1、第8章 數控機床(sh kn j chun)機械故障診斷8.1 機械故障及其分類8.2 數控機床機械故障診斷方法8.3 主傳動系統與主軸部件故障的診斷與維修8.4 進給傳動(chundng)機構故障的診斷及維修8.5 導軌副故障的診斷與維修8.6 液壓、氣動系統故障診斷及維修8.7 刀庫及自動換刀裝置故障分析與排除2022/7/271數控設備故障診斷及維修共八十七頁學習(xux)目的 數控機床是現代機械制造系統中的重要組成設備，是CAD/CAM,FMS,CIMS等高新技術的基礎單元。隨著機電一體化進程不斷深入，數控機床越來越成為機械工業技術改造的首選設備。它的通用、靈活、高效率、高精度、高質量

2、等特點，決定了該設備的應用日益(ry)廣泛。本章介紹了數控機床機械故障的特點、故障診斷的方法。2022/7/272數控設備故障診斷及維修共八十七頁8.1.1 機械故障 所謂機械故障，就是指機械系統(零件、組件、部件或整臺設備乃至(nizh)一系列的設備組合)因偏離其設計狀態而喪失部分或全部功能的現象。如機床運轉不平穩、軸承噪聲過大、機械手夾持刀柄不穩定等現象都是機械故障的表現形式。8.1.2機械故障分類 機械故障可以從不同的角度來進行分類。不同的分類方法反映了機械故障的不同側面，對機械故障進行分類的目的是為了更好地針對不同的故障形式采取相應的對策。機械故障可按其原因、性質、影響、特點等情況作如

3、下分類。 8.1 機械故障及其分類(fn li)2022/7/273數控設備故障診斷及維修共八十七頁1.按故障發生(fshng)的原因劃分 （1）磨損性故障 機械系統因使用過程中的正常磨損而引發的故障，對這類故障形式，一般只進行壽命預測。 （2）錯用性故障 因使用不當而引發的故障。 （3）先天性故障由于設計或制造不當而造成機械系統中存在某些薄弱環節而引發的故障。 2022/7/274數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁2.按故障性質(xngzh)劃分（1）間斷性故障只是短期內喪失某些功能，稍加修理調試就能恢復，不需要更換零件。 （2）永久性故障 某些零件已損壞，需要更換或修理才能恢復。

4、2022/7/275數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁3.按故障發生后的影響程度劃分 （1）部分(b fen)性故障 設計功能部分喪失的故障。 （2）完全性故障 設計功能完全喪失的故障。4.按故障造成的后果劃分 （1）危害性故障 會對人身、生產和環境造成危險或危害的故障，如機床保護系統不能有效工作而造成損害工件或操作者等。 （2）安全性故障 不會對人身、生產和環境造成危害的故障。如保護系統在不需保護時動作等。2022/7/276數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁 5.按故障發生的快慢劃分 （1）突發性故障 不能靠早期(zoq)測試檢測出來的故障。即此類故障是不可預測的，對這

5、類故障只能進行預防，如過載造成機件損壞。 （2）漸發性故障 故障的發展有一個過程，因而可對其進行預測和監視。如疲勞裂紋的產生和擴展。 6.按故障發生的頻次劃分 （1）偶發性故障 發生頻率很低的故障，即“意外現象”。 （2）多發性故障 經常發生的故障。 2022/7/277數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁7.按故障發生、發展規律劃分（1）隨機故障故障發生的時間是隨機的。 （2）有規則故障 故障的發生比較有規則。 機械故障還可從其他角度來進行分類，但不管如何分類，每一種故障都有其主要特征，即所謂故障模式或故障狀態。即使僅就機械故障而言，要將其一一羅列也是相當復雜的，但歸納它們的共同形態

6、，可列出下列數種：異常(ychng)振動、磨損、疲勞、裂紋、破斷、過度變形、腐蝕、剝離、滲漏、堵塞、異常(ychng)聲響、油質劣化、材料劣化、粘合、污染、不穩定及其他。2022/7/278數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁8.2 數控機床機械(jxi)故障診斷方法8.2.1數控機床機械故障特點 數控機床機械部分的故障與普通機床機械部分的故障有許多共同點，因此在對機械故障進行診斷時，有許多地方是相通的，或者說是可借鑒的。但由于數控機床大量采用電氣控制與驅動，這就使得數控機床的機械結構與普通機床的機械結構相比，有了很大的簡化。許多普通機床上常出現的機械故障，在數控機床上的發生率已大大降

7、低或根本沒有。但是數控機床由于其自身性能的要求，使得其機械結構又具有許多新的特點，因此數控機床機械結構的故障又呈現出一些新的特征。其常見的機械故障是多種多樣的，數控機床的說明(shumng)書或機械修理手冊對一些機械故障進行了說明(shumng)，在此僅介紹一些帶共性的部件故障。2022/7/279數控設備故障診斷及維修共八十七頁1.進給傳動鏈故障 數控機床普遍采用了滾動摩擦副，所以進給傳動鏈故障大部分是以運動品質下降表現出來的。如定位精度下降、反向間隙過大，機械爬行，軸承噪聲過大(一般都在撞車后出現)因此(ync)，這部分修理常與運動副預緊力、松動環節和補償環節有關。 2.主軸部件故障 由于

8、使用調速電動機，數控機床主軸箱的內部結構比較簡單?？赡艹霈F故障的部分有自動換刀部分的刀桿拉緊機構、自動換擋機構及主軸運動精度的保持裝置等。 2022/7/2710數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁 3.自動換刀裝置(ATC)故障 自動換刀裝置用于加工中心等設備，目前50的機械故障與它有關。故障主要是刀庫運動故障、定位誤差過大、機械手夾持刀柄不穩定和機械手運動誤差過大等。這些故障最后大多數都造成換刀動作卡住，使整機停止工作等。 4.各級運動位置(wi zhi)檢查的行程開關壓合故障 在數控機床中，為了保證自動化工作的可靠性，大量采用運動位置檢查的行程開關。在機床長期工作中，運動部件運動

