数控机床故障诊断与维修PPT（高职）完整全套教学课件

SoutheastUniversityPress数控机床故障诊断与维修1项目1数控机床机械故障诊断与维修2项目2数控机床主轴系统故障诊断与维修3项目3数控机床进给系统故障诊断与维修4项目4数控机床数控系统故障诊断与维修5项目5数控机床PLC故障诊断与维修6项目6数控机床辅助装置故障诊断与维修CONTENTS任务二认识数控机床的故障分类

任务三数控机床常用的故障检查方法

任务一认识数控机床的机械结构

项目一数控机床机械故障诊断与维修1.数控机床常用的故障检查方法

2.数控机床维修的基本步骤学习重点认识数控机床的机械结构任务一早期的数控机床主要是对普通机床进行革新和改造而得，因此其机械结构与普通机床基本相同。但近三十年来，由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、动力元件以及新材料等技术的飞速发展，以及为适应高生产率的需要，数控机床的机械结构已从初期对普通机床局部结构的改进，逐步发展到形成数控机床独特的机械结构。任务引入任务分析数控机床典型机械结构组成一、主传动系统主传动系统通常由主轴箱、主轴电动机、主轴、传动和变速机构和主轴轴承等零件组成，其启动、停止和转动等动作均由数控系统控制，并通过装在主轴上的刀具参与切削运动，是切削加工的功率输出部件。主轴是数控机床的关键部件，其结构优劣对数控机床性能有很大的影响。知识准备知识准备通常数控机床对主传动系统的要求如下：1.对调速范围的要求2.对热变形的要求3.对旋转精度和运动精度的要求4.对静刚度和抗振性的要求5.对主轴组件耐磨性的要求知识准备二、进给传动系统进给传动系统的作用是把来自数控装置的信号转换为机床移动部件的运动，其性能是决定机床加工精度、表面质量和生产率的主要因素之一。知识准备数控机床常用的进给伺服系统知识准备数控机床上所使用的进给传动系统即为伺服系统，伺服系统是一种反馈控制系统，它以指令脉冲为输入给定值与输出被调量进行比较，利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被调量跟踪给定值。所以伺服系统的运动来源于偏差信号，必须具有负反馈回路，并且始终处于过渡过程状态。在运动过程中实现了力的放大。伺服系统必须有一个不断输入能量的能源，外加负载可视为系统的扰动输入。知识准备数控机床对进给传动系统的要求如下：1.摩擦阻力的要求2.运动惯量的要求3.传动精度与定位精度的要求4.调速范围的要求5.响应速度要求6.传动间隙要求7.稳定性和寿命的要求8.维护方面的要求知识准备三、自动换刀装置自动换刀装置是数控机床的标配机构，其中数控车床上常用的自动换刀装置是电动刀架和回转刀架。而加工中心上的自动换刀装置由刀库、机械手和驱动机构等部件组成，其中刀库是存放加工过程中所使用的全部刀具的装置，当需要换刀时，根据数控系统的指令，一般是运行换刀宏程序，通过机械手（或其它换刀机构）将刀具从刀库取出并装入主轴中。知识准备数控机数控车床常用的电动刀架知识准备某加工中心所用圆盘式刀库知识准备四、辅助装置辅助装置包括液压和气动装置、冷却装置、排屑装置、防护装置和照明装置等。辅助装置虽然不直接参加切削运动，但对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用，因此，辅助装置也是数控机床不可缺少的组成部分。知识准备一、数控机床的加工特点1.加工精度高2.生产效率高3.对加工对象的适应性强4.高抗振性5.良好的经济效益6.自动化程度高知识拓展二、数控机床的使用特点1.数控机床对操作、维修人员的要求较高2.数控机床对夹具和刀具的要求知识拓展任务实施一、实施目的通过认识数控机床的机械结构任务的实施，学生应具备以下能力：1.了解数控机床的机械结构组成；2.了解数控机床的特点。二、实施设备装备有数控机床的生产车间、实训车间或实训室。任务实施三、实施要求1.根据所参观生产车间的数控机床了解数控机床的机械结构组成。2.根据所参观实训车间或实训室的数控机床了解数控机床的机械结构组成。3.根据所观看的数控机床的机械结构视频了解数控机床的机械结构组成。任务实施认识数控机床的故障分类任务二数控机床是一种技术复杂的机电一体化设备，其故障发生的原因一般都比较复杂，这给故障诊断和排除带来不少困难。如果能对数控机床的故障进行分类，并按类进行维修，这样能够大大提升数控机床故障维修的效率。任务引入数控机床的故障千差万别，故障原因千奇百怪。如何能够更准更快的的找到故障部位，一直是维修工作应该去考虑的问题，所以有必要把故障分类，进而按类总结经验，作出切实可行的排除方法，从而提高维修人员的维修技能。任务分析一、按数控机床发生的故障的部位分类1.主机故障数控机床的主机部分，主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压,气动与防护等装置。常见的造成主机故障的原因是由于机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的。（1）导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大，加工精度差，运行阻力大。例如：轴向传动链的挠性联轴器松动，齿轮、丝杠与轴承缺油，导轨契铁调整不当，导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。知识准备一、按数控机床发生的故障的部位分类1.主机故障（2）液压、润滑与气动系统的故障现象主要是管路阻塞和密封不良。知识准备一、按数控机床发生的故障的部位分类2.电气故障电气故障分弱电故障与强电故障。（1）弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入、输出装置等电子电路，这部分又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要是指上述各装置的印刷电路板上的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障；常见的软件故障有加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失、CNC装置的运算出错等。知识准备一、按数控机床发生的故障的部位分类2.电气故障（2）强电部分，这部分的故障十分常见，包括各种交流接触器、继电器和保险等，必须引起足够的重视。知识准备二、按数控机床发生故障的性质分类1.系统性故障系统性故障，通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障。知识准备二、按数控机床发生故障的性质分类1.系统性故障例如：（1）液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时，必然会发生液压报警使系统断电停机；（2）润滑、冷却或液压等系统由于管路泄漏引起油标下降到使用限值必然会发生液位报警使机床停机；知识准备二、按数控机床发生故障的性质分类2.随机性故障随机性故障，通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。有的文献上称此为“软故障”。知识准备三、按故障发生后有无报警显示分类1.有报警显示的故障这类故障又可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。（1）硬件报警显示的故障硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯（一般由LED发光管或小型指示灯组成）的指示。知识准备（1）硬件报警显示的故障知识准备（2）软件报警显示故障软件报警显示通常是指CRT显示器上显示出来的报警号和报警信息。这类报警显示常见的有：存储器警示、过热警示、伺服系统警示、轴超程警示等等，上述软件报警有来自NC的报警和来自PLC的报警两大方面。知识准备（2）软件报警显示故障知识准备2.无报警显示的故障这类故障发生时无任何硬件或软件的报警显示，因此分析诊断难度较大知识准备2.无报警显示的故障例如：（1）机床通电后，在手动方式或自动方式运行X轴时出现爬行现象，无任何报警示；（2）又如机床在自动方式运行时突然停止，而CRT显示器上无任何报警显示；（3）还有在运行机床某轴时发生异常声响，一般也无故障报警显示等等。对于无报警显示故障，通常要具体情况具体分析，要根据故障发生的前后变化状态进行分析判断。知识准备四、按故障发生的原因分类1.数控机床自身的故障这类故障的发生是由于数控机床自身的原因引起的，与外部使用环境条件无关。知识准备四、按故障发生的原因分类2.数控机床外部故障这类故障是由于外部原因造成的。例如：（1）数控机床的供电电压过低，波动过大，相序不对或三相电压不平衡；（2）周围的环境温度过高;（3）有害气体、潮气、粉尘侵入；（4）外来振动和干扰。知识准备一、数控机床故障的排除思路和原则1.数控机床故障的排除思路（1）确认故障现象，调查故障现场，充分掌握故障信息。（2）根据所掌握故障信息，明确故障的复杂程度并列出故障部位的全部疑点。（3）分析故障原因，制定排除故障的方案。（4）检测故障，逐级定位故障部位。（5）故障的排除。（6）解决故障后的资料整理。知识拓展一、数控机床故障的排除思路和原则2.故障排除过程中应遵循的原则（1）先方案后操作（或先静后动）（2）先安检后通电（3）先软件后硬件（4）先外部后内部（5）先机械后电气（6）先公用后专用（7）先简单后复杂（8）先一般后特殊知识拓展■实例1-1某加工厂数控车床Z轴不准，经常造成加工尺寸超差，且故障发生在机床回零后，即每次回零后都会造成加工零件4mm左右的误差。知识拓展故障原因分析：当数控车床Z轴回零不准时，常常是由于减速挡块位置走动所造成。一旦出现这一故障，应先检查该挡块位置，在排除这一常见的可能性之后，再检查脉冲编码器、位置控制、减速挡块安装位置不当等环节。知识拓展故障排除操作：首先检查减速挡块是否松动，检查中未发现松动；在检查编码器，此机床为伺服电机内置型编码器，所以编码器故障基本可以排除；再考虑数控机床回零过程是压下减速挡块后，数控系统开始检测零脉冲信号，检测到零脉冲信号后，相应机床轴再偏移一定偏差量后停在零点位置，根据回零过程可判断，如果零脉冲信号检测距离不同会造成相应坐标轴多移动或少移动一个丝杠螺距，而本例中的4mm误差正好等于Z轴丝杠的螺距，所以重新调整减速挡块的位置后，此故障排除。知识拓展任务实施一、实施目的通过认识数控机床的故障分类任务的实施，学生应具备以下能力：1.了解数控机床的故障分类方法；2.掌握数控机床的特点。二、实施设备数控机床生产厂的大修车间、实训维修间或维修实训室。任务实施三、实施要求1.在任课老师的带领下参观机床生产厂的大修车间，了解数控机床的故障部位和造成该故障的原因，同时通过询问在场的维修人员了解故障修复过程，询问故障原则的具体应用并判断该故障属于哪一类故障。2.如果没条件去参观机床厂的大修车间，可以参观实训维修间或维修实训室，观察实训维修间或维修实训室中已经拆下来的损坏的零部件，观察损害的部位，并与任课老师探讨应该故障属于那类故障。任务实施数控机床常用的故障检查方法任务三由于数控系统所产生的故障千变万化，其原因往往比较复杂。而且，目前国内所使用的数控系统，极大多数故障自诊断能力还比较弱，智能化程度较低，不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体的元器件上，往往是一个报警号指示出众多的故障起因，而使人难以下手。因此，要迅速诊断故障原因，及时排除故障，很有必要总结出一些行之有效的故障检查方法。任务引入一、直观法直观法，也称为常规检查法，就是利用维修人员的手、眼、耳、鼻等感觉器官来寻找故障原因。这种方法在维修中是常用的，也是首先使用的。“先外后内”的维修原则要求维修人员在遇到故障时应先采用看、闻、嗅、摸等方法，由外向内逐一进行检查。有些故障采用这种直观法可迅速找到故障原因，而采用其它方法要化费不少时间，甚至一时解决不了。知识准备1.问

