数控设备机械运动的故障诊断与维修

1、第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.1 5.1 数控设备机械故障分类及其数控设备机械故障分类及其处理方法处理方法5.1.1 数控设备机械故障分类（1）功能型故障功能型故障主要指工件加工精度方面的故障，表现在加工精度不稳定，加工误差大，运动方向误差大，工件表面粗糙。（2）动作型故障动作型故障主要指机床各执行部件的动作故障，如主轴不转动、液压变速不灵活、机械手动作故障、工件或刀具夹不紧或松不开以及刀库转位定位不准确等。（3）结构型故障结构型故障主要指主轴发热，主轴箱噪声大，切削时产生振动等。（4）使用型故障使用型故障主要指因使用和操作不当引起的故障，

2、如由过载引起的机件损坏、撞车等。第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.1.2 5.1.2 数控设备机械故障的数控设备机械故障的常见诊断方法常见诊断方法1 1采用听、摸、视、闻方法；采用听、摸、视、闻方法；2温度监测法；3振动监测；4噪声监测噪声监测 。5.1.3 5.1.3 数控设备机械故障的常规处理方数控设备机械故障的常规处理方法法 数控设备机械故障出现后，不要急于动手处理，首先要查看故数控设备机械故障出现后，不要急于动手处理，首先要查看故障记录，向操作人员询问故障发生的全过程。障记录，向操作人员询问故障发生的全过程。特别要注意确定特别要注意确定

3、以下主要故障信息。以下主要故障信息。 机械故障发生时报警号和报警提示是什么，那些指示灯和发机械故障发生时报警号和报警提示是什么，那些指示灯和发光管指示了什么报警，如无报警，系统处于何种工作状态，系光管指示了什么报警，如无报警，系统处于何种工作状态，系统的自诊断结果是什么；统的自诊断结果是什么； 故障发生在哪个部位，执行何种指令，故障发生前进行了何故障发生在哪个部位，执行何种指令，故障发生前进行了何种操作，轴处于什么位置，与指令值的误差量有多大；种操作，轴处于什么位置，与指令值的误差量有多大； 以前是否发生过类似故障，现场有无异常现象等以前是否发生过类似故障，现场有无异常现象等。第第五五章章 数

4、控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.2 数控设备主轴的故障诊断5.2.1 主轴的结构及特点1主轴的支承结构 前支承采用双列短圆柱滚子轴承和角接触双列前支承采用双列短圆柱滚子轴承和角接触双列向心推力球轴承组合，后支承采用向心推力球向心推力球轴承组合，后支承采用向心推力球轴承的结构，如图（轴承的结构，如图（a）所示）所示 ： 分析故障原因时应注意以下几点。：分析故障原因时应注意以下几点。：（1 1）先查外部后查内部）先查外部后查内部 ；（2 2）先查机械后查电气；）先查机械后查电气；（3 3）先简单后复杂）先简单后复杂 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运

5、动的故障诊断与维修故障诊断与维修 前支承采用高精度双列向心推力球轴承，前支承采用高精度双列向心推力球轴承， 如图（如图（b b）所示。）所示。 前、后支承分别采用双列和单列圆锥滚子轴承，前、后支承分别采用双列和单列圆锥滚子轴承， 如图（如图（c c）所示。）所示。 数控设备主轴轴承结构形式第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 3拉刀机构及吹净装置 数控镗铣床主轴结构图第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 2主轴卡盘主轴卡盘液压驱动动力的自定心卡盘液压驱动动力的自定心卡盘 数控车数控车床主轴床主轴第第五五章章 数

6、控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 4主轴准停装置 主轴准停装置的工作原理在传动主轴旋转的多楔带轮1的端面上装有一个厚垫片4，垫片上装有一个体积很小的永久磁铁3，在主轴箱箱体的对应主轴准停的位置上，装有磁传感器2。当机床需要停车换刀时，数控装置发出主轴停转的指令，主轴电动机立即降速，主轴以最低转速慢转很少几转后，永久磁铁3对准磁传感器2，磁传感器感受永久磁铁3的磁场，并发出准停信号。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.2.2 立式镗铣床主轴部件的拆卸与调整立式镗铣床主轴部件的拆卸与调整 如图所示的数控镗铣床主轴结构，

