《数控机床故障诊断与维修》-项目２

任务１数控机床机械故障诊断基础２.１.１机械故障诊断的分类机械故障是指机械系统（零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。通常见到的发动机发动不起来、机床运转不平稳、汽车制动不灵、机器运转中出现异常的声音等都是机械故障的表现形式。机械故障曲线如图２－１所示。机械故障诊断可以有如下分类：１．按诊断参数分类１）振动诊断。适用于旋转机械、往复机械、轴承、齿轮等。下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础２）温度诊断。适用于工业炉窑、热力机械、电机、电器等。３）声学诊断。适用于压力容器、往复机械、轴承、齿轮等。４）光学诊断。适用于探测腔室和管道内部的缺陷。如光学探伤法。５）油液分析、污染诊断。适用于齿轮箱、设备润滑系统、电力变压器等。如铁谱分析技术。６）压力诊断。适用于液压系统、流体机械、内燃机和液力耦合器等。７）强度诊断。适用于工程结构、起重机械、锻压机械等。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础８）电参数诊断。适用于电机、电器、输变电设备、电工仪表等。２．按目的分类１）功能诊断。检测机床或加工设备的功能是否正常。２）运行诊断。对正在运行的设备进行状态诊断，了解其故障的情况。３．按周期分类１）定期诊断。每隔一定时间对监测的设备进行测试和分析。２）连续诊断。利用现代测试手段对设备连续进行监控和诊断。４．按提取信息的方式分类上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础１）直接诊断。直接根据主要零件的信息确定设备的状态，如主轴的裂纹、管道的壁厚等。２）间接诊断。利用二次诊断信息来判断主要零部件的故障，多数二次诊断信息属于综合信息。５．按诊断时所要求的机械运行工况条件分类１）常规工况诊断。２）特殊工况诊断。２.１.２数控机床机械故障诊断的实用诊断方法上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础实用诊断方法是指数控机床维护人员通过感觉器官对数控机床进行问、看、听、触、嗅等，通过了解数控机床机械部件的形貌、声音、温度、振动、颜色和气味的变化来进行故障诊断的方法。１．问：询问数控机床故障发生的经过，弄清故障是突发性的，还是渐发性的１）机床启动时有无异常现象。２）对比故障前后工件的精度和表面粗糙度。３）传动系统是否正常，加工参数有无变化。４）润滑油牌号是否符合规定，润滑系统是否正常工作。５）设备何时进行过保养检修，上次故障的性质及时间。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础２．看：看转速、看颜色、看伤痕、看工件、看变形、看油箱与冷却箱１）看转速。看转速是指观察主传动系统速度的变化。齿轮传动是否跳动、摆动；传动轴是否弯曲或晃动。２）看颜色。设备外表颜色发生变化（呈黄色）是因为设备旋转部位（特别是主轴和轴承）运转不正常而发热。油变稀、颜色变样是因油的温升过高；油变成深黑色是因为长时间不换油、杂质过多或油变质。３）看伤痕。设备零件碰伤损坏部位很容易发现，若发现裂纹，应做记号，隔一段时间后再比较裂纹的变化情况，以便进行综合分析。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础４）看工件。看工件是指通过观察工件来判别机床是否出现故障。车削后工件表面粗糙度值大的可能原因：主轴与轴承之间的间隙过大；溜板、刀架等压板楔铁有松动以及滚珠丝杠预紧松动等。若工件表面出现波纹，则看波纹数是否与机床主轴传动齿轮的齿数相等，如相等，则表示主轴齿轮啮合不良是故障的主要原因。５）看变形。看变形是指观察设备的传动轴、滚珠丝杠是否变形；直径大的带轮和齿轮的端面是否跳动。６）看油箱。看油箱与冷却箱是观察润滑油或冷却液是否变质，确定其能否正确使用。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础３．听：通过听觉判别设备运转是否正常运行正常的设备，其声响具有一定的音律和节奏，并保持稳定。设备正常时，在运行中发出均匀、连续而轻微的声音。设备运转时出现噪声或异响，如声音过大、夹有金属的敲击声、摩擦声、泄漏声等，表示设备工作不正常。出现异响的可能原因：由于机械部件的磨损、变形、断裂、松动、腐蚀等导致设备在运行中发生碰撞、摩擦、冲击、振动或泄漏。有些异响，表明设备中某一零件产生了故障；有些异响，是设备可能发生更大事故性损伤的先兆。设备发出异响时要引起注意，或及时停机进行诊断和机床维护。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础１）在判定设备异响的性质时，应考虑新旧设备的不同特点。新设备技术状况比较好，运转过程中一般无杂乱的声响，一旦某种原因引起了异响，很容易发现并可及时进行分析诊断。旧设备随着运行时间的不断增加，技术状况逐渐恶化，各运动件之间的间隙加大，致使运行期间声音杂乱，故应首先判明，哪些声响是必须予以诊断并排除的。２）设备是由很多零部件连接为一个整体的，运转中一个零件产生异响，就会传给其他零件，容易混淆故障的真实部位。可根据设备的运行状态来确定异响部位。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础３）设备的异响，常因产生异响零件的形状、大小、材质、工作状态和振动频率的不同而不同。４）根据设备异响与其他故障的关系进一步确诊或验证异响零件。同样的异响，如同样是冲击声，其高低、大小、尖锐、沉重、脆哑等不一定相同，可根据异响与其他故障现象的关系，对异响零件做进一步的确诊与验证。①设备有异响存在时，其异响零件就会产生振动，而且振动频率与异响的声频是有关联的，据此可进一步确诊和验证异响零件。②在液压传动系统中，若液压系统内有异响，且执行机构伴有爬行的现象，表明液压系统中混有空气。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础这时，如果在液压泵中心线以下有“吱翁、吱翁”的噪声，可进一步确诊是液压泵吸空导致液压系统混入空气。③有些零件产生故障后，不仅有异响，而且伴有热量的产生，如滚动轴承损坏、发热。４．触：用手感来判别设备的故障，通常是感觉温升、振动、伤痕和波纹、爬行、间隙１）温升。