機電設備故障診斷與維修 第3版 課件 第5章　機床的故障診斷與維修

作為現(xiàn)代工業(yè)基石的機床產(chǎn)業(yè)，是工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展過程中無論如何都不能繞過的一個關鍵性問題。隨著電子信息技術的發(fā)展，世界機床業(yè)已進入了以數(shù)字化制造技術為核心的機電—體化時代。

任何一臺機床都是一種過程控制設備，這就要求它在實時控制的每一時刻都準確無誤地工作。任何部分的故障與失效，都會使機床停機，從而造成生產(chǎn)停頓，這不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，而且會危及人身安全。當前，國內外對機床設備多數(shù)還是采用事后維修或計劃維修方式，機床生產(chǎn)單位因交通、通信、資金和技術人員的水平等多種因素不能及時派出維修人員到現(xiàn)場服務，因此，企業(yè)需要及時了解并且掌握機床設備的運行工況，正確估計可能發(fā)生的故障或趨勢。通過對機床運行過程中的工況進行監(jiān)測，對其故障發(fā)展趨勢進行早期診斷，找出故障原因，采取措施進行維修保養(yǎng)，避免設備的突然損壞，使之安全運轉，可極大地提高經(jīng)濟效益與社會效益。

5.1普通機床的故障診斷與檢修

5.1.1車床

機床維修的目的是使機床維持規(guī)定的工作能力,即使機床在一定的時間內能在保持規(guī)定精度和性能情況下運轉。下面以臥式車床和單柱立式車床的使用維修為例,介紹其常見的故障及排除方法。1.車床的使用及維護(1)車床的使用方法1)使用車床必須遵守安全操作制度。2)應按車床說明書的規(guī)定操作車床。3)車床開機前應檢查車床各部分結構是否完好,各手柄位置是否正確;車床起動,應使主軸低速空轉1～2min;主軸變速應停車。4)裝卸卡盤或較重工件時,應該用木板保護床面。5)校正卡盤或工件時,不能用榔頭直接用力敲擊,以免影響主軸精度,可用木錘輕敲。6)工件必須裝夾牢固,卡盤扳手隨時取下,偏置工件應合理安裝配重,復雜工件要注意防止碰撞。7)需要掛輪時應切斷電源。8)車床開動時,不能用手摸工件表面,不能測量工件;清除鐵屑要使用專用鉤子

。(2)車床的維護1)每班上班時,清潔導軌,觀察油標,給各注油點注油。下班時,清除切屑及冷卻液,擦凈后加潤滑油保養(yǎng),床鞍搖至車尾,關閉電源。2)加工鑄件和焊接件前,應去除工件上的砂粒和焊錫;切削鑄鐵工件時,要擦去部分床身導軌上的潤滑油,并裝護軌罩;用砂紙、砂輪加工工件時,要保護好床身導軌。3)工具和車刀不要放在床面上,以免損傷導軌。4)使用切削液時,要在車床導軌上涂潤滑油,清除導軌上的切屑和切削液盤中的雜物,冷卻泵中切削液應定期更換。5)車床外觀的日常保養(yǎng)要做到無銹蝕、無油污、油漆清潔光亮。6)車床運轉500h后,需要進行一級保養(yǎng)。保養(yǎng)時,必須先切斷電源,然后分別對主軸箱、床鞍及刀架、尾座、掛輪箱、冷卻潤滑系統(tǒng)、電氣部分以及外觀進行清洗、清掃、檢查與調整間隙、緊固螺釘和注油。車床維護保養(yǎng)知識見表5-1。表5-1車床維護保養(yǎng)知識2.車床常見故障及其排除方法臥式車床常見故障及排除方法見表5-2,單柱立式車床常見故障及排除方法見表5-3。序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法1圓柱工件加工后,外徑產(chǎn)生錐度

1)主軸箱主軸軸線相對滑板移動,導軌的平行度精度超差

2)床身導軌傾斜,一項精度超差,或裝配后發(fā)生變形

3)床身導軌面嚴重磨損,主要三項精度均已超差

4)兩頂尖裝夾工件,尾座頂尖與主軸軸線在水平方向不對中

5)刀具磨損的影響

6)主軸箱溫升過高,機床熱變形

7)地腳螺栓松動

1)重新校正主軸軸線的安裝位置

2)用調整墊鐵來重新校正床身導軌的傾斜精度

3)刮研導軌,或進行大修理

4)調整尾座兩側的橫向螺釘

5)重新刃磨刀具,正確選擇切削用量,或選用耐磨刀具材料

6)檢查軸承與潤滑,檢查油泵進油管是否通暢,定期換油,降低油溫

7)調整、緊固地腳螺栓2圓柱形工件加工后,外徑產(chǎn)生橢圓及棱圓

1)主軸軸承間隙過大

2)主軸軸頸的圓度超差

3)主軸的軸承外環(huán)或箱體主軸孔有橢圓或裝配間隙過大

1)調整主軸軸承的間隙

2)修理主軸軸頸使其達圓度精度要求

3)更換軸承,修整主軸孔,并保證它與滾動軸承外環(huán)的配合間隙表5-2臥式車床常見故障及排除方法序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法3精車外圓時,圓周表面上出現(xiàn)規(guī)律性的波紋

1)刀具與工件之間有振動

2)因帶輪等旋轉件振幅太大而引起機床擺動

3)電動機旋轉不平衡引起機床擺動

1)減少振動,刃磨刀具、調整刀桿伸出長度及刀尖安裝位置

2)校正帶輪或對帶輪的外徑進行光整加工

3)校正電動機轉子的平衡,有條件時進行動平衡測試4精車外圓時,圓周表面有混亂的波紋

1)主軸滾動軸承的滾道磨損

2)主軸的軸向竄動太大

3)用卡盤裝夾工件車削時,卡盤上的法蘭盤松動造成工件不穩(wěn)

4)大、中、小滑板的滑動表面間隙過大

5)刀架座底面與底板表面接觸不良

6)使用尾座頂尖支持工件切削時,頂尖套筒不穩(wěn)定,或活頂尖有磨損、精度差

1)更換主軸的滾動軸承

2)調整主軸推力軸承的間隙

3)緊固松動螺釘或修理更換法蘭盤

4)調整所有導軌副的鑲條、壓板,使間隙小于0.04mm,并使移動平穩(wěn)、輕便

5)用涂色法檢查接觸精度,可用刮研修正

6)夾緊尾座套筒,更換活頂尖5精車外徑時,主軸每轉一轉,在工件圓周表面上有一處振痕

1)主軸的滾動軸承有幾粒滾子磨損嚴重

2)主軸上的傳動齒輪節(jié)圓徑向圓跳動誤差大

1)逐個檢查滾子,若確系磨損嚴重,更換軸承

2)修理或更換主軸上節(jié)圓徑向圓跳動超差的齒輪副6精車外徑時,在圓周表面上每隔一定距離重復出現(xiàn)一次波紋

1)溜板箱的縱向進給小齒輪與齒條嚙合不良

2)光杠彎曲或光杠、絲杠、操縱杠的三孔不同軸,以及與車床導軌不平行

3)溜板箱內某一傳動齒輪損壞或由于節(jié)徑振擺而引起的嚙合不良

4)主軸箱或進給箱中的軸彎曲,或齒輪損壞

1)若工件波紋之距與齒條齒距相同時,可認為波紋由齒條副引起,應調整齒條與齒輪的間隙,或更換新件

2)拆下光杠校直,裝配時保證三孔同軸,滑板在移動時不得有輕、重現(xiàn)象

3)檢查與校正溜板箱內傳動齒輪,已損壞時應更換新件

4)校直傳動軸或更換齒輪,用手轉動各軸,在空轉時應無輕、重現(xiàn)象表5-2臥式車床常見故障及排除方法（續(xù)表）序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法7精車外徑時,圓周表面上與主軸軸線平行或成一角度重復出現(xiàn)有規(guī)律的波紋

1)主軸上的傳動齒輪的齒形誤差大或嚙合不良

2)主軸箱上的帶輪外徑(或帶槽)振擺不符合要求

1)調整主軸軸承,使齒輪副的側隙保持在0.05mm左右

2)消除帶輪的偏心振擺,調整它的滾動軸承間隙8精車外徑時,在圓周表面固定的長度上,有一節(jié)波紋凸起

1)床身導軌在固定長度位置處有碰傷、凸痕等

2)齒條之間接縫不良,齒條表面有凸出

1)修去凸痕

2)校正兩齒條的接縫配合,遇到齒條某齒特粗時應修整到與其他齒的齒厚一致9精車端面后,端面跳動超差主軸軸向游隙或軸向竄動量較大調整主軸軸向游隙及竄動量10精車端面后,端面有凸起