9、特性的變化、壓合行程開關的機械裝置可靠性及行程開關本身品質特性都會大大影響整機的故障及排除故障的工作。 5.配套附件的可靠性 配套附件包括切削液裝置、排屑裝置、導軌防護罩、冷卻液防護罩、主軸冷卻恒溫油箱和液壓油箱等。要經常檢查它們運行是否可靠。2022/7/2711數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁8.2.2數控機床機械故障診斷方法 數控機床機械故障診斷包括對數控機床運行狀態的識別，對其運行過程的監測，以及對其運行發展趨勢的預測三個方面。通過對數控機床機械裝置的某些特征參數，如振動(zhndng)、噪聲和溫度等進行測定，將測定值與規定的正常值進行比較，以判斷機械裝置的工作狀態是否正常

10、。若對機械裝置進行定期或連續監測，便可獲得機械裝置狀態變化的趨勢性規律，從而對機械裝置的運行狀態進行預測和預報。 隨著電子測試技術、信號處理技術以及計算機技術的迅猛發展，對數控機床機械故障診斷的方法已從傳統的憑感覺器官和經驗來判定故障的部位和原因，拓展到采用先進測試儀器和手段乃至故障診斷專家系統等現代化的故障診斷方法來對機械故障進行診斷和預測?，F分述如下： 2022/7/2712數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁1.簡易診斷法 簡易診斷法是靠人的感官功能(視、聽、觸、嗅等)，借助一些常用工、量具對機床的運行狀態進行監測和判斷的過程。在對機械故障進行診斷之前，通常應詢問下列情況： （1

11、）機床開動時有何異常現象，故障是在什么情況下發生的，操作者都做過什么操作。 （2）對比故障前后工件的精度和表面粗糙度，以便分析故障產生的原因。 （3）主軸系統、進給系統是否能正常工作(gngzu)，有無異?，F象出現。 （4）潤滑油品牌號是否符合規定，用量是否適當。 （5）以前曾發生過什么故障，是如何處理的，機床何時進行過保養檢修等。 2022/7/2713數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁在聽取故障情況介紹時，要特別仔細、認真并作好記錄，重要的地方要重新確認一下。在完成問詢之后，要通過視覺(shju)仔細觀察數控機床的機件有無松動、裂紋及其他損傷；可以檢查潤滑是否正常，有無干摩擦和跑

12、、冒、滴、漏現象；可以觀察機床外表顏色是否發生變化，以判斷機床轉動部位有無長時間受熱升溫的現象；還可觀看油箱內的油的稀稠、顏色是否異常，油箱內沉積物中金屬磨粒的多少、大小及特點以判斷潤滑油是否變質及相關機件的磨損情況；還可觀察機床主傳動及進給系統的傳動軸、滾珠絲杠是否變形，輪系中的各主要元件有否跳動等。 2022/7/2714數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁利用聽覺細心判斷數控機床運轉的聲響。這是因為機床正常運轉時，所發出的聲響總是具有一定的音律和節奏，并保持一定程度的穩定。利用聽覺對發生了故障的機床所出現的重、雜、怪、亂的異常噪聲與機床的正常聲響進行比對，判斷機床內部是否出現松動

13、、撞擊(zhungj)、不平衡等隱患。維修人員可以用手錘輕輕敲擊零件，可判別零件是否缺損，有無裂紋產生。 另外，還可借助簡單的診斷儀器如電子聽診器來對機床故障進行診斷。電子聽診器是一種振動加速度傳感器。它將機床振動狀況轉換成電信號并進行放大，人們用耳機監聽運行設備的振動聲響，以實現對聲音的定性測量。2022/7/2715數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁人的手指觸覺是很靈敏的，可以較準確地分辨出80以內的溫度，其誤差可準確到35。經驗告訴我們，當機床溫度在0左右(zuyu)時，手感冰涼，若觸摸時間較長會產生刺骨痛感；l0左右時，手感較涼，但一般能忍受；20左右時，手感稍涼，隨著接觸時

14、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，有微燙感覺；50左右時，手感較燙，若用掌心按的時間較長，會有汗感；60左右時，手感很燙，但一般能忍受10秒長的時間；70左右時，手感燙得灼痛，一般只能忍受3秒長的時間，并且手的觸摸處會很快變紅；80以上時，瞬時接觸手感“麻辣火燒”，時間過長，可出現燙傷。所以，在采用手指觸覺判斷溫度高低時，應注意觸摸方法，一般先用右手微微彎曲的食指、中指、無名指指背中節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，以判斷其溫升情況。 2022/7/2716數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁另外，用手觸摸機床表

15、面可以感覺出振動的強弱以及是否產生沖擊，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在爬行。 利用人的嗅覺對機床的某些部位(bwi)因劇烈摩擦，使附著的油脂或其他可燃物發生氧化、蒸發，以及因各種原因引起的燃燒所發出的氣味進行判斷，往往可收到較好的效果。一方面可幫助人們迅速找到故障部位(bwi)，另一方面可根據氣味的種類判別是何種材料發出的，以便為診斷故障原因提供依據。 采用簡易診斷法來判斷數控機床的故障，是定性的、粗略的和經驗性的，但對數控機床的管理及維修仍有現實的意義。2022/7/2717數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁2.無損探傷法無損探傷是在不損壞檢測

16、對象的前提下，探測其內部或外表的缺陷(傷痕)的現代檢測技術。在工業生產中，許多重要(zhngyo)設備的原材料、零部件、焊縫等必須進行必要的無損探傷，當確認其內部或表面不存在危險性或非允許缺陷時，才可以使用或運行。這種方法在數控機床的制造及其機械故障的診斷中也需要應用。目前用于機器故障診斷的無損探傷方法多達幾十種，在工業生產檢驗中，應用最廣泛的有超聲波探傷、射線探傷、磁粉探傷、滲透探傷等。就其檢測對象而言，超聲波探傷和射線探傷比較適合于檢測機體內部缺陷，而對于機體表面缺陷采用磁粉探傷、滲透探傷則更為合適。除此之外，許多現代無損檢測技術如紅外線探傷、激光全息攝影、同位素射線示蹤等也獲得了應用，對