7、试说明主轴部件的拆卸与调整： 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 2主轴安装的注意事项主轴安装的注意事项 碟形弹簧的安装高度应与拆卸前一致； 主轴前、后轴承的预紧量要保证轴承在预紧后无轴向窜动且转动轻快； 皮带轮的安装要保证其轴向位置定位； 主轴准停传感器的安装间隙要适当； 各行程开关的位置调整要求准确； 拉刀机构的行程调整要保证刀具能顺利取出。第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.2.3 数控设备主轴运动故障的诊断数控设备主轴运动故障的诊断与维修与维修 1主轴部件的维护特点（1）主轴润滑 循环式润滑；

8、油气润滑； 喷注润滑 。（2）防泄漏 在主轴密封中，被密封的介质往往是以穿漏、渗透或扩散的形式越界泄漏到密封连接处的彼侧。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 2主轴常见故障分析与排除（1）主轴不能转动 主轴与电机连接皮带过松，应调整；皮带表面有油，造成打滑，应该用汽油清洗；皮带使用太久而失效，应更换。 主轴中的拉杆未拉紧夹持刀具的拉钉。（2）主轴转速不正常造成这种故障的可能原因有： 装在主轴电动机尾部的测速发电机出现故障； 速度指令给定错误； 数模（D/A）转换器出现故障等。 （3）主轴不定向或定向位置不准确 主轴不定向 主轴停在不正确位置上 （4

9、）主轴转动时振动和噪声太大 （5）主轴箱不能移动 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 （6）主轴伺服系统故障 1）外界干扰 ；2）过载；3）主轴定位抖动 5.3 5.3 数控设备进给运动的故障诊断数控设备进给运动的故障诊断 5.3.1 数控设备进给运动的基本要求1高的传动精度与定位精度；2宽的进给调速范围 ；3良好的响应速度 。 5.3.2 进给系统的机械传动结构 数控工作台传动系统的机械结构如图所示： 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 数控工作台传动系统的机械结构数控工作台传动系统的机械结构第第五五章章

10、 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.3.3 进给系统结构的典型元件 1数控设备的滚动导轨（1）滚动导轨的类型 滚珠导轨; 滚柱导轨; 滚针导轨 . 滚柱导轨滚珠导轨 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 （2）块状滚动导轨）块状滚动导轨 标准滚动导轨块的结构图 （3）直线滚动导轨第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 2滚珠丝杠传动 1、高传动效率滚珠丝杠副的传动效率高达90%96%，约为一般滑动丝杆副的24倍。所以移动相同的负荷所需的动力就小得多。2、运动平稳 3、寿命长 4

11、、传动精度高 5、可预紧消隙 滚珠丝杠螺母机构图 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 数控机床用滚珠丝杠结构图数控机床用滚珠丝杠结构图第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 （1）伺服电动机与滚珠丝杠的连接）伺服电动机与滚珠丝杠的连接 电动机与丝杠直联结构 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 （2）滚珠丝杠螺母副传动的消隙）滚珠丝杠螺母副传动的消隙 A. 双螺母齿差调隙式结构 调整时先将内齿圈取出，根据间隙的大小使两个螺母分别在相同方向转过一个齿或几个齿，当两个螺母向

12、相同方向都转过一个齿时，其轴向位移量为：S =（1/Z1-1/Z2）L式中 L滚珠丝杠的导程，单位为mm；S轴向位移量，单位为mm；Z1齿轮1的齿数；Z1齿轮2的齿数。当两齿轮的齿数较大时，调隙量可达0.001mm，它是目前应用较广的一种结构。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 B.B.双螺母垫片调隙式结构双螺母垫片调隙式结构 图示是双螺母垫片调隙式结构，其螺母本身与单螺母相同，它通过修磨垫片的厚度来调整轴向间隙。这种调整方法具有结构简单，刚性好，拆装方便等优点，但它很难在一次修磨中调整完毕，调整的精度也不如齿差调隙式好。 第第五五章章 数控设备机

