數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修培訓教材和數(shù)控機床編程及加工

第2章數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修天津工程師范學院2023/5/51

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)控機床的進給傳動系統(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2023/5/52第2章數(shù)控機床機械結構的故障診斷與維修由于進給伺服驅動、主軸驅動和CNC技術的發(fā)展，以及為適應高生產率的需要，數(shù)控機床的機械結構已從初期對普通機床局部結構的改進。逐步發(fā)展為數(shù)控機床的獨特機械結構。圖2-1所示為CK6136型數(shù)控車床。2.1數(shù)控機床機械結構的主要組成2023/5/532.2數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)2.2.1主軸變速方式1．無級變速，如圖2-2所示2．分段無級變速，如圖2-3所示。3．液壓撥叉變速機構，如圖2-4所示4．電磁離合器變速，如圖2-5

2-62-7所示5．內裝電動機主軸變速，如圖2-8所示2023/5/542.2.2主軸部件主軸部件是機床的一個關鍵部件，它包括主軸的支承、安裝在主軸上的傳動零件等。主軸部件質量的好壞直接影響加工質量。主軸端部的結構形狀如圖2-9所示2023/5/55主軸部件的支承機床主軸帶著刀具或夾具在支承中作回轉運動，應能傳遞切削轉矩承受切削抗力，并保證必要的旋轉精度。機床主軸多采用滾動軸承作為支承，對于精度要求高的主軸則采用動壓或靜壓滑動軸承作為支承。下面著重介紹主軸部件所用的滾動軸承。

1．主軸部件常用滾動軸承的類型如圖2-10所示

2．滾動軸承的精度主軸部件所用滾動軸承的精度有高級6、精密級5、特精級4和超精級2。前支承的精度一般比后支承的精度高一級，也可以用相同的精度等級。普通精度的機床通常前支承取4、5級，后支承用5、6級。

3．主軸滾動軸承的配置如圖2-11所示2023/5/564．主軸滾動軸承的預緊常用的方法有以下幾種：(1)軸承內圈移動

如圖2-12所示(2)修磨座圈或隔套

如圖2-13所示主軸的材料和熱處理主軸材料可根據(jù)強度、剛度、耐磨性、載荷特點和熱處理變形大小等因素來選擇。主軸剛度與材質的彈性模量E有關。無論是普通鋼還是合金鋼其E值基本相同。因此，對于一般要求的機床其主軸可用價格便宜的中碳鋼、45鋼，進行調質處理后硬度為22～28HRC。2023/5/57主軸的潤滑與冷卻主軸軸承潤滑和冷卻是保證主軸正常工作的必要手段。主軸部件的維護數(shù)控機床主軸部件是影響機床加工精度的主要部件，它的回轉精度影響工件的加工精度；它的功率大小和回轉速度影響加工效率；它的自動變速、準停和換刀等影響機床的自動化程度。主傳動鏈的維護主傳動系統(tǒng)常見故障及排除方法（見表2-1）2023/5/582.3數(shù)控機床的進給傳動系統(tǒng)2023/5/59滾珠絲杠螺母副目前廣泛應用的進給運動的傳動方式主要有兩種：一種是回轉伺服電機通過滾珠絲杠螺母副的間接傳動的進給運動方式;另一種是采用直線電機直接驅動的進給運動方式。后者多用于高速加工中。常用的循環(huán)方式有外循環(huán)與內循環(huán)兩種：1、外循環(huán)如圖2-18所示2、內循環(huán)如圖2-19所示（一）滾珠絲杠副的預緊滾珠絲杠副預緊的目的是為了消除絲杠與螺母之間的間隙和施加預緊力，以保證滾珠絲杠反向傳動精度和軸向剛度。在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中使用的滾珠絲杠螺母副的預緊方法有修配墊片厚度、雙螺母消隙、齒差式調整方法等。廣泛采用的是雙螺母結構消隙。

1、修配墊片消隙式如圖2-20所示

2、雙螺母消隙式如圖2-21所示

3、齒差消隙式如圖2-22所示

（二）滾珠絲杠副的支承

安裝方式對滾珠絲杠副承載能力、剛性及最高轉速有很大影響。滾珠絲杠螺母副在安裝時應滿足以下要求：

1）、滾珠絲杠螺母副相對工作臺不能有軸向竄動；

2）、螺母座孔中心應與絲杠安裝軸線同心；

3）、滾珠絲杠螺母副中心線應平行于相應的導軌；

4）、能方便地進行間隙調整、預緊和預拉伸。2023/5/510常見安裝方式有以下四種情況(如圖2-23的（a）、（b）、（c）、（d）所示)。(1)固定—自由適用于低轉速，中精度，短軸向絲杠；(2)支承—支承適用于中等轉速，中精度；(3)固定—支承適用于中等轉速、高精度；(4)固定—固定

