第3章数控机床机械结构故障诊断与维修

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 数控机床机械结构的故障诊断与维修,项目一 数控机床的机械知识概述,项目二 数控机床机械故障诊断方法,项目三 主传动系统的诊断与维修,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,项目五 导轨副故障的诊断与维修,项目六 液压与气动系统故障诊断及维修,项目七 刀库及自动换刀装置故障诊断及维修,项目一 数控机床的机械知识概述,一、常见数控机床类型,(1)普通数控车床。普通数控车床是机械制造业拥有量较多的一种车床，通常称之为经济型数控车床，,图3-1,为CK6140经济型数控车床外形图。,下一页,返回,项目一 数控机床的机械知识概述,(2)全机能数控车床。,图3-2,所示为45,倾斜床身的数控车床(去掉外壳等零部件)，具有回轮式刀塔，使用滚动导轨支承刀塔溜板，通常称之为全机能数控车床。,(3)车削加工中心。车削加工中心是性能最好的数控车床，常用作精加工使用，其床身均为倾斜结构。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,(1)数控铣床。数控铣床为三轴控制加工机床，与数控车床不同，其主运动由定尺寸刀具完成，加工过程所需的运动轨迹由X、Y、Z三轴共同运动实现，如,图3-3,所示。,(2)镗铣加工中心。,图3-4,所示为FH4000卧式镗铣加工中心，为扩展机床的工艺范围，其上配备有多种动力铣头(角度铣头、直角铣头和加长铣头等)，根据加工过程需要，可以自动更换。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,二、数控机床机械结构的基本组成,数控机床就其机械结构的组成而言，始终是处于一个逐步发展变化的过程中。早期的数控机床主要是对普通机床的进给系统进行了革新和改造，因此，早期数控机床的外形和结构与普通机床基本相同。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,近30年来，由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、动力元件以及新材料等技术的飞速发展，以及为适应高产率的需要，数控机床的机械结构已从初期对普通机床局部结构的改进，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构。,(1)主传动系统，其功用是实现主运动。,(2)进给系统，其功用是实现进给运动。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,(3)机床基础件(又称机床大件)，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作台等，它们是整台机床的基础和框架，其功用是支承机床本体的其他零部件，并保证这些零部件在工作时或者固定在基础件上，或者在它的导轨上运动。,(4)实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,(5)刀库、刀架及自动换刀装置。,(6)自动托盘交换装置。,(7)实现工作回转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。,(8)特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置等。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,数控机床为了体现自身的特点，在功能和性能上较普通机床有很大的增强和提高，正是由于功能和性能的变化，数控机床的机械结构在不断发展中也发生了重大变革。,数控机床是按数控系统给出的指令自动地进行加工的，与普通机床在加工过程中需要人手动进行操作、调整的情况大不相同，这就要求数控机床的机械结构要适应自动化控制的需要。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,数控机床不仅要求有很高的加工精度、加工效率以及稳定的加工质量，而且还要求加工时能工序集中，一机多用，这就要求数控机床的机械结构不仅要有较好的刚度和抗振性，还要尽量减少热变形和运动部件的摩擦产生温差引起的热负载。数控机床要充分满足工艺复合化和功能集成化的要求。所谓“工艺复合化”，简单地说就是“一次装夹，多工序加工”。而“功能集成化”则是指工件的自动定位，机内对刀，刀具破损监控，机床与工作精度检测和补偿等功能。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,三、数控机床机械结构的主要特点和要求,1.高静、动刚度,机床的刚度是指在切削力和其他力的作用下，反抗变形的能力。机床在静态力(如运动部件和工作的自重)作用下所表现的刚度称为机床的静刚度，机床在动态力(如切削力、驱动力、加速和减速所引起的惯性力、摩擦阻力等)作用下所表现的刚度称为机床的动刚度。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,由于机床机械结构的情况复杂，一般很难对机床的结构刚度进行精确的理论计算，设计者往往只能对部分构件(如轴、丝杠等)用计算方法求算其刚度，而对于床身、立柱、工作台等零部件的弯曲和扭转变形、接合面的接触变形等，只能简化进行近似计算，计算结果往往与实际相差很大，故只能作定性分析的参考。即使采用有限元法来进行计算，通常仍需对模型、实物或类似的样机进行试验、分析和对比以确定合理的结构方案。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,但一般来说，对普通机床和同类型的数控机床在刚度方面的要求是一致的，只是要求的程度应该是有差异的。