机床开机时的异常？比较故障前后工件的精度和传动系统、走刀系统是否正常？出力是否均匀？切深和走刀量是否减小？润滑油牌号、用量是否符合规定？机床何时进行过保养检修？知识准备2.看

就是用肉眼看，仔细检查有无保险丝烧断、元器件烧焦、烟熏、开裂现象，有无异物断路现象，以此判断板内有无过流、过压、短路等问题。看转速？观察主传动速度快慢的变化。主传动齿轮、飞轮是否跳、摆？传动轴是否弯曲、晃动？知识准备3.听

利用人体的听觉功能可查询到数控机床因故障而产生的各种异常声响的声源，如电气部分常见的异常声响有：（1）电源变压器、阻抗变换器与电抗器等因为铁心松动、锈蚀等原因引起的铁片振动的吱吱声；知识准备（2）继电器、接触器等的磁回路间隙过大，短路环断裂、动静铁心或衔铁轴线偏差，线圈欠压运行等原因引起的电磁嗡嗡声或者触点接触不良的嗡嗡声以及元器件因为过流或过压运行失常引起的击穿爆裂声。而伺服电机、气控器件或液控器件等发生的异常声响基本上和机械故障方面的异常声响相同，主要表现在机械的摩擦声、振动声与撞击声等等。知识准备4.触

当CNC系统出现时有时无的故障时，宜采用此方法。CNC系统是由多块线路板组成的，板上有许多焊点，板与板之间或模块与模块之间又通过插件或电缆相连。所以，任何一处的虚焊或接触不良，就会成为产生故障的主要原因。检查时，用绝缘物轻轻敲打可疑部位（即可能出现虚焊、接触不良、碰线、多余物短路、多余物卡触点现象等）。如果确实是因虚焊或接触不良而引起的故障，则该故障会重复出现。知识准备5.嗅

