數(shù)控機床故障診斷與維修(第2章4-6節(jié))

數(shù)控機床故障診斷與維修(第2章4-6節(jié))第一頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.1數(shù)控機床機械結構的主要組成2.2數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)2.3數(shù)控機床的進給系統(tǒng)2.4自動換刀裝置2.5回轉工作臺2.6數(shù)控機床的液壓與氣動裝置第二頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.4自動換刀裝置為進一步提高數(shù)控機床的加工效率，數(shù)控機床正向著工件在一臺機床一次裝夾即可完成多道工序或全部工序加工的方向發(fā)展，因此出現(xiàn)了各種類型的加工中心機床，如車削中心、鏜銑加工中心、鉆削中心等。這類多工序加工的數(shù)控機床在加工過程中要使用多種刀具，因此必須有自動換刀裝置，以便選用不同刀具，完成不同工序的加工工藝。各類數(shù)控機床的自動換刀裝置的結構取決于機床的類型、工藝范圍、使用刀具的種類和數(shù)量。數(shù)控機床常用的自動換刀裝置的類型、特點、適用范圍見表2-5。

第三頁，共40頁。類別形式特點適用范圍轉塔式回轉刀架多為順序換刀，換刀時間短、結構簡單緊湊、容納刀具較少。各種數(shù)控車床，數(shù)控車削加工中心轉塔頭順序換刀，換刀時間短，刀具主軸都集中在轉塔頭上，結構緊湊。但剛性較差，刀具主軸數(shù)受限制。數(shù)控鉆、鏜、銑床刀塔式刀具與主軸之間直接換刀換刀運動集中，運動部件少，但刀庫容量受限。各種類型的自動換刀數(shù)控機床。尤其是對使用回轉類刀具的數(shù)控鏜、銑床類立式、臥式加工中心機床。要根據工藝范圍和機床特點，確定刀庫容量和自動換刀裝置類型。用機械手配合刀庫進行換刀刀庫只是選刀運動，機械手進行換刀運動，刀庫容量大第四頁，共40頁。第五頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修排刀式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料為主的機床較為常見。它的結構形式為夾持著各種不同用途刀具的刀夾沿著機床的X坐標軸方向排列在橫向滑板或一種稱之為快換臺板上。刀具典型布置方式如圖2-35所示。

2.4.1排刀式刀架第六頁，共40頁。第七頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修經濟型數(shù)控車床方刀架是在普通車床四方刀架的基礎上發(fā)展的一種自動換刀裝置，功能和普通四方刀架一樣，有四個刀位，能裝夾4把不同功能的刀具，方刀架回轉90°時，刀具交換一個刀位，但方刀架的回轉和刀位號的選擇是由加工程序指令控制如圖2-37所示

2.4.2經濟型數(shù)控車床方刀架第八頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修

圖2-38為數(shù)控車床的轉塔回轉刀架．它適用于盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以換用四方回轉刀架。2.4.3一般轉塔回轉刀架第九頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.4.4刀庫的形式

刀庫用于存放刀具，它是自動換刀裝置中主要部件之一。其容量、布局和具體結構對數(shù)控機床的設計有很大影響。根據刀庫存放刀具的數(shù)目和取刀方式，刀庫可設計成多種形式。圖2-39所示為常見的幾種刀庫形式。單盤式刀庫圖2-39a～d存放的刀具數(shù)目—般為15～40把，為適應機床主軸的布局，刀庫上刀具軸線可以按不同方向配置，如軸向、徑向或斜向。圖2-39d是刀具可作90°翻轉的圓盤刀庫，采用這種結構可以簡化取刀動作。單盤式的結構簡單，取刀也很方便，因此應用廣泛。當?shù)稁齑娣诺毒叩臄?shù)目要求較多時，若仍采用單圓盤刀庫，則刀庫直徑增加太大而使結構龐大。為了既能增大刀庫容量而結構又較緊湊，研制了各種形式的刀庫。如圖2-39e為鼓輪彈倉式(又稱刺猬式)刀庫，其結構十分緊湊，在相同的空間內，它的刀庫容量最大，但選刀和取刀的動作較復雜。第十頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修