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础当设备温度在３０℃左右时，手感微温有舒适感；在４０℃左右时，手感如触摸高烧病人；在５０℃左右时，手感较烫，时间较长时掌心有汗感；在６０℃左右时，手感很烫，但可忍受１０ｓ左右；在７０℃左右时，手有灼痛感，且手的接触部位很快出现红色；在８０℃以上时，瞬时接触手有火辣火烧之感，时间过长可出现烫伤。２）振动。轻微振动可用手感鉴别。３）伤痕和波纹。有些眼睛看不清的表面伤痕和波纹，用手指去摸很容易感觉出来。４）爬行。用手触摸可直观地感觉出机器的爬行。上一页下一页返回任务１数控机床机械故障诊断基础造成爬行的原因有：润滑不良、润滑方式不当、活塞密封过紧、磨损造成机械摩擦阻力过大、液压系统进入空气以及压力不足等。５）间隙。用手转动或摇动设备某些部位，如转动主轴或摇动手轮，可感到接触部位的间隙是否适当。５．嗅凭嗅觉判断设备的故障部位由于剧烈摩擦或电气元件绝缘层破损短路，使附着的油脂或其他可燃物质发生氧化蒸发或燃烧产生油烟味、焦煳气等异味，靠嗅觉可很快发现故障的部位。上一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术２.２.１振动诊断技术机床运转时会发生振动，其振动一般用加速度、速度和位移表示，它们的频谱也各具其特征形状，这种振动幅值与频率构成的频谱通常称为机床的振动特征。处于正常状态下的机床具有典型的频谱，当机床磨损、基础下沉、部件变形时，机床原有的振动特征将会发生变化，并通过机床振动能量的增加反映出来。通过监测和分析机床的振动信号，可以判断出机床发生故障的部位、性质和严重程度。图２－２所示为振动测试系统的一般组成。振动传感器的作用：将机械振动量转变为合适的电参量，俗称拾振器。下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术信号记录仪的功能：将所测的振动信号记录存储。信号分析与处理设备的作用：负责完成对所记录的信号进行分析处理。１．常用振动传感器及其特点（１）电涡流位移传感器涡流式位移传感器的工作原理如图２－３所示。在传感器的端部有一线圈，线圈中有频率较高（１～２ＭＨｚ）的交变电压通过。当线圈平面靠近某一导体面时，由于线圈磁通链穿过导体，使导体的表面层感应出涡流，而所形成的磁通又穿过原线圈。这样，原线圈与涡流“线圈”形成了有一定耦合的互感。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术它将位移的变化线性地转换成相应的电压信号以便进行测量。电涡流式传感器有时也叫电感式接近传感器，当导电物体接近这个能产生电磁场的接近开关时，可使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近传感器所能检测的物体必须是导电体。（２）磁电式速度传感器磁电式速度传感器的工作原理如图２－４所示，其主要组成部分包括线圈、磁铁和磁路。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术磁路里留有圆环形空气间隙，而线圈处于气隙内，并在振动时相对于气隙运动。磁电式速度传感器基于电磁感应原理，当磁电式传感器与被测物体相连接而振动时，导体两端就感应出电动势，其感应电动势（传感器的输出电压）与线圈相对于磁力线的运动速度成正比。该感应电动势为ｅ＝Ｂｌ０ｎｖ。（３）压电式传感器工作原理：基于某些介质材料的压电效应。当石英晶体两端面受力后，会从受力面上得到极性相反的电荷，将此电荷输入给转换电路，就得到正比于力或加速度的电压信号。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术压电式加速度传感器是利用压电效应制成的机电换能器。某些晶体材料，如天然石英晶体和人工极化陶瓷等，在承受一定方向的外力而变形时，会因内部极化现象而在其表面产生极性相反的电荷，将此电荷输入给转换电路，当外力去掉后，材料又恢复到不带电状态。这些材料将机械能转换成电能的现象称为压电效应，利用材料压电效应制成的传感器称为压电式传感器。当压电式传感器承受机械振动时，在它的输出端能产生与所承受的加速度成正比例的电荷或电压量。与其他种类传感器相比，压电式传感器具有灵敏度高、频率范围宽、线性动态范围大和体积小等优点，因此，其成为振动测量的主要传感器形式。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术常见的压电式加速度传感器结构如图２－５所示。压电元件在正应力及切应力作用之下都能在极化面上产生电荷，因此，在结构上有中心压缩式和剪切式两种类型。２．信号记录与处理设备（１）光线示波器、笔式记录仪把结果输出在信息纸上，只能进行简单的分析处理，不能满足机械故障诊断的要求。（２）电子示波器上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术模拟示波器只能用来观察信号；数字存储式示波器可以捕捉高频脉冲信号，但其存储容量非常有限，不能满足故障诊断大量数据的存储要求。（３）磁带机磁带机具有回放性及灵活多样的记录方式，加之记录时间较长、频响范围较宽，在振动测试领域得到广泛应用。其分为模拟式和数字式。（４）数据采集器高性能数据采集器能在测试现场将输入的模拟信号转换为数字信号，并存储起来。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术３．振动诊断所谓振动诊断就是对测得的参数进行处理，借助识别策略，对设备的运行状态做出判断。主要内容有：选定测量的幅值参数（位移、速度、加速度）；确定测振传感器的类型；确定检测部位，即测量点的选择。选择最佳的测量点并采用合适的检测方法是获取设备运行状态信息的重要条件，真实而充分地检测到足够数量的、能够客观反映设备工作状态的信号是诊断成功与否的先决条件。确定测量点数量及方向应遵循的原则：１）能对设备诊断状态做出全面的描述；上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术２）应是机械设备振动的敏感点；３）应是离机械设备核心部位最近的关键点以及容易产生劣化现象的易损点。实施现场振动诊断的步骤：准备工作、诊断实施、决策与验证。（１）确定、了解诊断对象诊断的对象就是机器设备。根据企业自身的生产特点以及各类设备的实际特点、组成情况，有重点地选定作为诊断对象的设备。一般来说，这些设备应该属于以下几种情况：１）稀有、昂贵、大型、精密、无备用的关键设备；２）连续化、快速化、自动化、流程化程度高的设备；上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术３）一旦发生故障可能造成很大经济损失，或是环境污染，或是人身伤亡事故等影响的设备；４）故障率高的设备。