13、械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 （3）滚珠丝杠传动的维护与常见故）滚珠丝杠传动的维护与常见故 障的处理障的处理 滚珠丝杠常见故障及处理如下。 滚珠丝杠副有噪声；滚珠丝杠副产生噪声的可能原因是电动机与丝杠联轴器松动，丝杠支承轴承的压盖压合情况不好。 滚珠丝杠运动不灵活 ；主要原因是丝杠与导轨不平行，丝杠润滑不良，滚珠丝杠副滚珠有破损，轴向预加载荷太大，丝杠弯曲变形，或螺母轴线与导轨不平行。 滚珠丝杠副润滑状况不良 ；检查各滚珠丝杠副润滑情况，取下罩套，涂上润滑脂。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 4键连接间隙补偿机构键连接间

14、隙补偿机构 消除键连接间隙的两种结构第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.3.4 5.3.4 数控设备进给运动的故障数控设备进给运动的故障诊断与维修诊断与维修1滚珠丝杠螺母副的故障及调整（1）滚珠丝杠螺母副的维护 支承轴承的定期检查 ； 滚珠丝杠螺母副的润滑 ； 滚珠丝杠的防护 。（2）齿轮传动的消隙及调整 刚性调整法 ； 柔性调整法。 圆柱齿轮齿侧间隙的调整结构图 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 齿侧间隙可自动补偿的调整结构齿侧间隙可自动补偿的调整结构. . 它是柔性齿侧间隙调整法的一种。这种调整方

15、法能自动补偿间隙，但其结构复杂，且传动刚度差，能传递的转矩取决于弹簧力的大小。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.4 5.4 数控回转工作台结构及其故障的诊断数控回转工作台结构及其故障的诊断5.4.1 回转工作台工作原理回转分度时，工作台须经过松开、上升、回转、下降、定位、夹紧等过程。5.4.2 回转工作台的结构及分类1数控回转工作台的结构数控回转工作台的结构2分度工作台分度工作台 定位销式分度工作台; 鼠牙齿盘式分度工作台 鼠牙齿盘式分度工作台作分度运动时，其工作过程分为四个步骤。a. 分度工作台上升，鼠牙齿盘脱离啮合；b. 工作台回转分度；

16、c. 分度工作台下降；d. 定位压紧，分度活塞退回。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 定位销式分度工作台 定位销式分度工作台 定定位位销销式式分分度度工工作作台台第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 数数控控回回转转工工作作台台结结构构第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.5 5.5 数控设备换刀装置、刀库结构及数控设备换刀装置、刀库结构及其故障诊断其故障诊断 5.5.1 5.5.1 自动换刀装置的分类及其结构自动换刀装置的分类及其结构 （1）四方回转刀架 刀

17、架上升 ； 刀架转位 ； 刀架锁紧 。 （2）六角回转刀架 刀架抬起 ； 刀架转位 ； 刀架压紧 ； 转位液压缸复位 。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 数控车床回转刀架数控车床回转刀架第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 数控数控车床回车床回转刀架转刀架（12刀刀位）位）第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 立立式式四四方方刀刀架架结结构构图图 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 六六角角回回转转刀刀架架结结构构图图

18、第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.5.2 刀库及换刀机械手刀库及换刀机械手 1刀库的分类刀库的分类 加工中心刀库的形式很多，结构也各不相同，最常用的有鼓轮式刀库、链式刀库和格子盒式刀库。（1）鼓轮式刀库（2）链式刀库（3）格子盒式刀库 2换刀机械手换刀机械手（1）无机械手换刀 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 鼓轮式刀库第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 链式刀库链式刀库 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 固定

19、型格子盒式刀库固定型格子盒式刀库 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 鼓轮式刀库鼓轮式刀库第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 链式刀库结构链式刀库结构第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 鼓轮式刀鼓轮式刀库立式加工库立式加工中心中心第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 换刀过程步骤如下换刀过程步骤如下 ：A、主轴准停，主轴箱上升；B、主轴箱上升到极限位置，被更换的刀具刀杆进入刀库空位 ；C、刀库油缸将刀盘向左推，从主轴锥孔中

