M7130平面磨床电气故障诊断与维修

1绪论1.1机床诊断与维修的背景与意义1.1.1 金属切削机床的背景机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40-60，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。 1.1.2 机床诊断与维修的意义机床在使用过程中，由于材料、工艺、环境、和人为因素的影响，其零部件会逐渐地被磨损、变形、断裂、蚀损等，随着零部件磨损程度的增大，机床的技术状态将会产生劣化，不可避免的将会出现各种各样的故障，机床的功能和精度降低，甚至整机丧失使用价值。保持现场机电设备经常处于良好状态，提高设备利用率，延长使用寿命，是企业提高经济效益的需要。与此同时设备的故障检测维修也成为了一个热门行业，机床的维修技术不仅是保障机床正常运行的前提，对机床技术的发展和完善也起到了巨大的作用。机床故障诊断与维修的基本目的就是提高机床的可靠性，机床的可靠性是指在规定的时间内、规定的工作条件下维持无故障工作的能力。所以设备维修与管理人员成为企业的重要部分人员，机床故障诊断与维修也成为机床的重要组成部分。这就需要设备维修与管理人员必须明白机床的结构、工作性能及规格参数和日常维护等。以便使设备正常运行，企业已经意识到这一重要因素，并大力培养高素质设备维修管理人员，以此来保障生产的正常运行，保障企业的生产效率，保障企业的发展。1.1.3 金属切削机床在国民经济中的地位 在我国的各个工农业生产部门、科研单位和国防部门中，使用着大量各式各样的机器、仪器和工具。这些机器、仪器和工具大部分是由一定形状和尺寸的金属零件所组成，生产这些零件并将它们装配成机器、仪器或工具的工业，称为机械制造工业（也称及其制造工业）。机械制造工业的任务，就是为国民经济各部门、科研单位和国防部门提供现代化的技术装备。如果我们没有强大而完整的现代化机械制造工业，就无法用现代化的装备来武装各个国民经济部门、科研单位和国防部门，就不能独立而迅速的发展社会主义革命和社会主义建设事业。为了多快好省的建设现代化的社会主义强国，机械制造工业必须为各个部门提供现代化的技术装备，这就要求机床工业部门首先要为各机械制造厂提供先进的现代化机床装备。所以，机床工业在我国社会主义建设中，在实现工业、农业、国防和科学技术现代化中，将起着重大的作用。1.2 金属切削机床的相关基础知识1.2.1 机床的分类 （一）按加工性质和所用刀具分类 机床分类及代号（目前我国将机床分为十一大类）如表1-1。表1-1机床分类及代号类别车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床锯床其他机床代号CZTM、2M、3MYSXBLGQ读音车钻镗磨、二磨、三磨牙丝铣刨拉割其他 （二）按机床工作精度分类 1.普通机床。指的是普通级别的机床，包括：普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床等。 2.精密机床。主要包括：磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床和其他各种精密机床。 3.高精度机床。主要包括：坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机、高精度刻线机和其他高精度机床。 （三）按机床加工件大小和机床自身重量分类。 类别 机床本身重量（吨） 仪表机床 中、小型机床（一般机床） 10 大型机床 1030 重型机床 30100 特重型机床 100 （四）按机床通用性分类 通用机床（万能机床）。这类机床的加工范围广泛，可以加工多种零件的不同工序。由于其通用性范围较广，它的结构往往比较复杂。适用于单件、小批生产。例如，普通车床、卧式镗床、万能升降台铣床等均属于通用机床。1.2.2 机床传动的基本组成部分 为了实现加工过程所需要的各种运动，机床必须有运动源、传动装置和执行机构3个基本部分。 1.运动源：运动源是为执行件提供运动和动力装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。可以几个运动共用一个运动源，也可以每个运动均有单独的运动源。 2.传动装置（传动件）：传动装置是传递运动和动力的装置，通过它把执行件和运动源有关的执行件之间联系起来。机床的传动装置有机械、液压、电气和气压等多种形式。其中，常见的机械传动有齿轮、链轮、带轮、丝杠、螺母等。 3.执行机构：执行机构是执行机床的部件，如主轴、刀架和工作台等。其任务是装夹刀具或工件，并直接带动它们完成一定形式的运动（旋转或直线运动），并保证其运动轨迹的准确性。1.2.3 机床的切削加工机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的，其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。 表面形成运动是使工件获得所要求的表面形状和尺寸的运动，它包括主运动、进给运动和切入运动。主运动是从工件毛坯上剥离多余材料时起主要作用的运动，它可以是工件的旋转运动（如车削）、直线运动（如在龙门刨床上刨削），也可以是刀具的旋转运动（如铣削和钻削）或直线运动（如插削和拉削）；进给运动是刀具和工件待加工部分相向移动，使切削得以继续进行的运动，如车削外圆时刀架溜板沿机床导轨的移动等；切入运动是使刀具切入工件表面一定深度的运动，其作用是在每一切削行程中从工件表面切去一定厚度的材料，如车削外圆时小刀架的横向切入运动。 