在确定了诊断对象的范围后，在实施设备诊断之前，必须对每台诊断对象的各个方面有充分的认识了解，就像医生治病必须熟悉人体的构造一样，有很多企业的故障诊断从业人员在对本企业设备进行诊断时往往比信号分析专家更准确，就是因为他们做到了对现场设备了如指掌。所以，了解诊断对象是开展现场诊断的第一步。概括起来，对一台列为诊断对象的设备要着重掌握３个方面的内容：上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术１）设备的结构组成。搞清楚设备的基本组成部分及其连接关系；必须查明各主要零件（特别是运动零件）的型号、规格、结构参数及数量等，并在结构图上标明或另予说明。２）机器的工作原理和运行特性。各主要零部件的运动方式是旋转运动还是往复运动；机器的运动特性是平稳运动还是冲击性运动；转子运动速度是低速（＜６００ｒ／ｍｉｎ）、中速（６００～６０００ｒ／ｍｉｎ）还是高速（＞６０００ｒ／ｍｉｎ），是匀速还是变速；机器正常运行及振动测量时的工况参数值，如排出压力、流量、转速、温度、电流和电压等。３）机器的工作条件。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术主要了解以下几项：①载荷性质：均载、变速还是冲击负载。②工作介质：有无尘埃、颗粒性杂质或腐蚀性气体。③周围环境：有无严重的干扰（或污染）源存在，如振源、热源、粉尘等。④设备基础形式及状况，搞清楚是刚性基础还是弹性基础。⑤主要技术档案资料。（２）确定诊断方案在对诊断对象全面了解的基础上，接着就要确定具体的诊断方案。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术诊断方案正确与否，关系到能否获得必要充分的诊断信息，必须慎重对待。一个比较完整的现场振动诊断方案应包括下列内容。１）选择测点。测点就是机器上被测量的部位，它是获取诊断信息的窗口。测点选择正确与否，关系到能否获得人们所需要的真实完整的状态信息。只有在对诊断对象充分了解的基础上，才能根据诊断目的恰当地选择测点。测点应满足对振动反应敏感、信息丰富、适应诊断目的、适于安置传感器、符合安全操作要求等特点，如图２－６所示。２）预估频率和振幅。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术振动测量前，对所测振动信号的频率范围和幅值大小要做一个基本的估计，为选择传感器、测量仪和测量参数、分析频带提供依据，同时防止漏检某些可能存在的故障信号而造成误判或漏诊。３）选择与安装传感器。用于测量振动的传感器有３种，一般都是根据所测量的参数类别选用：测量位移采用涡流式位移传感器，测量速度采用电动式速度传感器，测量加速度采用压电式加速度传感器。通过对压电式加速度传感器几种常用安装形式的性能比较可知，采用螺纹连接测试结构最为理想。但在现场实际测量时，尤其是对于大范围的普查测试，由于采用永久磁座安装最简便且性能适中，因此，其是最常用的方法。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术４．轴承故障的振动诊断滚动轴承是机械设备中应用最为广泛的机械零件，它的工作好坏对机器的工作状态有很大影响，其缺陷会导致设备产生异常振动和噪声，甚至造成设备损坏。（１）滚动轴承的常见故障磨损、疲劳、压痕、腐蚀、电蚀、破裂、胶合（黏着）及保持架损坏。（２）滚动轴承振动信号的频率特征上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术假设滚动轴承的滚道面与滚动体之间无相对滑动，承受径向、轴向载荷时各部分无变形，外圈固定，则滚动轴承工作时的特征频率如下：１）转动频率滚动轴承工作时多数内圈转动，也可能外圈转动，但外圈转动时由于带动滚珠的线速度大，故轴承的寿命约减少１／３。２）滚动体自转频率上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术３）滚动体公转频率（即保持架的转动频率）４）滚动体通过内圈的一个缺陷时的冲击振动频率５）滚动体通过外圈的一个缺陷时的冲击振动频率上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术（３）滚动轴承的振动测量１）滚动轴承故障的简易诊断法。在利用振动对滚动轴承进行简易诊断的过程中，通常是将测得的振幅值（峰值、有效值等）与预先给定的某种判定标准进行比较，根据实测的振幅值是否超出了标准给出的界限来判断轴承是否出现了故障，以决定是否需要进一步进行精密诊断。常用方法有：振幅值监测、峰值系统监测、峭度系数检测、冲击脉冲法（ＳＰＭ法）、共振调解法（ＩＦＤ法）。２）滚动轴承故障的精密诊断法。滚动轴承的振动频率成分十分丰富，既含有低频成分，又含有高频成分，而且每一种特定的故障都对应有特定的频率成分。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术常用方法有：低频信号分析法和中、高频信号绝对值分析法。２.２.２油样分析技术油样分析的一般概念：通过对工作油的合理采样，并进行必要的分析处理后，就能取得关于该数控设备各摩擦副的磨损状况，包括磨损部位、磨损机理和磨损程度等方面的信息，从而对设备所处工作状态做出科学的判断。常用的有油样铁谱分析技术和油样光谱分析技术，其共性都是做铁磁性物质颗粒的收集和分析，但各有不同的微粒尺寸敏感范围。光谱分析检测磨屑的有效尺寸范围为０.１～１０μｍ，铁谱分析技术能有效地检测１μｍ到上百微米量级的颗粒。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术磨屑的浓度和颗粒的大小反映了设备磨损的严重程度；磨屑的大小和形貌特征则可反映磨屑产生的原因，进而明确磨损发生的机理；从磨屑的成分可判断出磨屑产生部位，即设备磨损的部位。１．油样铁谱分析技术铁谱分析是利用铁谱仪从润滑油（脂）试样中，分离和检测出磨屑和碎屑，进而分析和判断机器运动副表面的磨损类型、磨损程度和磨损部位的技术。１）分析式铁谱仪的工作原理：将稀释后的油样注入倾斜安放的玻璃基片上，油样中的磨粒在磁场力的作用下沉淀在基片上，然后用双色显微镜或扫描电子显微镜对磨粒进行观察或读数。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术铁谱显微镜是一种双色光学显微镜，具有两个独立的反射和透射的红、绿双色光源，故称双色显微镜。