1)滑板移動對主軸軸線平行度超差

2)滑板的上、下導軌垂直度超差,該項要求上導軌的外端必須偏向主軸箱

1)校正主軸箱主軸軸線位置,在保證工件正確合格下,要求主軸軸線向前偏移

2)對經(jīng)過大修理以后的機床出現(xiàn)該項誤差時,必須重新刮研床鞍下導軌面11精車端面后,端面平面度超差

1)中滑板移動對主軸軸線的垂直度超差

2)滑板移動對主軸軸線平行度超差

1)調整中滑板鑲條,使松緊合適,修刮床鞍上燕尾形導軌面

2)校正主軸軸線位置表5-2臥式車床常見故障及排除方法（續(xù)表）序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法12精車大端面時,每隔一定距離重復出現(xiàn)一次波紋

1)橫向導軌磨損,導軌副間隙不穩(wěn)定

2)橫向絲杠彎曲

3)橫向絲杠與螺母的間隙過大

1)刮研橫向導軌副及鑲條

2)校直修理橫向絲杠

3)調整絲杠與螺母間隙13精車大端面工件時,端面上出現(xiàn)螺旋形波紋主軸后端的推力球軸承中某一滾珠尺寸特大檢查推力軸承,確定是它引起紋波時,更換新軸承14車制螺紋時,螺距不勻及亂扣

1)絲杠橫向竄動過大

2)絲杠磨損

3)開合螺母磨損,與絲杠嚙合不良或間隙過大或因燕尾形導軌磨損使開合螺母閉合時不穩(wěn)

4)由主軸經(jīng)交換齒輪而來的傳動鏈間隙過大

1)調整絲杠連接軸的軸向間隙

2)修理絲杠和螺母,調整絲杠與螺母的間隙

3)調整交換齒輪的嚙合間隙15精車螺紋表面有波紋

1)因機床導軌磨損而使溜板傾斜下沉,造成絲杠彎曲,與開合螺紋嚙合不良

2)托架支承孔磨損,使絲杠回轉中心線不穩(wěn)定

3)絲杠的軸向間隙過大

4)進給箱交換齒輪軸彎曲、扭曲

5)滑動導軌副間隙過大

6)刀架與底板接觸不良

7)因機床、電動機的固有頻率而引起的振動

1)修復機床導軌,調整絲杠精度及對合螺母和燕尾形導軌的精度

2)托架支承孔鏜孔鑲套

3)調整絲杠軸向間隙

4)更換交換齒輪軸

5)調整各導軌鑲條、壓板

6)修刮刀架座底面

7)振動診斷與治理表5-2臥式車床常見故障及排除方法（續(xù)表）序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法16用切槽刀切槽時,產(chǎn)生“傾動”或外徑強力切削時產(chǎn)生“顫動”

1)主軸軸承徑向間隙過大

2)主軸孔后軸承端面不垂直

3)主軸軸線的徑跳誤差過大

4)工件中心孔不合格

1)調整主軸軸承間隙

2)修理后端面,使垂直度達要求

3)可通過調整減小主軸徑跳,也可采取更換新軸承及角度選配等方法減少主軸徑跳

4)校正毛坯后,修中心孔17強力切削時,主軸轉速低于標牌上的轉速或發(fā)生自動停車

1)電動機傳動帶調得過松

2)摩擦離合器調整過松或磨損

3)開關杠手柄接頭松動

4)摩擦離合器軸上彈簧墊圈或鎖緊螺母松動

5)主軸箱內集中操縱手柄的銷子或滑塊磨損,手柄定位彈簧過松而使齒輪脫開

1)調整V帶的松緊程度

2)調整摩擦離合器,更換摩擦片

3)打開配電箱蓋,緊固接頭上螺釘

4)調整彈簧墊圈、鎖緊螺母

5)更換銷子、滑塊,將彈簧彈力加大18停車后主軸有自轉現(xiàn)象

1)摩擦離合器調得過緊

2)制動器沒調整好或過松

1)調整離合器,停車后可完全脫開

2)調整制動帶19溜板箱自動進給手柄容易脫落

1)脫落蝸桿的壓力彈簧調節(jié)過松

2)自動進給手柄的定位彈簧松動

3)蝸桿托架上的控制板與杠桿的傾角磨損

1)調吸壓力彈簧

2)調緊彈簧,若定位孔磨損可補鉚后重新打孔

3)將控制板補焊,并將掛鉤處修銳表5-2臥式車床常見故障及排除方法序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法20溜板箱自動進給手柄碰到定位擋鐵后還脫不開

1)脫落蝸桿的壓力彈簧調節(jié)過緊

2)蝸桿的鎖緊螺母緊死

1)調松壓力彈簧

2)松開鎖緊螺母,調整間隙21尾座錐孔內的鉆頭頂不出來尾座絲杠頭部磨損對絲杠頂端進行補焊修復22用小滑板進刀精車錐孔,呈喇叭形或表面粗糙

1)小滑板移動對燕尾形導軌直線度超差

2)小滑板移動對主軸線平行度超差

3)主軸徑向回轉精度低

1)刮研導軌

2)調整主軸軸承間隙23油窗油管不注油

1)濾油器、油管堵塞

2)油泵活塞磨損,壓力低、油量小

3)進油管漏壓

1)清洗、疏通

2)修復、更換油管等零件

3)擰緊管接頭表5-2臥式車床常見故障及排除方法序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法1液壓泵開動后自動停止

1)熱繼電器調位較低

2)液壓泵裝配不良

1)將熱繼電器調整到適當位置

2)調整或重新裝配液壓泵2車削過程掉刀

1)刀架平衡液壓缸油壓力波動較大

2)當?shù)都芟蛞粋€方向移動時,另一方向沒有制動

1)檢查溢流閥內小孔是否堵塞,吸油管和液壓泵是否翻氣、吸油量是否充足,然后修理

2)檢查電氣系統(tǒng)是否存在故障3刀架走刀出現(xiàn)爬行

1)刀架鑲條和壓板調得過緊

2)鑲條有較大彎度

3)滑動導軌面潤滑不良

4)電磁離合器電刷接觸不良

1)適當調松刀架鑲條和壓板

2)校直鑲條

3)增加潤滑油

4)調整使電刷接觸正常4橫梁升降時聲音較大

1)升降絲杠潤滑不良

2)絲杠彎曲較大

3)橫梁壓板過緊

4)傳動絲杠產(chǎn)生軸向竄動

1)增加潤滑油

2)校直絲杠

3)調整壓板,使之松緊適度

4)將螺母擰緊,消除竄動5按橫梁升降按鈕,或給出升降指令時橫梁不動

1)電磁滑閥無電或滑閥不動

2)夾緊液壓缸放松后沒碰上限位開關

3)電氣控制系統(tǒng)失靈

1)檢修電路,并拆修滑閥

2)調整限位開關,使之接觸正常,確保信號給出

3)檢查修理電氣系統(tǒng)表5-3單柱立式車床常見故障及排除方法序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法6垂直刀架漏油嚴重

1)液壓缸密封環(huán)松動

2)液壓缸的放氣孔螺釘松動

3)密封處局部缺陷

4)回油堵塞

1)調緊或更換密封環(huán)

2)將螺釘調緊

3)修復缺損面或換新件

4)檢修回油管路及元件7床身與工作臺漏油

1)床身與工作臺底座結合面處的密封環(huán)槽太深,失去密封作用

2)底座結合面中部的加工用的工藝孔泄漏

1)在環(huán)槽內加墊

2)將底座卸下,測量孔徑后堵上8工作臺使用高速時,潤滑壓力下降較大

1)床身內油位低,致使液壓泵吸油盤較少

2)濾油器堵塞

3)工作臺導軌潤滑油壓力較高,使工作臺浮升量大

1)增加儲油量

2)清洗濾油器

3)適當降低液壓油壓力9工作臺變速不靈

1)電磁閥動作不正常

2)推桿伸出后不能縮回

3)推桿已縮回,但燈不亮

1)先檢查電磁閥是否有電,如有電則應拆卸修理

2)修理達靈活程度

3)調整限位開關,使之接觸良好表5-3單柱立式車床常見故障及排除方法（續(xù)表）序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法10工作臺振擺過大

1)主軸軸承徑向間隙過大

2)齒圈內孔中心線與主軸中心線不重合,運轉過程中,迫使齒輪和齒圈嚙合時緊時松,從而產(chǎn)生過大的周期性的工作臺振擺

1)調整主軸軸承徑向間隙

2)裝配時,齒圈裝在主軸、工作臺組件上后,用塞尺試塞齒圈內孔和工作臺結合面間隙,使四周間隙均勻,再緊固螺釘,裝上銷釘。不是這樣結構的車床,采取定向裝配,減少同軸度誤差11液壓泵開動后,工作臺運轉,導軌間形成不了油膜,造成導軌研傷

