数控机床的故障与维修毕业论文.doc

毕 业 论 文题 目 数控机床的故障与维修 专 业 数控加工与维护工程 班 级 学 生 指导教师 西安工业大学函授部二 0 0 九 年摘 要数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。它的出现以及所带来的巨大效益引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。随着数控机床已是衡量一个国家机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。需要大批量能熟练掌握数控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员。但是我们装备制造业仍存在“六有六缺”的隐忧，即“有规模、缺实力，有数量、缺巨人，有速度、缺效益，有体系、缺原创，有单机、缺成套，有出口、缺档次。目前，振兴我国机械装备制造业的条件已经具备，时机也很有利。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成一个制造业强国，成为世界级制造业基地之一。 数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。通过本次毕业设计让我们毕业生更好的熟悉数控加工中的刀具选择和切削用量确定，了解几种常见的故障，学会分析，诊断，与维修。关键词：数控机床 切削用量 故障 维修 目 录第一章 数控机床的概述第二章 数控机床的分类2.1 按加工工艺方法分类62.2 按控制控制运动轨迹分类62.3 按驱动装置的特点分类8第三章数控机床常见的故障及维修3.1 数控机床的故障诊断技术3.2 数控机床主传动系统的故障诊断与维修3.3数控机床进给系统的结构与维修3.4 数控机床导轨副的结构与维修3.5 数控机床换刀装置于常见的故障及维修结束语致谢参考文献第一章 数控机床概述数控机床的产生随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。因此，对制造机械产品的生产设备机床，必然会相应地提出高效率、高精度和高自动化的要求。在机械产品中，单件与小批量产品占到70%80%。这类产品的生产不仅对机床提出了“三高”要求，而且还要求机床应具有较强的适应产品变化的能力。特别是一些由曲线、曲面组成的复杂零件，若采用通用机床加工，只能借助画线和样板用手工操作的方法来加工，或利用靠模和仿型机床来加工，其加工精度和生产效率都受到了很大的限制。数控机床就是为了解决单件、小批量，特别是高精度、复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而产生的。1947年美国PARSONS公司为了精确制造直升飞机机翼、浆叶和框架，开始探讨用三坐标曲线数据控制机床运动，并进行实验加工飞机零件。1952年麻省理工学院（MIT）伺服机构研究所用实验室制造的控制装置与辛辛那提（Cincinnati Hydrotel）公司的立式铣床成功的实现了三轴联动数控运动，实现控制铣刀连续空间曲面加工，它综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等多方面的技术成果，是一种新型的机床，可用于加工复杂曲面零件。该铣床的研制成功是机械制造行业中的一次技术革命，使机械制造业的发展进入了一个崭新的阶段，揭开了数控加工技术的序幕。数控机床的定义，国际信息处理联盟IFIP(International Federation of Information Processing) 将其定义为：数控机床是一种装有程序控制的机床，机床的运动和动作按照这种程序系统发出的特定代码和符号编码组成的指令进行。国标GB81291987将“数控”定义为：用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。数控机床的发展数控机床自上世纪50年代问世到现在的半个世纪中，数控机床的品种得以不断发展，几乎所有机床都实现了数控化。目前，已经出现了包括生产决策、产品设计及制造和管理等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufacturing System），以实现工厂生产自动化。数控机床的应用领域已从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等机械制造行业，出现了金属成型类数控机床、特种加工数控机床，还有数控绘图机、数控三坐标测量机等。1. 高精度化 普通级数控机床加工精度已由原来的10m,提高到5m和2m，精密级从5m提高到1.5m。2. 高速度化 提高主轴转速是提高切削速度的最直接方法，现在主轴最高转速可达50000r/min，进给运动快速移动速度达30-40m/min。3. 高柔性化 由单机化发展到单元柔性化和系统柔性化，相继出现柔性制造单元（FMC）,柔性制造系统（FMS）,和介于二者之间的柔性制造线（FTL）。4. 