在检查电气设备或各种易挥发物体的器件时，采用此方法效果较好。如一些烧烤的烟气、焦糊味等异味。因剧烈摩擦，电气元件绝缘处破损短路，使附着的油脂或其他可燃物质发生氧化。知识准备■实例1-2某数控车床，上电后，发指令X轴不能运动，且没有报警。用直观法检查发现是X轴指令线电缆插头松脱。知识准备■实例1-3某数控铣床，Y轴一启动就出现跟踪误差过大而报警停机。用直观法检查发现位置控制环反馈元件光栅电缆由于运动中受力而拉伤断裂，造成反馈信号中断所致。知识准备■实例1-4某数控车床，控制面板显示消失。用直观法检查面板电源熔断丝烧断，而其内部无短路现象，更换熔丝后，故障消失，显示恢复正常。知识准备■实例1-5某加工中心在安装调试后不久，X轴运动时偶尔出现报警，指示实际位置与指令不一致。采用直观法发现X轴编码器外壳因被撞而变形，故怀疑该编码器已损坏，调换一个新编码器后上述故障排除。知识准备■实例1-6某加工中心在安装调试后不久，Z轴运动时偶尔出现报警，指示实际位置与指令不一致。采用直观法发现Z轴编码器表面有润滑流下，故怀疑该编码器可能进油损坏，调换一个新编码器后上述故障排除。知识准备二、系统自诊断法充分利用数控系统的自诊断功能，根据CRT上显示的报警信息及各模块上的发光二极管等器件的指示，可判断出故障的大致原因。进一步利用系统的自诊断功能，还能显示系统与各部分之间的接口信号状态，找出故障的大致部位，它是故障诊断过程中最常用、有效的方法之一。知识准备三、功能程序测试法功能程序测试法是将所修数控系统的G、M、S、T、F功能的全部使用指令编成一个试验程序，并穿成纸带或存储在硬盘、电子盘、软盘上。在故障诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能不良或丧失。知识准备功能程序测试法常应用于以下场合：（1）机床加工造成废品而一时无法确定是编程，操作不当、还是数控系统故障时；（2）数控系统出现随机性故障，一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性不好。如不能可靠地执行各加工指令，可连续循环执行功能测试程序来诊断系统的稳定性；（3）闲置时间较长的数控机床再投入使用时或对数控机床进行定期检修时。知识准备四、参数检查法数控系统的参数是经过一系列试验、调整而获得的重要数据。参数通常是存放在由电池保持的RAM中，一旦电池电压不足或系统长期不通电或外部干扰会使参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作。当机床长期闲置或无缘无故出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。知识准备五、替换法替换法，即备件交换法，由于现代数控系统大都采用模块化设计，可以按功能不同划分为不同的模块，随着现代数控技术的发展，电路的集成规模越来越大，技术也越来越复杂，按照常规的方法，很难把故障定位在一个很小的区域，而一旦系统发生故障利用此方法可缩短停机时间，快速找到故障板。知识准备将具有相同功能的两块板互相交换（一块好的，一块被怀疑是坏的），观察故障现象是否随之转移，还是故障依旧来判断被怀疑板。这些板是指印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件。若没有备用电路板或组件，可把故障区与无故障区的相同的电路板或组件互相交换，然后观察故障排除及转移情况，也可得到确诊。知识准备■实例1-7某数控车床，X轴不动，其它功能正常。故采用交换法进行如下：首先，判断故障可能在系统、驱动器或电机，其次，将步进电机驱动电缆交换，X向正常，Z向电机不动，说明电机正常，系统到驱动器信号也正常。由此可判断原X轴驱动器损坏，需拆开机箱检修。闭环和半闭环数控还应考虑位置和速度反馈。知识准备■实例1-8某加工中心，X轴电动机忽然出现异常震动声，马上停机，将电机与丝杠分开，试车时仍然振动，可见振动不是由机械传动的原因所造成。为区分是伺服单元故障，还是电机故障，采用交换法使Y轴伺服单元控制X轴电机，结果还是振动，所以判断为电机故障，将该电机修复后，故障排除。知识准备1.“替换”方法的使用范围在电气修理中，采用“替换”方法来检查判断故障应注意应用场合。对一些比较简单的电器，如接触器、继电器、开关、保护电器及其它各种单一电器，在对由电子元件组成的各种电路板、控制器、功率放大器及所接的负载，替换时应小心谨慎，如果无现成的备件替换，需从相同的其它设备上拆卸时更应谨慎从事，以避免故障没找到，替换上的新部件又损坏，造成新的故障。知识准备2.“替换”中的注意点（1）低压电器的替换应注意电压、电流和其它有关的技术参数，并尽量采用相同规格的替换。（2）电子元件的替换，如果没有相同的，应采用技术参数相近的，而且主要参数最好能胜过原来的。（3）拆卸时应对各部分做好记录，特别是接线较多的地方，可防止反馈错误引起的人为故障。知识准备（4）在有反馈环节的线路中，更换时要注意信号的极性，以防反馈错误引起其他的故障。（5）在需要从其他设备上拆卸相同的备件替换时，要注意方法，不要在拆卸中造成被拆件损坏。如果替换电路板，在新板装上前要检查一下使用的电压是否正常。知识准备3.“替换”前应做的工作在确定对某一部分要进行替换前，应认真检查与其连接的有关线路和其他相关的电器。确认无故障后才能将新的替换上去，防止外部故障引起替换上去的部件损坏。知识准备六、隔离法有些故障，如轴抖动、爬行，一时难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成，常可采用隔离法．将机电分离，数控与伺服分离，或将位置闭环分离作开环处理．这样复杂的问题就化为简单，就能较快地找到故障原因。知识准备七、升降温法人为地将元器件温度升高（应注意器件的温度参数）或降低，加速一些温度特性较差的元器件产生“病症”或使“病症”消除来寻找故障原因。知识准备八、对比法本方法是以正确的电压、电平或波形与异常的相比较来寻找故障部位。有时还可以将正常部分试验性地造成“故障”或报警（如断开连线，拔去组件），看其是否和相同部分产生的故障现象相似，以判断故障原因。知识准备十、拉偏电源法有些不定期出现的软故障与外界电网电压波动有关，当机床出现此类故障时，可把电源电压人为地调高或调低，模拟恶劣地条件让故障容易暴露。知识准备十一、插拔法拔插法是通过监视插件板或组件拔出再插入的过程，确定拔出插入的连接界面是否为故障部位。值得注意的是，在插件板或组件拔出再插入的过程中，改变状态的部位可能不只是连接接口。因此，不能因为拔出插入后故障消失，就肯定是接口的接触不良，还有内部的焊点虚焊恢复接触状态、内部的短路点恢复正常等可能性。知识准备一、数控机床维修的基本步骤由于数控机床发生故障的原因一般较复杂，而且，数控机床本身以及其加工产品的成本较高，所以，当发生故障，如何有条不紊的排除故障，确保能迅速、有效的解决故障，提高机床无故障工作时间，最大限度地提高机床利用率，从而获得高的经济效益。一般按如下步骤来进行故障的处理：故障记录→维修前的检查并记录→故障的排除→相关资料的整理。知识拓展1.故障记录数控机床发生故障时，操作人员应首先停止机床，保护现场，然后对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。故障的记录可为维修人员排除故障提供第一手材料，应尽可能详细。知识拓展记录内容最好包括下述几个方面：（1）故障发生时的情况记录①发生故障时的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号；②故障的现象，发生故障的部位，以及发生故障时机床与控制系统的现象，如：是否有异常声音、烟、味等；③发生故障时系统所处的操作方式，如：AUTO/SINGLE（自动/单段方式）、MDI（手动数据输入方式）、STEP（步进方式）、HANDLE（手轮方式）、JOG（手动方式）、HOME（回零方式）等；知识拓展④如故障在自动方式下发生，则应记录发生故障时的加工程序号，出现故障的程序段号，加工时采用的刀具号以及刀具的位置等；⑤若故障发生在精度超差或轮廓误差过大时，应记录被加工工件号，并保留不合格工件；⑥在发生故障时，若系统有报警显示，则应记录报警显示情况与报警号；知识拓展⑦通过诊断画面，记录机床故障时所处的工作状态。如：系统是否在执行M、S、T等功能？系统是进入暂停状态或是急停状态？系统坐标轴是否出于“互锁”状态？进给倍率是否为0%？等等；⑧记录发生故障时，各坐标轴的位置跟随误差的值；⑨记录发生故障时，各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向，等等。知识拓展（2）故障发生的频繁程度的记录①故障发生的时间与周期，如：机床是否一直存在故障？若为随机故障，则一天发生几次？是否频繁发生？②故障发生时的环境情况，如：是否总是在用电高峰期发生？故障发生时（如雷击后），周围其他机械设备的工作情况？③若为加工零件时发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况；④检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”的等特殊动作有关。知识拓展（3）故障的规律性记录①在不危及人身安全和设备安全的情况下，是否可以重演故障现象？②检查故障是否与机床的外界因素有关？③检查故障是否在执行某固定程序段时出现，可利用MDI方式单独执行该程序段，检查是否还存在同样故障？④若机床故障与机床动作有关，在可能的情况下，应检查在手动情况下执行该动作，是否也有同样的故障？⑤机床是否发生过同样的故障？周围的数控机床是否也发生同一故障？等等。知识拓展（4）故障的外界条件记录①发生故障时的周围环境温度是否超过允许温度？是否有局部的高温存在？②故障发生时，周围是否有强烈的振动源存在？③故障发生时，系统是否受到阳光的直射？④检查故障发生时，电气柜内是否有切削液、润滑油、水的进入？知识拓展⑤故障发生时，输入电压是否超过了系统允许的波动范围？⑥故障发生时，车间内或线路上是否有使用大电流的装置正在进行起、制动？⑦故障发生时，机床附近是否存在吊车、高频机械、焊接机或电加工机床等强电磁干扰源？⑧故障发生时，附近是否正在安装或修理、调试机床？是否正在修理、调试电气和数控装置？知识拓展2.维修前的检查维修人员故障维修前，应根据故障现象与故障记录，认真对照系统、机床使用说明书进行各项检查，以便确认故障的原因。知识拓展（1）机床的工作状况检查①机床的调整状况如何？机床工作条件是否符合要求？②加工时所使用的刀具是否符合要求？切削参数选择是否合理、正确？③自动换刀时，坐标轴是否到达了换刀位置？程序中是否设置了刀具偏移量？④系统的刀具补偿量等参数设定是否正确？知识拓展⑤系统的坐标轴的间隙补偿量是否正确？⑥系统的设定参数（包括坐标旋转、比例缩放因子、镜像轴、编程尺寸单位选择等）是否正确？⑦系统的工作坐标系位置，“零点偏置值”的设置是否正确？⑧工件安装是否合理？测量手段、方法是否正确、合理？⑨机械零件是否存在因温度、加工而产生变形的现象？等等。知识拓展（2）机床运转情况检查①在机床自动运转过程中是否改变或调整过操作方式？是否插入了手动操作？②机床侧是否处于正常加工状态？工作台、夹具等装置是否处于正常工作位置？③机床操作面板上的按钮、开关位置是否正确？机床是否处于锁住状态？倍率开关是否设定为“0”？知识拓展④机床各操作面板上、数控系统上的“急停”按钮是否处于急停状态？⑤电气柜内的熔断器是否有熔断？自动开关、断路器是否有跳闸？⑥机床操作面板上的方式选择开关位置是否正确?进给保持按钮是否被按下？知识拓展（3）机床和系统之间连接情况的检查①检查电缆是否有破损，电缆拐弯处是否有破裂、损伤现象？②电源线与信号线布置是否合理？电缆连接是否正确、可靠？③机床电源进线是否可靠接地？接地线的规格是否符合要求？④信号屏蔽线的接地是否正确？端子板上接线是否牢固、可靠？系统接地线是否连接可靠？⑤继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器（灭弧器）？等等。知识拓展（4）CNC装置的外观检查①是否在电气柜门打开的状态下运行数控系统？有无切削液或切削粉末进入柜内？空气过滤器清洁状况是否良好？②电气柜内部的风扇、热交换器等部件的工作是否正常？③电气柜内部系统、驱动器的模块、印制电路板是否有灰尘、金属粉末等污染？④在使用纸带阅读机的场合，检查纸带阅读机是否有污物？阅读机上的制动电磁铁动作是否正常？知识拓展⑤电源单元的熔断器是否熔断？⑥电缆连接器插头是否完全插入、拧紧？⑦系统模块、线路板的数量是否齐全？模块、线路板安装是否牢固、可靠？⑧机床操作面板MDI/CRT单元上的按钮有无破损，位置是否正确？⑨系统的总线设置，模块的设定端的位置是否正确？知识拓展二、CNC故障自诊断故障自诊断技术是当今数控系统一项十分重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一项重要指标。大型的CNC、PLC装置都配有故障诊断系统，可以由各种开关、传感器等把油位、温度、油压、电流、速度等状态信息，设置成数百个报警提示，诊断故障的部位和地点。知识拓展常用的自诊断方法归纳起来一般可分:1.开机自诊断2.运行自诊断知识拓展任务实施一、实施目的通过数控机床常用的故障检查方法任务的实施，学生应具备以下能力：1.掌握数控机床常用的故障检查方法；2.了解数控机床维修的基本步骤；3.了解CNC故障自诊断。二、实施设备数控机床生产厂的大修车间、实训维修间或维修实训室。任务实施三、实施要求1.在任课老师的带领下参观机床生产厂的大修车间，了解数控机床的故障部位和造成该故障的原因，同时通过询问在场的维修人员了解故障修复过程，判断故障排除过程应用了哪些故障检查方法。2.如果没条件去参观机床厂的大修车间，可以参观实训维修间或维修实训室，观察实训维修间或维修实训室中已经拆下来的损坏的零部件，观察损害的部位，并与任课老师探讨应该用何种检查方法排查故障。任务实施项目一数控机床机械故障诊断与维修1.数控机床常用的故障检查方法

