CAK6132A数控车床常见故障诊断与处理-

1、毕业设计设计题目CAK6132A数控车床常见故障诊断与处理专业数控技术班级数控一班学号_ 20100498 _姓名_ _ _指导教师起止日期 2013.3.1-2013.4.25机电信息工程系制数控加工是机械行业一门新的专业,数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域,较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展,数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时,社会经济的飞速发展,对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着社会需求个性化、多样化的发展,生产规模沿

2、着小批量大批量多品种变批量的方向发展,以及以计算机为代表的高技术和现代化管理技术的引入,渗透与融合,不断地改变着传统制造技术的面貌和内涵,从而形成了先进制造技术。现代制造业使用数控车床的数量和种类越来越多,就SIEMENS公司的SINUMERIK 802D数控系统常见的回参考点故障、主轴不能启动故障、显示器屏幕不显示故障、硬限位和软限位故障、刀架系统故障等进行了分析,并提出对应的故障排除方法。数控机床是将编好的加工程序输入到数控系统中,由数控系统通过X、Z 坐标轴的伺服电动机去控制机床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度,再配以主轴的转速和转向,便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件

3、。数控机床品种繁多,结构各异,但在许多方面仍有共同之处。本论文以常用CK6132型数控车床为例研究数控车床的典型结构,常见故障的分析与维修。关键词:数控车床分析检测维修一、数控机床的机械知识概述 (41.1数控机床的分类 (41.2数控机床故障诊断与维修的意义 (5二、CAK6132A数控车床的工作原理 (82.1主轴运动 (92.2进给运动 (92.3输入/输出(I/O接口 (9三、CAK6132A数控车床机械部分常见故障及处理方案 (93.1主传动系统的诊断与维修 (103.2主轴部件常见的故障现象及排除方法 (113.3采用自动换刀装置常出现的故障 (12四进给传动系统故障的诊断及维修

4、(124.1齿轮传动副 (134.2滚珠丝杠螺母副 (134.3静压蜗杆蜗轮副与预载双齿轮齿条副 (15五导轨副故障的诊断与维修 (17六液压与气动系统故障诊断及维修 (18七刀库及自动换刀装置故障诊断及维修22.一、数控机床的机械知识概述1.1数控机床的分类1.11 按工艺用途分类1、金属切削类数控机床:分别有数控车床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。这些机床的动作与运动都是数字化控制,具有较高的生产率和自动化程度,特别是加工中心,它是一种带有自动换刀装置,能进行铣、钻、镗削加工的复合型数控机床。加工中心又分为车削中心、磨削中心等。还实现了在加工中心上增加交换工作台以及采用主轴或工

5、作台进行立、卧转换的五面体加工中心。2、金属成形类及特种加工类数控机床:它是指金属切削类以外的数控机床。数控弯管机、数控线切割机床、数控电火花成形机床等等都是这一类数控机床。1.12 按运动方式分类1、定位控制数控机床:它是指能控制刀具相对于工件的精确定位控制系统,而在相对运动的过程中不能进行任何加工。通过采用分级或连续降速,低速趋近目标点,来减少运动部件的惯性过冲而引起的定位误差。2、直线运动控制数控机床:它是指控制机床工作台或刀具以要求的进给速度,沿平行于某一坐标轴或两轴的方向进行直线或斜线移动和切削加工的机床。这类数控机床要要求具有准确的定位功能和控制位移的速度,而且也要偶刀具半径和长度

6、的补偿功能以及主轴转速控制的功能。现代组合机床也算是一种直线运动控制数控机床。3、轮廓控制的数控机床:它是指能实现两轴或两轴以上的联动加工,而且对各坐标的位移和速度进行严格的不间断控制,具有这种控制功能的数控机床。现代数控机床大多数有两坐标或以上联动控制、刀具半径和长度补偿等等功能。按联动轴数也可分两轴联动、两轴半、三轴、四轴、五轴联动等。随着制造技术的发展,多坐标联动控制也越来普遍。1.13 按控制方式分类1、开环控制系统:它是指没有位置检测反馈装置的控制方式。特点是结构简单、价格低廉,但难以实现运动部件的快速控制。广泛应用于步进电机低扭矩、高精度、速度中等的小型设备德驱动控制中,特别在微电