刀庫的主要故障有：刀庫不能轉動或轉動不到位；刀庫的刀套不能夾緊，刀具、刀庫上不到位等。(1)刀庫不能轉動或轉動不到位，刀庫不能轉動的可能原因有：①聯(lián)接電動機軸與蝸桿軸的聯(lián)軸器松動；②變頻器故障，應查變頻器的輸入輸出電壓正常與否；③PLC無控制輸出，可能是接口板中的繼電器失效；④機械連接過緊或黃油粘澀；⑤電網電壓過低(不應低于370V)。刀庫轉動不到位的可能原因有：電機轉動故障，傳動機構誤差。(2)刀套不能夾緊刀具可能原因是刀套上的調整螺母松動，或彈簧太松，造成卡緊力超重，刀具超重。(3)刀套上下不到位可能原因是裝置調整不當或加工誤差過大而造成撥叉位置不正確；因限位開關安裝不準或調整不當而造成反饋信號錯誤。2.4.5刀庫的故障第十一頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修(1)刀具夾不緊可能原因有氣泵氣壓不足，增壓漏氣，刀具卡緊氣壓漏氣，刀具松開彈簧上的螺帽松動。(2)刀具夾緊后松不開可能原因有松鎖刀的彈簧壓合過緊，應調節(jié)松鎖刀彈簧上的螺釘，使最大載荷不超過額定數(shù)值。(3)刀具從機械手中脫落應檢查刀具是否超重，機械手卡緊鎖是否損壞或沒有彈出來。(4)刀具交換時掉刀換刀時主軸箱沒有回到換刀點或換刀點漂移，機械手抓刀時沒有到位，就開始拔刀，都會導致?lián)Q刀時掉刀。(5)機械手換刀速度過快或過慢可能是因氣壓太高或太低和換刀氣閥節(jié)流開口太大或太小。2.4.6換刀機械手故障第十二頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修①刀庫亂刀故障處理方法故障原因：1）PMC參數(shù)丟失或系統(tǒng)記憶值與實際不符；2）換刀裝置拆修；3）操作者誤操作；具體處理方法：1）手動方式使刀庫回到原位位置，即1號刀座對應換刀位置；2）通過系統(tǒng)PMC參數(shù)畫面，初始化數(shù)據表，數(shù)據表的D000設定為0，D001—D024設定值分別為1、2、3-24進行設定；3）通過系統(tǒng)PMC參數(shù)畫面刀庫計數(shù)器初始化設定為23；4）系統(tǒng)MDI方式下，把實際刀具送回到刀庫中。②換刀過程中出現(xiàn)碰刀的處理2.4.7加工中心自動換刀裝置常見故障分析第十三頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.5

回轉工作臺為了擴大數(shù)控機床的加工性能，適應某些零件加工的需要，數(shù)控機床的進給運動，除X、Y、Z三個坐標軸的直線進給運動之外，還可以有繞X、Y、Z三個坐標軸的圓周進給運動，這分別稱A、B、C軸。通常數(shù)控機床的圓周進給運動，可以實現(xiàn)精確的自動分度改變工件相對于主軸的位置，以便分別加工各個表面，這對箱體類零件的加工帶來了便利。對于自動換刀多工序數(shù)控機床來說，回轉工作臺已成為一個不可缺少的部件。數(shù)控機床中常用的回轉工作臺有分度工作臺和數(shù)控工作臺。第十四頁，共40頁。第十五頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.5.1鼠牙盤式分度工作臺鼠牙盤式分度工作臺主要由工作臺面底座、夾緊液壓缸、分度液壓缸和鼠牙盤等零件組成，其結構如圖2-54所示。2.5.2數(shù)控回轉運動工作臺數(shù)控回轉運動工作臺能實現(xiàn)進給運動，它在結構上和數(shù)控機床的進給驅動機構有許多共同之點。如圖2-55所示為閉環(huán)數(shù)控旋轉工作臺結構圖。第十六頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.5.3回轉工作臺的常見故障及排除方法回轉工作臺的常見故障及排除方法如表2-6所示。