1)油路不暢通

2)導軌上油槽方向開反

1)檢查油管是否有壓扁和堵塞現(xiàn)象

2)重新開好油槽,注意方向12刀架導軌研傷

1)導軌質量不好

2)切削時,刀架滑枕伸出過長

3)刮研質量不高,切削力過大

1)可采用增加夾布膠木板和鋅鋁銅合金板,以改變摩擦副的摩擦系數(shù)

2)刀架滑枕伸出長度一般不得大于200mm

3)提高刮研修復質量和適當改變切削用量13上、下進給箱的傳動光杠在箱體中發(fā)熱

1)上、下傳動光杠同軸度誤差過大

2)進給箱中有研傷現(xiàn)象

1)重新安裝傳動光杠的支架,使上、中、下各點對床身導軌的距離一致,一般不得大于0.1mm

2)修復進給箱中的研傷部位表5-3單柱立式車床常見故障及排除方法（續(xù)表）序號故障內容產(chǎn)生原因排除方法14刀臺無孔中心線,在多工位加工中不重合

1)心軸接觸不良

2)定位銷定位精度差

1)卸下刀臺,修復心軸,要使接觸面積達70%

2)調整定位銷15變速箱中Ⅳ軸在使用過程中有斷裂現(xiàn)象

1)變速箱體與床身結合面相對孔中心線垂直度誤差太大

2)各孔中心線平行度超差

1)嚴格控制變速箱與床身結合面相對孔中心線垂直度誤差,一般為0.02mm,不要隨意加墊

2)加工時操作人員要注意16快速行程箱中蝸輪研損嚴重

1)蝸桿副裝配調整不良

2)絲杠、螺母研傷

1)試車后運行初期,蝸桿研損大些,是正常現(xiàn)象。如使用一段時間后,仍研損過重,應檢查蝸桿副裝配調整是否正確

2)檢查、修復研傷,調整絲杠、螺母間隙17切削時振動嚴重

1)各結合面有松動

2)各件有松動

3)刀架沒鎖緊

1)用塞尺檢查各結合面,調整后固定,用0.04mm的塞尺不能插入

2)消除松動件的松動現(xiàn)象

3)切削時要鎖緊刀架18立刀架向上開,沒到極限位置就開不動了滑枕與重錘相碰重新調整重錘,使其與滑枕不碰表5-3單柱立式車床常見故障及排除方法（續(xù)表）3.車床的安裝車床的安裝通常有兩種方法:一種是用地腳螺栓固定在基礎上。另一種方法是不用地腳螺栓固定,直接將車床放在混凝土地坪式基礎上,并在車床與基礎間墊調整鐵或減振鐵。車床下面的墊鐵數(shù)量一般是:車床每個地腳螺栓孔處放置一塊,墊鐵之間的間距一般不超過600mm,對于重量不均勻的車床,可在重量較重的部位適當增加墊鐵;對于分段連接的床身應在各接縫處放置墊鐵。車床調整水平時,一般先將滑板置于導軌行程中間位置,再在車床導軌兩端放置水平儀調整安裝水平。車床調整水平一般應在車床處于自然狀態(tài)下進行。自然調平是在調整導軌精度時,除車床自重外,不應使用地腳螺栓、壓板等加壓的方法使車床強制變形。車床的安裝,應是自然調平之后,再擰緊地腳螺釘。地腳螺栓擰緊前后,車床導軌精度均應在允差范圍之內。長床身縱向安裝水平度是指導軌兩端點連線相對水平面的傾斜度,通常用水平儀測量。水平儀讀數(shù)時的基準必須從零位開始,而且水平儀的零位誤差必須消除。4.車床的驗收車床的驗收一般由空轉試驗、負荷試驗和精度檢驗3部分組成。(1)車床的空轉試驗試驗前應對機床清洗并注好潤滑油;檢查各連接部分是否緊固;重要結合面用0.04mm的塞尺檢驗,不得插入;導軌面用0.04mm的塞尺檢驗,插入深度不超過20mm。將車床安裝和調整好,使車床處于安裝水平位置,進行空轉試驗,其內容和要求如下:1)車床的主運動機構應從最低轉速到最高轉速依次運轉。每級轉速運轉不得少于2min,在最高轉速運轉不應少于30min,使主軸承達到穩(wěn)定溫度。此時檢查主軸承的溫度和溫升?；瑒虞S承溫度不得超過60℃,溫升不得超過30℃;滾動軸承溫度不得超過70℃,溫升不得超過40℃。2)車床的進給機構應作低、中、高進給速度的空轉試驗。具有快速移動機構的車床,應作快速移動的空轉試驗。3)在上述各級速度下,檢驗機床的起動、停止、制動及自動等動作的靈活性和可靠性;變速轉換動作的可靠性和準確性;重復定位、分度、轉位的準確性;自動循環(huán)的可靠性;夾緊裝置、快移機構、讀數(shù)指示裝置和其他附屬裝置的可靠性;有刻度裝置的手輪反向空行程量;手輪、手柄的操縱力等。4)檢驗車床的電氣、液壓、氣動、潤滑、冷卻系統(tǒng)和光學、自動測量裝置等,工作情況應良好;不得有漏油、漏氣及漏水等現(xiàn)象。5)檢驗安全防護裝置和保險裝置的可靠性。6)在各級速度下,檢查車床的振動和噪聲。7)檢驗車床主運動空轉功率?？辙D試驗過程中,不應調整影響車床性能和精度的機構或零件,否則,應重新試驗。(2)車床的負荷試驗1)車床主傳動系統(tǒng)最大轉矩的試驗。2)車床主傳動系統(tǒng)短時間超過最大轉矩25%的試驗。3)車床最大主切削力試驗和短時間超過最大主切削力25%的試驗。4)車床傳動系統(tǒng)達到最大功率的試驗。例如,CA6140型車床負荷試驗的方法是:將?120mm×150mm的中碳鋼試件,一端用卡盤夾緊,一端用頂尖頂住。用硬質合金YT15的45°標準右偏刀,在主軸轉速為50r/min、背吃刀量為12mm、進給量為0.6mm/r時,強力切削外圓。要求在負荷試驗時,車床所有機構工作均應正常,主軸轉速不得比空轉時的轉速低5%以上。在試驗時允許將摩擦離合器適當調緊,切削完畢后再調松到正常狀態(tài)。(3)車床的精度檢驗車床精度檢驗包括車床的工作精度檢驗和幾何精度檢驗。工作精度檢驗應在車床負荷試驗之后,車床處在熱平衡狀態(tài)下進行;幾何精度檢驗應在工作精度檢驗之后進行。5.1.2銑床

1.升降臺銑床的保養(yǎng)及維護銑床的日常保養(yǎng)和故障的及時排除,對保持銑床的加工精度和延長銑床的壽命起很大作用,必須由銑床操作者和機修人員共同執(zhí)行。(1)銑床操作者執(zhí)行的銑床保養(yǎng)內容1)銑床工作前,按規(guī)定對銑床需要加潤滑油的地方注入潤滑油;工作過程中,經(jīng)常觀察主軸箱和進給箱上的油標指示器,注意潤滑油的供給情況。2)銑床工作結束后,對銑床進行清理,特別應清除干凈導軌面上的切屑、灰塵和冷卻液等,并澆一層潤滑油。3)發(fā)現(xiàn)銑床有異常情況,應立刻停車并進行檢查。(2)銑床維修人員執(zhí)行的工作內容1)銑床電氣故障的排除。2)銑床主軸軸承間隙的調整。3)制動用電磁離合器的調整。4)彈性離合器的檢修。5)油泵供油的潤滑油供給系統(tǒng)的檢修。6)其他機械故障的排除等。2.銑床容易出現(xiàn)的加工誤差、故障分析及故障排除方法臥式銑床容易出現(xiàn)的加工誤差、故障分析及故障排除方法見表5-4。立式銑床容易出現(xiàn)的加工誤差、故障分析及故障排除方法見表5-5。加工誤差、故障分析故障排除方法

1)加工尺寸精度達不到工藝要求

①銑削時工件沒夾牢或振松②進刀處刻度盤松動轉位,或進刀時未消除絲杠副的間隙③有關部件的剎緊裝置未剎緊或失靈①將工件夾持牢固②將刻度盤裝緊,消除絲杠傳動副的間隙③剎緊有關部件(除進給方向之外)

2)兩被加工面間不垂直

①夾具角度不準②工件基準面與夾具間有雜物③工件夾不牢或振松④銑床幾何精度超差①夾具設計制造應合理準確②裝夾工件和夾具時要清潔雜物③工件要夾牢,夾緊力要有保證④應大修或二級保養(yǎng),恢復銑床的幾何精度

3)兩被加工的平行面不平行

①工件基準面與夾具間有雜物,或夾具基準面與工作臺面有雜物,或墊鐵不合格②工件未夾牢振松而竄動③銑刀磨鈍④銑床幾何精度超差①清潔雜物,放好墊鐵或修磨墊鐵②夾牢工件③合理選擇銑削方法(順銑或逆銑),選好銑刀(結構選擇),以減少刀具磨損④進行大修或二級保養(yǎng),恢復銑床精度表5-4臥式銑床加工誤差、故障分析及故障排除方法