適用于高轉速、高精度。（三）制動裝置滾珠絲杠副的傳動效率高但不能自鎖，用在垂直傳動或高速大慣量場合時需要制動裝置。2023/5/511（四）滾珠絲杠副的潤滑及防護裝置滾珠絲杠副在工作狀態(tài)下，必須潤滑，以保證其充分發(fā)揮機能。潤滑方式主要有以下兩種：潤滑脂、潤滑油。潤滑脂的給脂量一般是螺母內部空間容積的1/3，某些生產廠家在裝配時螺母內部已加注潤滑脂。而潤滑油的給油量隨行程、潤滑油的種類、使用條件等的不同而不同。滾珠絲杠副與滾動軸承一樣，如果污物及異物進入就很快使它磨損，因此考慮油污物異物（切削）進入時，必須采用防塵裝置，將絲杠軸完全保護起來。防塵裝置可采用可隨移動部件移動而收展的鋼制蓋板或柔性卷簾。2023/5/512導軌滑塊副導軌副按接觸面的摩擦性質可以分為滑動導軌、靜壓導軌和滾動導軌。（一）滑動導軌（二）靜壓導軌如圖2-25所示（三）滾動導軌如圖2-26所示（四）滾動導軌的結構，結構如圖2-27所示（五）滾動導軌的安裝、預緊如圖2-30所示2023/5/513靜壓蝸桿—蝸輪條傳動（一）傳動原理靜壓蝸桿—蝸輪齒條是一種精密傳動副，用于將回轉運動轉變?yōu)橹本€位移。如圖2-31所示，蝸桿可看作長度很短的絲杠，其長徑比很小。蝸輪齒條則可以看作一個很長的螺母沿軸向剖開后的一部分。與滾珠絲杠不同，蝸輪齒條能無限接長，因此，運動部件的行程可以很長。（二）傳動方案蝸桿—蝸輪齒條機構常用傳動方案有以下兩種：蝸桿箱固定，如圖2-33所示。蝸輪齒條固定，如圖2-34所示。2023/5/5142.4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。

2023/5/515排刀式刀架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。經(jīng)濟型數(shù)控車床方刀架經(jīng)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所示一般轉塔回轉刀架圖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。2023/5/5162.4.4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(jù)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。172023/5/5刀庫的故障刀庫的主要故障有：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(wǎng)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。2023/5/518換刀機械手故障（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。2023/5/519加工中心自動換刀裝置常見故障分析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(jù)表，數(shù)據(jù)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2023/5/520

回轉工作臺2023/5/521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。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。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?；剞D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。

2023/5/522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。

數(shù)控機床的液壓與氣動裝置2023/5/523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。2023/5/524（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。（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。2023/5/525（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／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。2023/5/526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。2023/5/5272.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：液壓泵不正常或有咬死現(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。2023/5/528③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，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。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。2023/5/5292)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。2023/5/5303)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。⑥泵中有雜質：可能在裝配時有鐵屑遺留，用細銅絲網(wǎng)過濾全損耗系統(tǒng)用油，去除污物。2023/5/531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。2023/5/532

潤滑的方法一般采用油霧器進行噴霧潤滑，油霧器一般安裝在過濾器和減壓閥之后。油霧器的供油量一般不宜過多，通常每10m3的自由空氣供lmL的油量(即40-50滴油)。檢查潤滑是否良好的一個方法是：找一張清潔的白紙放在換向閥的排氣口附近，如果閥在工作三至四個循環(huán)后，白紙上只有很輕的斑點時，則表明潤滑是良好的。(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。2023/5/533(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)保證氣動裝置具有合適的工作壓力和運動速度

調節(jié)工作壓力時，壓力表應當工作可靠，讀數(shù)準確。減壓閥與節(jié)流閥調節(jié)好后，必須緊固調壓閥蓋或鎖緊螺母，防止松動。2023/5/5342．氣動系統(tǒng)的點檢與定檢(1)管路系統(tǒng)點檢

主要內容是對冷凝水和潤滑油的管理。冷凝水的排放，一般應當在氣動裝置運行之前進行。但是當夜間溫度低于０℃時，為防止冷凝水凍結，氣動裝置運行結束后，應開啟放水閥門排放冷凝水。補充潤滑油時，要檢查油霧器中油的質量和滴油量是否符合要求。此外，點檢還應包括檢查供氣壓力是否正常，有無漏氣現(xiàn)象等。(2)氣動元件的定檢

