第6章数控机床机械结构与故障诊断

1、数控机床维修与维护数控机床维修与维护宁德职业技术学院宁德职业技术学院第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护第三节第三节 进给传动系统故障及处理进给传动系统故障及处理第二节第二节 主传动系统常见故障及处理主传动系统常见故障及处理第一节第一节 机械故障类型与诊断方法机械故障类型与诊断方法第四节第四节 刀库与换刀机构常见故障及处理刀库与换刀机构常见故障及处理第五节第五节 液压及气动常见故障及处理液压及气动常见故障及处理第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护一. 机械故障分类

2、第一节第一节 机械故障类型及其诊断方法机械故障类型及其诊断方法（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，如由过载引起的机件损坏、撞车等。第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机

3、床维修与维护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 。 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，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。向操作人员询问故障发生的全过程。特别要注意确定以下主要故障信息。特别要注意确定以下主要故障信息。 机械故障发生时报警号和报警提示是什么，那些指示灯和发光管指示了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，系统的自诊断结果是什么；什么报警，如无报警，系统处于何种工作状态

4、，系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种操作，轴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；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。二. 机械故障常见的诊断方法数控设备机械故障的常规处理方法数控设备机械故障的常规处理方法 第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护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

5、）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 第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护一. 主轴的结构及特点第二节第二节 主传动系统常见故障及处理主传动系统常见故障及处理1主轴的支承结构主轴的支承结构 前支承采用双列短圆柱前支承采用双列短圆柱滚子轴承和角接触双列向滚子轴承和角接触双列向心推力球轴承组合，后支心推力球轴承组合，后支承采用向心推力球轴承的承采用向心推力球轴承的结构，如图（结构，如图（a a）所示）所示 ： 前支承采用高精度双列前支承采用高精度双列向心推力球轴承

6、，如图（向心推力球轴承，如图（b b）所示。所示。 前、后支承分别采用双前、后支承分别采用双列和单列圆锥滚子轴承，列和单列圆锥滚子轴承，如图（如图（c c）所示。）所示。图6-1 数控机床主轴轴承结构形式第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护2主轴卡盘主轴卡盘图6-2 液压驱动动力的自定心卡盘第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护 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

7、。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。 3主轴准停装置主轴准停装置图6-3 主轴准停装置的工作原理第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护4拉刀机构及吹净装置拉刀机构及吹净装置图6-4 数控镗铣床主轴结构图第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护主轴安装的注意事项主轴安装的注意事项v 碟形弹簧的安装高度应与拆卸前一致；v 主轴前、后轴承的

8、预紧量要保证轴承在预紧后无轴向窜动且转动轻快；v 皮带轮的安装要保证其轴向位置定位； v 主轴准停传感器的安装间隙要适当；v 各行程开关的位置调整要求准确；v 拉刀机构的行程调整要保证刀具能顺利取出。第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护一. 主传动系统故障诊断与维护1主轴部件的维护特点主轴部件的维护特点（1）主轴润滑 循环式润滑； 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。 第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维

9、修与维护数控机床维修与维护2主轴常见故障分析与排除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第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护图6-5 主轴定向准停的信号流程图第六章第六章 数控机床机械

10、结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护（4）主轴转动时振动和噪声太大主轴箱与床身的连接螺钉松动轴承预紧力不够，或预紧螺钉松动，游隙过大，使主轴产生轴向窜动。这时应调整轴承后盖，使其压紧轴承断面，然后拧紧锁紧螺钉。轴承拉毛或损坏，应更换轴承主轴部件上动平衡不好齿轮有严重损伤，或齿轮啮合间隙过大，应更换齿轮或调整啮合间隙润滑不良，供油不足，改善润滑条件主轴与主轴电机的链接皮带过紧主轴负荷太大（5）主轴箱不能移动机床坐标轴上的联轴器是否松动卸下压板，观察其是否研伤，调整压板与导轨的间隙，保证间隙为0.020.03mm查看主轴箱镶条，松开镶条上的止退螺钉，顺时针旋

11、转镶条螺栓，达到坐标轴能移动而塞尺不能进入，锁紧止退螺钉。观察主轴箱导轨面是否研伤，用细纱布修磨导轨研伤处的伤痕。第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护第三节第三节 进给传动系统故障及处理进给传动系统故障及处理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 。一.数控机床进给运动的基本要求二.伺服进给系统的组成及特点1滚珠丝杠副高传动效率 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。运动平稳寿命长传动精度高 可预紧消隙图6-6 滚珠丝杠螺母机构第六章第六

12、章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护 滚珠导轨; 滚柱导轨; 滚针导轨 .2滚动导轨的类型滚柱导轨滚珠导轨第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护3伺服电动机与滚珠丝杠的连接电动机与丝杠直联结构 第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护三.进给传动系统故障诊断与维修1出现超程故障2爬行的产生及排除方法3滚珠丝杠常见故

13、障及处理 爬行一般发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是伺服电机与滚珠丝杠联接用的联轴器。 滚珠丝杠副有噪声 滚珠丝杠运动不灵活 滚珠丝杠副润滑状况不良 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。 主要原因是丝杠与导轨不平行，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。 检查各滚珠丝杠副润滑情况，取下罩套，涂上润滑脂。 第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护（1）

14、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 。4滚珠丝杠螺母副的故障及调整图6-7 圆柱齿轮齿侧间隙的调整结构（2）齿轮传动的消隙及调整 刚性调整法 ； 柔性调整法。 第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护图6-8 齿侧间隙可自动补偿的调整结构第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护第四节第四节 刀库与换刀机构常见故障及处理刀库与换刀机构常见故障及处理一.常见的自动换刀装置的形式1回转刀架（1）四方回转刀架 刀架上升 ； 刀架

15、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 。 2更换主轴头换刀3带刀库的自动换刀系统第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护二.换刀装置及刀库故障诊断及维修 换刀装置及刀库结构较复杂，且在工件中又频繁运动，所以故障率较高。1换刀装置及刀库的维护 不能把超重、超长的刀具装入刀库

16、，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。 第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护 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

17、，而且可以减少换刀时间。 有机械手换刀动作分解如图所示： 第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护2换刀机械手故障及原因排查（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 。3刀库故障的原因排查 刀库的主要故障有：刀库不能转动或转动不到位，刀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 ；第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机

18、床维修与维护数控机床维修与维护一.液压传动系统图6-10 数控车床液压系统控制图第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数控机床机械结构与故障诊断数控机床维修与维护数控机床维修与维护数控机床中液压技术的应用数控机床中液压技术的应用自动换刀所需的动作自动换刀所需的动作数控机床中运动部件的平衡数控机床中运动部件的平衡数控机床运动部件的制动、离合器的控制、齿轮拨叉的挂数控机床运动部件的制动、离合器的控制、齿轮拨叉的挂档的实现等档的实现等数控机床防护罩、板、门的自动打开与关闭数控机床防护罩、板、门的自动打开与关闭工作台的松开与夹紧，交换台的自动交换动作工作台的松开与夹紧，交换台的自动交换动作夹具的自动松开与夹紧夹具的自动松开与夹紧定位面的自动吹屑清理等定位面的自动吹屑清理等第六章第六章 数控机床机械结构与故障诊断数