7、子生产设备中。2、半闭环控制系统:它是指在电动机轴或丝杆的端部装有角位移、角速度检测装置,通过位置检测反馈装置反馈给数控装置的比较器与输入指令比较,用差值控制运动部件。特点是调试方便、良好的系统稳定性、结构紧凑,但在机械传动链的误差无法得校正或消除。目前采用滚珠丝扛螺母机构有很好的精度和精度保持性和采取看可靠的、消除反向运动间隙的机构,可以满足大多数的数控机床用户。因此被广泛的采用且成为首选的控制方式。3、闭环控制系统:是在机床最终的运动部件的相应位置安装直线或回转式检测装置,将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中,与输入指令位移量比较,用差值控制运动部件。优点是将机械传动链的全部

8、环节都包含在闭环内,精度取决于检测装置的精度,超过半闭环系统。缺点是价格昂贵、对机构和传动链要求严格,不然会引起振荡,降低系统的稳定性。1.14 按功能水平分类一般把数控机床分为精密型、普通型、经济型。数控机床水平的高低一般取决于以下几个参数和功能。(1中央处理单元:经济型数控8位CPU,精密和普通型有16位发展到32或64位且采用精简指令集的CPU。(2分辨率和进给速度:经济型数控分别率10µm进给速度815m/min;普通型数控分别率1µm进给速度1524m/min;精密型数控分别率0.1µm进给速度24100m/min。(3多轴联动功能:经济型数控23轴联动

9、;普通与精密型数控35轴联动,甚至更多。(4显示功能:经济型数控只有简单的数码显示或简单的CRT字符显示;普通型则有较为齐全的CRT显示,还有图形、人及对话、自诊等功能;精密型则还有三维图形显示。(5通信功能:经济型无通信功能;普通型有RS232或DNC等接口;精密型有MAP等高性能通信接口。除用以上几种参数或功能来衡量数控的档次外还有伺服系统的类型和可编程控制器功能的强弱。除以上四种分类外,目前还有用数控装置的构成方式来分类,分硬件和软件数控。控制坐标轴数和联动咒术方式分位三轴二联动和四轴四联动等。1.2 数控机床故障诊断与维修的意义数控机床故障诊断与维修的必要性,数控维修技术不仅是保证数控

10、机床正常运行的前提,对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用。因此,目前他已经成为了一门专门的学科。另外,任何一台数控机床都是一台过程控制设备,这就要求它在实时控制每一时刻都准确无误地工作。任何部位的故障与失效,都会使机床停机,从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。在许多行业中,花费几十万到上千万美元引进数控机床,这些机床均处于关键的工作岗位若在出现故障后不及时维修排除,就会造成较大的经济损失数控机床维修的技术指标要发挥数控机床的效率,就要求机床开动率高,这对数控机床提出了可靠性的要求。衡量可靠性的主要指标是平均我故障时间MTBF。平均无故障

11、时间是指这杯在一个使用比较长的过程中,两次故障间隔的平均时间,即总工作时间 MTBF=总故障次数当数控机床发生了故障,需要及时进行排除,从开始排除故障知道数控机床能正常使用所需要的时间为平均修复时间MTTR,反应了数控机床可维修性。衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标是平均有效度A:MTBFA=MTBF+MTTR平均有效度是指可维修的设备再摸一段时间内维持其性能的概率,这是一个小于1的正数。数控机床故障的平均修复时间越短,则A就越接近1,那么数控机床的使用性能就越好数控机床的故障诊断与维修是数控机床使用构成中重要组成部分,也是目前制约数控机床发挥作用的因素之一,因此数控机床故障诊断与维修的技术

12、和方法有重要的意义。本文的目的就是分析数控车床常见故障的原因和部位,以便维修人员或操作人员尽快地进行故障的修复。1.3 数控车床常见故障分类数控车床是一种技术含量高且较复杂的机电一体化设备,其故障发生的原因一般都较复杂,给数控车床的故障诊断与排除带来不少困难。为了便于故障分析和处理,数控车床的故障大体上可以分为主机故障和电气故障。一般说来,机械故障比较直观,易于排除,电气故障相对而言比较复杂。电气方面的故障基本可分为电气部分故障、伺服放大及位置检测部分故障、计算机部分故障及主轴控制部分故障。至于编程而引起的故障,大多是由于考虑不周或输入失误而造成的,只需按提示修改即可。1.31 按故障发生的部

13、位分类1、主机故障数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有:1因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障;2因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障;3因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障,等等。主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良,是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养.控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施.电气控制系统故障从所使用的元器件类型上.根据通常习惯,电气控

14、制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类,“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驱动单元、输为输出单元等。“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分.硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障,常见的有.加工程序出错,系统程序和参数的改变或丢失,计算机运算出错等。“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及