高自动化 数控机床除自动编程，上下料、加工等自动化外，还在自动检索、监控、诊断、自动对刀、自动传输的方面发展。5. 复合化 包含工序复合化，功能复合化，在一台数控设备上完成多工序切削加工（车、铣、镗、钻）6. 高可靠性 系统平均无故障时间MTBF由80年代10000h提高到现在的30000h，而整机的MTBF也从100200h提高到500800h。7. 在智能化 网络化方面也得到较大发展现已出现了通过网络功能进行的远程诊断服务。数控机床的特点1.加工精度数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。目前数控机床的脉冲当量普遍达到了0.001mm，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数控机床能达到很高的加工精度。2.对加工对象的适应性强在数控机床上改变加工零件时，只需从新编制（更换）程序，输入新的程序就能实现对新的零件的加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利。3.自动化程度高，劳动强度低数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了安放穿孔带或操作键盘、装卸工件、关键工序的中间检测以及观察机床运行之外，不需要进行繁杂的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均可大为减轻，加上数控机床一般都具有较好的安全防护、自动排屑、自动冷却和自动润滑装置，操作者的劳动条件也大为改善。4.生产效率高数控机床主轴的转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此，数控机床每一道工序都选用最有利的切削用量。由于数控机床的结构刚性好，因此允许进行大切削量的强力切削，这就提高了数控机床的切削功率，节省了机动时间。数控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，故节省了零件安装、调整时间。数控机床加工质量稳定，一般只做首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因此节省了停机检验时间。5.良好的经济效益在单件、小批量生产的情况下，使用数控机床加工，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省了直接生产费用；使用数控机床加工零件一般不需要制作专用夹具，节省了工艺装备费用；数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。6.有利于现代化管理采用数控机床加工，能准确地计算出零件加工工时和费用，并有效地简化了检验夹具、半成品的管理工作，这些特点都有利于现代化的生产管理。 第二章 数控机床的分类2.1 按加工工艺分类金属切削类数控机床与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。特种加工类数控机床除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。板材加工类数控机床常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。2.2 按控制运动轨迹分类点位控制数控机床位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。直线控制数控机床直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。2、3 按驱动装置的特点分类 开环控制数控机床这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。闭环控制数控机床接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。半闭环控制数控机床半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。混合控制数控机床将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式：（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。（2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。第三章 数控机床常见的故障及维修数控机床机械部分的故障与普通机床机械部分的故障有许多共同点，因此在对机械故障进行诊断及维修时，有许多地方是相通的。但是，数控机床大量采用电气控制与电气驱动，这就使得数控机床的机械结构与普通机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。在实际中，机械故障的种类繁多，本章只能介绍一些共性的部件故障，如主传动系统、进给系统、机床导轨等。