数控机床为获得高效率而具有的大功率和高速度，使它所承受的各种外力负载情况更加恶劣，而且对加工过程的自动化也使得加工误差无法由人工干预来修正和补偿。所以数控机床的变形对加工精度的影响会更为严重。为保证数控机床在自动化、高效率的切削条件下获得稳定的高精度，其机械结构往往要求具有更高的抗振性。有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高50%。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,机床工作时可能产生两种形态的振动:强迫振动和自激振动。机床的抗振性指的就是机床抵抗这两种振动的能力。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,强迫振动是在各种动态力(如高速回转部件的不平衡力，高速往复运动部件的换向冲击力，断续切削时变动的切削力等)作用下被迫产生的振动。如振源频率与机床某主要部件(如主轴部件、床身)的某一振型的固有频率重合，还将发生共振。此时振幅增大，零件表面的加工质量严重下降，甚至使切削过程自身激发振动。自激振动的频率接近或略高于机床主振型的低阶固有频率，振幅比较大，会对加工过程产生极为不利的影响。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,数控机床的性能决定了它在工作时常需采用高速、高效的切削方式，而高速、高效的切削又是产生动态力和大切削宽度(影响自激振动的主要因素)的直接原因，并且切削过程的自动化又使得振动难以由人工来控制和消除，所以数控机床只有靠自身机床结构的高抗振性来减小和克服振动对加工精度、加工过程的影响。因此，在设数控机床机械结构时，要采取措施提高机床的抗振性。常用的方法有:提高机床的静态刚度，增强构件或结构的阻尼，减小机床的内部振源等。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,数控机床的精度比普通机床高，因而运动部件应具有高灵敏度。要实现这一点，从机械结构方面来说，最重要的是要选好所用的导轨副，因为运动部件所受的摩擦阻力主要来自导轨副。现代数控机床上广泛采用滚动导轨、静态导轨、贴塑导轨等，这些导轨都有一个共同的优点，即动、静摩擦系数很小，并且其差值也很小。采用这些导轨可能保证运动部件在高速进给时不振动，低速进给时不爬行，并且有较高的灵敏度。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,另一方面，驱动运动部件的动力源选择直流或交流伺服电机，配以具有高传动效率、无间隙的末级传动装置。如静压蜗轮蜗杆副、预载双齿轮齿条副、滚珠丝杠螺母副等，也是保证运动部件的高灵敏度的一个强有力的条件。再者，数控机床广泛采用伺服电机，调速范围大，并可无级调速，这就使得主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化，箱体结构简单。齿轮、轴承和轴类零件的数量大为减少甚至不用齿轮，由电动机直接带动主轴或进给滚珠丝杠，对提高数控机床的灵敏度是极有好处的。对于主轴而言，由于既要在高转速下回转，又要有高刚度、高灵敏度，因而在考虑其机械结构时，多数采用滚动轴承或静压轴承。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,热膨胀是各种金属和非金属材料的固有特性。机床工作时，切削过程、电动机、液压系统和机械摩擦都会发热，这些产生热量的部件和部位称为热源。热源产生的热量一部分由切屑和冷却液带走，另一部分通过传导、对流、辐射传递给机床的各个部件，引起温升，产生热膨胀。机床的热变形是影响加工精度的重要因素。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,热变形影响加工精度的原因，主要是由于热源分布不均匀，热源产生的热量不等，各处零件的质量不均，形成各部位的温升不一致，从而产生不均匀的温度场和不均匀的热膨胀变形，以致影响刀具与工件的正确相对位置。数控机床的主轴和运动部件常在高速状态下工作，会因采用大切削量而带来大量的炽热切削，其发热远较普通机床严重。由于热变形是在机床工作过程中产生的，对加工精度的影响往往很难由机床操作者修正，所以在考虑数控机床机械结构时，应对如何减小机床的热变形予以特别重视。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,另外，对于滚珠丝杠结构还可采用预拉伸方式来减小丝杠的热变形。其原理是:在加工滚珠丝杠时，使螺距略小于名义值，装配时对丝杠进行预拉伸，从而使其螺距值达到名义值，当丝杠工作受热，丝杠中的拉应力补偿了热应力，从而减小了热伸长。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,数控机床自身的精度是很高的，因此可获得较高的加工精度。为保证高生产效率，数控机床常在高速或强力切削下满载工作。为保证机床具有稳定的加工精度，就要求数控机床具有很高的精度保持性。要做好这一点，在设计时除了对各主要部件、零件要正确选择材料，防止使用中的变形和快速磨损外，还要求采用新工艺、新技术以及加强特定的工艺措施。,下一页,返回,上一页,项目一 数控机床的机械知识概述,如淬火和磨削导轨、粘贴抗磨塑料导轨等，以提高运动部件的耐磨性，从而达到具有较高的精度保持性的目的。数控机床是根据数控程序自动进行加工，尤其在柔性制造系统(FMS)中的数控机床，可在一定时间内实现无人管理，因此要求机床具有很高的可靠性。除一些运动部件应保证不出故障外，对于系统中动作频繁的刀库、换刀机构、托盘、工作交换装置等部件，都必须保持在长期工作中十分可靠。,总之，现代数控机床不断向高效率、高质量、高柔性、高速度、低成本及智能化的方向发展，其机床本体的各主要部件，如导轨、主轴、工作台、传动元件、刀库、机械手、工件交换装置等都应符合上述要求。