难点在于各种常用的故障检查方法综合运用

2.数控机床维修的基本步骤难点回顾SoutheastUniversityPress数控机床故障诊断与维修CONTENTS任务二数控机床主轴组件的装配

任务三变频器控制的主轴系统接线及故障维修

任务一认识数控机床的主轴系统

任务四驱动器控制的主轴系统接线及故障维修

项目一数控机床主轴系统故障诊断与维修1.数控机床的主轴组件装配过程

2.变频器控制的主轴系统接线及故障维修

3.驱动器控制的主轴系统接线及故障维修学习重点认识数控机床的主轴系统任务一任务分析数控机床主轴系统部件组成一、数控机床主轴系统的传动方式1.主轴电动机通过齿轮换挡传动知识准备数控机床主轴电机通过传动齿轮带动主轴旋转，使用齿轮传动的目的在于降低主轴转速，增大传动比，放大主轴功率以适应切削的需要。这种方式在大中型数控机床上采用得较多，但也有部分小型数控机床为获得强力切削所需的转矩而采用这种传动方式。知识准备2.主轴电动机通过同步齿形带或皮带传动数控机床主轴电机通过皮带带动主轴旋转，该类主轴电动机又称宽域电机或强切削电动机，具有恒功率宽的特点。由于无需机械变速，主轴箱内省却了齿轮和离合器，主轴箱实际上成了主轴支架，简化了主传动系统，从而提高了传动链的可靠性。同时由于不使用齿轮变速，故可避免因齿轮传动而引起的振动和噪声。这种传动方式主要用在转速较高、变速范围不大的机床上，常用的传动带有V带和同步齿形带。知识准备3.由主轴电动机直接驱动的主轴系统知识准备主轴与电动机转子合二为一，从而使主轴部件结构更加紧凑，质量轻，转动惯量小，提高了主轴启动、停止的响应特性。目前，高速加工机床主轴多采用这种方式，这种类型的主轴也称为电主轴。知识准备二、数控机床主轴系统的主要参数计算1.主轴传动功率的计算数控机床的加工范围一般都比较大，主轴传动功率P可根据有代表性的加工情况由主切削抗力F按下式确定：知识准备式中：PC

——切削功率，kW；η——主传动链的总效率；FZ——主切削力的切向分力，N；v——

切削速度，m/min；M——切削转矩，N·cm；n——主轴转速，r/min；

P

——主传动功率，kW。知识准备主轴传动中各传动件的尺寸都是根据其传动功率确定的，如果传动功率定得过大，将使传动件的尺寸过大而造成浪费，主轴电动机通常在低负荷下工作，如果功率因素很小则浪费能源；如果传动功率过小，将限制机床的切削加工能力而降低生产率。知识准备2.主轴传动有关转速（1）主轴转速n主轴转速n（r/min）由切削速度v（m/min）和工件或刀具的直径d（mm）确定。知识准备2.主轴传动有关转速（2）主轴最低转速和最高转速主轴最低转速

