理，數(shù)控車床的故障大體上可以分為主機故障和電氣故障。一般說來，機械故障比較直觀，易于排除，電氣故障相對而言比較復雜。電氣方面的故障基本可分為電氣部分故障、伺服放大及位置檢測部分故障、計算機部分故障及主軸控制部分故障。至于編程而引起的故障，大多是由于考慮不周或輸入失誤而造成的，只

13、需按提示修改即可。1.31 按故障發(fā)生的部位分類1、主機故障 數(shù)控機床的主機通常指組成數(shù)控機床的機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護等部分。主機常見的故障主要有：1）因機械部件安裝、調(diào)試、操作使用不當?shù)仍蛞鸬臋C械傳動故障；2）因?qū)к?、主軸等運動部件的干涉、摩擦過大等原因引起的故障；3）因機械零件的損壞、聯(lián)結(jié)不良等原因引起的故障，等等。主機故障主要表現(xiàn)為傳動噪聲大、加工精度差、運行阻力大、機械部件動作不進行、機械部件損壞等等。潤滑不良、液壓、氣動系統(tǒng)的管路堵塞和密封不良，是主機發(fā)生故障的常見原因。數(shù)控機床的定期維護、保養(yǎng)控制和根除“三漏”現(xiàn)象發(fā)生是減少主機部分故障的重要措施電氣控制系統(tǒng)故

14、障 從所使用的元器件類型上根據(jù)通常習慣，電氣控制系統(tǒng)故障通常分為“弱電”故障和“強電”故障兩大類，“弱電”部分是指控制系統(tǒng)中以電子元器件、集成電路為主的控制部分。數(shù)控機床的弱電部分包括cnc、plc、mdi/c rt以及伺服驅(qū)動單元、輸為輸出單元等?！叭蹼姟惫收嫌钟杏布收吓c軟件故障之分硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發(fā)生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現(xiàn)的動作出鍺、數(shù)據(jù)丟失等故障，常見的有加工程序出錯，系統(tǒng)程序和參數(shù)的改變或丟失，計算機運算出錯等?！皬婋姟辈糠质侵缚刂葡到y(tǒng)中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓

15、器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電路。這部分的故障雖然維修、診斷較為方便，但由于它處于高壓、大電流工作狀態(tài)，發(fā)生故障的幾率要高于“弱電”部分必須引起維修人員的足夠的重視。 1.32 按故障的性質(zhì)分類 1、確定性故障 確定性故障是指控制系統(tǒng)主機中的硬件損壞或只要滿足一定的條件，數(shù)控機床必然會發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象在數(shù)控機床上最為常見，但由于它具有一定的規(guī)律，因此也給維修帶來了方便。確定性故障具有不可恢復性，故障一旦發(fā)生，如不對其進行維修處理，機床不會自動恢復正常但只要找出發(fā)生故障的根本原因，維修完成后機床立即可以恢復正常。正確的使用與精心維護是杜絕或避免故障發(fā)生的重要

16、措施。 2、隨機性故障 隨機性故障是指數(shù)控機床在工作過程中偶然發(fā)生的故障此類故障的發(fā)生原因較隱蔽，很難找出其規(guī)律性，故常稱之為“軟故障”，隨機性故障的原因分析與故障診斷比較困難，一般而言，故障的發(fā)生往往與部件的安裝質(zhì)量、參數(shù)的設定、元器件的品質(zhì)、軟件設計不完善、工作環(huán)境的影響等諸多因素有關。隨機性故障有可恢復性，故障發(fā)生后，通過重新開機等措施，機床通常可恢復正常，但在運行過程中，又可能發(fā)生同樣的故障。加強數(shù)控系統(tǒng)的維護檢查，確保電氣箱的密封，可靠的安裝、連接，正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發(fā)生的重要措施。 1.33 按故障的指示形式分類 數(shù)控機床的故障顯示可分為指示燈顯示與顯示器顯示兩種