,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,一、机床机械故障诊断概述,所谓机械故障，就是指机械系统(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。如机床运转不平稳、轴承噪声过大、机械手夹持刀柄不稳定等现象都是机械故障的表现形式。,下一页,返回,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,所谓机械故障诊断，就是对机械系统所处的状态进行监测，判断其是否正常。当机械系统出现异常时，会使某些特性改变，产生能量、力、热及摩擦等各种物理和化学参数的变化，发出各种不同的信息。维修人员捕捉这些变化的征兆、检测变化的信号及规律，从而判定故障发生的部位、性质、大小，分析原因和异常情况，预报其发展趋势，判别损坏情况，作出决策，消除故障隐患，防止事故的发生，这就是机械故障诊断。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,应用机械故障诊断技术对机械系统进行监测和诊断，能及时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生，从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失，还可以找出生产系统中的事故隐患，从而对机械设备和工艺进行改造，以消除事故隐患。另外，更重要的意义还在于对设备维修制度的改革，将传统的定期维修改变为预知维修，从而大大提高机械系统运行的安全性、可靠性和利用率，节约大量维修时间和费用，进而产生巨大的经济效益。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(1)诊断引起机械系统的劣化或故障的主要原因。,(2)掌握机械系统劣化、故障的部位、程度及原因等情况。,(3)了解机械系统的性能、强度、效率。,(4)预测机械系统的可靠性及使用寿命。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,二、机床机械故障分类,机械故障可以从不同的角度来进行分类。不同的分类方法反映了机械故障的不同侧面，对机械故障进行分类的目的是为了更好地针对不同的故障形式采取相应的对策。机械故障可按其原因、性质、影响、特点等情况作如下分类。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(1)磨损性故障:机械系统因使用过程中的正常磨损而引发的故障，对这类故障形式，一般只进行寿命预测。,(2)错用性故障:因使用不当而引发的故障。,(3)先天性故障:由于设计或制造不当而造成机械系统中存在某些薄弱环节而引发的故障。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(1)间断性故障:只是短期内丧失某些功能，稍加修理调试就能恢复，不需要更换零件。,(2)永久性故障:某些零件已损坏，需要更换或修理才能恢复,(1)部分性故障:设计功能部分丧失的故障。,(2)完全性故障:设计功能完全丧失的故障。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(1)危害性故障:会对人身、生产和环境环境造成危险或危害的故障。如机床保护系统不能有效工作而造成损害工件或操作者等。,(2)安全性故障:不会对人身、生产和环境造成危害的故障。如保护系统在不需要保护时动作等。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(1)突发性故障:不能靠早期测试检测出来的故障。即此类故障是不可预测的，对这类故障只能进行预防，如过载造成机件损坏。,(2)渐发性故障:故障的发展有一种过程，因而可对其进行预测和监视如疲劳裂纹的产生和扩展。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(1)偶发性故障:发生频率很低的故障，即“意外现象”。,(2)多发性故障:经常发生的故障。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,7.按故障发生、发展规律划分,(1)随机故障:故障发生的时间是随机的。,(2)有规则故障:故障的发生比较有规则。,机械故障还可以从其他角度来进行分类，但不管如何分类，每一种故障都有其主要特征，即所谓故障模式或故障状态。即使仅就机械故障而言，要将其一一罗列也是相当复杂的，但归纳它们的共同形态，可列出下列数种:异常振动、磨损、疲劳、裂纹、破断、过度变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、异常声响、油质劣化、材料劣化、黏合、污染、不稳定及其他。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,三、机械故障诊断手段划分,按目的划分可分为功能诊断和运行诊断。对新安装或刚维修好的机械系统需要诊断它的功能是否正常，并根据诊断和检查的结果对它进行调整，这就是功能诊断。而对正常运行的机械系统则进行状态的诊断，监视其故障的发生和发展，这就称为运行诊断。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,按方式划分可分为定期诊断和在线监测。定期诊断是指间隔一定时间对工作的机床进行一次检查和诊断，也叫巡回检查和诊断，简称巡检。在线监测是采用现代化仪表和计算机信号处理系统对机器或设备的运行状态进行连续监测和控制。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,按提取信息的方式划分可分为直接诊断和间接诊断。