第十七頁，共40頁。故障現(xiàn)象故障原因排除方法工作臺沒有抬起動作控制系統(tǒng)沒有抬起信號輸入檢查控制系統(tǒng)是否有抬起信號輸出抬起液壓閥卡住沒有動作修理或清除污物，更換液壓閥液壓壓力不夠檢查油箱內油是否充足，并重新調整壓力抬起液壓缸研損或密封損壞修復研損部位或更換密封圈與工作臺連接的機械部分研損修復研損部位或更換零件工作臺不轉位工作臺抬起或松開完成信號沒有發(fā)出檢查信號開關是否失效，更換失效開關控制系統(tǒng)沒有轉位信號輸入檢查控制系統(tǒng)是否有轉位信號輸出與電動機或齒輪相聯(lián)的脹緊套松動檢查脹緊套聯(lián)接情況，擰緊脹緊套壓緊螺釘液壓轉臺的轉位液壓缸研損或密封損壞修復研損部位或更換密封圈液壓轉臺的轉位液壓閥卡住沒有動作修理或清除污物，更換液壓閥工作臺支承面回轉軸及軸承等機械部分研損修復研損部位或更換新的軸承第十八頁，共40頁。故障現(xiàn)象故障原因排除方法工作臺轉位分度不到位，發(fā)生頂齒或錯齒控制系統(tǒng)輸入的脈沖數(shù)不夠檢查系統(tǒng)輸入的脈沖數(shù)機械傳動系統(tǒng)間隙太大調整機械傳動系統(tǒng)間隙，軸向移動蝸桿，或更換齒輪、鎖緊脹緊套等液壓轉臺的轉位液壓缸研損，未轉到位修復研損部位轉位液壓缸前端的緩沖裝置失效，死擋鐵松動修復緩沖裝置，擰緊死擋鐵螺母閉環(huán)控制的圓光柵有污物或裂紋修理或清除污物，或更換圓光柵工作臺不夾緊，定位精度差控制系統(tǒng)沒有輸入工作臺夾緊信號檢查控制系統(tǒng)是否有夾緊信號輸出夾緊液壓閥卡住沒有動作修理或清除污物，更換液壓閥液壓壓力不夠檢查油箱內油是否充足，并重新調整壓力與工作臺相連接的機械部分研損修復研損部位或更換零件上下齒盤受到沖擊松動，兩齒牙盤間有污物，影響定位精度重新調整固定修理或清除污物閉環(huán)控制的圓光柵有污物或裂紋，影響定位精度修理或清除污物，或更換圓光柵第十九頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.6

數(shù)控機床的液壓與氣動裝置現(xiàn)代數(shù)控機床在實現(xiàn)整機的全自動化控制中，除數(shù)控系統(tǒng)外，還需要配備液壓和氣動裝置來輔助實現(xiàn)整機的自動運行功能。液壓傳動裝置使用工作壓力高的液體介質，機構輸出力大，機械結構更緊湊、動作平穩(wěn)可靠，易于調節(jié)和噪聲較小，但要配置液壓泵和油箱，當油液滲漏時污染環(huán)境。氣動裝置的氣源容易獲得，機床可以不必單獨配置動力源，裝置結構簡單，工作介質不污染環(huán)境，工作速度快和動作頻率高，適合于完成頻繁起動的輔助動作。過載時比較安全，不易發(fā)生過載損壞機件等事故。第二十頁，共40頁。第二十一頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.6.1數(shù)控機床上典型的液壓回路分析（一）MJ-50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)

MJ-50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)主要承擔卡盤、回轉刀架、刀盤、尾架套筒的驅動與控制。它能實現(xiàn)卡盤的夾緊、放松及兩種夾緊力(高與低)之間的轉換；回轉刀盤的正反轉，刀盤的松開與夾緊；尾架套筒的伸縮。液壓系統(tǒng)的所有電磁鐵的通、斷均由可編程控制器來控制。整個系統(tǒng)由卡盤、回轉刀盤與尾架套筒三個分系統(tǒng)組成，以一變量液壓泵為動力源。系統(tǒng)的壓力調定為4MPa。圖2-57是MJ-50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的原理圖。第二十二頁，共40頁。圖2-57MJ-50數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的原理圖1、2、3、4、5-換向閥