17、數控機床采用無損探傷技術進行機械故障診斷可有效地提高機床的運行可靠性，另外，對于改進數控機床的設計制造工藝，降低制造成本也具有十分現實的意義。 2022/7/2718數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁8.3 主傳動系統與主軸部件故障的診斷(zhndun)與維修 數控機床的主傳動是承受主切削力的傳動運動，它的功率大小與回轉速度直接影響著機床的加工效率，而主軸部件是保證機床加工精度和自動化程度的主要部件，它們對數控機床的性能有著決定性的影響。 由于數控機床的主軸驅動廣泛采用交、直流主軸電動機，這就使得主傳動的功率和調速范圍較普通機床大為增加。同時，為了進一步滿足對主傳動調速和扭矩輸出的要

18、求，在數控機床上常采用機電(jdin)相結合的方法，即同時采用電動機調速和機械齒輪變速這兩種方法。其中，通過齒輪減速來擴大輸出扭矩，利用齒輪換擋來進一步擴大調速范圍。盡管如此，數控機床的主傳動變速機構仍較以往的普通機床有了極大的簡化，主軸箱內各種零件如軸、齒輪、軸承等的數量都大為減少，這就使得可能出現機械故障的部位也大為減少。2022/7/2719數控設備故障診斷及維修共八十七頁8.3.1主傳動系統 圖8-1所示是數控機床的主傳動系統常采用的配置形式： 1.用齒輪變速的形式滑移齒輪的換擋常采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動，還可通過(tnggu)電磁離合器直接實現換擋。這種配置方式在大中型機床中采

19、用較多。如圖8-1(a)所示。 2.采用帶傳動的形式這種形式可避免齒輪傳動引起的振動與噪聲，但只能用在低扭矩的情況下。這種配置在小型機床中經常使用，如圖8-1(b)所示。 3.由調速電動機直接驅動的形式這種傳動形式簡化了機構、提高了主軸的剛度，是一種非常好的傳動形式，如圖8-1(c)所示，控制方便，機械結構簡單，但其輸出扭矩比較小。2022/7/2720數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁圖8-1 數控機床(sh kn j chun)主軸傳動配置方式2022/7/2721數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁結合上述幾種形式，現將數控機床中主傳動系統經常出現的主要(zhyo)幾種

20、機械故障及其所對應的診斷排除方法敘述如下： 1.噪聲過大 主傳動系統產生噪聲的原因是多種多樣的。對于齒輪變速的形式，一般是因為齒輪嚙合間隙不均勻或輪齒已損壞造成的，而造成齒輪嚙合間隙不均勻的主要因素是加工與裝配精度不高。如果發現輪齒已損壞，應立即更換新齒輪，同時應注意提高齒輪的制造及裝配精度，精度越高，噪聲越小。另外，在設計時應盡量減少齒輪的對數，適當限制齒輪的直徑(尤其在高速傳動鏈中)，這是因為齒輪直徑越大，在工作時相對同樣轉速條件下的線速度就越大。據實驗證明，齒輪的線速度降低50，噪聲可降低60dB。因此，在機床設計時應盡量減少使用線速度超過10m/s12m/s的高速齒輪，這是避免主傳動系

21、統噪聲的非常有效的措施。 2022/7/2722數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁減小齒輪噪聲的方法還有：在傳動軸剛度允許的條件下采用斜齒或人字齒輪，以減小齒輪的嚙合角，從而降低齒輪噪聲；提高傳動箱箱體的剛性(n xn)，箱體剛性(n xn)越好，振動越小，噪聲也越小；盡量減小齒輪軸、孔間的配合間隙和傳動間隙，即采用消隙的結構；改善潤滑條件，確保齒輪嚙合面及支撐軸承處潤滑正常等。 對于帶傳動的形式，產生噪聲的主要原因有主軸與電動機連接的皮帶過緊，大帶輪與小帶輪傳動平衡情況不佳。此時應移動電動機座，使皮帶松緊度合適，將脫落了平衡塊的帶輪重新進行平衡。 有時主傳動系統的噪聲是由于系統中傳

22、動軸承損壞或傳動軸彎曲造成的，此時應修復或更換軸承，校直傳動軸，以消除噪聲。 2022/7/2723數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁2.變速時掛不上檔這一類機械故障多出在采用齒輪變速的形式時，當用液壓撥叉來帶動齒輪換擋時，因滑動齒輪嚴重撞擊而使倒角處打毛翻邊所造成。產生這一故障的原因通常是由于液壓變速系統中的液壓元件(如變速油缸)不具有良好的速度調節功能，或相應的電磁元件(如電磁換向閥)不具有“記憶”功能所致。在數控機床中，由于變速換擋都是由機床根據指令(zhlng)自動完成的，所以組成變速系統的各元件均應適應這一特點。有的數控機床在控制變速油缸運動時采用信號桿配接近開關的組合方式

23、，對解決這一類機械故障是行之有效的方法。即使這樣，也應該定期檢查接近開關是否因機床振動而產生松脫、移位等現象，從而避免同類故障的發生。 另外，對于使用牙嵌式電磁離合器的主傳動系統，必須掌握離合器需在低于1 rmin一2 rmin的轉速下才能安全可靠的變速這一特點。 2022/7/2724數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁3.主軸在強力切削時停轉 這種情況往往出現在帶傳動的形式中，由于電動機與主軸連接的皮帶過松，或是由于皮帶表面有油、皮帶使用過久而失效等，均會造成(zo chn)上述故障。此時只須移動電動機，張緊皮帶，繼而將電動機座重新鎖緊；或是用汽油清洗皮帶表面油污，使之清潔后再重裝