章首先介绍数控机床主传动系统与主轴部件的故障诊断与维修；然后介绍进给系统的二个主要部件滚珠丝杠副和导轨副的故障诊断与维修。由于滚珠丝杠副和导轨副时为适应数控机床的特殊要求而特有的，因此对它们的结构及材料性能作了一些介绍，以便读者了解；最后介绍刀库及换刀装置的故障及维修。3.1.数控机床的故障诊断技术 中国论文范文 数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。 在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。 远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备 计算 机 网络 功能。因此，远程诊断是近几年 发展 起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。 3.2.数控机床主传动系统的故障诊断与维修数控机床的主传动承受主切削力，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转矩输出的要求，在数控机床上常采用机电结合的方法，即同时采用电动机调速和机械齿轮变速这两种方法。3.2.1主传动系统数控机床的主传动系统常采用的配置形式有：a带有变速齿轮的主传动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、中型数控机床中采用较多。b电动机与主轴直联的主传动其特点是结构紧凑，但主轴转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性一致，因而使用受到一定的限制。c 采用带传动的形式这种形式可避免齿轮传动引起的振动和噪声，但只能用在低扭矩的情况下。这种配置在小机床中经常使用。d电主轴电主轴通常作为现代机电一体化的功能部件，采用在高速数控机床上，其主轴部件结构紧凑，重量轻，惯量小，可提高起动、停止的响应特性，有利于控制振动和噪声，缺点是制造和维护困难且成本较高。3.2.2主轴部件数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，要求主轴部件具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性、和低的温升，其结构必须很好的解决刀具和工具的装夹、轴承的配置、轴承间隙调整和润滑密封等问题。数控机床的主轴部件主要有以下几个部分：主轴本体及密封装置、支承主轴的轴承、配置在主轴内部的刀具卡进及吹屑装置、主轴的准停装置等。主轴的结构根据数控机床的规格、精度采用不同的主轴轴承。一般中小规格的数控机床的主轴部件多采用成组的高精度滚动轴承；重型数控机床采用液体静压轴承；高精度数控机床采用气体静压轴承；转速达20000r/min的主轴采用磁力轴承或氮化硅材料的陶瓷滚珠轴承。3.2.3主轴润滑 为了保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热，同时又能把主轴组件的热量带走，通常采用循环式润滑系统。用液压泵供油强力润滑，在油箱中使用油温控制器控制油液温度。现在许多数控机床的主轴采用高级锂基润滑脂封闭方式润滑，每加一次油脂可以使用710年，简化了结构，降低了成本且维护保养简单，但是需要防止润滑油和油脂混合，通常采用迷宫式密封方式。为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新的润滑冷却方式相继开发出来。这些新的润滑冷却方式不单要减少轴承温升，还要减少轴承内外圈的温差，以保证主轴热变形小。油气润滑方式。 这种润滑方式近似于油雾润滑方式，所不同的是，油气润滑是定时定量的把油雾送进轴承空隙中，这样既实现了油雾润滑，又不至于油雾太多而污染周围空气；后者则是连续供给油雾。喷注润滑方式。 它用较大流量的恒温油（每个轴承34L/min）喷注到主轴轴承，以达到润滑冷却的目的。需要特别指出的是，较大流量的油，不是自然回流，而是用排油泵强制排油，同时，采用专用高精度大容量恒温油箱，油温变动控制在0.5。3.2.4主传动系统的常见故障及排除方法表1-1 主传动系统的常见故障及排除方法序号故障现象故障原因排除方法1主轴发热主轴轴承损伤或轴承不清洁更换轴承，清除脏物主轴前端盖与主轴箱体压盖研伤修磨主轴前端盖，使其压紧主轴前轴承，轴承与后盖有0.020.05mm间隙轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂涂抹过多涂抹润滑油脂，每个3ml2主轴在强力切削时停转电动机与主轴连接的皮带过松移动电动机座，拉紧皮带，然后将电动机座重新锁紧皮带表面有油用汽油清洗后擦干净，再装上皮带使用过久而失效更换新皮带摩擦离合器调整过松或磨损调整摩擦离合器，修磨或更换摩擦片3主轴噪声缺少润滑涂抹润滑脂保证每个轴承涂抹润滑脂量不得超过3ml小带轮与大带轮传动平稳情况不佳带轮上的平衡块脱落，重新进行动平衡主轴与电动机连接的皮带过紧移动电动机座，使皮带松紧度合适齿轮啮合间隙不均匀或齿轮损坏调整啮合间隙或更换新齿轮传动轴承损坏或传动轴弯曲修复或更换轴承，校直传动轴4主轴没有润滑油循环或润滑不足油泵转向不正确，或间隙太大改变油泵转向或修理油泵吸油管没有插入油箱的油面下面将吸油管插入油面以下2/3油管和滤油器堵塞清除堵塞物润滑油压力不足调整供油压力5润滑油泄漏润滑油过量调整供油量密封件损坏更换密封件管件损坏更换管件6刀具不能夹紧蝶形弹簧位移量较小调整蝶形弹簧行程长度刀具松紧弹簧上的螺母松动顺时针旋转松夹刀具弹簧上的螺母使其最大工作载荷不得超过13kN7刀具夹紧后不能松开松刀弹簧压合过紧逆时针旋转松夹刀具弹簧上的螺母使其最大工作载荷不得超过13kN液压缸压力和行程不够调整液压压力和活塞行程开关位置3.2.5主传动系统维修实例例1. 