主轴最高转速知识准备2.主轴传动有关转速（3）调速范围最高转速与最低转速之比称为调速范围，用Rn表示如下：知识准备2.主轴传动有关转速数控机床与普通机床相比，数控机床的加工范围较广，因此，切削速度和刀具或工件直径的变化也很大，可以根据机床的典型加工件和常见加工情况来确定切削速度V。知识准备三、数控机床主轴系统的分类数控机床的主轴系统按其控制方式不同可分为直流主轴驱动系统、主轴通用变频器驱动系统和交流伺服主轴驱动系统三大类。知识准备三、数控机床主轴系统的分类1.直流主轴驱动系统从原理上说，直流主轴驱动系统与通常的直流调速系统无本质的区别，但因为数控机床高速、高效、高精度的要求，决定了直流主轴驱动系统具有以下特点：（1）调速范围宽。采用直流主轴驱动系统的数控机床通常只设置高、低两级速度的机械变速机构，电动机的转速由主轴驱动器控制，实现无级变速，因此，它必须具有较宽的调速范围。知识准备三、数控机床主轴系统的分类1.直流主轴驱动系统（2）直流主轴电动机通常采用全封闭的结构形式，可以在有尘埃和切削液飞溅的工业环境中使用。（3）主轴电动机通常采用特殊的热管冷却系统，能将转子产生的热量迅速向外界发散。此外，为了使电动机发热最小，定子往往采用独特附加磁极，以减小损耗，提高效率。（4）直流主轴驱动器主回路一般采用晶闸管三相全波整流，以实现四象限的运行。知识准备三、数控机床主轴系统的分类1.直流主轴驱动系统（5）主轴控制性能好。为了便于与数控系统的配合，主轴伺服器一般都带有D/A转换器、“使能”信号输入、“准备好”输出、转速/转矩显示输出等信号接口。（6）纯电气主轴定向准停控制功能。由于换刀、精密镗孔、螺纹加工等需要，数控机床的主轴应具有定向准停控制功能，而且应有电气控制系统自动实现，以进一步缩短定位时间，提高机床效率。知识准备三、数控机床主轴系统的分类1.直流主轴驱动系统直流主轴驱动系统由于电机内有电刷，且电刷的异常和过度磨损都会造成电动机故障或工作不良，所以直流主轴驱动系统维护的主要内容就是电机的电刷。随着电子技术的发展，交流电机的稳定性和控制性都有了很大的发展，所以直流主轴驱动系统逐渐被淘汰，取而代之的是主轴通用变频器驱动系统和交流伺服主轴驱动系统知识准备三、数控机床主轴系统的分类2.交流伺服主轴驱动系统数控机床主轴驱动系统也可称为主轴伺服系统，数控机床所配置的主轴驱动系统一种方法是主轴电动机配有编码器作为主轴位置检测；另一种方法就是在主轴上直接安装外置式的编码器，这在机床改造和经济型数控车床中用得较多。知识准备三、数控机床主轴系统的分类2.交流伺服主轴驱动系统知识准备三、数控机床主轴系统的分类2.交流伺服主轴驱动系统知识准备三、数控机床主轴系统的分类2.交流伺服主轴驱动系统伺服主轴驱动系统与电源模块的连接知识准备三、数控机床主轴系统的分类3.主轴通用变频器驱动系统随着数控控制的SPWM变频调速系统的发展，数控机床主轴驱动采用通用变频器控制的也相当多。其中SPWM（SinusoidalPulseWidthModulation）法是一种比较成熟的，目前使用较广泛的PWM法，它是用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断，使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等，通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。知识准备三、数控机床主轴系统的分类3.主轴通用变频器驱动系统通用变频器的所谓“通用”包含着两方面的含义：一是可以和通用的笼型异步电动机配套应用；二是具有多种可供选择的功能，可应用于各种不同性质的负载。值得注意的是，变频器的冷却方式都采用风扇强迫冷却。如果通风不良，器件的温度将会升高，有时即使变频器并没有跳闸，但器件的使用寿命已经下降。所以，应注意冷却风扇的运行状况是否正常，经常清洁滤网和散热器的风道，以保证变频器的正常运转。知识准备安川变频器接线图知识准备一、主轴准停功能及应用在拥有自动换刀功能的数控铣镗类加工中心中，为保证正确的自动换刀，主轴必须停止在某一固定的位置，加工中心拥有的这一功能就称为主轴准停控制功能。主轴准停控制功能能保证刀柄上的键槽与主轴上的凸键对准，以防止换刀时发生撞刀现象。在精镗孔循环加工时，为不使刀尖划伤已加工的表面，切削完毕后，主轴需要定向准停，并在定向的反方向偏移一个微小量（一般取0.5～1mm）后返回。在多功能数控车床实现圆柱面或端面进行铣槽及螺旋槽等特殊功能加工时，要求主轴先准停，然后实现主轴旋转与进给轴的插补控制即C轴控制。知识拓展二、主轴定向准停控制装置及系统参数设定1.主轴电动机内装传感器实现主轴准停控制知识拓展主轴电动机内装传感器实现主轴准停控制的系统参数设定知识拓展OC/OD系统18/18i/Oi系统设定值说明6500#04000#00/1主轴和主轴电动机旋转方向相同/相反6502#04002#01使用电动机内装传感器为主轴位置反馈6510#04010#01电动机内装带一转信号传感器6515#04015#01主轴定向功能有效65564056100电动机与齿轮的传动比为1︰12.主轴外接主轴独立编码器实现主轴准停控制知识拓展主轴外接主轴独立编码器实现主轴准停控制参数设定知识拓展OC/OD系统18/18i/Oi系统设定值说明6500#04000#00/1主轴和主轴电动机旋转方向相同/相反6501#44001#40/1主轴与编码器旋转方向相同/相反6501#24002#11使用主轴外接编码器为主轴位置反馈6510#04010#00电机内装不带一转信号的传感器6515#04015#01主轴定向功能有效3.主轴电动机内装传感器和外接一转检测元件（接近开关）实现主轴准停控制知识拓展主轴电动机内装传感器和外接一转检测元件实现主轴准停控制参数设定知识拓展OC/OD系统18/18i/Oi系统设定值说明6500#04000#00/1主轴和主轴电动机旋转方向相同/相反6502#04002#01使用电动机内装传感器为主轴位置反馈6504#24004#21外接一转信号有效6504#34004#30/1接近开关为NPN/PNP类型6510#04010#00电机内装不带一转信号的传感器任务实施一、实施目的通过认识数控机床的主轴系统任务的实施，学生应具备以下能力：1.了解数控机床主轴系统的传动方式；2.了解数控机床主轴系统的主要参数的计算；3.掌握数控机床主轴系统的分类。二、实施设备数控机床生产厂的主轴车间、实训维修间或维修实训室。任务实施三、实施要求1.在任课老师的带领下参观机床生产厂的主轴车间，了解数控机床主轴系统的传动方式和主轴系统的分类，同时通过询问在场的维修人员了解主轴安装和调试过程，对数控机床主轴系统有一个整体的认识和了解。2.如果没条件去参观机床厂的主轴车间，可以参观实训维修间或维修实训室，观察实训维修间或维修实训室中已经拆下来的主轴和主轴的零部件，通过观察了解数控机床主轴系统的传动方式和主轴系统的分类，并与任课老师探讨主轴安装和调试过程，进而达到对数控机床主轴系统有一个整体的认识和了解。任务实施数控机床主轴组件的装配任务二数控机床主轴系统是数控机床的重要组成部分，其中主轴组件是机床的重要执行件之一，它的结构尺寸、形状、精度及材料等，对机床的使用性能都有很大的影响，特别是影响机床的加工精度。任务引入任务分析典型数控机床主轴组件的构成图一、数控机床主轴组件的设计1.组件的分类主轴组件按运动方式可分为五类：（1）只作旋转运动的组件（2）既有旋转运动又有轴向进给运动的组件（3）既有旋转运动又有轴向调整移动的组件（4）既有旋转运动又有径向进给运动的组件（5）既作旋转运动又作行星运动的组件知识准备一、数控机床主轴组件的设计2.主轴（1）主轴的主要尺寸参数

主轴的主要尺寸参数包括主轴直径、内孔直径、悬伸长度和支撑跨距。1）主轴直径。主轴直径越大，其刚度越高，但轴承和轴上其他零件的尺寸相应增大。而轴承的直径越大，同精度等级轴承的公差值也越大，要保证主轴的旋转精度就越困难，同时极限转速下降。主轴后端支撑轴颈的直径一般为前端支撑轴颈直径的70%～80%，前、后轴颈的差值越小则主轴的刚度越高。知识准备（1）主轴的主要尺寸参数

2）主轴内孔直径。主轴的内孔用来通过棒料、刀具夹紧装置固定刀具、驱动气动或液压卡盘等。主轴孔径越大，可通过的棒料直径也越大，机床的使用范围就越广，同时主轴部件的相对质量也越轻。主轴的孔径大小主要受主轴刚度的制约。主轴的孔径与主轴直径之比小于0.3时，空心主轴的刚度几乎与实心主轴的刚度相当；等于0.5时，空心主轴的刚度为实心主轴刚度的90%；大于0.7时，空心主轴的刚度就急剧下降，故一般可取其比值为0.5左右。知识准备（1）主轴的主要尺寸参数