15、其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便,但由于它处于高压、大电流工作状态,发生故障的几率要高于“弱电”部分.必须引起维修人员的足够的重视。1.32按故障的性质分类1、确定性故障确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件,数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象在数控机床上最为常见,但由于它具有一定的规律,因此也给维修带来了方便。确定性故障具有不可恢复性,故障一旦发生,如不对其进行维修处理,机床不会自动恢复正常.但只要找出发生故障的根本原因,维修完成后机床立即可以恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。2、随机性故障随机性故障是指数控机床在工

16、作过程中偶然发生的故障此类故障的发生原因较隐蔽,很难找出其规律性,故常称之为“软故障”,随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难,一般而言,故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。随机性故障有可恢复性,故障发生后,通过重新开机等措施,机床通常可恢复正常,但在运行过程中,又可能发生同样的故障。加强数控系统的维护检查,确保电气箱的密封,可靠的安装、连接,正确的接地和屏蔽是减少、避免此类故障发生的重要措施。1.33按故障的指示形式分类数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种情况:1指示灯显示报警指示灯显示报警是指通过控制系统各单

17、元上的状态指示灯(一般由LED发光管或小型指示灯组成显示的报警.根据数控系统的状态指示灯,即使在显示器故障时,仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质,因此.在维修、排除故障过程中应认真检杳这些状态指示灯的状态。2显示器显示报警.显示器显示报警是指可以通过CNC显示器显示出报警号和报警信息的报警。由于数控系统一般都具有较强的自诊断功能,如果系统的诊断软件以及显示电路工作正常,一旦系统出现故障,可以在显示器上以报警号及文本的形式显示故障信息。数控系统能进行显示的报警少则几十种,多则上千种,它是故障诊断的重要信息。二、CAK6132A数控车床的工作原理数控机床加工零件时,首先要根据加工零件的图样与工

18、艺方案,按划定的代码和程序格局编写零件的加工程序单,这是数控机床的工作指令。通过控制介质将加工程序输入到数控装置,由数控装置将其译码、寄存和运算之后,向机床各个被控量发出信号,控制机床主运动的变速、起停、进给运动及方向、速度和位移量,以及刀具选择交换,工件夹紧松开和冷却润滑液的开、关等动作,使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照加工程序划定的顺序、轨迹和参数进行工作,从而加工出符合要求的零件。从数控机床最终要完成的任务看,主要有以下三个方面的内容:2.1主轴运动主轴运动主要完成切削任务,其动力约占正太机床动力的70%80%。基本控制功能是主轴的正、反转和停止,可自动换挡及无极调速;对加工中心和有

19、些数控车床,还要求主轴进行高精确度准停和分度功能。2.2进给运动进给运动是数控机床区别于普通机床最主要的地方,即用电气驱动代替了机械驱动,数控机床的进给运动是由进给伺服系统完成的。进给伺服系统由进给伺服驱动装置、伺服电动机、进给传动链及位置检测反馈装置等组成。2.3输入/输出(I/O接口数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运动轨迹进行精确的控制外,还需要对机床主轴启/停、换向、刀具更换、工件夹紧/松开以及液压、冷却、润滑、分度工作台转位等辅助运动进行控制。三、CAK6132A数控车床机械部分常见故障及处理方案CAK6132A数控车床机械部分的故障与普通车床机械部分的故障有许多共同点

20、,但是,数控车床大量采用电气控制与电气驱动,这就使得数控车床的机械结构与普通车床的机械结构相比有很大的简化,使其机械结构的故障呈现出一些新的特征。3.1主传动系统的诊断与维修数控机床的主传动是承受主切削力的传动运动,它的功率大小与回转速度直接影响着机床的加工效率,而主轴部件是保证机床加工精度和自动化程度的主要部件,它们对数控机床的性能有着决定性的影响。由于数控机床的主轴驱动广泛采用交、直流主轴电动机,这就使得主传动的功率和调速范围较普通机床大为增加。同时为了进一步满足对主传动调速和扭矩输出的要求,在数控机床上常采用机电相结合的方法,即同时采用电动机调速和机械齿轮变速这两种方法。其中,通过齿轮减