20、将刀拔出 ；D、刀库旋转，将待换刀具转到最下面的位置，同时，压缩空气将主轴锥孔吹净；E、刀库退回，同时将新刀插入主轴锥孔 ；F、主轴下降到加工位置后启动，开始下一工步的加工 。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 （2）有机械手换刀）有机械手换刀采用机械手进行刀具交换的方式应用得最为广泛。这是因为机械手换刀有很大的灵活性，而且可以减少换刀时间。有机械手换刀动作分解如图所示： 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.5.3 换刀装置及刀库的常见故障诊断下面主要就刀库和换刀机械手的故障作简要介绍。1刀库及换刀机

21、械手的维护 不能把超重、超长的刀具装入刀库，防止在机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞； 顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库中的顺序要正确； 用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠，并检查刀座上的锁紧是否可靠； 经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整，否则不能完成换刀动作； 要注意保持刀具刀柄和刀套的清洁； 开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 2刀库的故障刀库的主要故障有：刀库不能转动或转动不到位，刀

22、库的刀套不能夹紧刀具，刀套上、下不到位等。（1）刀库不能转动；（2）刀套不能夹紧刀具 ；（3）刀套上、下不到位 ；（4）刀套不能拆卸或停留一段时间才能拆卸 。3换刀机械手故障（1）刀具夹不紧 ；（2）刀具夹紧后松不开 ；（3）刀具从机械手中脱落 ；（4）刀具交换时掉刀；（5）机械手换刀速度过快或过慢；（6）机械手在主轴上装不进刀 。第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.6 数控设备液压、气动系统及其故障诊断 5.6.1 液压传动系统液压传动系统 数控车床液压系统控制图数控车床液压系统控制图 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断

23、与维修故障诊断与维修 5.6.2 液压系统的维护要点液压系统的维护要点（1）控制油液污染；（2）控制液压系统的温度；（3）减少液压油泄漏；（4）降低液压系统振动与噪声。 5.6.3 液压系统的定期检查及常见故障的液压系统的定期检查及常见故障的诊断和排除方法诊断和排除方法1液压系统的定期检查2液压元件的常见故障及其诊断和排除方法液压元件的常见故障及其诊断和排除方法 液压元件常见的故障及其诊断和排除方法见教材表5.2所示。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.6.4 数控设备的气动系统数控设备的气动系统 1气动系统维护的要点（1）保证供给洁净的压缩空

24、气（2）保证空气中含有适量的润滑油 （3）保持气动系统的密封性（4）保证气动元件中运动零件的灵敏性 （5）保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度 加工中心气动原理图 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 2气动系统的点检与定检 （1）管路系统点检 （2）气动元件的定检 压缩 空气 过滤 装置 所示 如图 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5.7 数控设备机械运动故障维修数控设备机械运动故障维修实训实训5.7.1 数控设备加工中心回转工作台的调整数控设备加工中心回转工作台的调整现以510加工中心回转工作台为

25、例，介绍其拆卸和调整方法：1回转工作台的主要数据2工作台的传动工作台的传动 3工作台结构工作台结构 （1）回转台结构 ；（2）蜗杆支承； （3）回转台支承；（4）转台夹紧机构； （5）工作平台的定位与夹紧机构。4工作台回转间隙的消除工作台回转间隙的消除 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 510加加工工中中心心回回转转工工作作台台 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 5夹紧环联轴器的拆卸与装配夹紧环联轴器的拆卸与装配 （1）拆卸步骤拆卸步骤 按图（b）所示的次序逐渐松开螺栓3，开始时，螺栓转动不要超过四分之一圈，以免由于受力不同，圆盘1偏歪、卡住。松开后的螺栓3仍留在圆盘上，不要卸下； 把轴套5与圆盘组件一起从轴6上卸下； 从轴套5上取下圆盘组件。 第第五五章章 数控设备机械运动的数控设备机械运动的故障诊断与维修故障诊断与维修 （2）装配步骤）装配步骤 轻轻拧紧三个相隔120的螺栓3，保持两盘平行，在三处检查两