24、上；更換新皮帶等措施，即可排除故障。 有時在齒輪傳動的系統中也會出現此類故障，這常常是由于在傳動系統中采用了摩擦離合器，而摩擦離合器調整過松或磨損過大的原因造成的。此時只需重新調整摩擦離合器，或是修磨、更換摩擦片即可。2022/7/2725數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁8.3.2主軸部件 數控機床(sh kn j chun)的主軸部件主要有以下幾部分： 主軸本體及密封裝置、支承主軸的軸承、配置在主軸內部的刀具自動卡緊及吹屑裝置、主軸的準停裝置等。 主軸部件質量的好壞將直接影響加工質量，因此對主軸部件的故障診斷及排除就顯得非常重要。下面對主軸部件較常見的故障及排除方法作介紹： 20

25、22/7/2726數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁1.主軸潤滑不良及主軸密封處故障 數控機床的主軸在工作時應保持良好的狀態，主軸的運轉溫度和熱穩定性是至關重要的。主軸工作時如溫升過高，將會導致主軸發熱，從而給主軸軸承的正常運轉帶來影響(yngxing)，輕則降低主軸回轉精度，嚴重的甚至會燒毀軸承。要避免此類故障發生，就要確保主軸具有良好的潤滑，同時與主軸相配的密封結構應能滿足主軸潤滑方式的要求。2022/7/2727數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁 數控機床主軸中部件的潤滑方式通常有：(1)循環式潤滑方式 此方式采用液壓泵供油強力潤滑，可有效地把主軸組件的熱量帶走，同時

26、在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度，以保證(bozhng)主軸不發熱。這種潤滑方式因潤滑油的交換量比較大，所以需要液壓泵專門負責抽吸潤滑后存留在箱內的油液。此時，吸油管要盡量位于最低處，尤其是在主軸為立式時更應如此。 采用此方式較易出現的故障是，因抽油時間調整的不合適導致潤滑油外溢以及密封裝置本身有破損等缺陷造成的潤滑油滲漏。在此情況下，首先應檢查吸油管位置是否合適，然后仔細調整好供油量及回抽油量的關系，適當延長吸油時間，最后認真檢查主軸端部的密封結構，保證其有一定的存油空間，同時更換破損密封件，以確保不漏油。2022/7/2728數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁(2)高級潤滑脂與

27、潤滑油混合潤滑方式 采用此方式往往是主傳動部分用潤滑油潤滑，而主軸部件特別是主軸軸承用高級潤滑脂潤滑。這種方式可大大簡化結構，降低制造成本(chngbn)且維護保養簡單。因為密封存放于主軸軸承處的高級潤滑脂可長期使用(8年左右)，在正常工作條件下既不會稀化流出，也不會因潤滑不充分導致主軸端部高的溫升。 但采用此方式較易出現的故障為，錯誤地認為將潤滑脂填充的越多越好，從而人為地將潤滑脂涂抹過多，這樣反而容易造成工作時主軸端部發熱嚴重。排除方法是按照主運動參數要求和主軸軸承的型號及規格，嚴格地計算填入軸承中的潤滑脂的量，以避免因軸承潤滑脂過少或過多引起的主軸發熱。 2022/7/2729數控設備(

28、shbi)故障診斷及維修共八十七頁另一個較常見的故障是潤滑油與潤滑脂出現(chxin)混合，最后導致潤滑脂稀化并逐步流失，從而造成主軸端部潤滑不良，出現故障。這種情況發生后的排除方法是：嚴格區分油潤滑區與脂潤滑區，在主軸部件結構上確保潤滑油與潤滑脂各自獨立封閉。對于潤滑油，如果是飛濺潤滑，則應預留油池，且保證油池液面高度不會翻越密封裝置進入脂潤滑區，同時對密封裝置的設計既要考慮不許油液自下而上漫過去，也不許飛濺后落下的油液自上而下滲過去。如果是強制噴淋潤滑，則應在保證前面所述條件的基礎上，另外增加強制回油裝置。 對于潤滑脂，通常采用迷宮封閉式密封，只要潤滑脂的填充量計算準確，便可保證能正常工作

29、。2022/7/2730數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁 (3)油氣潤滑方式 隨著高速加工技術的不斷發展，數控機床主軸的轉速越來越高。為與之相適應，傳統的主軸潤滑，冷卻方式已不能滿足高轉速的要求，取而代之的是新型的潤滑冷卻方式。目前較常見的是油氣潤滑及噴油潤滑。 就噴油潤滑而言，較類似于第(1)種情況，由于需把潤滑油送入到主軸軸承內部，故其所能達到(d do)的主軸轉速最高，但此時需配備附加的供油設備。而油氣潤滑是在考慮到避免環境污染的情況下，用以取代油霧潤滑而出現的一種新型潤滑方式。這種方式為每個軸承單獨供油，且定時定量，既保證了所需的油量，又無油霧擴散，為環保所兼容。2022/

30、7/2731數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁2.自動拉刀裝置故障 在現代數控機床上，為實現刀具在主軸上的自動裝卸，主軸上必須帶有刀具的自動卡緊機構。 采用自動換刀裝置常出現的故障有以下幾種： (1)整個裝置未能實現內力的封閉。在進行結構改進時考慮采用卸荷措施，盡量使拉刀或松刀的力不傳給主軸軸承，而由主軸體承受(chngshu)，這樣就可避免產生上述故障。圖8-2是卸荷結構的實例。 2022/7/2732數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁圖中油缸體1上端進油，壓力油推動油缸體1向上運動，直至零件4與零件5接觸后停止(零件1、3、4由螺釘緊固(jn )在一體)。在油缸體1上移