21、速来扩大输出扭矩,利用齿轮挡来进一步扩大调速范围。尽管如此,数控机床的主传动变速机构仍较以往的普通机床有了极大的简化,主轴箱内各种零件如轴、齿轮、轴承等的数量都大为减少,这就使得可能出现机械故障的部位也大为减少。3.11主传动系统(1采用齿轮变速的形式。滑移齿轮的换挡常采用液压拨叉或直接由液压缸带动,还可通过电磁离合器直接实现换挡。这种配置方式在大中型机床中采用较多。(2采用带传动的形式。这种形式可避免齿轮传动引起的振动与噪声,但只能用在低扭矩的情况下。这种配置在小型机床中经常使用。(3由调速电动机直接驱动的形式。这种传动形式简化了机构、提高了主轴的刚度,是一种非常好的传动形式,其输出扭矩比较

22、小。3.12噪声过大主传动系统产生噪声的原因有多种多样的。对齿轮变速的形式,一般是因为齿轮啮合间隙不均匀或齿轮已损坏造成的,而造成齿轮啮合间隙不均匀的主要因素是加工与装配精度不高。如果发现齿轮已损坏,应立即更换齿轮,同时应注意提高齿轮的制造及装配精度,精度越高,噪声越小。3.13变速时挂不上挡这一类机械故障多出在采用齿轮变速的形式时,当用液压拨叉来带动齿轮换挡时,因滑动齿轮严重撞击而使倒角处打毛、翻边所造成的。产生这一故障的原因通常是由于液压变速系统中的液压元件(如变速油缸不具有良好的速度调节功能,或相应的电磁元件(如电磁换向阀不具有“记忆”功能所致。应该定期检查接近开关是否因机床振动而产生松

23、脱、移位等现象,从而避免同类故障的发生。3.14主轴在强力切削时停转这种情况往往出现在带传动的形式中,由于电动机与主轴连接的皮带过松,或是由于皮带表面有油、皮带使用过久而失效等,均会造成上述故障。此时只须移动电动机,张紧皮带,继而将电动机座重新锁紧;或是用汽油清洗皮带表面油污,使之清洁后再重装上;或是更换新皮带等措施,即可排除故障。3.2主轴部件常见的故障现象及排除方法(1主轴润滑不良及主轴密封处故障。数控机床的主轴在工作时应保持良好的状态,主轴的运转温度和热稳定性是至关重要的。主轴工作时如温升过高,将会导致主轴发热,从而给主轴轴承的正常运转带来影响,轻则降低主轴回转精度,严重的甚至会烧毁轴承

24、。要避免此类故障发生,就要确保主轴具有良好的润滑,同时与主轴相配的密封结构应能满足主轴润滑方式的要求。(2自动拉刀装置故障。在现代数控机床上,为实现刀具在主轴上的自动装卸,主轴上必须带有刀具的自动卡紧机构。通常刀杆都是采用7 : 24的大锥柄和主轴锥孔配合定心,从而保证刀具回转中心每次装卡后与主轴回转中心都同轴,而且大锥度的锥柄不仅有利于定心,也为松卡带来方便。另处,主轴端面有一键块,通过它既可传递主轴的扭矩,又可用于刀具的周向定位。实现自动拉刀的具体机构是由一组碟形弹簧配以一套液压装置组成的。使用碟簧拉紧刀具,而用液压油缸放松刀具,从而保证在工作中即使突然断电,刀杆也不会自行松脱。3.3采用

25、自动换刀装置常出现的故障有以下几种:(1整个装置未能实现内力的封闭。即由碟簧产生的卡紧力在松刀过程中需要由液压油缸来克服以松开刀柄,而液压油缸传给拉刀刀杆的力全部由主轴轴承承受了。久而久之,会使主轴轴承精度、寿命降低,严重的甚至造成主轴轴承的破损。其解决的办法是在进行结构改进时考虑采用卸荷措施,尽量使拉刀或松刀的力不传给主轴轴承,而由主轴体承受,这样就可避免产生上述故障。(2拉不紧刀或拉紧后不能松开。产生此类故障的因素或部位很多,但归纳起来,主要是因为构成拉刀装置的某个环节出现了异常的尺寸变化或性能变化。排除这一类故障时应仔细地逐个环节进行检查,找出其真实原因,再有针对性地采取措施。四进给传动

26、系统故障的诊断及维修数控机床进给系统在没有实现直线电动机伺服驱动方式时,机械传动机构还是必不可少的。它主要包括齿轮传动副、滚珠丝杠螺母副、静压蜗杆条副、双齿轮条副及其相应的支承部件等。由于数控机床功能及性能上的要求,这些部件用在数控机床上与用在普通机床上的是有不同点的。换言之,用于数控机床上时,就必须要满足数控机床对进给伺服系统主要有稳、准、快、宽、足五大要求,而其中稳、准、快这三项指标都是与机械传动结构密切相关的。这是由于数控机床的进给运动是数字控制的直接对象,被加工工件的最终坐标位置精度和轮廓精度都与传动结构的几何精度、传动精度、灵敏度和稳定性密切相关。可以说,影响整个伺服进给系统精度的因