主要內容是徹底處理系統(tǒng)的漏氣現(xiàn)象。例如更換密封元件，處理管接頭或聯(lián)接螺釘松動等，定期檢驗測量儀表、安全閥和壓力繼電器等。具體可參見表2-8。2023/5/5352023/5/536表2-1主傳動鏈故障診斷2023/5/537序號故障現(xiàn)象故障原因排除方法1加工精度達不到要求機床在運輸過程中受到?jīng)_擊檢查對機床精度有影響的各部分，特別是導軌副，并按出廠精度要求重新調整或修復安裝不牢固、安裝精度低或有變化重新安裝調平、緊固2切削振動大主軸箱和床身連接螺釘松動恢復精度后緊固連接螺釘軸承預緊力不夠、游隙過大重新調整軸承游隙。但預緊力不宜過大，以免損壞軸承軸承預緊螺母松動，使主軸竄動緊固螺母，確保主軸精度合格軸承拉毛或損壞更換軸承主軸與箱體超差修理主軸或箱體，使其配合精度、位置精度達到要求其他因素檢查刀具或切削工藝問題如果是車床，則可能是磚塔刀架運動部位松動或壓力不夠而未卡緊調整修理3主軸箱噪聲大主軸部件動平衡不好重做動平衡齒輪嚙合間隙不均或嚴重損傷調整間隙或更換齒輪軸承損壞或傳動軸彎曲修復或更換軸承，校直傳動軸傳動帶長度不一或過松調整或更換傳動帶，不能新舊混用齒輪精度差更換齒輪潤滑不良調整潤滑油量，保持主軸箱的清潔度4齒輪和軸承損壞

變擋壓力過大，齒輪受沖擊產生破損按液壓原理圖，調整到適應的壓力和流量變擋機構損壞或固定銷脫落修復或更換零件軸承預緊力過大或無潤滑重新調整預緊力，并使之潤滑充足5主軸無變速電器變擋信號是否輸出電器人員檢查處理壓力是否足夠檢測并調整工作壓力變擋液壓缸研損或卡死修去毛刺和研傷，清洗后重裝變擋電磁閥卡死檢修并清洗電磁閥變擋液壓缸拔叉脫落修復或更換變擋液壓缸竄油或內泄更換密封圈變擋復合開關失靈更換新開關6主軸不轉動主軸轉動指令是否輸出電器人員檢查處理保護開關沒有壓合或失靈檢修壓合保護開關或更換卡盤未夾緊工件調整或修理卡盤變擋復合開關損壞更換復合開關變擋電磁閥體內泄漏更換電磁閥7主軸發(fā)熱主軸軸承預緊力過大調整預緊力軸承研傷或損傷更換軸承潤滑油臟或有雜質清洗主軸箱，更換新油8液壓變速時齒輪推不到位主軸箱內拔叉磨損選用球墨鑄鐵作拔叉材料在每個垂直滑移齒輪下方安裝塔簧作為輔助平衡裝置，減輕對拔叉的壓力2023/5/5389主軸在強力切削時停轉電動機與主軸連接的皮帶過松移動電動機座，張緊皮帶，然后將電動機座重新鎖緊皮帶表面有油用汽油清洗后擦干凈，再裝上皮帶使用過久而失效更換新皮帶摩擦離合器調整過松或磨損調整摩擦離合器，修磨或更換摩擦片10主軸沒有潤滑油循環(huán)或潤滑不足液壓泵轉向不正確，或間隙太大改變液壓泵轉向或修理液壓泵吸油管沒有插入油箱的油面以下將吸油管插入油面以下2/3處油管或濾油器堵塞清除堵塞物潤滑油壓力不足調整供油壓力11潤滑油泄漏潤滑油量多調整供油量檢查各處密封件是否有損壞更換密封件管件損壞更新管件12刀具不能夾緊碟形彈簧位移量小調整碟形彈簧行程長度檢查刀具松夾彈簧上的螺母是否松動順時針旋轉松夾刀彈簧上的螺母使其最大工作載荷為13kN13刀具夾緊后不能松開松刀彈簧壓合過緊順時針旋轉松夾刀彈簧上的螺母使其最大工作載荷不得超過13kN液壓缸壓力和行程不夠調整液壓力和活塞行程開關位置2023/5/539表2-3滾珠絲杠常見故障、故障原因及維修方法故障現(xiàn)象故