两个光源可以单独使用也可以同时使用，使其分析鉴别功能大为增强。２）直读式铁谱仪的工作原理：当配好的油样被虹吸穿过沉积管时，在高梯度磁场力作用下，油样中大于５μｍ的大磨粒首先沉淀，而１～２μｍ小颗粒则相继沉淀在较远处。在大小颗粒沉淀位置，由光导纤维引导两个光束穿过沉积管，被另一侧的光电传感器所接收。第一道光束设置在能沉淀磨粒的管的进口处，第二道光束设置在相距５ｍｍ处的较小磨粒沉淀位置。随着磨损颗粒的沉淀，光电传感器所接收的光强度将逐渐减弱，数字显示器所显示的光密度读数与该位置沉淀的磨粒数量成正比。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术２．油样光谱分析技术油样光谱分析是利用油样中所含金属元素原子，在原子内能级间跃迁产生的特征谱线来检测该种元素存在与否，而特征谱线的强度则与该种金属元素的含量多少有关。通过光谱分析能检测出油样中所含金属元素的种类及其浓度，以此推断产生这些元素的磨损发生部位及其严重程度，并依此对相应零件的工况做出判断。１）光谱分析理论基础：当物质处于离子状态时，其原子受到外来能量的作用时，核外电子吸收一定的能量，从低能级跃迁到高能级的轨道上去，此时的原子处于激发态。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术激发态的原子是一种不稳定状态，有很强的返回基态（处于稳定状态）的趋势。原子由激发态返回基态的同时，将所吸收的能量以一定频率的电磁波辐射出去。每种元素都有其特征波长λ。２）原子吸收光谱分析法：所用仪器为原子吸收分光光度计（元素灯、乙炔－空气灯、检测显示系统）。３）原子发射光谱分析法：所用仪器有发射光谱仪、光栅摄谱仪、光电光谱仪。２.２.３无损检测技术１．射线探测法（１）射线探伤原理上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术利用各种射线源对材料的不同厚度的透射性能及不同材料对射线的衰减程度不同，使感光底片成为不同灰度的图像。该方法主要用来探测设备内部的气孔、夹渣、铸造空洞等立体缺陷。（２）射线探伤的主要方法照相法：利用射线胶片作为感光材料，感光材料放在被透射机件后面，接收来自透过机件后的不同强度的分布射线，感光材料经暗室处理后形成影像。根据底片上影像的形状及灰度，就可以判断被测机件中有无缺陷及缺陷的性质、形状、大小及位置。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术电离检测法：让穿过被测机件的射线通过电离室，在电离室内产生电离电流，强度不同的射线穿过电离室后产生的电离电流不同，利用测量电离电流的方法来测定Ｘ射线的强度，根据射线强度的不同可以判断机件内部的缺陷。ＣＴ（计算机层析照相、计算机构形术）法：当射线从不同方位透过被检物体后，由探头接收，按方位逐层扫描并转换成电信号，经计算机解析出各点射线强度后，给出被检物体的断层图像，并通过显示器显示出来，以供观察分析。荧光屏直接观察法：将透过被检机件后不同强度的射线，投射在涂有荧光物质的荧光屏上，激发出不同强度的荧光，并形成影像，从荧光屏上辨别机件的缺陷。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术（３）射线探测的主要设备Ｘ射线探伤机，其是一种以Ｘ射线管为射线源的检测设备，由Ｘ射线管、高压发生器、控制系统和冷却系统等组成。γ射线探伤机，由γ射线源、射线源容器、辐射器、机械支架和操作系统等组成。高性能Ｘ射线设备，主要有电子感应加速器、电子直线加速器和微波加速器等。２．超声波检测法上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术超声波探伤是利用超声波射入被检设备，由被检设备内部缺陷处反射回来的伤波来判断缺陷的存在、位置、性质和大小等。其优点是可以检测垂直于超声波的金属和非金属材料的平面缺陷，探测的厚度大、检测灵敏度高；其缺点是检测时有一定的近场盲区，检测结果不能记录、检测中采用的耦合剂易污染等。超声波探伤的基本原理：由探头发射出的１～５ＭＨｚ的超声波脉冲Ｔ射入被测机件，当射入的声波碰到被检机件的另一侧面时，反射回来被探头接收，称之为底面回波Ｂ。如果被检机件内部存在缺陷，射入的超声波碰到缺陷后也会立即被反射回来由探头接收，这称为缺陷回波Ｆ。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术根据反射回来的底面回波Ｂ和缺陷回波Ｆ之间的信号差别，在显示屏上判断出缺陷的性质、部位和大小。超声波探伤仪由本机和探头组成。其主要电路为：电源电路、同步电路、发射电路、接收电路和时基电路。缺陷的定位有纵波探伤定位和横波探伤定位。缺陷的定量：缺陷定量法一般在缺陷面积大于声速截面时采用以波束指向性为基础的定量法。利用缺陷中心反射声波最强、脉冲幅度最高，而在偏离缺陷中心时反射声波逐渐减弱、波幅逐渐降低，直到声束不与缺陷相遇时波形消失的特性，来确定和计算缺陷尺寸。缺陷的定性是要查明缺陷是裂纹、气孔、杂质或其他缺陷。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术２.２.４温度诊断技术温度诊断是以温度、温差、温度场、热象等热学参数为检测目标。其检测原理是以设备的热传导、热扩散或热容量等热学性能的变化为基础。被动式温度诊断是通过设备自身的热量来获取故障信息的，可用于静态或运转中设备的故障诊断。主动式温度诊断是通过人为地给被测设备注入一定的热量后再获取其故障信息，一般用于静态设备的故障诊断。１．温度诊断的原理上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术１）被动式温度诊断法。各种机电设备不管处于动态还是静态，都会因摩擦、电流流过、接触热源等原因导致温度上升。如果设备温升超过限值，将引起热变形、热膨胀、烧蚀、烧伤、裂纹、渗漏和结胶等热故障。监测设备的工作温度，根据测定值是否超过温升限值可判断其所处的状态。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术２）主动式温度诊断原理：热源辐射波均匀射入设备的机件表面，一部分辐射波被反射，其余的辐射波被吸收，被吸收的辐射波又逐渐向内外扩散，若机件是无损伤或无缺陷的匀质体，则其表面温度的分布是均匀的；若机件内存在一个隔热性的损伤或缺陷，则在相应部位存在一个“热点”；若机件内存在导热性的损伤或缺陷，则在相应部位存在一个“冷点”。