27、素除了伺服驱动单元和电动机外,也很大程度地取决于机械传动机构。因此,进给伺服系统中机械传动机构的故障诊断及排除是保证数控机床能否正常工作的非常重要的环节,现分部件阐述如下。4.1齿轮传动副进给系统采用齿轮传动装置,是为使丝杠、工作台的惯量在系统中占有较小的比重,以实现惯量匹配;同时使高转速低转矩的伺服驱动装置的输出变为低转速大扭矩,以适应驱动执行件的需要;另外,也便于归算所需的脉冲当量;有时也为便于机械结构位置的布局所考虑。但同时应看到在进给伺服系统的机械结构中增加齿轮传动副,也会带来一些弊端,即也会增大系统出现故障的概率。如增大了机械传动的噪声;由于传动环节增多,加大了传动间隙,从而使精度降

28、低;或使伺服系统产生振荡而不稳定;还会增大机械动态响应时间造成反应滞后等。想要避免或减少这些可能出现的故障,需采取一些措施。较为有效的办法是在非十分必要的情况下尽量减少齿轮传动环节,一旦使用也应尽量消除齿轮传动副的间隙。具体的消隙方法视齿轮传动副采用直齿、斜齿可分类如下:4.11直齿齿轮传动时常用的消隙方法直齿齿轮传动时常用的消隙方法有偏心轴调整法和双片齿轮错齿法。(1对于偏心轴调整法,常用于电动机与丝杠之间的齿轮传动。齿轮装在偏心轴套上,调整套可以改变齿轮和齿轮之间的中心距,从而消除齿侧间隙。(2对于双片齿轮错齿法,常用于一般负载传动。两个齿数相同的薄片齿轮1和2与另一个齿轮相啮合,两个薄齿

29、轮套装在一起,并可作相对回转运动每个齿轮端面分别均匀装有四个螺纹凸耳6和5,齿轮1的端面还有四个通孔,凸耳5可从中穿过。弹簧3分别钩在调节螺钉4和凸耳6上。旋转螺母4和7可以调整弹簧3的拉力,弹簧的拉力可使薄片1F齿轮错位。即两片薄1F齿轮的左、右齿面分别与宽1F齿轮轮1F齿槽的右、左面贴紧,从而消除了齿侧间隙。4.12斜齿轮传动时常用的消隙方法斜齿轮传动时常用的消隙方法有轴向垫片调整法和轴向压簧调整方法。(1对于轴向垫片调整法,在两个薄片斜齿轮1和2之间加一垫片3,将垫片厚度增多或减少t,两薄片斜齿轮的螺旋线就会错位,分别与宽齿轮4的齿槽左、右侧面都可贴紧,从而消除齿侧间隙。(2对于轴向压簧

30、调整法,两个薄片齿轮1和2用键滑套在轴5上,用螺母4来调节压力簧3的轴向压力,使齿轮1和2的左、右齿面分别与宽斜齿轮6齿槽的左、右侧面贴紧,从而消除了齿侧间隙。对圆锥齿轮传动的消隙法,其基本原理与上述相同,不再赘述。4.2滚珠丝杠螺母副在数控机床的进给传动链中,将旋转运动转换为直线运动的方法很多,但滚珠丝杠螺母副传动用得最广泛。根据滚珠丝杠螺母副中滚珠在螺旋道中的运行循环方式,可分为内循环和外循环两种方式。滚珠丝杠螺母副具有诸多优点,所以在数控机床中得到广泛使用。但是在使用该传动方式时仍会遇到一些问题,处理不当便会产生故障,影响数控机床的工作精度,甚至使机床停止工作。使用滚珠丝杠螺母副时常出现