17、情況：1）指示燈顯示報警 指示燈顯示報警是指通過控制系統(tǒng)各單元上的狀態(tài)指示燈（一般由 led發(fā)光管或小型指示燈組成）顯示的報警根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的狀態(tài)指示燈，即使在顯示器故障時，仍可大致分析判斷出故障發(fā)生的部位與性質(zhì)，因此在維修、排除故障過程中應認真檢杳這些狀態(tài)指示燈的狀態(tài)。2）顯示器顯示報警顯示器顯示報警是指可以通過cnc顯示器顯示出報警號和報警信息的報警。由于數(shù)控系統(tǒng)一般都具有較強的自診斷功能，如果系統(tǒng)的診斷軟件以及顯示電路工作正常，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以在顯示器上以報警號及文本的形式顯示故障信息。數(shù)控系統(tǒng)能進行顯示的報警少則幾十種，多則上千種，它是故障診斷的重要信息。二、cak6132a數(shù)控車

18、床的工作原理 數(shù)控機床加工零件時，首先要根據(jù)加工零件的圖樣與工藝方案，按劃定的代碼和程序格局編寫零件的加工程序單，這是數(shù)控機床的工作指令。通過控制介質(zhì)將加工程序輸入到數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置將其譯碼、寄存和運算之后，向機床各個被控量發(fā)出信號，控制機床主運動的變速、起停、進給運動及方向、速度和位移量，以及刀具選擇交換，工件夾緊松開和冷卻潤滑液的開、關等動作，使刀具與工件及其他輔助裝置嚴格地按照加工程序劃定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作，從而加工出符合要求的零件。從數(shù)控機床最終要完成的任務看，主要有以下三個方面的內(nèi)容：2.1主軸運動主軸運動主要完成切削任務，其動力約占正太機床動力的70%80%?；究刂乒?/p>

19、能是主軸的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動換擋及無極調(diào)速；對加工中心和有些數(shù)控車床，還要求主軸進行高精確度準停和分度功能。2.2進給運動進給運動是數(shù)控機床區(qū)別于普通機床最主要的地方，即用電氣驅(qū)動代替了機械驅(qū)動，數(shù)控機床的進給運動是由進給伺服系統(tǒng)完成的。進給伺服系統(tǒng)由進給伺服驅(qū)動裝置、伺服電動機、進給傳動鏈及位置檢測反饋裝置等組成。2.3輸入/輸出（i/o）接口數(shù)控系統(tǒng)對加工程序處理后輸出的控制信號除了對進給運動軌跡進行精確的控制外，還需要對機床主軸啟/停、換向、刀具更換、工件夾緊/松開以及液壓、冷卻、潤滑、分度工作臺轉(zhuǎn)位等輔助運動進行控制。 三、cak6132a數(shù)控車床機械部分常見故障及處理方案 cak

20、6132a數(shù)控車床機械部分的故障與普通車床機械部分的故障有許多共同點，但是，數(shù)控車床大量采用電氣控制與電氣驅(qū)動，這就使得數(shù)控車床的機械結(jié)構(gòu)與普通車床的機械結(jié)構(gòu)相比有很大的簡化，使其機械結(jié)構(gòu)的故障呈現(xiàn)出一些新的特征。3.1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。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

21、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。3.11主傳動系統(tǒng) (1)采用齒輪變速的形式?；讫X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。(3)由調(diào)速電動機直接驅(qū)動的形式。

22、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。3.12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，應立即更換齒輪，同時應注意提高齒輪的制造及裝配精度，精度越高，噪聲越小。3.13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。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，或相應的電磁

23、元件(如電磁換向閥)不具有“記憶”功能所致。應該定期檢查接近開關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。3.14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。3.2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)定性是至關重要的。主軸工作時如溫升過高，將

24、會導致主軸發(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，嚴重的甚至會燒毀軸承。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)應能滿足主軸潤滑方式的要求。（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

25、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。3.3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。(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

26、性能變化。排除這一類故障時應仔細地逐個環(huán)節(jié)進行檢查，找出其真實原因，再有針對性地采取措施。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、靜壓蝸桿條副、雙齒輪條副及其相應的支承部件等。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。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

27、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。可以說，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)，現(xiàn)分部件闡述如下。4.1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，以適應驅(qū)動執(zhí)行件的需要;另外，也便于歸算所需的脈沖當量;有時也為便于機械結(jié)構(gòu)位置的布局所考慮。但同時應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

28、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)響應時間造成反應滯后等。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: 4.11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。 (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