3）主轴悬伸长度和支撑跨距。悬伸长度对主轴组件的综合刚度影响很大。因此，在进行结构设计时，应尽量缩短悬伸长度。支撑跨距对综合刚度的影响不是单向的，如较大，则主轴变形较大；如较小，则轴承的变形对主轴前端的位移影响较大。太大或太小，都会降低综合刚度。知识准备（1）主轴的主要尺寸参数最佳支撑跨距可按下面的经验公式计算：知识准备（2）主轴的轴端结构主轴的轴端用于安装夹具和刀具。要求夹具和刀具在轴端定位精度高、定位刚度好、装卸方便，同时主轴的悬伸长度要短。数控车床的主轴端部结构一般采用短圆锥法兰盘式。短圆锥法兰盘式结构有很高的定位精度，主轴的悬伸长度短，大大提髙了主轴的刚度。知识准备（3）主轴的材料和热处理主轴的材料主要根据刚度、载荷、耐磨性和热处理变形等因素确定。常采用的主轴材料有45、38CrMoAlA、GCr15、9Mo2V，需经渗氮和感应淬火。知识准备（4）主轴的主要精度指标前支撑轴颈与主轴的同轴度为0.005mm；轴颈需按轴承内孔实际尺寸配磨，且须保证过盈量0.005～0.010mm；锥孔与轴颈的同轴度为0.003～0.005mm；主轴与轴承锥孔的接触面积不小于80%,且大端接触。知识准备（5）主轴的支撑知识准备如图a所示，结构的前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和双向推力角接触球轴承组合，后支撑采用成对向心推力球轴承。这种结构的综合刚度髙，可以满足强力切削的要求，是目前各类数控机床普遍采用的形式。知识准备如图b所示，结构的前支撑采用多个高精度向心推力球轴承，后支撑采用单个向心推力球轴承。这种配置的高速性能好，但承载能力较小，适用于高速轻载数控机床和精密数控机床。知识准备如图c所示，结构的前支撑采用双列圆锥滚子轴承，后支撑为单列圆锥滚子轴承。这种配置的径向和轴向刚度很高，可承受重载荷，但这种结构限制了主轴最高转速和精度，因而仅适用于中等精度、低速重载的数控机床主轴。知识准备（6）主轴的内部刀具自动夹紧机构主轴内部刀具自动夹紧机构是数控机床特别是加工中心的特有机构。如图所示是加工中心主轴内部刀具自动夹紧机构，其刀具可以在主轴上自动装卸并自动夹紧。知识准备（6）主轴的内部刀具自动夹紧机构知识准备工作原理：当刀具4装进主轴孔后，其刀柄后部的拉钉2在碟形弹簧9的作用下，通过弹性卡爪5拉紧。当需要换刀时，液压缸14的活塞带动推杆13、拉杆7、轴套10向左移动，当弹性卡爪5向前伸出一段距离后，自动松开拉钉2，此时喷气嘴6的端部把刀具顶松，机械手便可把刀具取出进行换刀。装刀之前，压缩空气从喷气嘴6中喷出，吹掉锥孔内污物。切削液喷嘴1用来在切削时对刀具进行大流量冷却。知识准备（7）其他机构数控车床能够加工各种螺纹，这就需要安装与主轴同步运转的脉冲编码器，以便发出检测脉冲信号，使主轴的旋转与进给运动相协调。数控车削中心增加了主轴的C轴功能，能在数控系统的控制下实现圆周进给，以便与Z轴、X轴联动插补。知识准备3.主轴轴承（1）主轴轴承选择主轴轴承是主轴组件的重要组成部分，它的类型、结构、配置、精度、安装、调整、润滑和冷却都直接影响主轴组件的工作性能。知识准备滚动轴承摩擦阻力小，可以预紧，润滑维护简单，能在一定的转速范围和载荷变动范围下稳定地工作。与滑动轴承相比，滚动轴承的噪声大，抗振性略差并且对转速有很大的限制。数控机床主轴组件在可能的条件下，应尽量使用滚动轴承，特别是大多数立式主轴和装在套筒内能够作轴向移动的主轴。滚动轴承可以用润滑脂润滑，以避免漏油。滚动轴承根据滚动体的结构分为球轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承三大类。知识准备主轴轴承主要根据精度、刚度和转速选择。为了提高精度和刚度，主轴轴承的间隙应该是可调的。线接触的滚子轴承比点接触的球轴承刚度高，但在一定温升下允许的转速较低。知识准备（2）主轴轴承精度轴承的精度分为2、4、5、6、0五级。其中，2级精度最高，0级为普通精度级。主轴轴承以4级为主（记作P4级）。高精度主轴轴承可用P2级。精度要求较低的主轴轴承或三支撑主轴的辅助轴承可用P5级。P6级和P0级一般不用。知识准备轴承的工作精度主要取决于旋转精度，对于径向轴承（如圆柱滚子轴承），主要是成套轴承内圈的径向跳动或成套轴承外圈的径向跳动；对于推力轴承，主要是成套轴承内圈对滚道的端面跳动；而对于角接触球轴承，则应兼顾以上各项。如果切削力方向固定，不随主轴旋转而旋转，如车床、铣床、磨床主轴，则应根据成套轴承内圈的径向跳动选择。如果切削力方向随主轴的旋转而旋转，如镗床和加工中心主轴，则应根据成套轴承外圈的径向跳动选择。知识准备（3）轴承速度决定轴承速度性能的是速度因子dmn(mm·r/min)。dm是轴承的中径，等于内径与外径的平均值，n是转速。dmn值反映了滚动体公转速度，这正是轴承转速的主要限制因素。在轴承厂家提供的样本上，分别标有脂润滑和油气润滑的极限转速。知识准备（4）轴承截面尺寸同一内径的轴承有不同的外径、不同的截面尺寸，从而可以分为超轻型、特轻型、轻型、中型、重型轴承等，机床主轴轴承以特轻型为主。超轻型主要用于大型主轴，轻型主要用于小型主轴。中型和重型一般不用。在轴承代号的倒数第三位，以9代表超轻型，0代表特轻型，2代表轻型。知识准备（5）轴承承载能力和寿命除一些特殊的重载主轴外，主轴轴承所承受的载荷通常相对较小。造成主轴轴承的寿命缩短，主要不是因为疲劳点蚀，而是因磨损导致精度降低。通常，如果轴承精度为P4级，经使用磨损后精度降至P5级，这个轴承就应该更换了，虽然还远未达到其疲劳寿命，但是这种“精度寿命”应加以考虑。知识准备二、机械装配过程的基础知识机械制造的最后一个工艺过程是将加工好的零件装配成机器或部件的装配工艺过程。机械的质量最终通过装配来保证。同时，通过机械的装配，也能发现机械设计或零件设计中的问题，从而不断改进和提高产品质量、降低成本、提高产品的综合竞争能力。知识准备1.机械装配的内容装配是机械制造中的最后一个阶段，其主要内容包括零件的清洗、刮研、平衡及各种方式的联接；调整及校正各零部件的相对位置使之符合装配精度要求；总装后的检验、试运转、油漆及包装等。知识准备（1）清洗用清洗剂清除零件上的油污、灰尘等脏污的过程称为清洗。它对保证产品质量和延长产品的使用寿命均有重要意义。常用的清洗方法有擦洗、浸洗、喷洗和超声波清洗等。常用的清洗剂有煤油、汽油和其他各种化学清洗剂，使用煤油和汽油作清洗剂时应注意防火，清洗金属零件的清洗剂必须具备防锈能力。知识准备（2）联接装配过程中常见的联接方式包括可拆卸联接和不可拆卸联接两种。螺纹连接、键联接、销钉联接和间隙配合属于可拆卸连接；而焊接、铆接、黏结和过盈配合属于不可拆卸联接。过盈配合可使用压装、热装或冷装等方法来实现。知识准备（3）平衡对于机械中转速较高、运转平稳性要求较高的零、部件，为了防止其内部质量分布不均匀而引起有害振动，必须对其高速回转的零、部件进行平衡。平衡可分为静平衡和动平衡两种，前者主要用于直径较大且长度短的零件（如叶轮、飞轮、皮带轮等）；后者用于长度较长的零、部件（如电机转子、机床主轴等）。知识准备（4）校正及调整在装配过程中为满足相关零部件的相互位置和接触精度而进行的找正、找平和相应的调整工作。其中除调节零部件的位置精度外，为了保证运动零部件的运动精度，还需调整运动副之间的配合间隙。知识准备（5）验收试验机械装配完毕后，应按机械设备的有关技术标准和规定，对机械设备进行全面的检验和必要的试运转工作。只有经检验和试运转合格的机械设备才能准许出厂。多数机械设备的试运转在制造厂进行，少数机械设备（如轧钢机）由于制造厂不具备试运转条件，因此其试运转只能在使用厂安装后进行。知识准备2.装配精度机械设备的装配精度应根据机械设备的工作性能来确定，一般包括零部件间的位置精度和运动精度。其中位置精度是指机械中相关零部件的距离精度和相互位置精度。如机床主轴箱装配时，相关轴之间中心距尺寸精度和同轴度、平行度和垂直度等；运动精度是指有相对运动的零部件在相对运动方向和相对运动速度方面的精度。