主轴噪声的故障维修故障现象：车床CK6140在1200转时，主轴噪声变大分析及处理过程：CK6140采用的是齿轮变速传动。一般来讲主轴产生噪声的噪声源主要有：齿轮在啮合时的冲击和摩擦产生的噪声；主轴润滑油箱的油不到位产生的噪声；主轴轴承的不良引起的噪声。将主轴箱上盖的固定螺钉松开，卸下上盖，发现油箱的油在正常水平。检查该挡位的齿轮及变速用的拨叉，看看齿轮有没有毛刺及啮合硬点，结果正常，拨叉上的铜块没有摩擦痕迹，且移动灵活。在排除以上故障后，卸下皮带轮及卡盘，松开前后锁紧螺母，卸下主轴，检查主轴轴承，检查中发现轴承的外环滚道表面上有一个细小的凹坑碰伤，更换轴承，重新安装好后，用声级计检测，主轴噪声降到73.5dB。例2主轴漏油故障现象：铣钻床加工过程中出现漏油分析及处理过程：该铣钻床为手动换挡变速，通过主轴箱盖上方的注油孔加入冷却润滑油。在加工时只要速度达到400rpm时，油就会顺着主轴流下来。观察油箱油标，油标显示在油在上限位置。拆开主轴箱上盖，发现冷却油已注满了主轴箱（还未超过主轴轴承端），游标也被油浸没。可以肯定是油加的过多，在达到一定速度时油弥漫所致。放掉多余的油后主轴运转时漏油问题解决。外部观察油标正常，是因为加油过急导致游标的空气来不及排出，油将游标浸没，从而给加油者假象，导致加油过多，从而漏油。例3. 主轴箱渗油故障现象：车床主轴箱部位有油渗出分析及处理过程：将主轴外部防护罩拆下，发现油是从主轴编码器处渗出。该CJK6032车床的编码器安装在主轴箱内，属于第三轴，该编码器的油密封采用O型密封圈的密封方式。拆下编码器，将编码器轴卸下，发现该O型密封圈的橡胶已磨损，弹簧已露出来，属于安装O型密封圈不当所致。更换密封圈后问题解决。例4. 加工件粗糙度不合格故障现象：车床车削工件粗糙度不合格分析及处理过程：该机床在车削外圆时，车削纹路不清晰，精车后粗糙度达不到。在排除工艺方面的因素后（如刀具、转速、材质、进给量、吃刀量等），将主轴挡位挂到空挡，用手旋转主轴，感觉主轴较松。打开主轴防护罩，松开主轴止退螺钉，收紧主轴锁紧螺母用手旋转主轴，感觉主轴合适后，锁紧主轴止退螺钉，重新精车削，问题得到解决。例5加工中途停现象：机床使用两年后，加工过程中经常自动停机，频繁出现941#报警MEMORY PCB ERROR，关机后，重新启机又可正常工作，隔几天后故障现象再次出现。检查与分析：观察系统主板上LED2，LED3红灯报警，从维修资料可知LED3红灯报警为存储板接触不良，941#报警为存储板安装不正确、脱落。停电将系统存储板重新取下，检查接口插件完好，再次插上紧固上电，试机再次出现报警。考虑到941#报警信息与内存数据有关，停电检查系统、电气控制柜以及面板操作站接地情况，发现接地螺栓锈蚀，电阻变大，重新接地开机，故障仍存在。由此排除了报警是由存储器数据信息出错引起的。由于曾因无显示而检修过显示器，于是怀疑显示器有问题。为此打开操作站后面板，有一股淡淡焦味，发现显示器高压帽处有高压放电的痕迹，处理后试机，机床恢复正常。 原因：显示器高压过高，对地放电，使存储器受到外部强烈干扰，当输入数据与接收数据误差超过一定范围时，CNC报警停机，认为存储器出错。在处理有报警信息故障时，应根据情况进行综合分析，不应受报警信息提示的约束，而忽略对系统其他相关部分的检查。3.3数控机床进给系统的结构及维修数控机床的进给传动系统的任务是实现执行机构（刀架、工作台等）的运动。大部分数控机床的进给系统是由伺服电动机经过联轴器与滚珠丝杠直接相连，然后由滚珠丝杠螺母副驱动工作台运动，其机械结构比较简单。数控机床进给系统中的机械传动装置和器件具有高寿命、高刚度、无间隙、高灵敏度、和低摩擦阻力等特点。3.3.1滚珠丝杠副滚珠丝杠副是在丝杆和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件。它将电动机的旋转运动转化为直线运动。1) 滚珠丝杠副的安装数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度之外，滚珠丝杠正确的安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。螺母座及支承座都应具有足够的刚度和精度。通常都适当加大和机床结合部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触刚度，新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支承座与机床本体做成整体来增大刚度。