29、消除齒側(cè)間隙。 (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。 4.12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 。 (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，

30、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。 (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。4.2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。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。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

31、用。但是在使用該傳動方式時仍會遇到一些問題，處理不當便會產(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)的故障及相應的診斷排除方法如下: 4.21調(diào)整軸向間隙時預緊力控制不當引起的故障 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)整和預緊，通常采用雙螺母預緊方式，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。上

32、述其基本原理都是使兩個螺母間產(chǎn)生軸向位移，以達到消除間隙、產(chǎn)生預緊力的目的。但此時應切實控制好預緊力的大小。預緊力過小，不能完全消除軸向間隙，起不到預緊的作用;如預緊力過大，又會使空載力矩增加，從而降低傳動效率，縮短使用壽命。 在采用上述三種消隙方式時應充分掌握各自的特點，有選擇地使用。這其中，墊片調(diào)隙式有結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛性好的優(yōu)點，但調(diào)整費時，且不能在工作中隨意調(diào)整。而螺母調(diào)隙式是使用較廣泛的一種形式，有結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、調(diào)整方便等諸多優(yōu)點，但此方式調(diào)整位移量不易精確控制，所以預緊力也不能準確控制。齒差調(diào)隙式有調(diào)整準確可靠、精度較高的優(yōu)點，但本身結(jié)構(gòu)較為復雜。 4.22因滾珠絲杠不自鎖造成

33、的故障 滾珠絲杠螺母副有著很高的傳動效率，但不能自鎖。因此，在使用時，當滾珠絲杠螺母副用于垂直傳動或水平放置的高速大慣量傳動時，一定要考慮安裝制動裝置。否則，會使移動部件因自重或慣性運動造成異常故障，嚴重的會損壞機床零部件。常用的制動方法有采用超越離合器、電磁摩擦離合器或使用具有制動裝置的伺服驅(qū)動電動機。 4.23滾珠絲杠螺母副在傳動過程中的噪聲 滾珠絲杠螺母副是高精度的傳動元件，在工作中產(chǎn)生噪聲的原因主要是因為在裝配、調(diào)整過程中存在著某些缺陷。如緊固件出現(xiàn)松動，軸承壓蓋不到位，支承軸承或絲杠螺母出現(xiàn)破損以及潤滑不良等現(xiàn)象。排除這些故障的辦法是根據(jù)相應的故障類型逐項檢查各元件、各部位，然后采取

34、更換元件、重新調(diào)整、改善潤滑條件等措施加以解決。4.24滾珠絲杠螺母副運動不靈活 運動不靈活，也是采用滾珠絲杠螺母副傳動經(jīng)常會遇到的一類故障，出現(xiàn)這類故障的原因如下:滾珠絲杠軸線與導軌不平行或螺母軸線與導軌不平行，這是因為絲杠螺母線距定位基面的理論尺寸與實際加工尺寸有較大誤差或者是由于在裝配時不能調(diào)整好絲杠支座或螺母座的位置造成的。不管是何種原因，排除此故障的方法是重新調(diào)整絲杠支座或螺母座的位置(通常采用加高墊板的方法)，使之與導軌平行。 如果預緊時軸向預加載荷加得過大或絲杠本身因各種原因已產(chǎn)生了彎曲變形，解決這類故障的方法很簡單，只需重新調(diào)整預加載荷使之既能完全消除間隙，又不會使預緊力太大。

35、如絲杠已變形，必須重新校直絲杠，再按預定步驟調(diào)整后使用。4.3靜壓蝸桿蝸輪副與預載雙齒輪齒條副 對于行程過長的進給運動，一般不宜采用絲杠傳動，這主要是因為長絲杠制造困難，且容易因自重產(chǎn)生彎曲下垂，影響傳動精度，其軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度也難提高;如加大絲杠直徑，又會因轉(zhuǎn)動慣量增大，使伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性不容易得到保證。在這種情況下，最常采用的傳動方式是靜壓蝸桿蝸輪傳動和預載雙齒輪齒條傳動。這兩種傳動方式均可完全消除傳動間隙，且都具有很高的傳動效率及傳動剛度。 4.31靜壓蝸桿蝸輪副的故障診斷及排除 采用靜壓蝸桿蝸輪副傳動時，就蝸桿、蝸輪所使用的材料不同通?？煞譃?鋼蝸桿配鑄鐵蝸條;鋼蝸桿配鑄鐵基體涂有