31、的故障及相应的诊断排除方法如下:4.21调整轴向间隙时预紧力控制不当引起的故障滚珠丝杠螺母的轴向间隙,是指负载时滚珠与滚道接触的弹性变形所引起的螺母位移和螺母原有的间隙的总和。滚珠丝杠螺母副的轴向间隙直接影响其传动刚度和传动精度,尤其是反向传动精度。因此,滚珠丝杠螺母副除了对本身单一方向的进给运动精度有要求外,对其轴间隙也有严格的要求。滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预紧,通常采用双螺母预紧方式,其结构形式通常有三种:即垫片调隙式、螺母调隙式及齿差调隙式。上述其基本原理都是使两个螺母间产生轴向位移,以达到消除间隙、产生预紧力的目的。但此时应切实控制好预紧力的大小。预紧力过小,不能完全消除轴向间隙

32、,起不到预紧的作用;如预紧力过大,又会使空载力矩增加,从而降低传动效率,缩短使用寿命。在采用上述三种消隙方式时应充分掌握各自的特点,有选择地使用。这其中,垫片调隙式有结构简单可靠、刚性好的优点,但调整费时,且不能在工作中随意调整。而螺母调隙式是使用较广泛的一种形式,有结构紧凑、工作可靠、调整方便等诸多优点,但此方式调整位移量不易精确控制,所以预紧力也不能准确控制。齿差调隙式有调整准确可靠、精度较高的优点,但本身结构较为复杂。4.22因滚珠丝杠不自锁造成的故障滚珠丝杠螺母副有着很高的传动效率,但不能自锁。因此,在使用时,当滚珠丝杠螺母副用于垂直传动或水平放置的高速大惯量传动时,一定要考虑安装制动

33、装置。否则,会使移动部件因自重或惯性运动造成异常故障,严重的会损坏机床零部件。常用的制动方法有采用超越离合器、电磁摩擦离合器或使用具有制动装置的伺服驱动电动机。4.23滚珠丝杠螺母副在传动过程中的噪声滚珠丝杠螺母副是高精度的传动元件,在工作中产生噪声的原因主要是因为在装配、调整过程中存在着某些缺陷。如紧固件出现松动,轴承压盖不到位,支承轴承或丝杠螺母出现破损以及润滑不良等现象。排除这些故障的办法是根据相应的故障类型逐项检查各元件、各部位,然后采取更换元件、重新调整、改善润滑条件等措施加以解决。4.24滚珠丝杠螺母副运动不灵活运动不灵活,也是采用滚珠丝杠螺母副传动经常会遇到的一类故障,出现这类故

34、障的原因如下:滚珠丝杠轴线与导轨不平行或螺母轴线与导轨不平行,这是因为丝杠螺母线距定位基面的理论尺寸与实际加工尺寸有较大误差或者是由于在装配时不能调整好丝杠支座或螺母座的位置造成的。不管是何种原因,排除此故障的方法是重新调整丝杠支座或螺母座的位置(通常采用加高垫板的方法,使之与导轨平行。如果预紧时轴向预加载荷加得过大或丝杠本身因各种原因已产生了弯曲变形,解决这类故障的方法很简单,只需重新调整预加载荷使之既能完全消除间隙,又不会使预紧力太大。如丝杠已变形,必须重新校直丝杠,再按预定步骤调整后使用。4.3静压蜗杆蜗轮副与预载双齿轮齿条副对于行程过长的进给运动,一般不宜采用丝杠传动,这主要是因为长丝

35、杠制造困难,且容易因自重产生弯曲下垂,影响传动精度,其轴向刚度和扭转刚度也难提高;如加大丝杠直径,又会因转动惯量增大,使伺服系统的动态特性不容易得到保证。在这种情况下,最常采用的传动方式是静压蜗杆蜗轮传动和预载双齿轮齿条传动。这两种传动方式均可完全消除传动间隙,且都具有很高的传动效率及传动刚度。4.31静压蜗杆蜗轮副的故障诊断及排除采用静压蜗杆蜗轮副传动时,就蜗杆、蜗轮所使用的材料不同通常可分为:钢蜗杆配铸铁蜗条;钢蜗杆配铸铁基体涂有SKC3耐磨涂层的蜗条;铜蜗杆配钢蜗条或铸铁蜗条这三种形式。就其实用性和经济性而言,前两种用得较多。由于该传动副是利用压力油在蜗杆与蜗轮啮合面间形成的油膜进行工作

36、的,所以从理论上讲是无磨损的。但事实上静压蜗杆蜗轮副发生故障最多部位恰恰是在此处。故障现象为:蜗杆与蜗轮表面直接发生接触,使二啮合面研伤;或者因受冲击载荷影响,使啮合面发生损坏等。在查清故障原因之后,排除故障的相应办法也就产生了。要解决上述故障,可以选用下列方法:装配调整时,仔细检查、调整蜗杆和蜗轮位置,使其轴线同心;加工蜗轮时应留有足够的备用件,同时将多块蜗轮拼接成一条时,可采用适当的工艺手段(如加工一个与工作蜗杆相同的短工艺蜗杆来确保接头处的间距;严格控制油的清洁度,必要时可采用多道过滤的方法来保证油的过滤精度,并严防二次污染;合理选用进给速度,避免速度过高而带来的供油不足故障;经常检查保