根据机件内部存在不同性质的损伤或缺陷，将改变机件的热传导特性的原理，可判断设备内部各种故障隐患的部位和程度。２．温度监测方法上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术１）接触式测温是将测温传感器与被测对象接触，通过被测对象与测温传感器之间的热交换达到热平衡，利用传感器中的温度敏感元件随温度而变化的特性来检测温度。有热电偶测温、热电阻法测温和集成温度传感器测温等。２）非接触式测温是利用物体热辐射的原理进行的，不必与被测对象直接接触。２.２.５机械设备修复技术零件修复的意义在于可提高维修质量、节约资源、缩短停修时间和降低维修费用。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术机械零件修复技术具有以下特点：减少制造工时，节约原材料；减少更换件制造，有利于缩短设备停修时间，提高设备利用率；减少备件储备，提高资金的利用率；利用新技术修复旧件还可以提高零件某些性能。修复的类型如图２－７所示。１．金属扣合技术金属扣合技术是指利用扣合件的塑性变形或热胀冷缩的性质将损坏的零件连接起来，以达到修复零件裂纹或断裂的目的。整个工艺过程完全在常温下进行，排除了热变形的不利因素；操作方法简便，无须特殊设备，可完全采用手工作业，便于现场就地修理工作，具有快速修理的特点。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术金属扣合法分为强固扣合法、强密扣合法、优级扣合法和热扣合法。强固扣合法适用于修复壁厚为８～４０ｍｍ的一般强度要求的薄壁机件；强密扣合法适用于有密封要求的机件；优级扣合法适用于修复在工作过程中要求承受高载荷的厚壁机件；热扣合法适用于修复大型飞轮、齿轮和重型设备机身的裂纹及折断面。２．工件表面强化技术工件表面强化技术是指采用某种工艺手段，通过材料表层的相变、改变表层的化学成分、改变表层的应力状态以及提高工件表面的冶金质量等途径来赋予机体材料本身所不具备的特殊力学、物理和化学性能，从而满足材料及其制品使用要求的一种技术。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术其可分为表面形变强化、表面热处理强化和三束（激光束、离子束、电子束）表面改性技术。３．塑性变形修复技术塑性变形修复技术是指利用金属或合金的塑性变形性能，使零件在一定外力作用的条件下改变其几何形状而不损坏的技术。其可分为镦粗法、挤压法、扩张法和校正法。４．电镀修复技术上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术电镀的定义：应用电化学的基本原理，在含有欲镀金属的盐溶液中，以被镀基体金属作为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基本金属表面上沉淀，形成牢固覆盖层的一种表面加工技术。电镀的作用：可补偿零件表面磨损；能改善零件的表面性质，提高耐磨性（如镀铬、镀铁），提高防腐能力（如镀锌、镀铬等），形成装饰性镀层（如镀铬、镀银等）以及特殊用途，如防止渗碳用的镀铜、提高表面导电性的镀银等；可以改善润滑条件。电刷镀是电镀的一种特殊方式，不用镀槽，只需在不断供应电解液的条件下，用一支镀笔在工件表面上进行擦拭，从而获得电镀层，所以又被称为无槽镀或涂镀。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术５．热喷涂修复技术热喷涂是利用电弧、离子弧燃烧的火焰将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融状态，在高速气流推动下，喷涂材料被雾化并以一定速度射向预处理过的基体零件表面，形成具有一定结合强度涂层的工艺方法。按提供热源的不同，热喷涂技术可分为火焰喷涂（含爆炸喷涂、超音速喷涂）、电弧喷涂、等离子喷涂、激光喷涂和电子束喷涂等。热喷涂具有适用范围广、工艺简便、沉积快、生产效率高、设备简单、质量小、移动方便、不受场地限制、工件受热影响小、涂层厚度可控制、易存油以及润滑性好等特点。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术热喷涂技术用于修复旧件，恢复磨损零件的尺寸；修补铸造和机械加工的废品，填补铸造裂纹；制造和修复减磨材料等。６．焊接修复技术焊接修复技术是指通过加热或加压或两者并用、用或不用填充材料、借助于金属原子扩散和结合使分离的材料牢固的连接在一起的加工方法。根据提供的热能的不同方式，焊接可分为电弧焊、气焊和等离子焊等；按照焊接的工艺和方法不同，又可分为补焊、堆焊、喷焊和钎焊等。（１）补焊钢制零件的补焊，用于修复裂纹和补偿磨损尺寸。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术低碳钢零件的可焊性良好，补焊时一般不需要采取特殊的工艺措施。中、高碳钢零件，由于钢中含碳量的增加，焊接接头容易产生焊缝内的热裂纹，热影响区内由于冷却速度快而产生低塑性淬硬组织引起的冷裂，焊缝根部由于氢的渗入而引起氢化裂纹等。铸铁件的补焊分为热焊和冷焊两种，需根据外形、强度、加工性、工作环境及现场条件等特点进行选择。机械设备中常用的有色金属有铜及铜合金、铝及铝合金等。因为它们的导热性高、线膨胀系数大、熔点低，高温状态下脆性大、强度低，很容易氧化，所以焊性差，补焊比较复杂、困难。（２）堆焊上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术堆焊的特点：堆焊层金属与基体金属有很好的结合强度，堆焊层金属具有很好的耐磨性和耐蚀性；堆焊形状复杂的零件时，对基本金属的热影响最小，可防止焊件变形和产生其他缺陷；可以快速得到大厚度的堆焊层，生产率高。几乎所有熔焊方法均可用于堆焊，目前应用最广的有手工电弧焊、氧－乙炔焰堆焊、振动堆焊、埋弧堆焊和等离子堆焊等。（３）喷焊喷焊是在喷涂基础上发展起来的。喷焊采用自熔性合金粉末，以镍、钴、铁为基材的合金，其中添加适量硼和硅元素，起脱氧造渣焊接熔剂的作用，同时能降低合金熔点。上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术有氧－乙炔火焰喷焊、火焰粉末喷焊和等离子粉末喷焊。（４）钎焊采用比母材熔点低的金属材料作钎料，把它放在焊件连接处一同加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用熔化后的液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材产生扩散作用而将分离的两个焊件连接起来的焊接方法称为钎焊。