36、skc3耐磨涂層的蝸條;銅蝸桿配鋼蝸條或鑄鐵蝸條這三種形式。就其實用性和經(jīng)濟性而言，前兩種用得較多。由于該傳動副是利用壓力油在蝸桿與蝸輪嚙合面間形成的油膜進行工作的，所以從理論上講是無磨損的。但事實上靜壓蝸桿蝸輪副發(fā)生故障最多部位恰恰是在此處。故障現(xiàn)象為:蝸桿與蝸輪表面直接發(fā)生接觸，使二嚙合面研傷;或者因受沖擊載荷影響，使嚙合面發(fā)生損壞等。 在查清故障原因之后，排除故障的相應辦法也就產(chǎn)生了。要解決上述故障，可以選用下列方法:裝配調(diào)整時，仔細檢查、調(diào)整蝸桿和蝸輪位置，使其軸線同心;加工蝸輪時應留有足夠的備用件，同時將多塊蝸輪拼接成一條時，可采用適當?shù)墓に囀侄?如加工一個與工作蝸桿相同的短工藝蝸桿

37、)來確保接頭處的間距;嚴格控制油的清潔度，必要時可采用多道過濾的方法來保證油的過濾精度，并嚴防二次污染;合理選用進給速度，避免速度過高而帶來的供油不足故障;經(jīng)常檢查保護裝置，最好設置互鎖信號裝置，油膜不建立不能工作;裝卸時避免大行程動作及意外沖擊，以確保嚙合齒面不受損傷。 4.32預載雙齒輪條副的故障診斷及排除 雙齒輪條傳動也是目前數(shù)控機床長行程傳動的主要形式之一，這種傳動方式與靜壓蝸桿蝸輪傳動相比較，最突出的優(yōu)點就是雙齒輪齒條傳動容許的進給速度比較高。但它也有較為明顯的缺陷，如傳動不平衡和傳導精度不夠高等。在采用預載雙齒輪齒條副傳動時，由于必須采取消隙措施，其傳動結(jié)構(gòu)中用于消除齒側(cè)間隙的兩個

38、齒輪與齒條之間的磨損較為嚴重，這是該傳動經(jīng)常會遇到的故障形式。其解決方法是:在機構(gòu)中設置調(diào)整機構(gòu)，不斷消除因齒面磨損而產(chǎn)生的新的磨損間隙。 雙齒輪齒條副傳動可能發(fā)生的另一類故障是由于該傳動機構(gòu)不能自鎖，而其所驅(qū)動的對象往往是需要高速運動且具有很大慣量的移動部件(如工作臺等)，這時如傳動系統(tǒng)中未設置專門的制動裝置，則容易發(fā)生移動部件因慣性與其他零部件撞擊的故障。所以，這一點在進行結(jié)構(gòu)設計時是必須注意的。 機床導軌是機床基本結(jié)構(gòu)要素之一。從機械結(jié)構(gòu)的角度來說，機床的加工精度和使用壽命很大程度上決定機床導軌的產(chǎn)品質(zhì)量。在數(shù)控機床上，對導軌的要求則更高。如高速進給時不振動;低速進給時不爬行;有高的靈敏

39、度;能在重負載下，長期連續(xù)工作;耐磨性高;精度保持性好等要求都是數(shù)控機床的導軌所必須滿足的。五 導軌副故障的診斷與維修導軌副是車床的重要部件之一，它在很大程度上決定數(shù)控車床的剛度、精度和精度保持性。數(shù)控車床導軌必需具有較高的導向精度、高剛度、高耐磨性，機床在高速進給時不振動、低速進給不爬行等特性。影響機床正常運行和加工質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)是：導軌副間隙；滾動導軌副的預緊力；導軌的直線度和平行度以及導軌的潤滑、防護裝置。5.1導軌副的維護 1.間隙調(diào)整 (1)壓板調(diào)整間隙。 (2)鑲條調(diào)整間隙。 (3)壓板鑲條調(diào)整間隙。 5.2導軌的潤滑 常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂 (1)潤滑方法。人工定期加油或用