4)被加工面呈凹或凸現(xiàn)象

①工作臺導軌磨損嚴重,精度超差②立銑頭主軸軸線與工作臺面不垂直①大修或二級保養(yǎng),修復工作臺導軌精度②校正主軸頭轉角刻度盤,使之與工作臺面垂直

5)銑削表面有較規(guī)律的波紋

工作臺導軌潤滑不良,引起爬行保證良好的潤滑,消除工作臺的爬行

6)加工表面在接刀處不平

①主軸中心線與床身導軌面不垂直②各部件相對位置精度超差①檢查主軸中心線對床身導軌面的垂直度,檢查工作臺移動間隙:縱向≤0.04mm,橫向≤0.03mm②如多方面超差,應進行大修或二級保養(yǎng)

7)表面粗糙度達不到要求

①刀具磨鈍②進給量過大③機床振動大④銑刀直徑選擇不當⑤刀桿彎曲,銑刀擺差大①修磨或更換刀具②減少進給量③調整鑲條間隙和絲杠副間隙,并將進給方向以外的部分剎緊④銑刀直徑與銑削寬度比為1.2~16⑤校正刀桿,重新裝刀表5-4臥式銑床加工誤差、故障分析及故障排除方法（續(xù)表）

8)主傳動系統(tǒng)在運轉中有周期性的響聲

①傳動齒輪打齒,打齒后的齒輪在嚙合過程中,由于缺齒或齒形不規(guī)則引起齒面撞擊,發(fā)出周期性的響聲②傳動軸彎曲。傳動軸可能因為悶車或打齒等故障的發(fā)生而彎曲,軸彎曲后,使軸上的傳動齒輪的嚙合狀態(tài)遭到破壞,在傳動中發(fā)出與該軸轉速相同周期的響聲①更換齒輪②更換傳動軸

9)主傳動系統(tǒng)有非周期性的沉重聲音

①軸承磨損。軸承磨損后,摩擦力增大,或是軸承保持架損壞,都將導致主軸箱內聲音不正常②某對傳動齒輪的齒部嚴重磨損,導致齒面磨損加重,也會發(fā)出沉重的聲音①更換新軸承②更換新齒輪

10)主軸溫升太高

①潤滑不良②主軸滾動軸承的間隙過?、壑鬏S彎曲,一般系發(fā)生嚴重的打齒事故后造成①主軸上的滾動軸承應保持良好的潤滑,應使用合乎規(guī)格的潤滑油②正確調整滾動軸承的間隙③更換主軸

11)主軸變速箱變速轉換手柄扳不動

①豎軸手柄與配合的孔咬死?？赡苁怯臀圩铚?也可能是由于研起的飛邊使豎軸與孔咬死②扇形齒輪與齒條卡?、郯尾嬉苿虞S彎曲或咬死④齒條軸未對準孔蓋子的孔眼①拆下豎軸,進行清洗或修光飛邊②保證扇形齒輪與齒條之間有0.15mm的嚙合間隙,保證齒間的清潔,不得有切屑和異物③校正或更換拔叉移動軸④變換其他各級轉速,或左右微動變速盤,調整星輪的定位器彈簧,使其定位可靠表5-4臥式銑床加工誤差、故障分析及故障排除方法（續(xù)表）

12)主軸變速箱操縱手柄自動脫落或軸端漏油

①操縱手柄內的彈簧松弛②間隙過大漏油①更換彈簧或在彈簧尾端加墊圈,也可將彈簧拉長重新裝入②更換軸套

13)變速時,主軸變速箱內齒輪有很重的碰撞聲,齒輪有時嚙合不上,或無沖動旋轉

①主軸電動機的沖動電路接觸時間過長②主軸電動機的沖動電路接觸點失靈而無沖動①調整沖動銷的調整螺釘②檢查電路,調整沖動銷尾端的調整螺釘,達到?jīng)_動接觸要求加工誤差、故障分析故障排除方法

14)工作臺扳動縱向行程操縱手柄時無進給運動

①升降臺橫直操縱手柄不在中間位置②升降及橫向進給機構中聯(lián)鎖橋式接觸沒有閉鎖①把橫直操縱手柄扳到中間位置②調整進給機構中凸輪下的終點開關上的銷子

15)工作臺或升降臺的進給運動出現(xiàn)明顯的間隙停頓現(xiàn)象

①工作臺或升降臺的導軌副嚴重研傷或由于污垢阻滯,從而使導軌副的摩擦力增大,造成導軌爬行②縱向、橫向、垂向絲杠副研傷,或軸承潤滑不良,也會造成此故障,甚至咬死①修刮或補焊導軌,清洗導軌②修好絲杠副的研傷處或更換絲杠,保證軸承的良好潤滑

16)開動進給時,進給箱中聲音沉重,摩擦片溫度太高

摩擦片總間隙過小調整摩擦片間隙,總間隙為2~3mm即可表5-4臥式銑床加工誤差、故障分析及故障排除方法（續(xù)表）加工誤差、故障分析故障排除方法

1)加工表面接刀處不平

①主軸中心線與床身導軌面不平行,各部相對位置精度差②導軌研傷造成工作臺爬行及進給保險失靈③主軸徑向間隔大④離合器爪嚴重磨損,咬不?、莨ぷ髋_鑲條過松①檢查和調整升降及縱、橫向的鑲條間隙,對準立銑頭刻度盤0位,如果還不能達到幾何精度,就進行中、小修,使之達到要求②修復導軌,并適當加大保險彈簧壓力③調整主軸間隙④修理或更換離合器⑤調整鑲條間隙

2)加工工件尺寸精度超差

①主軸中心與工作臺面不垂直②工件裝夾不合理,沒有及時清理切屑等③導軌間隙過大④工作臺面不平①調整鑲條間隙或修復工作臺導軌②正確夾緊工件,保持接合面的清潔③調整導軌間隙④修理工作臺面至符合技術要求

3)加工工件不垂直或平行面不平行

①立銑頭轉盤刻度不對0位②機床幾何精度超差③主軸軸向竄動大④工作臺面不平①校正刻度對準0位,使銑頭軸中心線與工作臺面垂直②檢查機床各部位,調整或修復,使之恢復原來的幾何精度③調整主軸上的螺母,使之竄動范圍在0.02mm之內④修復工作臺面的平面度表5-5立式銑床加工誤差、故障分析及故障排除方法

4)工件加工時振動很大

①主軸的徑向跳動和軸向竄動量太大②工作臺鑲條太松③主軸套筒未夾緊①調整主軸軸承的間隙,調整前,先測出主軸的徑向跳動量和軸向竄動量,以確定修整環(huán)的修磨量。主軸徑向間隙的調整是先修磨兩個半圓調整環(huán),并擰緊后軸承上面的螺母(操作時,卡住螺母,用扳手扳動主軸),從而調整前軸承的間隙。主軸軸向間隙的調整,是靠修磨兩個后軸承的外隔套來實現(xiàn)的②調整鑲條的松緊程度③夾緊主軸套筒