障

原

因維

修

方

法滾珠絲杠副噪聲絲杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好調整軸承壓蓋，使其壓緊軸承端面絲杠支承軸承可能破裂如軸承破損，更換新軸承電動機與絲杠聯(lián)軸器松動擰緊聯(lián)軸器，鎖緊螺釘絲杠潤滑不良改善潤滑條件，使?jié)櫥土砍渥銤L珠絲杠副滾珠有破損更換新滾珠滾珠絲杠運動不靈活軸向預加載荷過大調整軸向間隙和預加載荷絲杠與導軌不平行調整絲杠支座位置，使絲杠與導軌平行2023/5/540表2-4導軌常見故障、故障原因及維修方法故障現(xiàn)象故障原因維修方法導軌研傷機床經(jīng)長時間使用，地基與床身水平度有變化，使導軌局部單位面積負荷過大定期進行床身導軌的水平度調整，或修復導軌精度長期加工短工件或承受過分集中的負荷，使導軌局部磨損嚴重注意合理分布短工件的安裝位置，避免負荷過分集中導軌潤滑不良調整導軌潤滑油量，保證潤滑油壓力導軌材質不佳采用電鍍加熱自冷淬火對導軌進行處理，導軌上增加鋅鋁銅合金板，以改善摩擦情況刮研質量不符合要求提高刮研修復的質量機裝維護不良，導軌里落入臟物加強機床保養(yǎng)，保護好導軌防護裝置導軌上移動部件運動不良或不能移動導軌面研傷用180#砂布修磨機床與導軌面上的研傷導軌壓板研傷卸下壓板，調整壓板與導軌間隙導軌鑲條與導軌間隙太小，調得太緊松開鑲條防松螺釘，調整鑲條螺栓，使運動部件運動靈活，保證0.03mm的塞尺不得塞入，然后鎖緊防松螺釘加工面在接刀處不平導軌直線度超差調整或修刮導軌，允差為0.015/500mm工作臺鑲條松動或鑲條彎度太大調整鑲條間隙，鑲條彎度在自然狀態(tài)下小于0.05mm/全長機床水平度差，使導軌發(fā)生彎曲調整機床安裝水平度，保證平行度、垂直度在0.02/1000mm之內2023/5/541元件名稱點檢內容氣缸活塞桿與端面之間是否漏氣；活塞桿是否劃傷、變形；管接頭、配管是否劃傷、損壞；氣缸動作時有無異常聲音；緩沖效果是否合乎要求電磁閥電磁閥外殼溫度是否過高；電磁閥動作時，工作是否正常；氣缸行程到末端時，通過檢查閥的排氣口是否有漏氣來確診電磁閥是否漏氣；緊固螺栓及管接頭是否松動；電壓是否正常，電線有否損傷；通過檢查排氣口是否被油潤濕，或排氣是否會在白紙上留下油霧斑點來判斷潤滑是否正常油霧器油杯內油量是否足夠，潤滑油是否變色、混濁，油杯底部是否沉積有灰塵和水；滴油量是否合適調壓閥壓力表讀數(shù)是否在規(guī)定范圍內；調壓閥蓋或鎖緊螺母是否鎖緊；有無漏氣過濾器儲水杯中是否積存冷凝水；濾芯是否應該清洗或更換；冷凝水排放閥動作是否可靠安全閥壓力繼電器在調定壓力下動作是否可靠；校檢合格后，是否有鉛封或鎖緊；電線是否損傷，絕緣是否可靠表2-8氣動元件的定檢2023/5/542圖2-1CK6136型數(shù)控車床1-主軸

2-溜板箱

3-刀架

4-防護罩

5-數(shù)控系統(tǒng)

6-機床控制操作面板

7-尾座

8-床身2023/5/543圖2-2主軸功率轉矩特性圖2-3數(shù)控機床主傳動的四種配置方式2023/5/544圖2-4三位液壓撥叉工作原理圖1、5－液壓缸2－活塞桿3－撥叉4－套筒圖2-5THL6380型自動換刀數(shù)控銑鏜床的主傳動系統(tǒng)2023/5/545圖2-6無集電環(huán)摩擦片式電磁離合器圖2-7嚙合式電磁離合器2023/5/546圖2-8內裝電動機主軸圖2-9主軸端部的結構形式2023/5/548圖2-10主軸常用的滾動軸承2023/5/549圖2-11數(shù)控機床主軸軸承配置形式