40、油杯供油;潤滑泵供油。 (2)對潤滑油的要求。工作溫度變化時潤滑油黏度要小，要有良好的潤滑性能和足夠的油膜剛度。5.3導軌的故障診斷 （1）導軌研傷 機床長期使用，地基與床身水平有變化，使導軌局部單位面積負荷過大;長期加工短工或承受過分集中的負荷，使導軌局部磨損嚴重;潤滑不良、材質(zhì)不佳;質(zhì)量不符合要求;機床維護不良，導軌里落入臟物。 （2）導軌上移動部件運動不良或不能移動 導軌面研傷;導軌壓板研傷;導軌鑲條與導軌間隙太小，調(diào)得太緊。 （2）加工面在接刀處不平 直線度超差;工作臺塞鐵松動或塞鐵彎度太大;機床水平度差，使導軌發(fā)生彎曲。六 液壓與氣動系統(tǒng)故障診斷及維修 液壓、氣動系統(tǒng)是現(xiàn)代數(shù)控機床的

41、重要組成部分，各種液壓、氣動元器件在機床工作過程中的狀態(tài)直接影響著機床的工作狀態(tài)。因此，液壓、氣動部件的故障診斷及維護、維修對數(shù)控機床的影響是至關重要的。6.1液壓系統(tǒng) 液壓傳動系統(tǒng)驅(qū)動對象有液壓卡盤、靜壓導軌、變速液壓缸、主軸箱液壓平衡、液壓驅(qū)動機械手和主軸松刀液壓缸等。液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障是多種多樣的，不同的數(shù)控機床由于所用的液壓裝置的組合元件不同，出現(xiàn)的故障也就不同。液壓系統(tǒng)的故障往往因為液壓裝置內(nèi)部的情況觀察不到，所以不能像有些機械故障那樣一目了然，這就給我們的故障診斷及后續(xù)的維修帶來了許多的麻煩。液壓系統(tǒng)中帶有共性的特點能為我們在進行故障診斷及維護、維修時提供參照。 以維護為主，維

42、修為輔認真加強維護管理工作，盡可能減少設備故障的發(fā)生。維護工作就是及時發(fā)現(xiàn)一切不利因素，并將它們消除在故障發(fā)生之前。 為做好維護工作，通常需根據(jù)液壓系統(tǒng)的情況和實際經(jīng)驗，制訂維護規(guī)章，規(guī)定各項工作的要求和檢修周期，這時通常采用日常維護與定期檢查相結(jié)合的方法以保證液壓系統(tǒng)的工作效能。對于定期需要檢查的內(nèi)容為:規(guī)定必須定期維修的基礎零部件，日常檢查中發(fā)現(xiàn)的不利現(xiàn)象而又未及時排除的，潛在的故障預兆等。這樣做好定期檢查工作可及早發(fā)現(xiàn)潛在故障，及時進行進修復或排除，從而有效地提高液壓系統(tǒng)的壽命及可靠性。(1)液壓系統(tǒng)的維護要點。 控制油污，保持清潔; 控制溫升，減少能耗; 控制液壓系統(tǒng)泄漏; 防止液壓系

43、統(tǒng)振動與噪聲; 嚴格執(zhí)行日常點檢制度; 嚴格執(zhí)行定期緊固、清洗、過濾和更換制度。 (2)液壓系統(tǒng)的點檢 液壓閥、缸及管接頭是否泄漏; 泵與馬達是否有異常噪聲等現(xiàn)象; 系統(tǒng)各處壓力是否處于正常范圍內(nèi); 油溫是否在允許范圍內(nèi); 系統(tǒng)工作時是否有高頻振動; 輔助件是否損壞、是否需要更換。6.2氣動系統(tǒng) 氣動系統(tǒng)在現(xiàn)代數(shù)控機床上的應用是較為普遍的。如對工件、刀具定位面(如主軸錐孔)和交換工作臺的自動吹屑，封閉式機床安全防護門開關，加工中心上機械手的動作和主軸松刀等都離不開氣動系統(tǒng)。因此，氣動系統(tǒng)的故障診斷及排除對于數(shù)控機床能否正常工作將起到非常重要的作用。 6.21日常維護與定期檢查 (1)注意壓縮空