滚珠丝杠副的安装方式最常用的通常有以下几种：双推自由方式丝杆一端固定，另一端自由。固定端轴承同时承受轴向力和径向力。这种支承方式用于行程小的短丝杆。双推支承方式丝杆一端固定，另一端支承。固定端同时承受轴向力和径向力；支承端只承受径向力，而且能作微量的轴向浮动，可以减少或避免因丝杆自重而出现的弯曲，同时丝杆热变形可以自由地向一端伸长。双推双推方式丝杆两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力，这种支承方式，可以对丝杆施加适当的预紧力，提高丝杆支承刚度，可以部分补偿丝杆的热变形。2)滚珠丝杠副的防护及润滑滚珠丝杠副的防护 滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用封闭的防护罩，如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。安装时将防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。如果滚珠丝杠副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈防护，密封圈装在螺母的两端。接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与丝杆螺纹滚道相配的形状；接触式密封圈的防尘效果好，但由于存在接触压力，使摩擦力矩略有增加。非接触式密封圈又称迷宫式密封圈，它采用硬质塑料制成，其内孔与丝杆螺纹滚道的形状相反，并稍有间隙，这样可避免摩擦力矩，但是防尘效果差。工作中应避免碰击防护装置，防护装置一有损坏应及时更换。轴向间隙的调整 为了保证反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。双螺母滚珠丝杠副消除间隙的方法是，利用两个螺母的相对轴向位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上。此外还要消除丝杆安装部分和驱动部分的间隙。常用的双螺母丝杆间隙的调整方法有：垫片调隙式、螺纹调隙式及齿差调隙式。滚珠丝杠副螺母副的润滑 润滑剂可提高耐磨性及传动效率。润滑脂可分为润滑油和润滑脂两大类。润滑油一般为全损耗系统用油；润滑脂可采用锂基润滑脂。润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内，而润滑油则经过壳体上的油孔注入螺母的空间内。每半年对滚珠丝杠上的润滑脂更换一次，清洗丝杆上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂。用润滑油润滑的滚珠丝杠副，可在每次机床工作前加油一次。支承轴承的定期检查 应定期检查丝杆支承与床身的连接是否有松动以及支承轴承是否损坏等。如有以上问题，要及时紧固松动部件并更换支承轴承。3)滚珠丝杠副的常见故障及排除方法（见表1-2）1-2：滚珠丝杠副的常见故障及排除方法序号故障现象故障原因排除方法1滚珠丝杠螺母副噪声丝杆支承轴承的压盖压合情况不好调整轴承压盖，使其压紧轴承端面丝杆支承轴承可能破损如轴承破损更换新轴承电动机与丝杆联轴器松动拧紧联轴器锁紧螺钉丝杆润滑不良改善润滑条件，使润滑油量充足滚珠丝杠螺母副滚珠有破损更换新滚珠2滚珠丝杠运动不灵活轴向预加载荷太大调整轴向间隙和预加载荷丝杆与导轨不平行调整丝杆支座的位置，使丝杆与导轨平行螺母轴线与导轨不平行调整螺母座的位置丝杆弯曲变形校直丝杆3滚珠丝杠螺母副传动状况不良滚珠丝杠螺母副润滑状况不良用润滑脂润滑的丝杆需要移动工作台取下套罩，涂上润滑脂3.3.2滚珠丝杠副维修实例实例1. 跟踪误差过大报警故障现象：XK713加工过程中X轴出现跟踪误差过大报警分析及处理过程：该机床采用闭环控制系统，伺服电动机与丝杆采用直联的连接方式。在检查系统控制参数无误后，拆开电动机防护罩，在电动机伺服带电的情况下，用手拧动丝杆，发现丝杆与电动机有相对位移，可以判断是由于电动机与丝杆连接的胀紧套松动所致，紧定紧固螺钉后，故障消除。实例2. 机械抖动故障现象：车床在Z向移动时有明显的机械抖动。分析及处理过程：该机床在Z向移动时，明显感受到机械抖动，在检查系统参数无误后，将Z轴电动机卸下，单独转动电动机，电动机运行平稳。用扳手转动丝杆，振动手感明显。拆下Z轴丝杆防护罩，发现丝杆上有很多小铁屑及脏物，初步判断为丝杆故障引起的机械抖动。拆下滚珠丝杠副，打开丝杆螺母，发现螺母反向器内也有很多小铁屑及脏物，造成钢球运转流动不畅，时有阻滞现象。用汽油认真清洗，清除杂物，重新安装，调整好间隙，故障排除。3.4.数控机床导轨副的结构及维修3.4.1导轨副的结构导轨副是机床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度保持性。数控机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。