37、护装置,最好设置互锁信号装置,油膜不建立不能工作;装卸时避免大行程动作及意外冲击,以确保啮合齿面不受损伤。4.32预载双齿轮条副的故障诊断及排除双齿轮条传动也是目前数控机床长行程传动的主要形式之一,这种传动方式与静压蜗杆蜗轮传动相比较,最突出的优点就是双齿轮齿条传动容许的进给速度比较高。但它也有较为明显的缺陷,如传动不平衡和传导精度不够高等。在采用预载双齿轮齿条副传动时,由于必须采取消隙措施,其传动结构中用于消除齿侧间隙的两个齿轮与齿条之间的磨损较为严重,这是该传动经常会遇到的故障形式。其解决方法是:在机构中设置调整机构,不断消除因齿面磨损而产生的新的磨损间隙。双齿轮齿条副传动可能发生的另一类

38、故障是由于该传动机构不能自锁,而其所驱动的对象往往是需要高速运动且具有很大惯量的移动部件(如工作台等,这时如传动系统中未设置专门的制动装置,则容易发生移动部件因惯性与其他零部件撞击的故障。所以,这一点在进行结构设计时是必须注意的。机床导轨是机床基本结构要素之一。从机械结构的角度来说,机床的加工精度和使用寿命很大程度上决定机床导轨的产品质量。在数控机床上,对导轨的要求则更高。如高速进给时不振动;低速进给时不爬行;有高的灵敏度;能在重负载下,长期连续工作;耐磨性高;精度保持性好等要求都是数控机床的导轨所必须满足的。五导轨副故障的诊断与维修导轨副是车床的重要部件之一,它在很大程度上决定数控车床的刚度

39、、精度和精度保持性。数控车床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性,机床在高速进给时不振动、低速进给不爬行等特性。影响机床正常运行和加工质量的主要环节是:导轨副间隙;滚动导轨副的预紧力;导轨的直线度和平行度以及导轨的润滑、防护装置。5.1导轨副的维护1.间隙调整(1压板调整间隙。(2镶条调整间隙。(3压板镶条调整间隙。5.2导轨的润滑常用的润滑剂有润滑油和润滑脂(1润滑方法。人工定期加油或用油杯供油;润滑泵供油。(2对润滑油的要求。工作温度变化时润滑油黏度要小,要有良好的润滑性能和足够的油膜刚度。5.3导轨的故障诊断(1导轨研伤机床长期使用,地基与床身水平有变化,使导轨局部单位面积负荷过

40、大;长期加工短工或承受过分集中的负荷,使导轨局部磨损严重;润滑不良、材质不佳;质量不符合要求;机床维护不良,导轨里落入脏物。(2导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面研伤;导轨压板研伤;导轨镶条与导轨间隙太小,调得太紧。(2加工面在接刀处不平直线度超差;工作台塞铁松动或塞铁弯度太大;机床水平度差,使导轨发生弯曲。六液压与气动系统故障诊断及维修液压、气动系统是现代数控机床的重要组成部分,各种液压、气动元器件在机床工作过程中的状态直接影响着机床的工作状态。因此,液压、气动部件的故障诊断及维护、维修对数控机床的影响是至关重要的。6.1液压系统液压传动系统驱动对象有液压卡盘、静压导轨、变速液压缸、主轴

41、箱液压平衡、液压驱动机械手和主轴松刀液压缸等。液压系统可能出现的故障是多种多样的,不同的数控机床由于所用的液压装置的组合元件不同,出现的故障也就不同。液压系统的故障往往因为液压装置内部的情况观察不到,所以不能像有些机械故障那样一目了然,这就给我们的故障诊断及后续的维修带来了许多的麻烦。液压系统中带有共性的特点能为我们在进行故障诊断及维护、维修时提供参照。以维护为主,维修为辅认真加强维护管理工作,尽可能减少设备故障的发生。维护工作就是及时发现一切不利因素,并将它们消除在故障发生之前。为做好维护工作,通常需根据液压系统的情况和实际经验,制订维护规章,规定各项工作的要求和检修周期,这时通常采用日常维