31、的同時，活塞2由壓力油推動下移，從而壓縮碟簧組7松刀，此時克服碟簧的力全由主軸體6承受(主軸體6與零件5由螺釘緊固在一體)，不傳到主軸軸承上，即實現了內力的封閉。圖8-2數控龍門鏜銑床(xchung)主軸的刀具夾緊機構2022/7/2733數控設備故障診斷及維修共八十七頁(2)拉不緊刀或拉緊后不能松開。產生此類故障的因素或部位很多，但歸納起來，主要因為構成拉刀裝置的某個環節出現了異常的尺寸變化或性能變化。排除(pich)這一類故障時應仔細地逐個環節進行檢查，找出其真實原因，再有針對性地采取措施。如碟形彈簧組位移量較小所造成的刀具不能卡緊，此時只需調整碟形彈簧組的行程長度即可解決；又如松刀時液壓

32、油缸的壓力或行程不夠導致刀具卡緊后不能松開，只需重新調整油缸液壓力或活塞行程開關位置，就能完成松刀動作(如是松刀電磁閥失靈或松刀感應開關失靈，只需更換相應元件即可)。還有的情況是組成拉刀環節的某個零件(如拉桿)受損(變形或斷裂)，從而導致拉不緊刀或松不開刀，此時應更換該零件并找出零件受損的原因，如修改結構或更換材料，以確保同樣故障今后不再發生。2022/7/2734數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁 (3)還有一類產生于拉刀過程中的故障(gzhng)是因為主軸錐孔中掉進了切屑或其他污物，在拉緊刀桿時，主軸錐孔表面和刀桿的錐柄就會被劃傷，并使刀桿發生偏斜造成定位不準，最后致使零件加工尺

33、寸出錯。為避免這一類故障發生，必須要確保壓縮空氣噴氣裝置能正常工作，以便在裝刀前可自動清除主軸錐孔中的切屑、灰塵及其他污物。 2022/7/2735數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁3.主軸(zhzhu)準停裝置定向不準或錯位 數控機床主軸準停裝置很多，主要分機械方式和電氣方式兩種。而電氣方式又可分別通過磁傳感器、編碼器和數控系統控制等來實現主軸準停。 在采用電氣方式時，由機械部分引起的定向不準或錯位等故障，多半是由于連接電氣元件的緊固裝置因機床工作時的振動或其他意外碰撞而產生了松動，從而導致電氣元件移位造成的，較易解決。在采用機械方式時，造成同類故障的原因較多。要檢查液壓缸定位銷伸

34、出動作是否靈活，各電器及液壓元件工作是否正常、反應是否靈敏等諸多因素。在診斷時應認真檢查，逐項排除。但值得注意的是采用這種準停方式，必須要有一定的邏輯互鎖作保證，才能使得主軸電動機最后能夠正常運轉。而此工作可由數控系統所配的可編程控制器來完成。2022/7/2736數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁8.4 進給傳動機構故障(gzhng)的診斷及維修 數控機床進給系統在沒有實現直線電動機伺服驅動方式時，機械傳動機構還是必不可少的。它主要包括齒輪傳動副、滾珠絲杠螺母副、靜壓蝸桿蝸輪副、雙齒輪齒條副及其相應的支承部件等。由于數控機床功能及性能上的要求，這些部件用在數控機床上與用在普通機床上

35、是有不同點的。換言之，用于數控機床上時，就必須要滿足數控機床對進給伺服系統的要求。數控機床對進給伺服系統主要有穩、準、快、寬、足五大要求，而其中穩、準、快這三項指標都是與機械傳動結構密切相關的。這是由于數控機床的進給運動是數字控制的直接對象，被加工工件的最終坐標位置精度和輪廓精度都與其傳動結構的幾何精度、傳動精度、靈敏度和穩定性密切相關?？梢哉f，影響整個伺服進給系統精度的因素除了伺服驅動單元和電動機外，也很大程度地取決于機械傳動機構。因此，進給伺服系統中機械傳動機構的故障診斷及排除是保證數控機床能否(nn fu)正常工作的非常重要的環節，現分部件闡述如下。2022/7/2737數控設備故障診斷

36、及維修共八十七頁8.4.1齒輪(chln)傳動副 進給系統采用齒輪傳動裝置，是為了使絲杠、工作臺的慣量在系統中占有較小的比重，以實現慣量匹配；同時可使高轉速低轉矩的伺服驅動裝置的輸出變為低轉速大扭矩，以適應驅動執行件的需要；另外，也便于歸算所需的脈沖當量(dngling)；有時也為便于機械結構位置的布局所考慮。但同時應看到在進給伺服系統的機械結構中增加齒輪傳動副，也會帶來一些弊端，即也會增大系統出現故障的概率。如增大了機械傳動的噪聲；由于傳動環節增多，加大了傳動間隙，從而使精度降低；或使伺服系統產生振蕩而不穩定；還會增大機械動態響應時間造成反應滯后等。想要避免或減少這些可能出現的故障，需采取一

37、些措施。較為有效的辦法是在非十分必要的情況下盡量減少齒輪傳動環節，一旦使用也應盡量消除齒輪傳動副的間隙。具體的消隙方法視齒輪傳動副采用直齒、斜齒可分類如下：2022/7/2738數控設備故障診斷及維修共八十七頁 1.直齒齒輪傳動時常用的消隙方法(fngf)直齒齒輪傳動時常用的消隙方法有偏心軸調整法和雙片齒輪錯齒法，如圖8-3所示。2022/7/2739數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁2.斜齒齒輪傳動(chundng)時常用的消隙方法斜齒齒輪傳動時常用的消隙方法有軸向墊片調整法和軸向壓簧調整法，見圖8-4。2022/7/2740數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁8.4.2滾

38、珠(gnzh)絲杠螺母副在數控機床的進給傳動鏈中，將旋轉運動轉換(zhunhun)為直線運動的方法很多，但滾珠絲杠螺母副傳動用得最廣泛，這是由滾珠絲杠螺母副本身的諸多優點所決定的。但是在使用該傳動方式時仍會遇到一些問題，處理不當便會產生故障，影響數控機床的工作精度，甚至使機床停止工作。使用滾珠絲杠螺母副時常出現的故障及相應的診斷排除方法如下：2022/7/2741數控設備故障診斷及維修共八十七頁1.調整軸向間隙時預緊力控制不當引起的故障滾珠絲杠螺母副的軸向間隙，是指負載時滾珠與滾道接觸的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。滾珠絲杠螺母副的軸向間隙直接影響其傳動剛度和傳動精度，尤其是