目前数控机床使用的导轨主要有3种：贴塑滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。1、 贴塑滑动导轨 贴塑滑动导轨结构，它与普通滑动导轨没有多少区别。它是在两个金属滑动面之间粘贴了一层特制的复合工程塑料带，这样将导轨的金属与金属的摩擦副改变为金属与塑料的摩擦副，因而改变了数控机床导轨的摩擦特性。目前，贴塑材料常采用聚四氟乙烯导轨软带和环氧型耐磨导轨涂层两类。聚四氟乙烯导轨软带的特点摩擦性能好：金属对聚四氟乙烯导轨软带的动静摩擦系数基本不变。耐磨特性好：聚四氟乙烯导轨软带材料中含有青铜、二硫化铜和石墨，因此其本身 就具有润滑作用，对润滑的要求不高。此外，塑料质地较软，即使嵌入金属碎屑、灰尘等，也不致损伤金属导轨面和软带本身，可延长导轨副的使用寿命。减振性好：塑料的阻尼性能好，其减振效果、消声的性能较好，有利于提高运动速 度。工艺性能好：可以降低对粘贴塑料的金属基体的硬度和表面质量要求，而且塑料易于加工，使得导轨副接触面获得优良的表面质量。环氧型耐磨导轨涂层 环氧型耐磨导轨涂层是以环氧树脂和二硫化钼为基体，加入增塑剂，混合成液状或膏状为一组份和固化剂为另一组分的双组分塑料涂层。德国生产的SKIC3和我国生产的HNT环氧型耐磨涂层都具有以下特点：良好的加工性：可经车、铣、刨、钻、磨削和刮削。良好的摩擦性。耐磨性好。使用工艺简单。2、 滚动导轨滚动导轨作为滚动摩擦副的一类，具有以下特点：摩擦系数小（0.0030.005），运动灵活。动、静摩擦系数基本相同，因而启动阻力小，而且不易产生爬行。可以预紧，刚度高；寿命长，精度高，润滑方便。滚动导轨有多种形式，目前数控机床常用的滚动导轨为直线滚动导轨，如图7-5所示。它主要由导轨体、滑块、滚柱或滚珠、保持器、端盖等组成。当滑块与导轨体相对移动时，滚动体在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的滚道，从工作负荷区到非工作负荷区，然后再滚动回工作负荷区，不断循环，从而把导轨体和滑块之间的移动变成滚动体的滚动。为防止灰尘和脏物进入导轨滚道，滑块两端及下部均装有塑料密封垫，滑块上还有润滑油杯。3、 液体静压导轨液体静压导轨是将具有一定压力的油液经节流器输送到导轨面的油腔，形成承载油膜，将相互接触的金属表面隔开，实现液体摩擦。这种导轨的摩擦系数小（约0.0005），机械效率高；由于导轨面间有一层油膜，吸振性好；导轨面不相互接触，不会磨损，寿命长，而且在低速下运行也不易产生爬行。但是静压导轨结构复杂，制造成本较高，一般用于大型或重型机床。3.4.2导轨副的维护1）间隙调整导轨副维护很重要的一项工作是保证导轨面之间具有合理的间隙。间隙过小，则摩擦阻力大，导轨磨损加剧；间隙过大，则运动失去准确性和平稳性，失去导向精度。下面介绍几种间隙的调整方法。 压板调整间隙。矩形导轨上常用的几种压板装置。压板用螺钉固定在动导轨上，常用钳工配合刮研及选用调整垫片、平镶条等机构，使导轨面与支承面之间的间隙均匀，达到规定的接触点数。镶条调整间隙。一种全长厚度相等、横截面为平行四边形（用于燕尾形导轨）或矩形的平镶条，通过侧面的螺钉调节和螺母锁紧，以其横向位移调整间隙。由于收紧力不均匀，故在螺钉的着力点有挠曲。一种全长厚度变化的斜镶条及三种用于斜镶条的调节螺钉，以其斜镶条的纵向位移来调整间隙。斜镶条在全长上支承，其斜度为1：40或1：100，由于锲形的增压作用会产生过大的横向压力，因此调整时应细心。压板镶条调整间隙。T形压板用螺钉固定在运动部件上，运动部件内侧和T形压板之间放置斜镶条，镶条不是在纵向有斜度，而是在高度方面做成倾斜。调整时，借助压板上几个推拉螺钉，使镶条上下移动，从而调整间隙。三角形导轨的上滑动面能自动补偿，下滑动面的间隙调整和矩形导轨的下压板调整底面间隙的方法相同；圆形导轨的间隙不能调整。2）滚动导轨的预紧为了提高滚动导轨的刚度，对滚动导轨应进行预紧。预紧可提高接触刚度和消除间隙；在立式滚动导轨上，预紧可防止滚动体脱落和歪斜。常见的预紧方法有两种。采用过盈配合。预加载荷大于外载荷，预紧力产生过盈量为23m，过大会使牵引力增加。若运动部件较重，其重力可起预加载荷作用，若刚度满足要求，可不施加预紧载荷。预紧载荷的大小，客户在订货时提出要求，由导轨制造厂商解决。调整法。利于螺钉、斜块或偏心轮调整来进行预紧。3、导轨的润滑导轨面上进行润滑后，可降低摩擦系数，减少磨损，并且可防止导轨面锈蚀。导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂，前者用于滑动导轨，而滚动导轨两者都用。润滑方法。导轨最简单的润滑方式是人工定期加油或用油杯供油，这种方法简单、成本低，但不可靠，一般用于调节辅助导轨及运动速度低、工作不频繁的滚动导轨。对运动速度较高的导轨大都采用润滑泵，以压力强制润滑。这样不但可连续或间歇供油给导轨进行润滑，而且可利用油的流动冲洗和冷却导轨表面。为实现强制润滑，必须有专门的供油系统。对润滑油的要求。在工作温度变化时，润滑油黏度变化要小，要有良好的润滑性能和足够的油膜刚度，油中杂质尽量少且不侵蚀机件。