5)加工工件角度精度超差

①立銑頭轉盤刻度不準②轉盤緊固螺母未上緊,產(chǎn)生振動①旋轉刻度時要對準基線,如有誤差,進行檢修②緊固螺母

6)主軸溫升較高或在運轉中有噪聲

①潤滑不良②主軸箱內軸承磨損或齒輪嚙合不良①注意油路暢通,保證充分潤滑②檢修或更換軸承、齒輪

7)立式銑床與臥式銑床共性故障參考上表

表5-5立式銑床加工誤差、故障分析及故障排除方法（續(xù)表）3.銑床的驗收(1)空轉試驗1)空轉試驗前的準備工作如下:①各種手動實驗②功能試驗2)空轉試驗步驟如下:①空轉試驗從低速開始,逐級加速,各級轉速的運轉時間不少于2min,最高轉速運轉時間不少于30min,主軸承達到穩(wěn)定時溫度應低于60℃。②起動進給電動機,進行逐級進給運動及快速移動試驗,各級進給量的運轉時間大于2min,最大進給量運轉達到穩(wěn)定溫度時,軸承溫度應低于50℃。③所有轉速的運轉中,各工作機構應平穩(wěn),無沖擊、振動和周期性噪聲。④銑床運轉時,各潤滑點應有連續(xù)和足夠的油液。各軸承蓋、油管接頭均不得漏油。⑤檢查電氣設備的工作情況,包括電動機起動、停止、反向、制動和調速的平穩(wěn)性等。(2)負載試驗機床負載試驗的目的是考核銑床主運動系統(tǒng)能否承受標準所規(guī)定的最大切削規(guī)范,也可根據(jù)銑床實際使用要求取最大切削規(guī)格的2/3。一般選下述項目中的一項進行切削實驗。1)切削鋼的試驗采用的切削材料為正火210～220HBW的45鋼。①圓柱銑刀:直徑=100mm,齒數(shù)=4。切削用量:寬度=50mm,深度=3mm,轉速=750r/min,進給量=750mm/min。②端面銑刀:直徑=100mm,齒數(shù)=14。切削用量:寬度=100mm,深度=5mm,轉速=37.5r/min,進給量=190mm/min。2)切削鑄鐵試驗采用的切削材料為180～220HBW的HT200。①圓柱銑刀:直徑=90mm,齒數(shù)=18。切削用量:寬度=100mm,深度=11mm,轉速=47.5r/min,進給量=118mm/min。②端面銑刀:直徑=200mm,齒數(shù)=16。切削用量:寬度=100mm,深度=9mm,轉速=60r/min,進給量=300mm/min。(3)工作精度檢驗銑床工作精度檢驗應在銑床空轉試驗和負載試驗之后,并確認銑床所有機構均處于正常狀態(tài),按照GB/T3933.2—2002升降臺銑床檢驗條件精度檢驗第2部分進行。切削試件材料為鑄鐵,試件的形狀尺寸如圖5-1所示。用圓柱銑刀進行銑削加工,銑刀直徑小于60mm。銑削加工前,應對試件底面先進行精加工,在一次安裝中,用工作臺縱向機動、升降臺機動和床鞍橫向手動銑削A、B、C三個表面。用工作臺縱向機動和升降臺手動。銑削D面,接刀處重疊5～10mm。試件應安裝于工作臺縱向中心線上,使試件長度相等地分布在工作臺中心線的兩邊。銑削后應達到的精度如下:1)B面的等高度公差為0.03mm。2)A和B面、C和B面的垂直度公差為0.02mm;A、B、C和D面的垂直度公差為0.03mm。3)D面的平面度公差為0.02mm。4)各加工面的表面粗糙度值為Ra=1.6μm。(4)幾何精度檢驗銑床的幾何精度檢驗,可按照GB/T3933.2—2002進行。如果銑床已修過多次,有些項目達不到精度標準收,則可根據(jù)加工工藝要求選擇項目驗收。5.2數(shù)控機床的故障診斷與維修