39、反向傳動精度。因此，滾珠絲杠螺母副除了對本身單一方向的進給運動(yndng)精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴格的要求。滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調整和預緊，通常采用雙螺母預緊方式，其結構形式通常有三種：即墊片調隙式，螺母調隙式及齒差調隙式。見圖8-5、圖8-6、圖8-7。 2022/7/2742數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁圖8-5 墊片(din pin)調隙式結構圖2022/7/2743數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁圖8-6 螺母(lum)調隙式結構圖2022/7/2744數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁圖8-7 齒差調隙式結構圖2022/7/2745數

40、控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁2.因滾珠絲杠不自鎖造成的故障滾珠絲杠螺母副有著很高的傳動效率(xio l)，但不能自鎖。因此，在使用時，當滾珠絲杠螺母副用于垂直傳動或水平放置的高速大慣量傳動時，一定要考慮安裝制動裝置。否則，會使移動部件因自重或慣性運動造成異常故障，嚴重的會損壞機床零部件。常用的制動方法有采用超越離合器、電磁摩擦離合器或使用具有制動裝置的伺服驅動電動機。2022/7/2746數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁3.滾珠絲杠螺母副在傳動過程中的噪聲滾珠絲杠螺母副是高精度的傳動元件，在工作中產生噪聲的原因主要是因為在裝配、調整過程中存在著某些缺陷。如緊固件出現松

41、動，軸承壓蓋不到位，支承軸承或絲杠螺母出現破損以及潤滑不良等現象。排除這些故障的辦法是根據相應的故障類型逐項檢查(jinch)各元件、各部位，然后采取更換元件，重新調整，改善潤滑條件等措施加以解決。2022/7/2747數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁4.滾珠絲杠螺母副運動不靈活(ln hu)運動不靈活，也是采用滾珠絲杠螺母副傳動經常會遇到的一類故障，出現這類故障的原因介紹如下：滾珠絲杠軸線與導軌不平行或螺母軸線與導軌不平行。這是因為絲杠或螺母軸線距定位基面的理論尺寸與實際加工尺寸有較大誤差或者是由于在裝配時未能調整好絲杠支座或螺母座的位置造成的。不管是何種原因，排除此故障的方法是

42、重新調整絲杠支座或螺母座的位置(通常采用加調整墊板的方法)，使之與導軌平行。 如果預緊時軸向預加載荷加的過大或絲杠本身因各種原因已產生了彎曲變形，解決這類故障的方法很簡單，只需重新調整預加載荷使之既能完全消除間隙，又不會使預緊力太大。如絲杠已變形，必須重新校直絲杠，再按預定步驟調整后使用。2022/7/2748數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁8.4.3靜壓蝸桿蝸輪副與預載雙齒輪(chln)齒條副對于行程過長的進給運動，一般不宜采用絲杠傳動，這主要是因為長絲杠制造困難，且容易(rngy)因自重產生彎曲下垂，影響傳動精度，其軸向剛度和扭轉剛度也難提高；如加大絲杠直徑，又會因轉動慣量增大

43、，使伺服系統的動態特性不容易(rngy)得到保證。在這種情況下，最常采用的傳動方式是靜壓蝸桿蝸輪傳動和預載雙齒輪齒條傳動。這兩種傳動方式均可以完全消除傳動間隙，且都具有很高的傳動效率及傳動剛度。2022/7/2749數控設備故障診斷及維修共八十七頁1.靜壓蝸桿蝸輪副的故障診斷及排除采用靜壓蝸桿蝸輪副傳動時，就蝸桿、蝸輪所使用的材料不同通常可分為：鋼蝸桿配鑄鐵蝸輪；鋼鍋桿配鑄鐵基體涂有SKC3耐磨涂層的蝸輪；銅蝸桿配鋼蝸輪或鑄鐵蝸輪這三種形式。就其實用性和經濟性而言，前兩種用的較多。由于該傳動副是利用(lyng)壓力油在蝸桿與蝸輪嚙合面間形成的油膜進行工作的，所以從理論上講是無磨損的。但事實上靜

44、壓蝸桿蝸輪副發生故障最多的部位恰恰是在此處。2022/7/2750數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁故障現象為：蝸桿與蝸輪表面直接發生接觸，使二嚙合面研傷；或者因受沖擊載荷影響，使嚙合面發生損壞等。造成上述故障的原因是多方面的。如裝配調整時，蝸桿軸線與蝸輪軸線發生偏斜；多塊蝸輪拼接時，接頭處間距控制不好；形成油膜的壓力油過濾精度不夠或未過濾干凈；進給速度過高，使配油閥封油區內壓力油來不及供給，造成供油暫時停頓；供油壓力下降時保護裝置失靈，使壓力油膜不能建立；裝卸時發生撞擊，使蝸輪或蝸桿齒面產生傷痕等原因均會造成蝸桿蝸輪在后續的工作過程中發生齒面研傷、靜壓不能建立等故障。另外，對于使用

45、(shyng)耐磨涂層的蝸輪，因涂層材料脆性大，遇沖擊載荷或意外碰撞極易使齒面損壞，這也是造成靜壓蝸桿蝸輪故障的原因之一。2022/7/2751數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁在查清故障原因(yunyn)之后，排除故障的相應辦法也就產生了。要解決上述故障，可以選用下列方法：裝配調整時，仔細檢查、調整蝸桿和蝸輪位置，使其軸線同心；加工蝸輪時應留有足夠的備用件，同時將多塊蝸輪拼接成一條時，可采用適當的工藝手段(如加工一個與工作蝸桿相同的短工藝蝸桿)來確保接頭處的間距；嚴格控制油的清潔度，必要時可采用多道過濾的方法來保證油的過濾精度，并嚴防二次污染；合理選用進給速度，避免速度過高而帶來的