常用的全损耗系统用油有L-AN10、L-AN15、L-AN32、L-AN42、L-AN67,精密机床导轨油L-TSA32、L-TSA46等。4、导轨的防护为了防止切屑、磨粒或冷却液散落在导轨面上而引起磨损、擦伤和锈蚀，导轨面上应有可靠的防护装置。常用的刮板式、卷帘式和叠层式防护罩，大多用于长导轨上。在机床使用过程中应防止损坏防护罩，对叠层式防护罩应经常用刷子蘸机油清理移动接缝，以避免碰壳现象的产生。3.4.3导轨副的常见故障及排除方法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。导轨副的常见故障及排除方法见表7-3。表1-3：导轨副的常见故障及排除方法序号故障现象故障原因排除方法1导轨研伤机床经长时间使用，地基与床身水平度有变化，使得导轨局部单位面积负荷过大定期进行床身导轨的水平调整，或修复导轨精度长期加工短工件或承受过分集中的负荷，使得导轨局部磨损严重注意合理分布短工件的安装位置，避免负荷过分集中导轨润滑不良调整导轨润滑油量，保证润滑油压力导轨材质不佳采用电加热自冷淬火对导轨进行处理，导轨上增加锌铝铜合金板，以改善摩擦情况刮研质量不符合要求提高刮研修复的质量机床维护不良，导轨里面落入脏物加强机床保养，保护好机床防护装置2导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面研伤用170砂布修磨机床与导轨面上的研伤导轨压板研伤卸下压板，调整压板与导轨间隙导轨镶条与导轨间隙太小，调的太紧松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使得运动部件运动灵活，保证0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉3加工面在接刀处不平导轨直线度超差调整或刮研导轨允差0.015/500工作台镶条松动或镶条弯度太大调整镶条间隙，镶条弯度在自然状态下小于0.05mm/全长机床水平度差，使得导轨发生弯曲调整机床安装水平度，保证平行度、垂直度在0.02/10003.4.4导轨副维修实例实例1. 车床X轴反向间隙过大故障现象：车床加工圆弧过程中X轴出现加工误差过大。分析及处理过程：在自动加工过程中，从直线到圆弧时接刀处出现明显的加工痕迹。用千分表分别对车床的Z、X轴的反向间隙进行检测，发现Z轴为0.008mm，而X轴有0.08mm。可以确定该现象是由X轴间隙过大引起的。分别对电动机连接的同步带、带轮等检查无误后，将X轴分别移动至正、负极限处，将千分表压在X轴侧面，用手左右推拉X轴中拖板，发现有0.06mm的移动值。可以判断是 X轴导轨镶条引起的间隙。松开镶条止退螺钉，调整镶条调整螺母，移动X轴，X轴移动灵活，间隙测试值还有0.01mm，锁紧止退螺钉，在系统参数里将“反向间隙补偿”值设为10，重新启动系统运行程序，上述故障现象消失。实例2. 跟踪误差过大报警故障现象：CJK6136运动过程中Z轴出现跟踪误差过大报警。分析及处理过程：该机床采用半闭环控制系统，在Z轴移动时产生跟踪误差报警，在参数检查无误后，对电动机与丝杠的连接等部位进行检查，结果正常。将系统的显示方式设为负载电流显示，在空载时发现电流为额定电流的40%左右，在快速移动是就出现跟踪误差过大报警。用手触摸Z轴电动机，明显感受到电动机发热。检查Z轴导轨上的压板，发现压板与导轨间隙不到0.01mm。可以判断是由于压板压的太紧而导致摩擦力太大，使得Z轴移动受阻，导致电动机电流过大而发热，快速移动时产生丟步而造成跟踪误差过大报警。松开压板，使得压板与导轨间的间隙在0.02mm0.04mm之间，锁紧紧定螺母，重新运行，机床故障排除。3.5.数控机床的换刀装置与常见的故障及维修3.5.1自动换刀装置的形式自动换刀装置目前的主要形式有回转刀架及刀库。（1）回转刀架换刀数控车床上用的最多的就是电动回转刀架。主要有四工位转位刀架、六工位转位刀架及八工位转位刀架。其主要工作原理是选刀时刀架电动机正转，刀架转位，刀位信号到达后刀架电动机反转，刀架定位压紧。（2）刀库刀库是加工中心机床的关键部件之一，在加工中心机床中用来存储和运送刀具的装置，其结构主要有盘式和链式两种。盘式刀库存储容量小（30把刀以下），链式刀库的存储量较大。3.5.2刀架及刀库常见故障及维修刀架及刀库常见故障及排除方法见表1-4。表1-4：刀架及刀库的常见故障及排除方法序号故障现象故障原因排除方法1刀架在某个刀位不停磁钢磁极装反、磁钢与霍尔元件高度位置不准调整磁钢磁极方向、调整磁钢与霍尔元件的位置2刀库中的刀套不能卡紧刀具刀套上的调整螺母松动顺时针旋转刀套两边的调整螺母压紧弹簧，顶紧卡紧销3刀具交换时掉刀换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移；机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀重新操作主轴箱运动，使其回到换刀点位置，重新设定换刀点4刀库不能转动连接电动机轴与蜗杆轴的联轴器松动紧固联轴器上的螺钉5转动不到位电动机转动故障，传动机构误差更换电动机，调整传动机构6机械手换刀速度过快或过慢气压太高或太低和换刀气阀节流开口太大或太小调整气压大小和节流阀开口3.5.3刀架及刀库维修实例实例1. 