直接根据关键零件的信息确定这些零部件的状态叫做直接诊断。如通过检测齿轮的安装偏心和运动偏心等参数判断齿轮运转是否正常即属此类。由于受结构和运行条件等因素的限制不能进行直接诊断，则采取间接诊断方法，如通过检测箱体的振动来判断齿轮箱中的齿轮是否正常等。这种间接诊断方法往往要汇集多方面的信息，反复分析验证，才能避免误诊。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,按诊断所要求的机械运行工况条件划分可分为常规诊断和特殊诊断。在常规工况也就是机械的正常运行条件下进行的诊断叫做常规诊断。而对于某些机械，需为其创造特殊的工作条件才能对其进行的诊断称为特殊诊断。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,按诊断过程划分可分为简易诊断和精密诊断。简易诊断是对机械系统的状态作出相对粗略的判断，即作出概括性评价的诊断方法。而在简易诊断基础上更为细致的诊断，需详细地分析出故障原因、故障部位、故障程度及其发展趋势等一系列问题的诊断称为精密诊断。,对于具体的机械系统，究竟采用哪些诊断方法，需要根据其重要程度、故障的危害程度和运行中故障产生和发展的速度等，综合进行考虑，选择最佳的和经济可行的诊断方法。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,四、常用的数控机床机械故障诊断方法,数控机床机械故障诊断包括对数控机床运行状态的识别，对其运行过程的监测，以及对其发行发展趋势的预测三个方面。通过对数控机床机械装置的某些特征参数，如振动、噪声和温度等进行测定，将测定值与规定的正常值进行比较，以判断机械的工作状态是否正常。若对机械装置是行定期或连续监测，便可获得机械装置状态变化的趋势性规律，从而对机械装置的运行状态进行预测和预报。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,随着电子测试技术、信号处理技术以及计算机的迅猛发展，对数控机床机械故障诊断的方法已从传统的凭感觉器官和经验来判定故障的部位和原因，拓展到采用先进测试仪器和手段乃至故障诊断专家系统等现代化的故障诊断方法来对机械故障进行诊断和预测。,简易诊断法是靠人的感官功能(视、听、触、嗅等)，借助一些常用工、量具对机床的运行状态进行监测和判断的过程。在对机械故障进行诊断之前，通常应询问下列情况:,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(1)机床开,动,时有何异常现象，故障是在什么情况下发生的，操作者都做过什么操作。,(2)对比故障前后工件的精度和表面粗糙度，以便分析故障产生的原因。,(3)主轴系统、进给系统是否能正常工作，有无异常现象出现。,(4)润滑油品牌号是否符合规定，用量是否适当。,(5)以前曾发生过什么故障，是如何处理的，机床何时进行过保养检修等。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,在听取故障情况介绍时，要特别仔细、认真并做好记录，重要的地方要重新确认一下。在完成问询之后，要通过视觉仔细观察数控机床的机件有无松动、裂纹及其他损伤;可以检查润滑是否正常，有无干摩擦和跑、冒、滴、漏现象;可以观察机床外表颜色是否发生变化，以判断机床转动部位有无长时间受热升温的现象;还可观看油箱内的油的稀稠、颜色是否异常，油箱内沉积物中金属磨粒的多少、大小及特点以判断润滑油是否变质及相关机件的磨损情况;还可观察机床主传动及进给系统的传动轴、滚珠丝杠是否变形，轮系中的各主要元件有否跳动等。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,利用听觉细心判断数控机床运转的声响。这是因为机床正常运转时，所发出的声响总是具有一定的音律和节奏，并保持一定程度的稳定。利用听觉对发生了故障的机床所出现的重、杂、坚、乱的异常噪声与机床的正常声响进行比对，判断机床内部是否出现松动、撞击、不平衡等隐患。维修人员可以用手锤轻轻敲击零件，可判断零件是否缺损，有无裂纹产生。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,人的手指触觉是很灵敏的，能较准确地分辨出80以内的温度，其误差可准确到35。经验告诉我们，当机床温度在0左右时，手感冰凉，若触摸时间较长会产生刺哥痛感;10左右时，手感较凉，但一般能忍受;20左右时，手感稍凉，随着接触时间延长，手感渐温;30左右时，手感微温，有舒适感;40左右时，手感较热，有微烫感觉;50左右时，手感较烫，若用掌心按的时间较长，会有汗感;60左右时，手感很烫，但一般能忍受10s长的时间;70左右时，手感烫得灼痛，一般只能忍受3s长的时间，并且手的触摸处会很快变红;,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,80以上时，瞬时接触手感“麻辣火烧”，时间过长，可出现烫伤。所以，在采用手指触觉判断温度高低时，应注意触摸方法，一般先用右手微微弯曲的食指、中指、无名指指背中节部位试探性触及机床表面，无灼痛感时，才可用手指肚或手掌触摸机床表面，以判断其温升情况。另外，用手触摸机床表面可以感觉出振动的强弱以及是否产生冲击，从而判断机床振动的情况。同时还可用手指直接感觉出机床的移动部件是否在爬行。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,利用人的嗅觉对机床的某些部位因剧烈摩擦，使附着的油脂或其他可燃物发生氧化、蒸发，以及因各种原因引起的燃烧所发出的气味进行判断，往往可收到较好的效果。一方面可帮助人们迅速找到故障部位，另一方面可根据气味的种类判别是何种材料发出的，以便为诊断故障原因提供依据。