钎焊分为硬钎焊和软钎焊。机修中常见的有铸铁件的黄铜钎焊（硬钎焊）和铸铁导轨的锡铋合金钎焊（软钎焊）。７．粘接修复技术上一页下一页返回任务２机械设备故障诊断与修复技术借助胶黏剂把相同或不同的材料连接成一个连续牢固整体的方法称为粘接，也称为胶结或粘合。粘接具有适应性广，粘接反应温度低，简便易行，质量小，接头密封、隔热、绝缘、防腐、防振以及导电、导磁，防止电化学腐蚀等优点，但具有不耐高温、强度不高、质量检测难、有的粘接材料易燃有毒、寿命短等缺点。上一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修２.３.１数控机床主传动系统及主轴部件１．数控机床主传动系统的要求１）具有较大的调速范围并实现无级调速。２）具有较高的精度与刚度，传动平稳，噪声低。３）良好的抗振性和热稳定性。２．主轴变速方式１）无级变速。数控机床一般采用交流主轴伺服电动机及变频器实现主轴无级调速。２）分段无级变速。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修为保证数控机床主轴低速时有较大的转矩和主轴的变速范围尽可能大，有些数控机床在交流电动机和变频器实现主轴无级调速的基础上配以齿轮变速，使之成为分段无级变速。采用分段无级变速可实现主轴在中、高速段为恒功率传动，在低速段为恒转矩传动。数控机床主传动的四种配置方式如图２－８所示。３．液压拨叉变速机构数控铣床和加工中心的主传动系统中，齿轮的换挡主要靠液压拨叉来完成。液压拨叉是一种用一个或几个液压缸带动齿轮移动的变速机构，通过电磁阀改变不同的通油方式可获得三个位置。图２－９所示为三位液压拨叉工作原理图。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修当液压缸１通入液压油而液压缸５卸压时，活塞杆２便带动拨叉３向左移至极限位置；当液压缸５通入液压油而液压缸１卸压时，活塞杆２和套筒４一起移至右极限位置；当左右缸同时通入液压油时，拨叉处于中间位置。４．电磁离合器变速电磁离合器应用电磁效应接通或切断运动的元件，以便于实现自动操作。数控车床的主传动变速大多采用电磁离合器，使得变速机构简单，通过若干个安装在各传动轴上的离合器的吸合和分离的不同组合来改变齿轮的传动路线，实现主轴的变速，如图２－１０所示。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修５．主轴部件及支承主轴部件是机床的关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动件等。主轴部件质量的好坏直接影响加工质量。主轴端部用于安装刀具或夹持工件的夹具，在设计要求上，应能保证定位准确、安装可靠、连接牢固、装卸方便，并能传递足够的扭矩。主轴端部的结构形状已标准化，如图２－１１所示。主轴部件常用滚动轴承的类型有锥孔双列圆柱滚子轴承、双列推力角接触球轴承、双列圆锥滚子轴承、带凸肩的双列圆柱滚子轴承、带预紧弹簧的圆锥滚子轴承。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修主轴部件所用滚动轴承的精度有高级６、精密级５、特精级４和超精级２。前支承的精度一般比后支承的精度高一级，也可以用相同的精度等级。普通精度的机床通常前支承取４、５级，后支承用５、６级。特高精度的机床前、后支承均用２级精度。实际应用中，数控机床主轴轴承常见的配置有如图２－１２所示的三种形式。轴承预紧是使轴承滚道预先承受一定的载荷，这样做不仅能消除间隙而且还可使滚动体与滚道之间发生一定的变形，从而使接触面积增大，轴承受力时变形减少，抵抗变形的能力增大。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修对主轴滚动轴承进行预紧和合理选择预紧量，可以提高主轴部件的旋转精度、刚度和抗振性。主轴轴承的预紧有轴承内圈移动和修磨座圈（或隔套）两种，如图２－１３所示。６．主轴的材料和热处理主轴材料可根据强度、刚度、耐磨性、载荷特点和热处理变形大小等因素来选择。一般机床的主轴材料可选中碳钢、４５钢，调质后硬度为２２～２８ＨＲＣ；当载荷较大或存在较大的冲击时，或精密机床的主轴为减少热处理后的变形，或需要做轴向移动的主轴为减少磨损时，可选４０Ｃｒ合金钢，淬火后硬度达４０～５０ＨＲＣ；高精度主轴材料则选３８ＣｒＭｏＡｌ，进行氮化处理后硬度达８５０～１０００ＨＶ。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修７．主轴的润滑与冷却主轴轴承润滑和冷却是保证主轴正常工作的必要手段。为了尽可能减少主轴部件温升引起的热变形对机床工作精度的影响，通常利用润滑油循环系统把主轴部件的热量带走，使主轴部件与箱体保持恒定的温度。常规润滑方法有油润滑和脂润滑。某些主轴采用油气润滑、喷注润滑和突入滚道润滑等，以保证在高速时的冷却润滑效果。油气润滑方式是指定时定量地把油雾送进轴承空隙中，既实现了油雾润滑，又不至于因油雾太多而污染周围空气。喷注润滑方式是指用较大流量的恒温油喷注到主轴轴承内部，以达到润滑冷却的目的，此时须用排油泵强制排油。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修２.３.２主轴部件的维修数控机床的主轴部件是影响机床加工精度的主要部件。其回转精度影响工件的加工精度；其功率大小与回转速度影响机床的加工效率；其自动变速、准停等功能影响到机床的自动化程度。要求主轴部件具有与机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性和低温升。在结构上，必须很好地解决工件的装夹、轴承的配置、轴承间隙的调整和润滑密封等问题。１．防泄漏主轴的密封有接触式密封和非接触式密封两种。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修被密封的介质往往以穿漏、渗透和扩散等形式泄漏。造成泄漏的根本原因是：流体从密封面上的间隙中溢出，或是由于密封部件内外两侧介质的压力差或浓度差，致使流体向压力或浓度低的一侧流动。主轴前支承的密封结构如图２－１４所示。接触式密封主要有油毡圈和耐油橡胶密封圈密封，如图２－１５所示。图２－１６是集中非接触式密封结构，图２－１６（ａ）是利用轴承盖与轴的间隙密封；图２－１６（ｂ）是在螺母的外圆上开锯齿形环槽，当油向外流时，靠主轴转动的离心力把油沿斜面甩到端盖１的空腔内，油液流回箱内；图２－１６（ｃ）所示为迷宫式密封结构。