车床刀架转不到位故障现象：车床换刀时3号刀位转不到位。分析及处理过程：一般有两种原因，第一种是电动机相位接反，但调整电动机相位线后故障不能排除。第二种是磁钢与霍尔元件高度位置不准。拆开刀架上盖，发现3号磁钢与霍尔元件高度位置相差距离较大，用尖嘴钳调整3号磁钢与霍尔元件高度与其他刀号位基本一致，重新启动系统，故障排除。实例2. 自动换刀时刀链运转不到位故障现象：加工中心自动换刀时刀链运转不到位，刀库就停止运转，机床报警。分析及处理过程：由故障报警知道刀库伺服电动机过载，检查电气控制系统，没有发现什么异常。可以假设：刀库链内有异物卡住；刀库链上的刀具太重；润滑不良。经过检查排除了上述可能。卸下伺服电动机，发现伺服电动机不能正常运转，更换电动机，故障排除。 总 结计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河 数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件致 谢本论文在各位老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。在此向学院机电工程系的全体老师表示由衷的谢意。参考文献1于春生.韩旻 .数控编程及应用 北京:高等教育出版社,2001.72郑修文,机械制造工艺学 北京:机械工业出版社,1999.53乔世民,机械制造基础 北京高等教育出版社,2003.84赵炳桢切削技术与刀具工业的新时代J工具技术，2004，（9） 5李博，纪东伟现代数控机床的诊断与维修技术J装备制造技术，2007，（5） 6闫梅我国数控技术产业的现状及发展趋势J机床电器，2006，（6）付：外文翻译 电火花加工 电火花加工法对加工超韧性的导电材料（如新的太空合金）特别有价值。这些金属很难用常规方法加工，用常规的切削刀具不可能加工极其复杂的形状，电火花加工使之变得相对简单了。在金属切削工业中，这种加工方法正不断寻找新的应用领域。塑料工业已广泛使用这种方法，如在钢制模具上加工几乎是任何形状的模腔。 电火花加工法是一种受控制的金属切削技术，它使用电火花切除（侵蚀）工件上的多余金属，工件在切削后的形状与刀具（电极）相反。切削刀具用导电材料（通常是碳）制造。电极形状与所需型腔想匹配。工件与电极都浸在不导电的液体里，这种液体通常是轻润滑油。它应当是点的不良导体或绝缘体。 用伺服机构是电极和工件间的保持0.00050.001英寸（0.010.02mm）的间隙，以阻止他们相互接触。频率为20000Hz左右的低电压大电流的直流电加到电极上，这些电脉冲引起火花，跳过电极与工件的见的不导电的液体间隙。在火花冲击的局部区域，产生了大量的热量，金属融化了，从工件表面喷出融化金属的小粒子。不断循环着的不导电的液体，将侵蚀下来的金属粒子带走，同时也有助于驱散火花产生的热量。 在最近几年，电火花加工的主要进步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金属切除率时，表面粗糙度可达24vin.(0.050.10vin)。用高的金属切除率如高达15in3/h(245.8cm3/h)时，表面粗糙度为1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的类型，决定了能使用的安培数,电容,频率和电压值。快速切除金属（粗切削）时，用大电流,低频率,高电容和最小的间隙电压。缓慢切除金属（精切削）和需获得高的表面光洁度时，用小电流,高频率,低电容和最高的间隙电压。 与常规机加工方法相比，电火花加工有许多优点。 1 . 不论硬度高低，只要是导电材料都能对其进行切削。对用常规方法极难切削的硬质合金和超韧性的太空合金，电火化加工特别有价值。 2 . 工件可在淬火状态下加工，因克服了由淬火引起的变形问题。 3 . 很容易将断在工件中的丝锥和钻头除。 4 . 由于刀具（电极）从未与工件接触过，故工件中不会产生应力。 5 . 加工出的零件无毛刺。 6 . 薄而脆的工件很容易加工，且无毛刺。 7 . 对许多类型的工件，一般不需第二次精加工。 8 .随着金属的切除，伺服机构使电极自动向工件进给。 9 .一个人可同时操作几台电火花加工机床。 10.能相对容易地从实心坯料上，加工出常规方法不可能加工出来的极复杂的形状。 11.能用较低价格加工出较好的模具。12.可用冲头作电极，在阴模板上复制其形状，并留有必须的间隙。Electrical discharge machiningElectrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrically conductive materials such as the new space-age alloys. These metals would have been difficult to machine by conventional methods, but EDM has made it relatively simple