,采用简易诊断法来判断数控机床的故障，是定性的、粗略的和经验性的，但对数控机床的管理及维修仍有现实的意义。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,振动是一切作回转或往复运动的机械设备最普遍的现象，数控机床也不例外。在机床运转时，总是伴随着振动，当数控机床处于完好状态时，其振动强度是在一定的允许范围内波动的，而出现故障时，其振动强度必然增强，振动性质也发生变化。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,人们在长期实践的基础上，当应用振动诊断法，常采取从简易诊断到精密诊断的诊断策略。所谓振动简易诊断，就是利用一些简单的测试仪器对所选定的数控机床进行粗略的诊断。即维修人员通过测量所选数控机床机械振动参数(包括位移、速度和加速度等)的幅值(如有效值、峰值等)，将它与标准值或经验值比较，从而初步判定机床是否有故障。因此常作为现场维修人员监测数控机床状态的手段。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,振动精密诊断是将测得的机床振动参数随时间变化的时域信号(如,图3-5,所示)，进行各种分析处理，最终得到振动的特征参数或其波形图像，将它与机床正常运转时的振动特征参数或振动波形图像进行比较，从而判断数控机床机械故障的原因、部位和程度。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,在数控机床中广泛存在着两类工作油:液压油和润滑油。它们中带有大量的关于机床运行状态的信息，特别是润滑油，类似于血液在人体器官中流动，它在机床中循环流动，其所涉及的各摩擦副的磨损碎屑都将落入其中并随之一起流动。所以通过对工作油液的合理采样，并进行油样分析处理后，就能间接监测磨损的类型和程度，判断磨损的部位，找出磨损的原因，从而对机床的工作状况进行科学的判断。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,对工作油进行油样分析通常有五个步骤。,(1)采样:采样时必须采集能反映当前机器中各个零部件运行状态的油样，即具有代表性的油样。,(2)检测:指对油样进行分析时，用适当的方法测定油样中磨损磨粒的各种特性，初步判断机床的磨损状态是正常磨损还是异常磨损。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(3)诊断:如机床属于异常磨损状态，则需进一步进行诊断以确定磨损零件和磨损的类型。,(4)预测:指预测处于异常磨损状态的机床零件的剩余寿命和今后的磨损类型。,(5)处理:根据所预测的磨损零件，磨损类型和剩余寿命即可对机床进行处理(包括确定维修方式、维修时间以及确定需要更换的零部件等)。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,油样分析采用的方法有以下几种:,(1)油样铁谱分析法。油样铁谱分析法是目前使用最广泛、最有发展前途的润滑油样分析方法。其基本原理是将油样按一定的严格操作步骤稀释在玻璃试管和玻璃片上，然后光使该玻璃试管或玻璃片通过一个强磁场。在强磁场的作用下，不同大小的磨粒所能通过的距离不同，根据油样中磨粒沉淀的情况即可以判断出机器零件的磨损程度。用光学或电子显微镜观察磨粒形貌，用光学显微镜还可以从磨粒的色泽判断其成分。这样，油样铁谱分析给我们提供了磨损磨粒的数量、粒度、形态和成分四种信息。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,油样铁谱分析法所使用的仪器比较低廉，提供的信息比较丰富。但对于非铁磁材料不够敏感，而且需要熟练的操作人员和遵守严格的操作步骤，才能使分析的结果具有可比性。这种方法适合于检测粒度介于5100,m的磨损磨粒。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(2)油样光谱分析法。油样光谱分析法是利用油样中所含金属元素原子的光学电子在原子内能级间跃迁产生的特征谱线来检测该种元素的存在与否，而特征谱线的强度则与该种金属元素的含量多少有关。这样，通过光谱分析，就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，并依此对相应零部件的工况作出判断，这种方法对有色金属比较适用。油样光谱分析法采用标准的光谱分析仪，这种仪器在生产上使用比较方便，其价格比较贵，从采样到取得分析结果有较长的滞后时间。此外，由于方法本身的限制，不能给出磨损磨粒的形貌细节，所分析的磨粒大小一般只能小于10 m。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,(3)磁塞法。磁塞法早于油样铁谱分析技术，是在飞机、轮船和其他工业部门中长期采用的一种检测方法，该方法也可应用于数控机床。其基本是将磁塞安装在润滑系统中的管道内，用以收集悬浮在润滑油中的铁磁性磨屑，然后用肉眼对所收集到的磨屑大小、数量和形貌进行观测与分析，以此推断机器零部件的磨损状态。由此可以看出，磁塞检查法是一种简便易行的方法，适用于磨屑颗粒尺寸大于50 m的情况.,可见，以上三种方法对磨损粒尺寸的敏感范围是不同的，用它们对工作油液进行分析和观察，都有一定效果，但又各有其局限性，所以三种方法可互为补充。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,噪声也是数控机床机械故障的主信息来源之一，测声法就是利用数控机床运转时发出的声音来进行诊断。,数控机床噪声的声源主要有两类:一类是来自运动的零部件，如电动机、油泵、齿轮、轴承等，其噪声频率与它们的运动频率或固有频率有关;另一类是来自不动的零件，如箱体、盖板、机架等，其噪声是由于受其他振动源的诱发的而产生共鸣引起的。