6、7、8-減壓閥9、10、11-調速閥

12、13、14-壓力表第二十三頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修（二）CK3225數(shù)控車床液壓系統(tǒng)

CK3225數(shù)控車床可以車削內圓柱、外圓柱、圓錐及各種圓弧曲線，適用于形狀復雜、精度高的軸類和盤類零件的加工。液壓系統(tǒng)見圖2-58。它的作用是用來控制卡盤的夾緊與松開；主軸變檔、轉塔刀架的夾緊與松開；轉塔刀架的轉位和尾座套筒的移動。第二十四頁，共40頁。圖2-58CK3225數(shù)控車床液壓系統(tǒng)圖1-壓力表2-卡盤液壓缸3-變檔液壓缸Ⅰ4-變檔液壓缸Ⅱ

5-轉塔夾緊缸6-轉塔轉位液壓馬達7-尾座液壓缸第二十五頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修（三）VP1050加工中心液壓系統(tǒng)

VP1050加工中心為工業(yè)型龍門結構立式加工中心，它利用液壓系統(tǒng)傳動具有功率大、效率高、運行安全可靠的優(yōu)點，在該加工中心中主要實現(xiàn)鏈式刀庫的刀鏈驅動、上下移動的主軸箱的配重、刀具的安裝和主軸高低速的轉換等輔助動作的完成。如圖2-61所示為VPl050加工中心的液壓系統(tǒng)工作原理圖。第二十六頁，共40頁。圖2-61

VP1050加工中心的液壓系統(tǒng)工作原理圖1－液壓泵2、9－止回閥3、6－壓力開關4－液壓馬達5－配重液壓缸7、16－液壓閥8、11、15－換向閥10－松刀缸12－變速液壓缸13、14－單向節(jié)流閥LS1、LS2、LS3、LS4－行程開關第二十七頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修（四）組合機床動力滑臺液壓系統(tǒng)YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)YT4543型動力滑臺的工作進給速度范圍為6.6mm／min～660mm／min，最大快進速度為7300mm／min，最大推力為45kN。YT4543型動力滑臺液壓系統(tǒng)如圖2-62所示。第二十八頁，共40頁。第二十九頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.6.2數(shù)控機床液壓回路常見故障及維修1．液壓系統(tǒng)常見故障的特征設備調試階段的故障率較高，存在問題較為復雜．其特征是設計、制造、安裝以及管理等問題交織在—起。一般液壓系統(tǒng)常見故障有：1)接頭連接處泄漏。2)運動速度不穩(wěn)定。3)閥心卡死或運動不靈活造成執(zhí)行機構動作失靈4）阻尼小孔被堵造成系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定或壓力調不上去5）閥類元件漏裝彈簧或密封件，或管道接錯而使動作混亂。第三十頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.液壓元件常見故障及排除液壓泵故障：液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵等，下面以齒輪泵為例介紹故障及其診斷。齒輪泵最常見的故障是泵體與齒輪的磨損、泵體的裂紋和機械損傷。出現(xiàn)以上情況一般必須大修或更換零件。在機器運行過程中，齒輪泵常見的故障有：噪聲嚴重及壓力波動；輸油量不足：液壓泵不正?；蛴幸垃F(xiàn)象。1)噪聲嚴重及壓力波動可能原因及排除方法①泵的過濾器被污物阻塞不能起濾油作用：用干凈的清洗油將過濾器去除污物。②油位不足，吸油位置太高，吸油管露出油面：加油到油標位，降低吸油位置。第三十一頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修③泵體與泵蓋的兩側沒有加紙墊；泵體與泵蓋不垂直密封；旋轉時吸入空氣；泵體與泵蓋間加入紙墊；泵體用金剛砂在平板上研磨，使泵體與泵蓋垂直度誤差不超過0.005mm，緊固泵體與泵蓋的聯(lián)結，不得有泄漏現(xiàn)象。④泵的主動軸與電動機聯(lián)軸器不同心，有扭曲磨擦：調整泵與電動機聯(lián)軸器的同心度，使其誤差不超過0.2mm。⑤泵齒輪的嚙合精度不夠：對研齒輪達到齒輪嚙合精度。⑥泵軸的油封骨架脫落，泵體不密封：更換合格泵軸油封。第三十二頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2)輸油不足的可能原因及排除方法①軸向間隙與徑向間隙過大：小于齒輪泵的齒輪兩側端面在旋轉過程中與軸承座圈產生相對運動會造成磨損，軸向間隙和徑向間隙過大時必須更換零件。②泵體裂紋與氣孔泄漏現(xiàn)象：泵體出現(xiàn)裂紋時需要更換泵體，泵體與泵蓋間加入紙墊，緊固各聯(lián)接處螺釘。③油液粘度太高或油溫過高：用20#機械油選用適合的溫度，一般20#全損耗系統(tǒng)用油適用10~50℃的溫度工作，如果三班工作，應裝冷卻裝置。④電動機反轉：糾正電動機旋轉方向。⑤過濾器有污物，管道不暢通：清除污物，更換油液，保持油液清潔。⑥壓力閥失靈：修理或更換壓力閥。第三十三頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修3)液壓泵運轉不正?；蛴幸垃F(xiàn)象的可能原因及排除方法①泵軸向間隙及徑向間隙過小：軸向、徑向間隙過小則應更換零件間隙。②滾針轉動不靈活：更換滾針軸承。③蓋板和軸的同心度不好：更換蓋板，使其與軸同心。調整軸向或徑向間隙。④壓力閥失靈：檢查壓力閥彈簧是否失靈，閥體小孔是否被污物堵塞，滑閥和閥體是否失靈；更換彈簧，清除閥體小孔污物或換滑閥。⑤泵和電動機間聯(lián)軸器同心度不夠：調整泵軸與電動機聯(lián)軸器同心度，使其誤差不超過0.20mm。⑥泵中有雜質：可能在裝配時有鐵屑遺留，用細銅絲網過濾全損耗系統(tǒng)用油，去除污物。第三十四頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修2.6.3數(shù)控機床氣壓回路常見故障及維修1．氣動系統(tǒng)維護的要點(1)保證供給潔凈的壓縮空氣