46、供油不足故障；經常檢查保護裝置，最好設置互鎖信號裝置，油膜不建立不能工作；裝卸時避免大行程動作及意外沖擊，以確保嚙合齒面不受損傷。2022/7/2752數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁2.預載雙齒輪齒條副的故障診斷及排除雙齒輪齒條傳動也是目前數控機床長行程傳動的主要形式之一，這種傳動方式與靜壓蝸桿蝸輪傳動相比較，最突出的優點就是雙齒輪齒條傳動容許的進給速度比較高。但它也有較為明顯的缺陷，如傳動不平穩和傳動精度不夠高等。在采用預載雙齒輪齒條副傳動時，由于必須采取消隙措施，其傳動結構中用于消除齒側間隙(jin x)的兩個齒輪與齒條之間的磨損較為嚴重，這是該傳動經常會遇到的故障形式。其解

47、決方法是，在機構中設置調整結構，不斷消除因齒面磨損而產生的新的磨損間隙(jin x)。如圖8-8所示。2022/7/2753數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁進給運動(yndng)由軸2輸入，該軸上裝有兩個螺旋線方向相反的斜齒輪，當在軸2上施加軸向力F時，能使斜齒輪產生微量的軸向移動。此時，軸1和軸3便以相反的方向轉過微小的角度，使齒輪4和齒輪5分別與齒條齒槽的左、右側面貼緊，從而消除了齒側間隙。圖8- 8 雙齒輪齒條副消除(xioch)間隙原理圖2022/7/2754數控設備故障診斷及維修共八十七頁液壓、氣動系統是現代數控機床的重要組成部分，各種液壓、氣動元器件在機床工作(gngz

48、u)過程中的狀態直接影響著機床的工作(gngzu)狀態。因此，液壓、氣動部件的故障診斷及維護、維修對數控機床的影響是至關重要的。8.6 液壓、氣動系統(xtng)故障診斷及維修2022/7/2755數控設備故障診斷及維修共八十七頁8.6.1液壓系統(xtng)圖8-2數控龍門(ln mn)鏜銑床主軸的刀具夾緊機構 液壓系統可能出現的故障是多種多樣的，不同的數控機床由于所用的液壓裝置的組合元件不同，出現的故障也就不同。即使同類數控機床因裝配調整等諸多外界因素影響，所出現的故障也各不相同。如有的是某一液壓元件失靈而引起的，有的是系統中各液壓元件綜合性因素所造成的。而機械、電器以及外界因素也會引起液

49、壓系統出現故障。液壓系統的故障往往因為液壓裝置內部的情況觀察不到，所以不能像有些機械故障那樣一目了然，這就給我們的故障診斷及后續的維修帶來了許多的麻煩。但是液壓系統中一些帶有共性的特點能為我們在進行故障診斷及維護、維修時提供參照。2022/7/2756數控設備故障診斷及維修共八十七頁1.以維護為主，維修為輔認真加強維護管理工作，盡可能減少設備(shbi)故障的發生。維護工作就是及時發現一切不利因素，并將它們消除在故障發生之前。為做好維護工作，通常需根據液壓系統的情況和實際經驗，制訂維護規章，規定各項工作的要求和檢修周期，這時通常采用日常維護與定期檢查相結合的方法來保證液壓系統的工作效能。202

50、2/7/2757數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁對于日常維護，每天都要檢查，通過檢查，可以(ky)及早地發現一些異常現象，如外泄漏、壓力不穩定、溫升較高、聲音異常和油液變色等。同時還應對液壓泵啟動前后、運轉和停止等各種情況進行檢查，以便建立起保養維護檔案，為日后掌握和分析故障情況，積累資料，摸索規律，從而取得解決問題的主動權。對于定期需要檢查的內容為：規定必須作定期維修的基礎零部件，日常檢查中發現的不利現象而又未及時排除的，潛在的故障預兆等。這樣作好定期檢查工作可及早發現潛在故障，及時進行修復或排除，從而有效地提高液壓系統的壽命及可靠性。2022/7/2758數控設備(shbi)故

51、障診斷及維修共八十七頁2.液壓系統常見的故障做好對液壓系統的日常維護與定期檢查工作(gngzu)，可減少故障發生的次數，但仍然不能完全避免液壓系統的故障。這種情況是由液壓系統的復雜性所決定的。2022/7/2759數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁(1)液壓系統外漏液壓系統產生外漏的原因是錯綜復雜的，主要是由于振動、腐蝕、壓差、溫度、裝配不良等原因造成的。另外，液壓元件的質量、管路的連接、系統的設計、使用維護不當也會引起外漏。產生外漏的部位也很多，例如：接頭、接合面、密封面以及殼體(包括(boku)焊縫)等。外漏是液壓系統最為常見，且需認真對待的故障。 2022/7/2760數控設備

52、(shbi)故障診斷及維修共八十七頁排除此類故障通常是采用提高幾何精度，降低表面粗糙度和加強密封的方法來進行的。這里面尤其要注意容易被人們忽視的管接頭漏油，該情況約占漏油故障比例的3040。無論采用何種型式的管接頭，都要確保其密封面能夠緊密接觸，且緊固螺母和接頭上的螺紋要配合適當，然后再用合適的扳手擰緊，還要防止擰過勁而使管接頭損壞。另外，元件接合面間、液壓控制閥、液壓缸等的漏油多數情況是由于密封裝置因設計、加工、裝配、調整時的不正確導致密封裝置失效或受損造成的。解決這些故障的最有效的辦法就是嚴格(yng)檢查各處的密封裝置，發現失效要及時更正，發現密封件破損要及時更換，這樣才能防止漏油情況的