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,噪声测量主要是测量声压级。测量仪器可用简单的声级计，也可用复杂的实验室分析和处理系统。不同构件会发出不同频率的声响，噪声测量时需要对这些声音进行频谱分析，用振动分析仪器对声音进行分析和处理，最后判断是否存在故障及确定故障程度。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,温度是一种表象，它的升降反映了数控机床机械零部件的热力过程，异常的温度变化表明了热故障。所以温度与数控机床的运行状态密切相关，温度监测也在数控机床机械故障诊断的各种方法中占有重要的地位。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,用温度监测法进行机械故障诊断时，通常根据测量时测温传感器是否与被测对象接触，将测温方式分为接触式测温和非接触式测温两大类。其中接触式测温是将测温传感器与被测对象接触，被测对象与测温传感器之间因传导热交换而达到热平衡，根据测温传感器中的温度敏感元件的某一物理性质随温度而变化的特性来检测温度。目前，广泛应用的接触式测温方法主要有热电偶法、热电阻法和集成温度传感器法三种。采用接触式测温方法来测量数控机床各积分的表面温度，具有快速、正确、方便的特点。而非接触式测温主要是采用物体热辐射的原理进行的，又称辐射测温，此种方法在数控机床上不太适用。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,无损探伤是在不损坏检测对象的前提下，探测其内部或外表的缺陷(伤痕)的现代检测技术。在工业生产中，许多重要设备的原材料、零部件、焊缝等必须进行必要的无损探伤，当确认其内部或表面不存在危险性或非允许缺陷时，才可以使用或运行。这种方法在数控机床的制造及其机械故障的诊断中也需要应用。,下一页,返回,上一页,项目二 数控机床机床机械故障诊断方法,目前用于机器故障诊断的无损探伤方法多达几十种，在工业生产检验中，应用最广泛的有超声波探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤等。就其检测对象而言，超声波探伤和射线探伤比较适合于检测机体内部缺陷，而对于机体表面缺陷采用磁粉探伤、渗透探伤则更为合适。除此之外，许多现代无损检测技术如红外线探伤、激光全息摄影、同位素射线示踪等也已获得了应用，对数控机床采用无损探伤技术进行机械故障诊断可有效地提高机床的运行可靠性，另外，对于改进数控机床的设计制造工艺，降低制造成本也具有十分现实的意义。,返回,上一页,项目三 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，其外形如,图3-6,所示。,下一页,返回,项目三 主传动系统的诊断与维修,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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,一、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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,(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，其输出扭矩比较小。,结合上述几种形式，根据日常使用过程中出现的情况，现将数控机床中主传动系统在传动过程中经常出现的主要几种故障现象罗列如下，并说明其对应的故障诊断排除方法。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,另外，在设计时应尽量减少齿轮的对数，适当限制齿轮的直径(尤其在高速传动链中)，这是因为齿轮直径越大，在工作时相对同样转速条件下的线速度就越大。据实验证明，齿轮的线速度降低50%，噪声可降低60 dB。因此，在机床设计时应尽量减少使用线速度超过10 12 m/s的高速齿轮，这是避免主传动系统噪声的非常有效的措施。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,减小齿轮噪声的方法还有:在传动轴刚度允许的条件下采用斜齿或人字齿轮，以减小齿轮的啮合角，从而降低齿轮噪声;提高传动箱箱体的刚性，箱体刚性越好，振动越小，噪声也越小;尽量减小齿轮轴、孔间的配合间隙和传动间隙，即采用消隙的结构;改善润滑条件，确保齿轮啮合面及支撑轴承处润滑正常等。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,对于带传动的形式，产生噪声的主要原因有主轴与电动机连接的皮带过紧，大带轮与小带轮传动平衡情况不佳。此时应移动电动机座，使皮带松紧度合适，将脱离了平衡的带轮重新进行平衡。,有时主传动系统的噪声是由于系统中传动轴承损坏或传动轴弯曲造成的，此时应修复或更换轴承，校直传动轴，以消除噪声。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,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。在数控机床中，由于变速换挡都是由机床根据指令自动完成的，所以组成变速系统的各元件均应适应这一特点。有的数控机床在控制变速油缸运动时采用信号杆配接近开关的组合方式，对解决这一类机械故障是行之有效的方法。即使这样，也应该定期检查接近开关是否因机床振动而产生松脱、移位等现象，从而避免同类故障的发生。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,有时在齿轮传动的系统中也会出现此类故障，这常常是由于在传动系统中采用了摩擦离合器，而摩擦离合器调整过松或磨损过大的原因造成的。