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修２．刀具夹紧在自动换刀机床的刀具自动夹紧装置中，刀具自动夹紧装置的刀杆常用７∶２４的大锥度锥柄，既利于定心，也为松刀带来方便。用碟形弹簧通过拉杆及夹头拉住刀柄的尾部，使刀具锥柄和主轴锥孔紧密配合，夹紧力达１００００Ｎ以上。松刀时，通过液压缸活塞推动拉杆来压缩碟形弹簧，使夹头张开，夹头与刀柄上的拉钉脱离，刀具即可拔出，然后进行新、旧刀具的更换。新刀装入后，液压缸活塞后移，新刀具又被碟形弹簧拉紧。在活塞推动拉杆松开刀柄的过程中，压缩空气由喷头经活塞中心孔和拉杆中的孔吹出，将锥孔清理干净，防止主轴锥孔中掉入切屑和灰尘，把主轴锥孔表面和刀杆的锥柄划伤，同时保证刀具的正确位置。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修３．主传动链的维修１）熟悉数控机床主传动链的结构、性能参数，严禁超性能使用。２）主传动链出现不正常现象时，应立即停机排除故障。３）操作者应注意观察主轴油箱温度，检查主轴润滑恒温油箱，调节温度范围，使油量充足。４）使用带传动的主轴系统，需定期观察调整主轴传动带的松紧程度，防止因主轴传动带打滑造成的丢转现象。５）由液压系统平衡主轴箱重量的平衡系统，需定期观察液压系统的压力表，当油压低于要求值时，要进行补油。６）使用液压拨叉变速的主传动系统，必须在主轴停车后变速。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修７）使用啮合式电磁离合器变速的主传动系统，离合器必须在低于１～２ｒ／ｍｉｎ的转速下变速。８）注意保持主轴与刀柄连接部位及刀柄的清洁，防止对主轴产生机械碰击。９）每年更换一次主轴润滑恒温油箱中的润滑油，并清洗过滤器。１０）每年清理润滑油池底一次，并更换液压泵滤油器。１１）每天检查主轴润滑恒温油箱，使其油量充足、工作正常。１２）防止各种杂质进入润滑油箱，保持油液清洁。１３）经常检查轴端及各处密封，防止润滑油液泄漏。上一页下一页返回任务３数控机床主轴部件的机械故障诊断与维修１４）刀具夹紧装置长时间使用后，会使活塞杆和拉杆间的间隙加大，造成拉杆位移量减少，碟形弹簧张闭伸缩量不够，影响刀具的夹紧，故需及时调整液压缸活塞的位移量。１５）经常检查压缩空气气压，并调整到标准要求值，足够的气压才能使主轴锥孔中的切屑和灰尘清理彻底。２.３.３主传动系统常见故障及排除方法主传动系统常见故障及排除方法如表２－１所示。上一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修２.４.１滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的理想传动装置，是数控机床上的重要功能部件。在具有螺旋槽的丝杠螺母间装有滚珠作为中间传动元件，以减少传动副的摩擦。１．滚珠丝杠螺母副的特点１）传动效率高。２）定位精度和重复定位精度高。３）使用寿命长。４）刚度高。下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修５）传动可逆性。滚珠丝杠螺母副由于摩擦系数小、不能自锁，当作用于垂直位置时，必须加有制动装置。２．滚珠丝杠螺母副的结构滚珠丝杠螺母副常用的循环方式有内循环与外循环两种。（１）内循环式滚珠在循环滚动过程中始终与丝杠保持接触的称为内循环，如图２－１７所示。内循环式的滚珠丝杠带有反向器，返回的滚珠从螺纹滚道进入反向器，借助反向器迫使滚珠越过丝杠牙顶进入相邻滚道，实现循环。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修内循环式滚珠丝杠螺母副的径向尺寸紧凑，刚性好。因返回滚道行程较短，故摩擦损失小，效率高。（２）外循环式滚珠在返回过程中与丝杠脱离接触的称为外循环，如图２－１８所示。按返回方式不同，有插管式和螺旋槽式。滚珠丝杠螺母副代号的含义：如ＷＤ３００５－３.５×１／Ｂ左－８００×１０００，表示外循环垫片调隙式的双螺母滚珠丝杠螺母副，名义直径３０ｍｍ，螺距５ｍｍ，一个螺母工作滚珠３.５圈，单列，Ｂ级精度，左旋，丝杠螺纹部分长度８００ｍｍ，丝杠总长度１０００ｍｍ。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修３．滚珠丝杠螺母副的调整滚珠丝杠螺母副的传动间隙是轴向间隙。滚珠丝杠螺母副预紧的目的是消除丝杠与螺母间的间隙和施加预紧力，以保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度。数控机床中滚珠丝杠螺母副的预紧方法有修配垫片厚度、双螺母消隙和齿差式调整方法等。常用的方法是双螺母结构消隙。（１）双螺母垫片调隙式结构双螺母垫片调隙式结构如图２－１９所示，通过调整垫片厚度使左右两螺母产生轴向位移，即可消除丝杠与螺母间的间隙并产生预紧力。该方法结构简单、刚性好、装卸方便、可靠。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修但调整精度不高，不能随时消除间隙和进行预紧。该调整机构仅适用于一般精度的数控机床。（２）双螺母齿差调隙结构双螺母齿差调隙结构如图２－２０所示，在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮，分别与紧固在螺母座两端的内齿圈相啮合，其齿数分别为Ｚ１和Ｚ２，并相差一个齿。调整时，先取下内齿圈，根据滚珠丝杠螺母副间隙的大小，让两个螺母向相同的方向转过一个或多个齿，然后插上内齿圈，再将内齿轮紧固，则两个螺母在轴向移近了相应的距离达到调整间隙和预紧的目的。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修该结构较为复杂，尺寸较大，但是调整方便，可获得精确的调整量，预紧可靠不会松动，适用于高精度传动。间隙消除量Δ可用下式简便地计算：（３）双螺母调隙结构双螺母调隙结构如图２－２１所示，螺母５和螺母座之间用平键连接，以限制螺母在螺母座内的转动。调整时，拧紧圆螺母１使螺母５沿轴向移动一定距离，在消除间隙后用圆螺母２将其锁紧。此结构简单紧凑，调整方便，但调整精度差。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修４．滚珠丝杠螺母副的安装安装方式对滚珠丝杠螺母副的承载能力、刚性、最高转速有很大影响。