壓縮空氣中通常都含有水份、油份和粉塵等雜質。水份會使管道、閥和缸腐蝕；油份會使橡膠、塑料和密封材料變質、粉塵造成閥體動作失靈。選用合適的過濾器可以清除壓縮空氣中的雜質，使用過濾器時應及時排除積存的液體，否則當積存液體接近擋水板時氣流仍可將積存物卷起。(2)保證空氣中含有適量的潤滑油

大多數(shù)氣動執(zhí)行元件和控制元件都要求適度的潤滑。如果潤滑不良將會發(fā)生以下故障：①由于摩擦阻力增大而造成氣缸推力不足，閥心動作失靈。②由于密封材料的磨損而造成空氣泄漏。③由于生銹造成元件的損傷及動作失靈。第三十五頁，共40頁。舟山職業(yè)技術學校舟山技師學院（籌）第二章：數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修

(3)保持氣動系統(tǒng)的密封性

漏氣不僅增加了能量的消耗，也會導致供氣壓力的下降，甚至造成氣動元件工作失常。嚴重的漏氣在氣動系統(tǒng)停止運行時，由漏氣引起的響聲很容易發(fā)現(xiàn)；輕微的漏氣則利用儀表，或用涂抹肥皂水的辦法進行檢查。(4)保證氣動元件中運動零件的靈敏性

從空氣壓縮機排出的壓縮空氣，包含有粒度為0.01~0.08um的壓縮機油微粒，在排氣溫度為120~220℃的高溫下，這些油粒會迅速氧化，氧化后油粒顏色變深，粘性增大，并逐步由液態(tài)固化成油泥。這種um級以下的顆粒，一般過濾器無法濾除。當它們進入到換向閥后便附著在閥心上，使閥的靈敏度逐步降低，甚至出現(xiàn)動作失靈。為了清除油泥，保證靈敏度，可在氣動系統(tǒng)的過濾器之后，安裝油霧分離器，將油泥分離出來。此外，定期清洗閥也可以保證閥的靈敏度。(5)保證氣動裝