运动方向的精度常表现为部件间相对运动的平行度和垂直度，如卧式车床溜板的运动精度就规定为溜板移动对主轴中心线的平行度。相对运动速度的精度即是传动精度，如滚齿机滚刀主轴与工作台的相对运动精度。知识准备装配精度的另一方面要求，是配合表面间的配合质量和接触质量。配合质量是指两个零件配合表面之间达到规定的配合间隙或过盈的程度，它影响着配合的性质。接触质量是指两配合或连接表面间达到规定的接触面积的大小和接触点分布的情况。它主要影响接触变形，同时也影响配合质量。它们对位置精度和运动精度也有一定的影响。知识准备机械设备的装配精度要求可根据国家标准、部颁标准或其它有关资料予以确定。在缺乏成熟资料的条件下，则往往参考经过实践考验的类似产品的数据，用类比法并结合生产经验定出。必要时，还需通过分析计算和作试验验证，才能最后确定。知识准备3.装配工艺规程的制定在机械设备的制造工艺过程中，与装配有关的工艺过程称为装配工艺过程。将装配工艺过程以工艺文件的形式固定下来就是装配工艺规程。装配工艺规程是制定装配生产计划、进行技术准备、指导装配生产的主要技术文件，也是新建或扩建装配车间的主要依据。装配工艺规程的好坏对保证装配质量、提高装配生产效率、降低装配生产成本等都有重要的影响。知识准备3.装配工艺规程的制定（1）制定装配工艺规程的主要内容包括：划分装配单元，确定装配方法；拟定装配顺序，划分装配工艺；计算装配时间定额；确定各工序装配技术要求，制定质量检查方法及工具；确定装配时零部件的输送方法及所需要的设备和工具；选择和设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备。知识准备3.装配工艺规程的制定（2）制定装配工艺规程的基本原则及原始资料1）在制定装配工艺规程时，应遵循的原则如下：①保证机械设备装配质量，并力求提高质量，以延长机械设备的使用寿命；②合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工修配的工作量，缩短装配周期，提高装配效率；③尽可能减少装配占地面积。知识准备3.装配工艺规程的制定（2）制定装配工艺规程的基本原则及原始资料2）制定装配工艺规程时所需的原始资料①机械设备的总装配图和各部件装配图，为了在装配时对某些零件进行修配加工和核算装配尺寸链，有时还需要某些零件图；②机械设备验收的技术条件，检验的内容和方法；③机械设备的生产纲领；④现有的生产条件。知识准备3.装配工艺规程的制定（3）制定装配工艺规程的步骤根据上述原则和原始资料，可以按下列步骤制定装配工艺规程。知识准备3.装配工艺规程的制定（3）制定装配工艺规程的步骤1）研究机械设备的装配图和验收技术条件①审查图纸的完整性和正确性，对其中的问题、缺点或错误提出解决的建议，与设计人员协商后予以修改；②对机械设备的装配结构工艺性进行分析，明确各零部件之间的装配关系；③审核机械设备装配的技术要求和检查验收的方法，确切掌握装配中的技术关键问题，并制定相应的技术措施；④研究设计人员所确定的保证机械设备装配精度的方法，进行必要的装配尺寸链的初步分析和计算。知识准备3.装配工艺规程的制定（3）制定装配工艺规程的步骤2）确定装配的组织形式根据产品的生产纲领和产品的结构特点，并结合现场的生产设备和条件，确定装配的生产类型和组织形式。知识准备各种生产类型装配工作的特点知识准备生产类型大批量生产成批生产单件小批生产装配工作的特点产品固定，生产活动长期的重复，生产周期一般较短产品在系列化范围内变动，分批交替投产或多品种同时投产，生产活动在一定时期内重复产品经常变换，不定期重复生产，生产周期一般较长组织形式多采用流水装配线，有连续移动、间歇移动及可变节奏移动等方式，还可采用自动装配机或自动装配线产品笨重批量不大的产品多用固定流水装配，批量较大时采用流水装配，多品种平行投产时多品种可变节奏流水装配多采用固定装配或固定式流水装配进行总装，同时对批量较大的部件亦可采用流水装配装配方法按互换法装配，允许有少量简单的调整，精密配合件成对供应或分组供应装配，无任何修配工作主要采用互换法，但灵活运用其他保证装配精度的装配工艺方法，以节约加工费用以修配法和调整法为主，互换件比例较少工艺过程工艺过程划分很细，力求达到高度的均衡性工艺过程划分要适合批量的大小，尽量使生产均衡一般不详细制定工艺文件，工序可适当调度，工艺也可灵活掌握工艺装备专业化程度高，宜采用高效工艺装备，易于实现机械化、自动化通用设备较多，但也采用一定数量的专用工、夹、量具，以保证装配质量和提高功效一般为通用设备及通用工、夹、量具手工操作要求手工操作比重小，熟练程度容易提高，便于培养新工人手工操作比重小，技术水平要求较高手工操作比重达，要求工人有高的技术水平和多方面的工艺知识应用实例汽车、拖拉机、内燃机、滚动轴承、手表、缝纫机、电气开关机床、机车车辆、中小型锅炉、矿山采掘机械重型机床、大型内燃机、大型锅炉、汽轮机3.装配工艺规程的制定（3）制定装配工艺规程的步骤2）确定装配的组织形式装配组织形式主要分为固定式和移动式两种。固定式装配是全部装配工作在一个固定工作地点完成，多用于单件、小批生产，或重量大、体积大的批量生产中。移动式装配是在生产线上各个工序进行装配，最后组装成成品。知识准备3.装配工艺规程的制定（3）制定装配工艺规程的步骤3）划分装配单元、确定装配顺序将机械设备划分为不同的装配单元是制定装配工艺规程中最重要的一个步骤，一个机械设备的装配单元可以划分为零件、合件、组件、部件和设备五个级别。知识准备3.装配工艺规程的制定（3）制定装配工艺规程的步骤3）划分装配单元、确定装配顺序合件是由两个或两个以上零件结合成的不可拆卸的整体件；组件是由若干零件和合件的组合体；部件是由若干零件、合件和组件结合成的、能完成某种功能的组合体，如普数控车床的主轴箱、进给箱等。知识准备3.装配工艺规程的制定（3）制定装配工艺规程的步骤3）划分装配单元、确定装配顺序在确定除零件外其它几个级别的装配单元的装配顺序时，首先需要选择某一个零件（或合件、部件）作为装配基准件，其余零件、合件、组件或部件按一定顺序装配到基准件上，成为下一级的装配单元。装配基准件一般选择机械设备的基体或主干零部件，因为它有较大的体积和重量以及足够的支承面，有利于装配和检验的进行。知识准备3.装配工艺规程的制定（3）制定装配工艺规程的步骤3）划分装配单元、确定装配顺序确定了装配基准件后，就可以安排装配顺序。安排装配顺序的一般原则：先上后下、先内后外、先难后易、先精密后一般、先重大后轻小。最后将装配顺序用装配系统图的形式表示出来。知识准备装配系统图知识准备车床床身装配简图知识准备车床床身装配系统图知识准备3.装配工艺规程的制定装配顺序确定后就可将装配工艺过程划分为若干个工序，确定每个工序的工序内容、使用的设备和工具以及工时定额等，并规定每个工序的技术要求和检验指标。对于流水装配线，应尽量使每个工序所需时间大致相同。知识准备3.装配工艺规程的制定工序内容确定以后，就可以制定装配工艺卡片。单件小批生产时，通常可用装配系统图代替装配工艺卡片。成批生产时，通常制定部件及总装的装配工艺卡片。而大批量生产时，则每个工序都应制定装配工艺卡片。知识准备3.装配工艺规程的制定制定装配工艺规程最后步骤是按机械设备图样要求和验收技术条件制定检验与实验规范。机械设备装配完毕后，按此规范对机械设备进行检验。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍1.平尺（1）平尺是具有一定精度的平直基准线的实体，参照它可以测定表面的直线度或平面度的偏差。（2）分类。具有单一面的桥形平尺；具有两个平行面的平尺。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍1.平尺具有单一面的桥形平尺；具有两个平行面的平尺。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍2.