5.2.1數(shù)控機床故障診斷與維修的基礎知識

數(shù)控維修技術不僅是保障數(shù)控機床正常運行的前提,對數(shù)控技術的發(fā)展和完善也起到了巨大的推動作用。目前,數(shù)控維修技術已經(jīng)成為一門專門的學科。我國現(xiàn)有的數(shù)控機床維修狀況和水平,與國外進口設備的設計與制造技術水平還存在很大的差距。造成差距的原因在于:人員素質較差,缺乏數(shù)字測試分析手段,數(shù)控機床故障診斷與維修的綜合判斷能力和測試分析技術有待提高等。1.常見故障的分類數(shù)控機床是一種技術復雜的機電一體化設備,其故障發(fā)生的原因一般都比較復雜,這給故障診斷和排除帶來很多困難。為了便于故障分析和處理,按故障部件、故障性質、故障原因等對常見故障做如下分類。(1)按數(shù)控機床發(fā)生故障的部件分類1)主機故障。數(shù)控機床的主機部分,主要包括機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動及防護等裝置。常見的主機故障包括因機械安裝、調試及操作使用不當?shù)仍蛞鸬臋C械傳動、導軌運動摩擦過大等故障。故障表現(xiàn)為傳動噪聲大,加工精度差,運行阻力大。例如,軸向傳動鏈的撓性聯(lián)軸器松動,齒輪、絲杠與軸承缺油,導軌塞鐵調整不當,導軌潤滑不良,系統(tǒng)參數(shù)設置不當?shù)仍蚓稍斐梢陨瞎收?。尤其應引起重視的?機床各部位標明的注油點(注油孔)需定時、定量加注潤滑油(劑),這是機床各傳動鏈正常運行的保證。另外,液壓、潤滑與氣動系統(tǒng)的故障主要是管路阻塞和密封不良,因此,數(shù)控機床更應加強污染控制和根除三漏現(xiàn)象發(fā)生。2)電氣故障。電氣故障又可分為弱電故障與強電故障。弱電部分主要指CNC(計算機數(shù)字控制)裝置、PLC(可編程序控制器)、CRT(陰極射線管)顯示器、伺服單元及輸入/輸出裝置等電子電路,這部分又有硬件故障與軟件故障之分。硬件故障主要是指上述各裝置的印制電路板上的集成電路芯片、分立元器件、接插件及外部連接組件等發(fā)生的故障。常見的軟件故障包括加工程序出錯、系統(tǒng)程序和參數(shù)的改變或丟失、計算機的運算出錯等。強電部分是指繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵及行程開關等電氣元器件及其所組成的電路。這部分的故障十分常見,必須引起足夠的重視。(2)按數(shù)控機床發(fā)生的故障性質分類1)確定性故障。確定性故障通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設定的限度,工作中的數(shù)控機床必然會發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象極為常見,例如,液壓系統(tǒng)的壓力值隨著液壓回路過濾器的阻塞而降到某一設定參數(shù)時,必然會發(fā)生液壓系統(tǒng)故障報警使系統(tǒng)斷電停機;又如,潤滑、冷卻及液壓等系統(tǒng)由于管路泄漏引起油標下降到使用限值,必然會發(fā)生液位報警使機床停機;再如,機床加工中因切削量過大達到某一限值時必然會發(fā)生過載或超溫報警,致使系統(tǒng)迅速停機。因此,正確使用與精心維護是杜絕或避免這類系統(tǒng)性故障發(fā)生的切實保障。2)隨機性故障。隨機性故障通常是指數(shù)控機床在同樣的條件下工作時只偶然發(fā)生一次或兩次的故障。有的文獻上稱此為“軟故障”。由于此類故障在各種條件相同的狀態(tài)下只偶然發(fā)生一兩次,因此,隨機性故障的原因分析與故障診斷較其他故障困難得多。一般而言,這類故障的發(fā)生通常與安裝質量、組件排列、參數(shù)設定、元器件品質、操作失誤與維護不當,以及工作環(huán)境影響等因素有關。例如,接插件與連接組件因疏忽未加鎖定,印制電路板上的元器件松動變形或焊點虛脫,繼電器觸頭、各類開關觸頭因污染銹蝕以及直流電動機電刷不良等所造成的接觸不可靠等。另外,工作環(huán)境溫度過高或過低、濕度過大、電源波動與機械振動、有害粉塵與氣體污染等原因均可引發(fā)此類偶然性故障。因此,加強數(shù)控系統(tǒng)的維護檢查,確保電氣箱門的密封,嚴防工業(yè)粉塵、有害氣體的侵襲等,均可避免此類故障的發(fā)生。(3)按故障發(fā)生后有無報警顯示分類1)有報警顯示的故障。這類故障又可分為硬件報警顯示與軟件報警顯示的故障兩種。①指示燈顯示的故障。指示燈顯示通常是指各單元裝置上的指示燈(一般由LED或小型指示燈組成)的指示。在數(shù)控系統(tǒng)中有許多用以指示故障部位的警示燈,如控制操作面板、位置控制印制電路板、伺服控制單元、主軸單元、電源單元等部位以及光電閱讀機、穿孔機等外設裝置上常設有這類警示燈。一旦數(shù)控系統(tǒng)的這些警示燈指示故障狀態(tài)后,借助相應部位上的警示燈均可大致分析判斷出故障發(fā)生的部位與性質,這無疑給故障分析診斷帶來了極大方便。因此,維修人員日常維護和排除故障時應認真檢查這些警示燈的狀態(tài)是否正常。②顯示器顯示的故障。顯示器顯示通常是指通過CNC顯示器上顯示出來的報警號和報警信息。由于數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷功能,一旦檢測到故障,即按故障的級別進行處理,同時在CRT上以報警號形式顯示該故障信息。這類報警顯示常見的包括存儲器警示、過熱警示、伺服系統(tǒng)警示、軸超程警示、程序出錯警示、主軸警示、過載警示、斷線警示等。通常,少則幾十種,多則上千種,這無疑為故障判斷和排除提供了極大的幫助。上述軟件報警有來自NC(數(shù)控部分)的報警和來自PLC的報警,前者為數(shù)控部分的故障報警,可通過所顯示的報警號,對照維修手冊中有關NC故障報警及原因方面內容來確定可能產(chǎn)生該故障的原因。后者為PLC報警顯示,由PLC的報警信息文本所提供,大多數(shù)屬于機床側的故障報警,可通過所顯示的報警號,對照維修手冊中有關PLC故障報警信息、PLC接口說明、PLC程序等內容,檢查PLC有關接口和內部繼電器狀態(tài),確定該故障所產(chǎn)生的原因。通常,PLC報警發(fā)生的可能性要比NC報警高得多。2)無報警顯示的故障。這類故障發(fā)生時無任何硬件或軟件的報警顯示,因此分析診斷難度較大。例如,機床通電后,在手動方式或自動方式下運行X軸時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象,無任何報警顯示;又如,機床在自動方式運行時突然停止,而CRT顯示器上無任何報警顯示;還有在運行機床某軸時發(fā)生異常聲響,一般也無故障報警顯示等。一些早期的數(shù)控系統(tǒng)由于自診斷功能不強,尚未采用PLC控制器,無PLC報警信息文本,出現(xiàn)無報警顯示的故障情況會更多一些。對于無報警顯示的故障,通常要具體情況具體分析,要根據(jù)故障發(fā)生的前后變化狀態(tài)進行分析判斷。例如,上述X軸在運行時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象,可首先判斷是數(shù)控部分故障還是伺服部分故障。具體做法是在手搖脈沖進給方式中,均勻地旋轉手搖脈沖發(fā)生器,同時分別觀察比較CRT顯示器上Y軸、Z軸與X軸進給數(shù)字的變化速率。通常,若數(shù)控部分正常,三個軸的上述變化速率應基本相同,從而可確定爬行故障是X軸的伺服部分還是機械傳動所造成。(4)按故障發(fā)生的原因分類1)數(shù)控機床自身故障。這類故障的發(fā)生是由于數(shù)控機床自身的原因引起的,與外部使用環(huán)境條件無關。數(shù)控機床所發(fā)生的絕大多數(shù)故障均屬此類故障,但應區(qū)別有些故障并非由機床本身而是由外部原因所造成的。2)數(shù)控機床外部故障。這類故障是由于外部原因造成的。例如,數(shù)控機床的供電電壓過低,波動過大,相序不對或三相電壓不平衡;周圍的環(huán)境溫度過高,有害氣體、潮氣及粉塵侵入;外來振動和干擾,如電焊機所產(chǎn)生的電火花干擾等均有可能使數(shù)控機床發(fā)生故障;還有人為因素所造成的故障,如操作不當,手動進給過快造成超程報警;自動切削進給過快造成過載報警;又如操作人員不按時按量給機床機械傳動系統(tǒng)加注潤滑油,易造成傳動噪聲或導軌摩擦系數(shù)過大,而使工作臺進給電動機超載。據(jù)有關資料統(tǒng)計,首次采用數(shù)控機床或由不熟練工人來操作,在使用第一年內,由于操作不當所造成的外部故障要占三分之一以上。除上述常見故障分類外,還可按故障發(fā)生時有無破壞性可分為破壞性故障和非破壞性故障;按故障發(fā)生的部位可分為數(shù)控裝置故障、進給伺服系統(tǒng)故障、主軸系統(tǒng)故障、刀架故障、刀庫故障及工作臺故障等。2.故障的常規(guī)處理方法數(shù)控機床型號多,所產(chǎn)生的故障原因通常比較復雜,這里介紹故障處理的一般方法和步驟。一旦故障發(fā)生,通常按以下步驟進行。1)調查故障現(xiàn)場,充分掌握故障信息。數(shù)控機床出現(xiàn)故障后,不要急于動手盲目處理,首先要查看故障記錄,向操作人員詢問故障出現(xiàn)的全過程。在確認通電對系統(tǒng)無危險的情況下,再通電親自觀察,特別要注意確定以下主要故障信息。①故障發(fā)生時報警號和報警提示是什么?哪些指示燈和發(fā)光二極管指示了什么報警?②如無報警,系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)?系統(tǒng)的工作方式診斷結果是什么?③故障發(fā)生在哪個程序段?執(zhí)行何種指令?故障發(fā)生前進行了何種操作?④故障發(fā)生在何種速度下?軸處于什么位置?與指令值的誤差量有多大?⑤以前是否發(fā)生過類似故障?現(xiàn)場有無異?，F(xiàn)象?故障是否重復發(fā)生?2)分析故障原因,確定檢查的方法。在調查故障現(xiàn)象,掌握第一手材料的基礎上分析故障的起因。故障分析可采用歸納法和演繹法。歸納法是從故障原因出發(fā)摸索其功能聯(lián)系,調查原因對結果的影響,即根據(jù)可能產(chǎn)生該種故障的原因分析,看其最后是否與故障現(xiàn)象相符來確定故障點。演繹法是從所發(fā)生的故障現(xiàn)象出發(fā),對故障原因進行分割式的分析方法,即從故障現(xiàn)象開始,根據(jù)故障機理,列出多種可能產(chǎn)生該故障的原因;然后,對這些原因逐點進行分析,排除不正確的原因,最后確定故障點。分析故障原因時應注意以下幾點:①要在充分調查現(xiàn)場掌握的第一手材料的基礎上,將故障問題正確地列出來。能夠將問題說清楚,就已經(jīng)解決了問題的一半。②要思路開闊,無論是數(shù)控系統(tǒng)、強電部分,還是機械、液壓、氣動等,都要將有可能引起故障的原因以及每一種可能解決的方法全部列出來,進行綜合、判斷和篩選。③在對故障進行深入分析的基礎上,預測故障原因并擬定檢查的內容、步驟和方法。3)故障的檢測和排除。在檢測故障過程中,應充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能,如系統(tǒng)的開機診斷、運行診斷,PLC的監(jiān)控功能。根據(jù)需要隨時檢測有關部分的工作狀態(tài)和接口信息。同時還應靈活應用數(shù)控系統(tǒng)故障檢查的一些行之有效的方法,如交換法、隔離法等。另外,在檢測排除故障中還應掌握以下原則。①先外部后內部。數(shù)控機床是機械、液壓、電氣一體化的機床,故其故障的發(fā)生必然要從機械、液壓、電氣這三者綜合反映出來。數(shù)控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內部的原則。即當數(shù)控機床發(fā)生故障后,維修人員應先采用望、聞、聽、問等方法,由外向內逐一進行檢查。例如,數(shù)控機床中,外部的行程開關、按鈕、液壓氣動元件以及印制電路板插頭座、邊緣接插件與外部或相互之間的連接部位、電控柜插座或端子排等機電設備之間的連接部位,因其接觸不良造成信號傳遞失靈,是產(chǎn)生數(shù)控機床故障的重要因素。此外,由于工業(yè)環(huán)境中溫度、濕度變化較大,且存在油污或粉塵對元件及印制電路板的污染、機械的振動等,對于信號傳送通道的接插件都將產(chǎn)生嚴重影響。在檢修中應重視這些因素,檢查這些部位就可以迅速排除較多的故障。另外,盡量避免隨意地啟封、拆卸。不適當?shù)拇蟛鸫笮?通常會擴大故障,使機床大傷元氣,喪失精度,降低性能。②先機械后電氣。由于數(shù)控機床是一種自動化程度高、技術復雜的先進機械加工設備。一般來說,機械故障較易察覺,而數(shù)控系統(tǒng)故障的診斷則難度要大些。先機械后電氣就是在數(shù)控機床的檢修中,首先檢查機械、氣動、液壓部分是否正常,行程開關是否靈活等。根據(jù)以往的經(jīng)驗來看,數(shù)控機床的故障中有很大部分是由機械動作失靈引起的。所以,在故障檢修之前,首先注意排除機械性故障,通常可以達到事半功倍的效果。③先靜后動。維修人員本身要做到先靜后動,不可盲目動手,應先詢問機床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài),閱讀機床說明書、圖樣資料后,方可動手查找和處理故障。其次,對產(chǎn)生故障的機床也要本著先靜后動的原則,先在機床斷電的靜止狀態(tài)下,通過觀察、測試、分析,確認為非惡性循環(huán)性故障,或非破壞性故障后,方可給機床通電;在運行工況下,進行動態(tài)的觀察、檢驗和測試,查找故障。然而對惡性的破壞性故障,必須先排除危險后,方可通電,在運行工況下進行動態(tài)診斷。④先公用后專用。公用性的問題往往影響全局,而專用性的問題只影響局部。如機床的幾個進給軸都不能運動,這時應先檢查和排除各軸公用的CNC、PLC、電源、液壓等公用部分的故障,然后再設法排除某軸的局部問題;又如電網(wǎng)或主電源故障是全局性的,因此,一般應首先檢查電源部分,看看熔絲是否正常,直流電壓輸出是否正常?？傊?只有先解決影響大的主要矛盾,局部的、次要的矛盾才有可能迎刃而解。⑤先簡單后復雜。當出現(xiàn)多種故障互相交織掩蓋、一時無從下手時,應先解決容易的問題,后解決難度較大的問題。常常在解決簡單故障的過程中,難度大的問題也可能變得容易,或者在排除簡易故障時受到啟發(fā),對復雜故障的認識更為清晰,從而也有了解決辦法。⑥先一般后特殊。在排除某一故障時,要先考慮最常見的可能原因,然后再分析很少發(fā)生的特殊原因。例如,一臺FANUC-OT數(shù)控車床Z軸回零不準,通常是由于降速擋塊位置走動所造成。一旦出現(xiàn)這一故障,應先檢查該擋塊位置,在排除這一常見的可能性之后,再檢查脈沖編碼器、位置控制等環(huán)節(jié)。3.常用故障診斷方法(1)直觀法(望聞問切)1)問:機床的故障現(xiàn)象、加工狀況等。2)看:CRT報警信息、報警指示燈、熔絲斷否、元器件是否煙熏燒焦、電容器是否膨脹變形或開裂、保護器是否脫扣、觸頭是否有火花等。3)聽:是否有異常聲響(鐵心、欠電壓、振動等)。4)聞:是否有電氣元件焦煳味及其他異味。5)摸:是否有發(fā)熱、振動及接觸不良等現(xiàn)象。(2)CNC系統(tǒng)的自診斷功能系統(tǒng)內部自診斷程序通電后自動對CPU、存儲器、總線和I/O等模塊及功能板、CRT、軟盤等外圍設備進行功能測試,確定主要硬件能正常工作。例如,運行中的故障信息在CRT上提示——發(fā)生故障,查閱維修手冊確定故障原因及排除方法。FANUC10TE系統(tǒng)的數(shù)控機床,開機后CRT顯示:FS107E