2023/5/550圖2-12軸承內圈移動2023/5/551圖2-13修磨座圈圖2-14隔套的應用2023/5/552圖2-18外循環(huán)回流方式圖2-19內循環(huán)回流方式2023/5/553圖2-20墊片結構消隙螺母墊片絲杠FmFm伸張預緊2023/5/5541234567圖2-21鎖緊雙螺母消隙式1、7-螺母

2-返向器

3-滾珠

4-絲杠

5-墊圈

6-圓螺母螺母1螺母2螺母座內齒圈圖

2-22齒差調隙式2023/5/555（c）（a）（b）（d）圖2-23滾珠絲桿副的安裝方式

1一電動機2～彈性聯(lián)軸器3一軸承4一滾珠絲桿5一滾珠絲桿螺母2023/5/55612578945°45°45°45°6圖2-27直線滾動導軌2023/5/557圖2-30滾動直線導軌副的安裝固定方式a）用螺釘固定c）定位銷固定工作臺工作臺工作臺工作臺床體床體床體床體b）用壓板和螺釘固定d）用楔塊和螺釘固定工作臺床體e）導軌平行安裝2023/5/5582023/5/559圖2-33蝸桿箱固定式

1-蝸輪齒條2-聯(lián)軸器3-進給箱4-電動機5-蝸桿

進給運動2023/5/560表2-5自動換刀裝置類型類別型式特

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、銑床刀庫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(jù)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有選刀運動，機械手進行換刀運動，刀庫容量大2023/5/561圖2-37數(shù)控車床方刀架結構1-電動機2-聯(lián)軸器3-蝸桿軸4-蝸輪絲杠5-刀架底座6-粗定位盤7-刀架體8-球頭銷9-轉位套10-電刷座11-發(fā)信體12-螺母13、14-電刷15-粗定位銷2023/5/5622023/5/5632023/5/5圖2-39盤形刀庫2023/5/564圖2-54鼠齒盤式分度工作臺l、2、15、16-推桿3-下齒盤4-上齒盤5、13-推力軸承6-活塞7-工作臺8-齒條活塞9-升降液壓缸上腔10-升降液壓缸下腔11-齒輪12-齒圈14、17-擋塊18-分度液壓缸右腔19-分度液壓缸左腔20、21-分度液壓缸進回油管道22、23-升降液壓缸2023/5/565圖2-55閉環(huán)數(shù)控回轉工作臺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2023/5/566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?jīng)_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，或更換圓光柵表2-6回轉工作臺的常見故障及排除方法2023/5/567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2023/5/568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Ⅱ5-轉塔夾緊缸6-轉塔轉位液壓馬達7-尾座液壓缸2023/5/569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2023/5/5702023/5/571例1-9：一臺調試后投入使用的FANUC-7CM系統(tǒng)的XK715F數(shù)控立銑床，開機后不久同時出現(xiàn)了#7（伺服未準備好）、#20~#23（X、Y、Z與U軸速度超限）等5個報警。故障處理：對多種報警共存現(xiàn)象，先查參數(shù)。在CRT上調用參數(shù)界面，發(fā)現(xiàn)參數(shù)混亂。將存儲器格式化與存儲區(qū)重新分區(qū)后，將參數(shù)紙帶重新輸入。開機后報警消失，機床恢復正常。2023/5/572例1-10：某廠配有FANUC-6M系統(tǒng)的加工中心機床經(jīng)長時間工作后，轉動的主軸電機出現(xiàn)間歇性的響聲，后來逐漸變成強烈振動聲，轉速驟升、驟降。故障處理：維修人員懷疑是伺服控制板上的整形電路有故障。采用局部升溫法使可疑點的幾塊組件升溫，當試驗到555時鐘集成電路時，H28時鐘輸出腳波形出現(xiàn)異常，更換此定時電路后，故障消失。2023/5/573圖2-31蝸桿-蝸輪齒條傳動機構

1-蝸桿

2-蝸輪齒條

2023/5/574圖2-34蝸桿箱移動式

1-蝸桿2-蝸輪齒條3-進給箱4-電動機5-蝸桿箱6-變速齒輪

2023/5/575進給運動圖2-35排刀式刀架布置圖2023/5/576機械工程實驗教學中心數(shù)控機床編程及加工機械工程實驗教學中心實驗目的通過數(shù)控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數(shù)控機床上對工件進行加工；結合機械加工工藝，實現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質量和生產效率。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內容；編程步驟。機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機床的運動以及刀具位移等內容，按照數(shù)控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機床，數(shù)控機床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機床各坐標的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅動機床完成相應的運動。數(shù)控編程的目的機械工程實驗教學中心數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質；⑤校對程序及首件試加工。數(shù)控編程的內容