42、护与定期检查相结合的方法以保证液压系统的工作效能。对于定期需要检查的内容为:规定必须定期维修的基础零部件,日常检查中发现的不利现象而又未及时排除的,潜在的故障预兆等。这样做好定期检查工作可及早发现潜在故障,及时进行进修复或排除,从而有效地提高液压系统的寿命及可靠性。(1液压系统的维护要点。控制油污,保持清洁;控制温升,减少能耗;控制液压系统泄漏;防止液压系统振动与噪声;严格执行日常点检制度;严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度。(2液压系统的点检液压阀、缸及管接头是否泄漏;泵与马达是否有异常噪声等现象;系统各处压力是否处于正常范围内;油温是否在允许范围内;系统工作时是否有高频振动;辅助件是否

43、损坏、是否需要更换。6.2气动系统气动系统在现代数控机床上的应用是较为普遍的。如对工件、刀具定位面(如主轴锥孔和交换工作台的自动吹屑,封闭式机床安全防护门开关,加工中心上机械手的动作和主轴松刀等都离不开气动系统。因此,气动系统的故障诊断及排除对于数控机床能否正常工作将起到非常重要的作用。6.21日常维护与定期检查(1注意压缩空气的质量。压缩空气因种种原因含有水分、油分、粉尘等污染物,而这些污染物是造成气动元件及其系统产生故障的主要原因。据有关资料介绍,采用气压传动操作的系统中故障有50%属于气动回路,25 %属于气动元件,而这中间,因压缩空气质量造成的故障占90%。因此,为保证各类气动元件以及

44、系统、设备能正常运转,需对压缩空气进行净化处理,处理后的压缩空气应满足数控机床的使用要求。具体指标为:压缩空气中污染物的排除能力达到固体颗粒在0. 3 µm以下,排除油雾在99. 9%以上,排除过饱和水分在99. 9%以上。(2确保气动系统密封良好。气动系统的密封直接关系到气动元件的性能水平、可靠性、质量好坏和寿命等,是至关重要的。在工作过程中,要严禁漏气现象发生,如有漏气不仅会增加能量的消耗,也会导致供气压力的下降,甚至造成气动元件工作失常。所以日常工作时应经常检查各元件是否有泄漏现象(尤其是用的最多且最易出泄漏故障的各种管接头,如发现此现象应查清原因,马上采取解决措施。(3采取合

45、适的降噪措施。于气动元件排气噪声大,在工作时,均应采用相应的降噪措施,通常是根据数控机床对噪声的要求和排气管径的大小来选择合适的消声器。定检时应重点检查各气动元件是否能正常工作,有无泄漏现象,动作是否灵敏,润滑是否良好。同时还应检验测量仪表、安全阀和压力断电器等的动作是否可靠,表上显示数据是否在规定范围内等。2.气动系统维护要点(1保证供给洁净的压缩空气(2保证空气中含有适量的润滑油。(3保证气动系统的密封性(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。6.22气动系统常见的故障(1执行元件的故障。对于数控机床而言,较常用的执行元件是气缸,气缸的种类很多,但

46、其故障形式却有着一定的共性。主要是气缸的泄漏;输出力不足,动作不平稳;缓冲效果不好以及外载造成的气缸损伤等。产生上述故障的原因有以下几类:密封圈损坏、润滑不良、活塞杆偏心或有损伤;缸简内表面有锈蚀或缺陷,进入冷凝水杂质,活塞或活塞杆卡住;缓冲部分密封损坏或性能差,调节螺钉损坏,气缸速度太快;由偏心负载或冲击负载等引起的活塞杆折断。排除上述故障的办法通常是在查清了故障原因后,有针对性地采取相应措施。常用的办法有:更换密封圈,加润滑油,清除杂质;重新安装活塞杆使之不受偏心负荷;检查过滤器有无毛病,不好用要更换;更换缓冲机构。在采用这些力、法时,有时要多管齐下才能将同时出现的几种故障现象给予消除。(2控制元件的故障。数控机床所用气动系统中控制元件的种类较多,主要是各种阀类,如压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等。这些元件在气动控制系统中起着信号转换、放大、逻辑程序控制作用以及压缩空气的压力、流量和流动方向的控制作用,对它们可能出现的故障进行诊断及有效的排除是保证数控机床气动系统能正常工作的前提。七刀库及自动换刀装置故障诊断及维修为进一步提高数控机床的加工效率,数控机床向着一次装夹完