带锥柄的检验棒（1）检验棒代表在规定范围内所要检查的轴线，用它检查轴线的实际径向跳动，或者检查轴线相对机床其他部件的位置。（2）分类1）莫氏检验棒。有M0、1、2、3、4、5、6号检验棒。2）7：24锥柄检验棒。有ISO、BT30、40、45、50等。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍2.带锥柄的检验棒知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍2.带锥柄的检验棒3）说明①检验棒有一个为了插入被检机床锥孔用的锥柄和一个作为测量基准的圆柱体，它们是用淬火和经温定性处理的钢制成。②对于比较小的莫氏圆锥和公制圆锥，如莫氏检验棒，检验棒在锥孔中是自锁的；并且检验棒带有一段螺纹，以供装上螺母从孔内抽出检验棒。③对于锥度较大的检验棒，如ISO检验棒，则设置了一个螺孔，以便使用拉杆来固定检验棒（具有自动换刀的机床使用拉钉）。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍2.带锥柄的检验棒4）使用事项①检验棒的锥柄和机床主轴的锥孔必须清洁干净以保证接触良好。②测量径向跳动时，检验棒应在相应90度的4个位置依次插入主轴，误差以4次结果的平均值计算。③检查零部件侧向位置精度或平行度时，应将检验棒和主轴旋转180度，依次在检验棒圆柱表面两条相对的母线上进行检测。④检验棒插入主轴后，应稍等一段时间，以消除操作者手传来的热量的影响。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍3.顶尖间的检验棒（1）安装在两顶尖之间的检验棒代表通过两点间的一条直线。该检验棒的轴线是直的，并具备理想的圆柱形表面。（2）说明。检验棒一般用热拔无缝钢管制成。两端带有中心孔的堵头。精磨前进行稳定性处理。圆柱体必须淬火，也可镀硬铬以增加耐磨性。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍3.顶尖间的检验棒知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍4.角尺（1）主要用来测量轴线间的垂直度公差及轴线运动的平行度误差。（2）分类。主要有普通角尺、圆柱角尺和矩形角尺。（3）说明。角尺用钢、铸铁制造时，应经过淬火和稳定性处理；也有花岗岩的矩形角尺。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍4.角尺知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍5.精密水平仪（1）用来测量机床的水平、扭曲、直线度、平面度等。（2）分类，主要有框式水平仪、条式钳工水平仪、合像水平仪及电子水平仪。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍5.精密水平仪知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍5.精密水平仪ℹ小提示（1）检查绝对水平时，要确保水平仪的平面与水平测量方向紧密贴合。水平仪读数两次，第一次读数后，将水平仪旋转180度，再进行第二次的读数，两次读数的代数值相加除以2，以读数的平均值作为测量结果。（2）当测量表面形状时，如直线度、平面度等，了解水平仪支承点间的距离L是很重要的。在每次读数之间，以L的增量形式移动水平仪和它的支座进行读数，并确保后一个支脚所处的位置同前一个支脚在前一次读数时所处的位置一样。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍6.指示器（1）指示器用来测试移动部件间的相对线性位移，如主轴跳动、平行度、垂直度等。（2）分类。一般有百分表（0.01mm）、千分表（0.001mm）、杠杆表（0.01、0.001）等。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍6.指示器知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍6.指示器杠杆百分表是把杠杆测头的位移通过机械传动系统转变为指针在表盘上的角位移。其体积小巧，测量杆能在180度范围内旋转，并能以正反两个方向上测量，更适宜对孔、凹槽等难以测量的地方进行测量。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍6.指示器（3）说明1）一般用磁力表座作为测试支架，它必须具备足够的刚度。2）指示器的测头应垂直于被检测面，以免产生误差。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍7.平板（1）用来作为平面的基准体。（2）分类，一般有铸铁平板和花岗岩平板。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍8.块规块规又称量块，它是平面平行端面量具，是无刻度的端面量具，多用铬锰钢制成，具有尺寸稳定，不易变形和耐磨性好等特点。量块的用途广泛，除作为标准器具进行长度量值的传递外，还可用来调整仪器、机床和其它设备，也可以用来直接测量零件。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍8.块规量块的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。长方体量块具有上、下测量面和四个侧面，上、下测量面是经过精密加工的很平、很光滑的平行平面。标称尺寸0.5~10mm的量块，其截面尺寸为（30×9）mm2；标称尺寸大于10~100mm的，其截面尺寸为（35×9）mm。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍8.块规知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍9.游标尺及千分尺①游标量具应用游标读数原理制成的量具叫游标量具。游标量具是应用较广泛的通用量具，具有结构简单、使用方便、测量范围大等优点。根据用途不同，游标量具可分为游标卡尺、深度游标卡尺、高度游标卡尺三种。游标卡尺用来测量内、外尺寸(如长度、宽度、厚度、内径和外径)、孔距、高度和深度等。知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍①游标量具知识准备三、检验机床精度用的工具和装置介绍②千分尺应用螺旋微动原理制成的量具叫测微量具，也称为千分尺，这类量具结构的型式多样，是一种较为精密的量具，最常用的为外径千分尺和内径千分尺。知识准备数控机床拆卸的目的是便于检查和修理机械零部件，拆卸工作约占整个修理工作量的20%。因此，为保证修理质量，在动手解体数控机床前，必须周密计划,对可能遇到的问题有所估计，做到有步骤地进行拆卸，一般应遵循下列规则和要求。知识拓展一、拆卸前准备工作1.拆卸场地的选择与清理。2.保护措施。3.拆前放油。4.了解数控机床的结构、性能和工作原理。知识拓展二、拆卸原则1.根据机床的结构特点选择合理的拆卸步骤。2.合理拆卸。3.正确使用拆卸工具和设备。知识拓展三、拆卸注意事项1.对拆卸零件要做好核对工作或做好记号。2.分类存放零件。3.保护拆卸零件的加工表面。知识拓展任务实施一、实施目的通过认识数控机床的主轴部件任务的实施，学生应具备以下能力：1.了解数控机床主轴组件的设计；2.了解机械装配的基础知识；3.掌握主轴组件的拆装过程和常用测量工具的使用。二、实施设备1.主轴组件若干套；2.专用工具若干套；3.V型块、表架、杠杆百分表；4.