此时只需要重新调整摩擦离合器，或是修磨、更换摩擦片即可。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,二、主轴部件,数控机床的主轴部件主要有以下几部分: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自动卡紧及吹屑装置、主轴的准停装置等，如,图3-7,所示。,主轴部件质量的好坏将直接影响加工质量，因此对主轴部件的故障诊断及排除就显得非常重要。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,(1)主轴部件拆卸前的准备。做好相关的技术准备，相关部件的图纸资料、工具的准备，拆卸主轴时需要使用的工具，工作场地的清理清洁。,(2) CK7815型数控车主轴部件的结构及调整(如,图3-8,)。拆卸与调整过程需要注意的事项:,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,主轴为精密部件，选择好拆卸环境，轻拿轻放。,拆卸过程要注意拆卸顺序和使用适当的工具。,轴承的拆卸要注意使用适当的工具，在正确的部位加力。,角接触推力球轴承要注意大口的开口方向，恢复时保持一致。,装配时，调整圆柱棍子轴承的间隙。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,数控机床主轴轴承主要有以下几种配置形式:,(1)前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60,角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承。,(2)前支承采用高精度双列向心推力球轴承。,(3)前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用单列圆锥滚子轴承。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,(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。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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,数控机床主轴中部件的润滑方式通常有:,循环式润滑方式。采用此方式较易出现的故障是，因抽油时间调整不合适导致润滑油外溢以及密封装置本身有破损等缺陷造成的润滑油渗漏。在此情况下，首先应检查吸油管位置是否合适，然后仔细调整好供油量及回抽油量的关系，适当延长吸油时间，最后认真检查主轴端部的密封结构，保证有一定的存油空间，同时更换破损密封件，以确保不漏油。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,高级润滑脂与润滑油混合润滑方式。采用此方式较易出现的故障为:错误地认为将润滑脂填充的越多越好，从而人为地将润滑脂涂抹过多，这样反而容易造成工作时主轴端部发热严重。排除方法是按照主运动参数要求和主轴轴承的型号及规格，严格地计算填入轴承中的润滑脂的量，以避免因轴承润滑脂过少或过多引起的主轴发热。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,另一较常见的故障是润滑油与润滑脂出现混合，最后导致润滑脂稀化并逐步流失，从而造成主轴端部润滑不良，出现故障。这种情况发生后的排除方法是:严格区分油润滑区与脂润滑区，在主轴部件结构上确保润滑油与润滑脂各自独立封闭。对于润滑油，如果是飞溅润滑，则应预留油池，且保证油液面高度不会翻越密封装置进入脂润滑区，同时对密封装置的设计既要考虑不许油液自下而上漫过去，也不许飞溅后落下的油液自上而下渗过去。如果是强制喷淋润滑，则应在保证前面所述条件的基础上，另处增加强制回油装置。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,对于润滑脂，通常采用迷宫封闭式密封，只要润滑脂的填充量计算准确，便可保证能正常工作。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,(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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,采用自动换刀装置常出现的故障有以下几种:,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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,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。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,如碟形弹簧组位移量较小所造成的刀具不能卡紧，此时只需调整碟形弹簧刀组的行程长度即可解决;又如松刀时液压油缸的压力或行程不够导致刀具卡紧后不能松开，只需重新调整油缸液压力或活塞行程开关位置，就能完成松刀动作(如是松刀电磁阀失灵或松刀感应开关失灵，只需更换相应元件即可)。还有的情况是组成拉刀环节的某个零件(如拉杆)受损(变形或断裂)，从而导致拉不紧刀或松不开刀，此时应更换该零件并找出零件受损的原因，如修改结构或更换材料，以确保同样故障今后不再发生。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,还有一类产生于拉刀过程中的故障是因为主轴锥孔中掉进了切屑或其他污物，在拉紧刀杆时，主轴锥孔表面和刀杆的锥柄就会被划伤，并使刀杆发生偏斜造成定位不准，最后致使零件加工尺寸出错。