1399B;ROM

TEST:END;RAM

TEST;未通過測試,故障可能:參數(shù)丟失、支持電池失效或接觸不良等。(3)參數(shù)檢查法

在CRT上調用參數(shù)設置畫面，利用檢查參數(shù)來判斷故障類型、診斷與排除故障的方法。

(4)功能測試法

所謂功能測試法是通過功能測試程序，檢查機床的實際動作，判別故障的一種方法功能測試可以將系統(tǒng)的功能（如：直線定位，圓弧插補、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等），用手工編程方法，編制一個功能鍘試程序，并通過運行測試程序，來檢查機床執(zhí)行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發(fā)生的原因。對于長期不用的數(shù)控機床或是機床第一次開機不論動作是否正常，都應使用木方法進行一次檢查以判斷機床的上作狀況。

(5)部件交換法

所謂部件交換法，就是在故障范圍大致確認，并在確認外部條件完全正確的情況下．利用同樣的印制電路板、模塊、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分的方法。部件交換法是一種簡單，易行、可靠的方法，也是維修過程中最常用的故障判別方法之一。

(6)測量比較法數(shù)控系統(tǒng)的印制電路板制造時，為了調整維修的便利通常都設置有檢測用的測量端子。維修人員利用這些檢測端子，可以測量、比較正常的印制電路板和有故障的印制電路板之間的電壓或波形的差異，進而分析、判斷故障原因及故障所在位置。通過測量比較法，有時還可以糾正他人在印制電路板上的調整、設定不當而造成的“故障”。

(7)原理分析法這是根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成及工作原理，從原理上分析各點的電平和參數(shù)，并利用萬用表、示波器或邏輯分析儀等儀器對其進行側量，分析和比較，進而對故障進行系統(tǒng)檢查的一種方法。

除了以上介紹的故障檢測方法外．還有插拔法、電壓拉偏法、敲擊法、局部升溫法等等這些檢查方法各有特點，維修人員可以根據(jù)不同的故障現(xiàn)象加以靈活應用，以便對故障進行綜合分析，逐步縮小故障范圍，排除故障。5.2.2數(shù)控機床機械故障診斷與維修

1.機械故障診斷的定義通過對振動、溫度、噪聲等進行測定分析,將測定結果與規(guī)定值進行比較,以判斷機械裝置的工作狀態(tài)是否正常。當機械系統(tǒng)發(fā)生異常時,會使某些特性發(fā)生改變,發(fā)出不同的信息。維修人員捕捉這些變化的征兆、檢測變化的信號及規(guī)律,從而判定數(shù)控機床的異常及故障的部位和原因,并預測數(shù)控機床未來的狀態(tài),判斷損壞情況,然后作出決策,消除故障隱患,防止事故的發(fā)生,這就是機械故障診斷。2.機械故障診斷的任務1)了解機械系統(tǒng)的性能、強度和效率等。2)診斷引起機械系統(tǒng)的劣化或故障的主要原因。3)掌握機械系統(tǒng)劣化、故障發(fā)生的部位、程度及原因等。4)預測機械系統(tǒng)的可靠性及使用壽命。3.數(shù)控機床機械故障的診斷方法