53、發生。2022/7/2761數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁(2)液壓系統(xtng)壓力提不高或建立不起壓力產生該類故障的主要原因是系統壓力油路和回油路短接，或者有較嚴重的泄漏；也可能是液壓泵本身根本無壓力油輸入液壓系統或壓力不足；或者是電動機方向反轉或功率不足以及溢流閥失靈等因素。2022/7/2762數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁該故障排除可采用下列方法：對照元件仔細檢查進、出油口的方位是否接錯、管路是否接錯、電動機旋轉是否反向；檢查各元件(尤其是液壓泵)有否泄漏，緊固各連接處，嚴防空氣混入，如元件本體有砂眼等缺陷影響元件正常工作，應立即更換；對于磨損嚴重的元件

54、應進行修整，當雜質微?？ㄗ≡r應進行清洗或更換；檢查壓力表或壓力表開關是否堵塞(ds)，如堵塞(ds)應進行清洗，以防系統中的壓力不能正常反映。2022/7/2763數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁8.6.2氣動(q dn)系統氣動系統在現代數控機床(jchung)上的應用是較為普遍的。如對工件、刀具定位面(如主軸錐孔)和交換工作臺的自動吹屑，封閉式機床(jchung)安全防護門的開關，加工中心上機械手的動作和主軸松刀等都離不開氣動系統。因此，氣動系統的故障診斷及排除對于數控機床(jchung)能否正常工作將起到非常重要的作用。2022/7/2764數控設備故障診斷及維修共八十七

55、頁1.日常維護與定期檢查(1)注意壓縮空氣的質量壓縮空氣因種種原因含有水分、油分、粉塵等污染物，而這些污染物是造成氣動元件及其系統產生故障的主要原因。據有關資料介紹，采用氣壓傳動操作的系統中原故障有50屬于氣動回路，25屬于氣動元件，而這中間，因壓縮空氣質量造成的故障占90。因此，為保證(bozhng)各類氣動元件以及系統、設備能正常運轉，需對壓縮空氣進行凈化處理，處理后的壓縮空氣應滿足數控機床的使用要求。具體指標為：壓縮空氣中污染物的排除能力達到固體顆粒在0.3 um以下，排除油霧在99.9以上，排除過飽和水分在99.9以上。2022/7/2765數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁

56、(2)確保氣動系統密封良好氣動系統的密封直接關系到氣動元件的性能水平、可靠性、質量好壞和壽命等，是至關重要的。在工作過程中，要嚴禁(ynjn)漏氣現象發生，如有漏氣不僅會增加能量的消耗，也會導致供氣壓力的下降，甚至造成氣動元件工作失常。所以日常工作時應經常檢查各元件是否有泄漏現象(尤其是用的最多且最易出泄漏故障的各種管接頭)，如發現此現象應查清原因，馬上采取解決措施。2022/7/2766數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁(3)采取合適的降噪措施由于(yuy)氣動元件排氣噪聲大，在工作時，均應采用相應的降噪措施，通常是根據數控機床對噪聲的要求和排氣管徑的大小來選擇合適的消聲器。202

57、2/7/2767數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁(4)對氣動系統的管路進行點檢，對各氣動元件進行定檢點檢的主要內容是對冷凝水和潤滑油的管理。即每當氣動裝置運行結束后，就應開啟放水閥門將冷凝水排出，尤其當環境溫度低于0時，為防止冷凝水凍結，更應重點執行此規程。另外，應注意檢查(jinch)油霧器中油的質量和滴油量是否符合要求，注意經常補充潤滑油。定檢時應重點檢查各氣動元件是否能正常工作，有無泄漏現象，動作是否靈敏，潤滑是否良好。同時還應檢驗測量儀表、安全閥和壓力繼電器等的動作是否可靠，表上顯示數據是否在規定范圍內等。2022/7/2768數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁2

58、.常見的故障(1)執行元件的故障對于數控機床而言，較常用的執行元件是氣缸，氣缸的種類很多，但其故障形式卻有著(yu zhe)一定的共性。主要是氣缸的泄漏；輸出力不足，動作不平穩；緩沖效果不好以及外載造成的氣缸損傷等。2022/7/2769數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁產生上述(shngsh)故障的原因有以下幾類：密封圈損壞、潤滑不良、活塞桿偏心或有損傷；缸筒內表面有銹蝕或缺陷，進入了冷凝水雜質，活塞或活塞桿卡住；緩沖部分密封圈損壞或性能差，調節螺釘損壞，氣缸速度太快；由偏心負載或沖擊負載等引起的活塞桿折斷。2022/7/2770數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁排除上述

59、故障的辦法通常是在查清了故障原因后，有針對性的采取相應措施。常用的辦法有：更換密封圈，加潤滑油，清除雜質；重新安裝活塞桿使之不受偏心負荷；檢查過濾器有無毛病，不好用要更換；更換緩沖(hunchng)裝置調節螺釘或其密封圈；避免偏心載荷和沖擊載荷加在活塞桿上，在外部或回路中設置緩沖(hunchng)機構。在采用這些辦法時，有時要多管齊下才能將同時出現的幾種故障現象給予消除。2022/7/2771數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁(2)控制元件的故障數控機床所用氣動系統中控制元件的種類較多，主要是各種閥類，如壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等。這些元件在氣動控制系統中起著信號轉換、放大

60、、邏輯程序控制作用以及壓縮空氣的壓力、流量和流動方向的控制作用，對可能出現的故障進行診斷及有效的排除是保證數控機床氣動系統能正常工作的前提。在壓力控制閥中，減壓閥常見(chn jin)的故障有：二次壓力升高、壓力降很大(流量不足)、漏氣、閥體泄漏、異常振動等。2022/7/2772數控設備(shbi)故障診斷及維修共八十七頁造成這些故障的原因有：調壓彈簧損壞，閥座有傷痕或閥座橡膠有剝離，閥體中進入灰塵，閥活塞導向部分摩擦阻力大，閥體接觸面有傷痕等。排除方法較為簡單，首先(shuxin)是找準故障部位，查清故障原因，然后對出現故障的地方進行處理。如將損壞了的彈簧、閥座、閥體、密封件等堅決更換；同