44、氣的質(zhì)量。壓縮空氣因種種原因含有水分、油分、粉塵等污染物，而這些污染物是造成氣動元件及其系統(tǒng)產(chǎn)生故障的主要原因。據(jù)有關資料介紹，采用氣壓傳動操作的系統(tǒng)中故障有50%屬于氣動回路，25 %屬于氣動元件，而這中間，因壓縮空氣質(zhì)量造成的故障占90%。因此，為保證各類氣動元件以及系統(tǒng)、設備能正常運轉(zhuǎn)，需對壓縮空氣進行凈化處理，處理后的壓縮空氣應滿足數(shù)控機床的使用要求。 具體指標為:壓縮空氣中污染物的排除能力達到固體顆粒在0. 3 m以下，排除油霧在99. 9%以上，排除過飽和水分在99. 9%以上。 (2)確保氣動系統(tǒng)密封良好。氣動系統(tǒng)的密封直接關系到氣動元件的性能水平、可靠性、質(zhì)量好壞和壽命等，是至

45、關重要的。在工作過程中，要嚴禁漏氣現(xiàn)象發(fā)生，如有漏氣不僅會增加能量的消耗，也會導致供氣壓力的下降，甚至造成氣動元件工作失常。所以日常工作時應經(jīng)常檢查各元件是否有泄漏現(xiàn)象(尤其是用的最多且最易出泄漏故障的各種管接頭)，如發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象應查清原因，馬上采取解決措施。 (3)采取合適的降噪措施。于氣動元件排氣噪聲大，在工作時，均應采用相應的降噪措施，通常是根據(jù)數(shù)控機床對噪聲的要求和排氣管徑的大小來選擇合適的消聲器。 定檢時應重點檢查各氣動元件是否能正常工作，有無泄漏現(xiàn)象，動作是否靈敏，潤滑是否良好。同時還應檢驗測量儀表、安全閥和壓力斷電器等的動作是否可靠，表上顯示數(shù)據(jù)是否在規(guī)定范圍內(nèi)等。 2.氣動系統(tǒng)維

46、護要點 (1)保證供給潔凈的壓縮空氣 (2)保證空氣中含有適量的潤滑油。 (3)保證氣動系統(tǒng)的密封性 (4)保證氣動元件中運動零件的靈敏性。 (5)保證氣動裝置具有合適的工作壓力和運動速度。 6.22氣動系統(tǒng)常見的故障 (1)執(zhí)行元件的故障。對于數(shù)控機床而言，較常用的執(zhí)行元件是氣缸，氣缸的種類很多，但其故障形式卻有著一定的共性。主要是氣缸的泄漏;輸出力不足，動作不平穩(wěn);緩沖效果不好以及外載造成的氣缸損傷等。產(chǎn)生上述故障的原因有以下幾類:密封圈損壞、潤滑不良、活塞桿偏心或有損傷;缸簡內(nèi)表面有銹蝕或缺陷，進入冷凝水雜質(zhì)，活塞或活塞桿卡住;緩沖部分密封損壞或性能差，調(diào)節(jié)螺釘損壞，氣缸速度太快;由偏心

47、負載或沖擊負載等引起的活塞桿折斷。排除上述故障的辦法通常是在查清了故障原因后，有針對性地采取相應措施。常用的辦法有:更換密封圈，加潤滑油，清除雜質(zhì);重新安裝活塞桿使之不受偏心負荷;檢查過濾器有無毛病，不好用要更換;更換緩沖機構(gòu)。在采用這些力、法時，有時要多管齊下才能將同時出現(xiàn)的幾種故障現(xiàn)象給予消除。 (2)控制元件的故障。數(shù)控機床所用氣動系統(tǒng)中控制元件的種類較多，主要是各種閥類，如壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等。這些元件在氣動控制系統(tǒng)中起著信號轉(zhuǎn)換、放大、邏輯程序控制作用以及壓縮空氣的壓力、流量和流動方向的控制作用，對它們可能出現(xiàn)的故障進行診斷及有效的排除是保證數(shù)控機床氣動系統(tǒng)能正常工作的前提。七 刀庫及自動換刀裝置故障診斷及維修 為進一步提高數(shù)控機床的加工效率，數(shù)控機床向著一次裝夾完成多工序加工的方向