滚珠丝杠螺母副在安装时应满足如下要求：１）滚珠丝杠螺母副相对工作台不能有轴向窜动。２）螺母座孔中心应与丝杠安装轴线同心。３）滚珠丝杠螺母副中心线应平行于相应的导轨。４）能方便地进行间隙调整、预紧和预拉伸。滚珠丝杠所承受的主要是轴向载荷，因此，对滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求较高。常见安装方式有以下四种情况，如图２－２２所示。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修图２－２２（ａ）固定—自由，适用于低转速、中精度、短轴向丝杠。图２－２２（ｂ）固定—支承，适用于中等转速、高精度。图２－２２（ｃ）支承—支承，适用于中等转速、中精度。图２－２２（ｄ）固定—固定，适用于高转速、高精度。５．滚珠丝杠螺母副的制动装置滚珠丝杠螺母副不能自锁，用在垂直传动或高速大惯量场合时需要制动装置。常见的有机械制动和电气制动。电气制动采用电磁制动器，而且这种制动器就做在电动机内部。图２－２３所示为滚珠丝杠螺母副的电气制动示意图。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修机床工作时，在制动器电磁线圈７的电磁力作用下，外齿轮８和内齿轮９脱开，弹簧受压缩；当停机或停电时，电磁铁失电，在弹簧恢复力作用下，外齿轮８和内齿轮９啮合，内齿轮９与电动机端盖为一体，故与电动机轴连接的丝杠得到制动。６．滚珠丝杠螺母副的维护（１）适时调整轴向间隙（２）定期检查丝杠轴承定期检查丝杠支承与床身的连接是否松动以及支承轴承是否损坏，发现问题及时紧固松动部位并更换支承轴承。（３）滚珠丝杠螺母副的润滑上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修滚珠丝杠螺母副在工作状态下必须润滑，以保证其充分发挥机能。润滑方式主要有以下两种：润滑脂和润滑油。润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的ｌ／３，某些生产厂家在装配时在螺母内部已加注润滑脂。而润滑油的给油量随行程、润滑油的种类、使用条件等的不同而不同。润滑脂（锂基）通常加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内，通常每半年应对滚珠丝杠上的润滑脂更换一次。润滑油经过壳体上的油孔注入螺母的内部，可在每次机床工作前加油一次。（４）滚珠丝杠螺母副的防护应尽量避免硬质灰尘或切屑等污物进入滚珠丝杠螺母副，必须加有防护装置。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修若滚珠丝杠螺母副在机床上外露，应采用封闭的防护罩。安装时将防护罩的一端连接在滚珠螺母的端面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上；若滚珠丝杠螺母副处于隐蔽的位置，可采用密封圈防护，密封圈应装在螺母的两端。２.４.２导轨滑块副导轨的功用：支撑和导向，也就是支撑运动部件并保证运动部件在外力的作用下能准确地沿着一定的方向运动。导轨副在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性。目前数控机床使用的导轨主要有３种：塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修数控机床对导轨的基本要求：高导向精度，良好的精度保持性，低速运动平稳性，耐磨性好，足够的刚度，温度变化影响小，结构简单，工艺性好，便于加工、装配、调整和维修。１．滚动导轨滚动导轨适用于要求移动部件运动平稳、灵敏，以及实现精密定位的场合。目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨。滚动导轨是在导轨工作面间放入滚动体，滚动体为滚珠、滚柱或滚针，使导轨面间形成滚动摩擦，摩擦系数小（０.００２～０.００５），动、静摩擦系数很接近，且不受运动速度变化的影响，运动轻便灵活，所需驱动功率小，可以采用脂润滑；上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修摩擦发热少、磨损小、精度保持性好；低速运动时，不易出现爬行，定位精度高；滚动导轨可以预紧，显著提高了刚度。（１）直线滚动导轨副图２－２４所示为直线滚动导轨副，导轨１一般安装在数控机床的床身或立柱等支撑面上，滑块２安装在工作台或滑座等移动部件上。直线滚动导轨副通常是两根成对使用，其组合安装形式如图２－２５所示。（２）导轨定位方式上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修为保证两条导轨平行，通常把一条导轨作为基准导轨（称为基准侧），另一侧为非基准侧，如图２－２６（ａ）所示，该组合安装形式为单导轨定位。其特点是：易于安装，容易保持平行度，非基准侧对床身没有向定位面平行的要求。如图２－２６（ｂ）所示，当非基准侧导轨的侧面也需要定位时，称该组合安装形式为双导轨定位。双导轨定位适合于振动和冲击较大、精度要求较高的场合。２．静压导轨静压导轨的工作原理：将具有一定压力的润滑油，经节流器输入到导轨面上的油腔，即可形成承载油膜，使导轨面之间处于纯液体摩擦状态。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修优点：导轨运动速度的变化对油膜厚度的影响很小；载荷的变化对油膜厚度的影响很小；液体摩擦系数仅为０.００５左右，油膜抗振性好。缺点：导轨自身结构比较复杂；需要增加一套供油系统；对润滑油的清洁程度要求很高。主要应用：精密机床的进给运动和低速运动导轨。静压导轨按结构分为开式和闭式。开式静压导轨的工作原理如图２－２７所示，压力油经节流器进入导轨的各个油腔，使运动部件浮起，导轨面被油膜隔开，油腔中的油不断地通过封油边而流回油箱。上一页下一页返回任务４数控机床进给传动部件的机械故障诊断与维修当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时，导轨间隙变小，增加了回油阻力，使油腔中的油压升高，以平衡外载荷。闭式导轨在上、下导轨面上都开有油腔，可以承受双向外载荷，保证运动部件工作平稳。３．导轨副的维护１）对滚动导轨副进行预紧，可提高滚动导轨的刚度、机床接触刚度及消除间隙。在立式滚动导轨副上，预紧可防止滚动体脱落和歪斜。调整导轨副间隙的方法：①预加载荷大于外载