为避免这一类故障发生，必须要确保压缩空气喷气装置能正常工作，以便在装刀前可自动清除主轴锥孔中的切屑、灰尘及其他污物。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,(3)主轴准停装置定向不准或错位。数控机床主轴准停装置很多，主要分为机械方式和电气方式两种。而电气方式又可分别通过磁传感器、编码器和数控系统控制等来实现主轴准停。,在采用电气方式时，由机械部分引起的定向不准或错位等故障，多半是由于连接电气元件的紧固装置因机床工作时的振动或其他意外碰镗而产生了松动，从而导致电气元件移位造成的，较易解决。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,在采用机械方式时，造成同类故障的原因较多。要检查液压缸定位销伸出动作是否灵活，各电器及液压元件工作是否正常、反应是否灵敏等诸多因素。在诊断时应认真检查，逐项排除。但值得注意的是采用这种准停方式，必须要有一定的逻辑互锁作保证，才能使得主轴电动机最后能够正常运转。而此工作可由数控系统所配的可编程控制器来完成。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,三、主传动的维护,(1)熟悉主传动链的结构、性能参数。,(2)注意主轴油箱温度和油量。,(3)如传动链出现故障，应立即停机排除故障。,(4)防止皮带打滑造成的丢失现象。,(5)定期观察液压系统的压力表。,下一页,返回,上一页,项目三 主传动系统的诊断与维修,(6)注意保持主轴与刀柄连接部位及刀柄的清洁。,(7)每年清洗过滤器和更换液压泵滤油器。,(8)每天检查主轴润滑恒温油箱，使油充足。,(9)防止各种杂质进入油箱，保持油液清洁。,(10)要及时调整主轴中液压缸活塞的位移量。,(11)经常检查压缩空气气压，并调整到标准要求值。,返回,上一页,项目四 进给传动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。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,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。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,一、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。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,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:,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,1.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，如,图3-9,、,图3-10,所示。,(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。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,(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。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,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，见,图3-11,、,图3-12,所示。,(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。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,(2)对于轴向压簧调整法，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。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,二、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，其外形如,图3-13,所示。,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，如,图3-14,所示,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,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的故障及相应的诊断排除方法如下:,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,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，分别如,图3-15,、,图3-16,、,图3-17,所示。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,上述三图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，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。,下一页,返回,上一页,项目四 进给传动系统故障的诊断及维修,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