數(shù)控機床機械系統(tǒng)故障的診斷方法可以分為簡易診斷法和精密診斷法。(1)簡易診斷法簡易診斷法,也稱機械檢測法,是由現(xiàn)場維修人員靠自身的感官功能(視覺、聽覺、嗅覺、觸摸和詢問等),利用一般的檢查工具對數(shù)控機床的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和判斷的過程。簡易診斷法能快速地測定故障部位,監(jiān)測劣化趨勢,以選擇有疑難問題的故障進行精密診斷。簡易診斷一般包含以下步驟:1)問診。就是詢問機床故障發(fā)生的經(jīng)過,弄清故障是突發(fā)的,還是漸發(fā)的。一般操作者熟知機床性能,故障發(fā)生時又在現(xiàn)場耳聞目睹,故他所提供的情況對故障的分析是很有幫助的。在對機械故障進行診斷之前,首先應問清楚下列情況:機床開動時有何異常情況,故障是在什么情況下發(fā)生的,操作者都做過什么操作;對比故障前后工件的精度和表面粗糙度,分析故障可能產(chǎn)生的原因;機床的主軸系統(tǒng)和進給系統(tǒng)工作是否正常;潤滑油的牌號和用量是否適當;機床以前出現(xiàn)過什么故障,是怎樣處理的,機床的保養(yǎng)檢修如何。2)看診。在完成問診之后,要通過視覺仔細觀察數(shù)控機床的機械部件。一般分為:①看轉速。觀察主傳動速度的變化,如帶傳動的線速度變慢,可能是傳動帶過松或負荷太大;對主傳動系統(tǒng)中的齒輪,主要看它是否跳動、擺動;對傳動軸主要看它是否彎曲或跳動。②看顏色。主要看機床外表和油的顏色。如果機床轉動部位,特別是主軸和軸承運轉不正常,就會發(fā)熱。長時間升溫會使機床外表顏色發(fā)生變化,大多呈黃色。油箱里的油也會因溫升過高而變稀,顏色改變;有時也會因久不換油、雜質過多或油變質而變成深墨色。③看傷痕。看有無裂紋、松動或其他損傷。數(shù)控機床零部件碰傷損壞部位很容易發(fā)現(xiàn),若發(fā)現(xiàn)裂紋時,應做記號,隔一段時間后再比較它的變化情況,以便進行綜合分析。④看工件。從工件來判斷數(shù)控機床的好壞。若車削后的工件表面粗糙度Ra數(shù)值大,則主要是由于主軸與軸承之間的間隙過大,溜板、刀架等壓板楔鐵有松動以及滾珠絲杠松動等原因所致;若是磨削后的表面粗糙度Ra數(shù)值大,則主要是由于主軸或砂輪動平衡差、數(shù)控機床出現(xiàn)共振以及工作臺爬行等原因所引起的;若工件表面出現(xiàn)波紋,則看波紋數(shù)是否與數(shù)控機床傳動齒輪的嚙合頻率相等,如果相等,則表明齒輪嚙合不良是引起波紋的主要原因。⑤看變形。觀察機床主傳動及進給系統(tǒng)的傳動軸、滾珠絲杠是否變形,輪系中的各主要元件是否跳動等。3)聽診。用以判斷機床運轉是否正常。一般運行正常的機床,其聲音具有一定的韻律和節(jié)奏,并持續(xù)穩(wěn)定。機械運動發(fā)出的正常聲響大致可歸納為以下3種:①一般作旋轉運動的機件,在運轉區(qū)間較小或處于封閉系統(tǒng)時,多發(fā)出平靜的聲音;若處于非封閉的系統(tǒng)或運動區(qū)較大時,多發(fā)出較大的蜂鳴聲;各種大型數(shù)控機床則產(chǎn)生低沉而很大的振動聲音。②正常運行的齒輪副,一般在低速下無明顯的聲響;鏈輪和齒條傳動副一般發(fā)出平穩(wěn)的聲音;直線往復運動的機件,一般發(fā)出周期性的“咯噔”聲;常見的凸輪頂桿機構、曲柄連桿機構和擺動搖桿機構等,通常都發(fā)出周期性的“滴答”聲;多數(shù)軸承副一般無明顯的聲響,借助傳感器(通常用金屬桿或螺釘旋具)可聽到較為清晰的“嚶嚶”聲。③各種介質的傳輸設備產(chǎn)生的輸送聲,一般均隨傳輸介質的特性而異,如氣體介質多為“呼呼”聲;流體介質為“嘩嘩”聲;固體介質發(fā)出“沙沙”聲。利用聽覺對發(fā)生了故障的機床所出現(xiàn)的雜、重、亂、怪等異常噪聲與正常聲響進行比較,可判定機床內各部件是否運轉正常,有沒有松動、撞擊、不平衡等異?，F(xiàn)象;維修人員可以用錘子輕輕敲擊零件,可判別零件是否有缺損、有無裂紋等。另外,維修人員還可以借助于簡單的診斷儀器來對機床故障進行聽診。4)觸診。借助于人手指觸覺的靈敏性來判定機床的溫升和振動。用手感來判斷機床的故障,通常有以下幾方面:①溫升。人的手指觸覺的靈敏性很高,可以比較準確地分辨出80℃以內的溫度,其誤差可準確到3～5℃。根據(jù)經(jīng)驗,觸摸0℃左右的機床時,手指感覺冰涼,長時間觸摸會產(chǎn)生刺骨的痛覺;10℃左右時,手感覺較涼,但可忍受;20℃左右時,手感到稍涼,隨著接觸時間延長,手感漸溫;30℃左右時,手感微溫有舒適感;40℃左右時,手感較熱,有微燙的感覺;50℃左右時,手感覺較燙,如果掌心接觸的時間較長,會有汗感;60℃左右時,手感覺很燙,但一般能忍受10s左右;70℃左右時,手有灼痛感,一般只能忍受3s,并且手的觸摸處會很快變紅;80℃以上時,瞬間接觸后手感覺“麻熱”,時間過長,可出現(xiàn)燙傷。所以,在用手指觸覺判斷溫度高低時,應當注意觸摸方法,即一般先用右手微微彎曲的食指、中指、無名指指背中節(jié)部位試探性觸及機床表面,無灼痛感時,才可用手指肚或手掌觸摸機床表面,來判斷溫升。②振動和爬行。用手指觸摸機床表面可以感覺出振動的強弱以及是否產(chǎn)生沖擊,從而判斷機床振動的情況。同時,還可用手指直接感覺出機床的移動部件是否爬行。③傷痕和波紋。肉眼看不清的傷痕和波紋,若用手指去觸摸則可以很容易地感覺出來。正確的方法是:對圓形零件要沿切向和軸向分別去觸摸;對平面則要左、右、前、后均勻去觸摸。觸摸時不能用力太大,只需輕輕把手指放在被檢查面上接觸便可。④松或緊。用手轉動主軸或搖動手輪,即可感到接觸部位的松緊是否均勻適當,從而可判斷出這些部位是否完好可用。5)嗅診。機床某些部位發(fā)生故障,摩擦加劇,使機床某些表面附著的油脂或其他可燃物發(fā)生氧化、蒸發(fā),以及因各種原因引起的燃燒都會發(fā)出難聞的氣味。利用嗅覺,對這些氣味進行判斷,一方面可以幫助維修人員迅速找到故障部位,另一方面可根據(jù)氣味的種類判別是何種材料發(fā)出的,以便為故障診斷提供依據(jù)。采用簡易診斷法來判斷數(shù)控機床的機械故障,是定性的、粗略的和經(jīng)驗性的,它一般要求維修人員具有豐富的實踐經(jīng)驗。目前,它被廣泛應用于現(xiàn)場診斷。(2)精密診斷法精密診斷法,是對簡易診斷法選出的疑難故障,由專職人員利用先進測試手段進行精確的定量檢測與分析。根據(jù)故障位置、原因和數(shù)據(jù),確定應采取的最合適的修理方法和時間,這樣的方法稱為精密診斷法。常用的精密診斷法有以下幾種:1)溫度監(jiān)測法。溫度的異常變化表明有熱故障,反映的是數(shù)控機床機械零部件的熱力過程,所以溫度與數(shù)控機床的運行狀態(tài)密切相關。溫度監(jiān)測也在數(shù)控機床機械故障診斷的各種方法中占有重要的地位,一般用于機床運行中發(fā)熱異常的檢測。根據(jù)測量時測溫傳感器是否與被測對象接觸,可將測溫方式分為接觸式測溫和非接觸式測溫兩大類。其中接觸式測溫是將測溫傳感器(溫度計、熱電偶、測量貼片及熱敏涂料等)直接接觸被測對象(軸承、電動機、齒輪箱等裝置)的表面進行測量。它具有快速、正確、方便的特點。目前,廣泛應用的接觸式測溫法主要有熱電偶法、熱電阻法和集成溫度傳感器法3種。非接觸式測溫主要是采用物體熱輻射的原理進行的,一般在數(shù)控機床上很少用。2)振動測試法。振動是一切作回轉或往復運動的機械設備最普遍的現(xiàn)象。在機床運轉時,總是伴隨著振動。當數(shù)控機床處于完好狀態(tài)時,其振動強度是在一定的允許范圍內波動的,而出現(xiàn)故障時,其振動強度必然增強,振動性質也發(fā)生變化。因此,振動信號中攜帶著大量有關機床運行狀態(tài)的信息。故障振動信號一般有以下兩種:

①平穩(wěn)性故障信號:機械結構在正弦周期性力信號、復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)生的響應信號,如圖5-2所示。特點:響應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。②沖擊性故障信號:機械結構在周期性沖擊力作用下的脈沖響應,它與沖擊信號本身有很大的不同。特點:信號能量在短時間內釋放,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,如圖5-3和圖5-4所示。振動測試法是通過安裝在機床某些特征點上的傳感器,利用振動計巡回檢測機床上特定測量處的總振級的大小,如位移、速度、加速度和幅頻特性等,對故障進行預測和監(jiān)測。3)噪聲檢測法。噪聲檢測法就是利用數(shù)控機床運轉時發(fā)出的聲音來進行診斷的。數(shù)控機床的噪聲主要有兩類:一類是來自運動的部件,如電動機、油泵、齒輪及軸承等,其噪聲頻率與它們的運動頻率或固有頻率有關;另一類是來自不動的零件,如箱體、蓋板及機架等,其噪聲是由于受其他振源的誘發(fā)而產(chǎn)生共鳴引起的。噪聲檢測法一般用測量計、聲波計對機床齒輪、軸承在運行中的噪聲信號頻譜的變化規(guī)律進行深入分析,識別和判斷齒輪、軸承磨損失效故障狀態(tài)等。噪聲和振動是數(shù)控機床機械故障的主要信息來源,也是在檢測中用得最多的診斷信息。一般是先強度測定,確認有異常時,再作定量分析。4)油液分析法。數(shù)控機床中的潤滑油,就如同人體中的血液,不同的是它在機床中循環(huán)而血液在人體中循環(huán),且其所涉及的各摩擦副的磨損碎屑都將落入其中并隨其一起流動。所以,通過對工作油液的合理采樣,并進行分析處理,就能間接獲得磨損的類型、判斷磨損的部位、找出磨損的原因,并對機床的運行狀況進行科學地分析和判斷。油液分析的步驟:①采樣。采集能反映當前數(shù)控機床中各個零部件運行狀態(tài)的油樣,即具有代表性的油樣。②監(jiān)測。對油樣進行分析時,用適當?shù)姆椒y定油樣中磨粒的各種特性,初步判斷機床的磨損狀態(tài)是正常磨損還是異常磨損。③診斷。如機床屬于異常磨損狀態(tài),則須進一步進行診斷已確定磨損零件和磨損類型。④預測。預測處于異常磨損狀態(tài)的機床零件的剩余壽命和今后的磨損類型。⑤處理。根據(jù)所預測的磨損零件和磨損類型來選擇合理的解決辦法。5)無損傷探傷法。疲勞裂紋可能導致重大事故,當確認重要設備的內部或表面不存在危險性或非允許缺陷后,才可以使用和運行。無損傷探傷是在不損壞檢測對象的前提下,探測其內部或外表的缺陷(傷痕)的現(xiàn)代檢測技術。目前,用于機械設備故障診斷的無損傷探傷方法有幾十種,常用的有磁性探傷法、超聲波法、電阻法、聲發(fā)射法及滲透探傷等。除此之外,許多現(xiàn)代的無損傷探傷檢測技術(如紅外線探傷、激光全息攝影及同位素射線示蹤等)也獲得了應用。這些先進的檢測技術可有效地提高數(shù)控機床運行的可靠性,對數(shù)控技術的發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。5.2.3數(shù)控機床機械部件的故障診斷與維護保養(yǎng)

數(shù)控機床機械部分的故障診斷與維護保養(yǎng)主要包括：機床主軸部件、進給運動系統(tǒng)、導軌等的維護與保養(yǎng)。1.

數(shù)控機床主軸部件的維護與故障診斷（1）主軸部件的維護與保養(yǎng)

主軸部件是數(shù)控機床機械部分中的重要組成部件，主要由主軸、軸承、主軸準停裝置、自動夾緊和切屑清除裝置組成。

數(shù)控