辅助运动主要包括刀具或工件的快速趋近和退出、机床部件位置的调整、工件分度、刀架转位、送夹料，启动、变速、换向、停止和自动换刀等运动。评价机床技术性能的指标最终可归结为加工精度和生产效率。加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和机床的精度保持性。生产效率涉及切削加工时间和辅助时间，以及机床的自动化程度和工作可靠性。这些指标一方面取决于机床的静态特性，如静态几何精度和刚度；而另一方面与机床的动态特性，如运动精度、动刚度、热变形和噪声等关系更大。 1.2.4 机床的结构1. 高强度床身结构 单件壁体厚壁铸造式斜体床身设计，易于零件装卸。X方向上45度斜体床面便于自动或手动地排除冷却液及铁屑。2. 高精度线性导轨机床在宽床身上安装了采用免维护、长寿命设计，预加终生润滑的低摩擦线性滚动导轨，可保证高刚性、高承载能力以及动态稳定性，并可确保机床全行程地定位精度和加工精度。低摩擦线型滚动导轨的滚动摩擦系数是传统导轨地五十分之一，它可使失动量减到最低，不仅大大提高机床定位精度而且可实现高速切削时的稳定性。3. 主轴箱及主轴组件主轴箱经计算有限元分析设计，坚固，确保重切削时的主轴刚性。每一个直接安装在主轴箱上的筒形主轴组件，都是在经过ISO认证的超洁净室中精细装配、动平衡、并通过严格测试。主轴上装有一套高频脉宽调制型驱动装置，这个驱动装置可以直接接入三相电源，并向三相主轴电机提供电源。电源的开启是通过全数字控制环中的绝缘栅型双极晶体管装置来完成的。主轴还具有高效制动能力，使得主轴可以极快的速度变换转向。电机可以完全免受过载的损害，并且各种发热部件都安装在电机内部，以便进行更好的保护。省略了齿轮传动而代以重载齿形皮带直接传动，可实现低转速时大扭矩输出以及宽的恒功率速度范围。驱动系统采用与负载无关的恒扭矩输出，这样就保证了全转速范围的优异加减特性。主轴轴承以强制油雾自动润滑系统、配以独特的热补偿系统，确保机床在各种工作情况下的高精度加工。1.2.5 机床的日常维护 1.每天作业完毕应用毛刷对磨床做全身清理。严禁用空气枪对工作台或导轨直吹，以防止铁屑进入导轨，影响磨床精度。 2.作业时严禁使用风扇对着工作台吹，以防止灰尘铁屑卷进导轨，影响导轨精度和手感。 3.磨床导轨油应及时更换和添加，一般看油镜的油如果混浊或发黑就要换，时间掌控在3-6个月更换一次，首次第三个月，以后6个月换一次。 4.磨床导轨润滑油请使用专用润滑油，一般以32#导轨油为宜。5. 定期检查磨床工作台钢索是否松弛，锁紧防止断裂或影响手感精度。 6.定期检查机身在工作中是否平稳，是否水平。1.3 本次毕业设计完成的主要任务1在系统查阅学习制造类书籍、期刊论文和技术资料的基础上，完成选题的背景和意义、机床金属切削相关基础知识以及本毕业设计完成的主要任务等内容的书写。2维修前技术准备，主要包括M7130型平面磨床的电气原理图分析与机械结构分析、机床电气故障常用的诊断与维修方法、机床机械故障常用的诊断与维修方等内容。3.对3种以上的故障进行现象描述、可能机械与电气故障原因的分析、维修前的工具和资料准备、故障检修方案的制定以及故障检修流程图的制定与绘制。 2 维修前技术准备2.1 M7130平面磨床的结构及原理2.1.1现代磨床的主要特点 1. 从规格上看，以小型平磨为主。台面宽200mm以下的几乎占50%，小规格机床的运输及布展比较方便；国外平磨不分普通、精密、高精度的精度等级，相对小规格机床，精度容易做得很高；在国际市场上，中、小规格平磨的潜在需求很大。2. 从控制上看，70%以上的为数控型，有单轴、双轴及三轴数控，最多达五轴控制，尤其是400以上的大规模机型，全为数控型。由于技术水平的发展导致功能变化，平磨已从传统的平面磨向成形磨转变，常规控制已难以实现功能要求。数控平磨已形成一个市场潮流。3. 从功能上看，50%以上的平磨不仅仅用于水平平面加工，而且向成形、台阶、切入、快速抖动、三维空间曲线等表面磨削加工。以平磨为基础变化而成的五轴联动磨削中心，可实现非平面型复杂曲面的磨削；研制的柔性磨削系统，可实现成形、无心、外圆、工具、轮廓等磨削工艺等，反应出平磨是磨床中演变潜力最大的一种机型。2.1.2 M7130平面磨床的结构及特点M7130是卧轴圆台平面磨床：适用于磨削圆形薄片工件，并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的外形工件。卧轴矩台平面磨床，国家标为M71系列平面磨床，即带有卧式磨头主轴，矩形工作台的平面磨床。主要功能是用砂轮的周边磨削工件平面，也可以用砂轮的端面磨削工件的槽和凸缘的侧面，磨削精度和光洁度都较高。适宜于磨削各种精密零件和工模具，可供机械加工车间、机修车间和工具车间作精密加工使用。中国传统的卧轴矩台平面磨床是从原苏联引进并消化改进的M71系列，特点是磨床主轴侧挂，主轴采用轴瓦支撑，适合粗加工重切削。近年来欧美国家更流行时十字鞍座结构的卧轴矩台平面磨床，主轴采用精密精珠轴承支撑，更适合于磨削。M7130具有以下特点： （1）机床布局采用立柱右置，磨头、拖板与立柱的结构有新的突破，整机刚性更好。 （2）磨头采用国际通行的滚动轴承结构形式。 （3）机床的垂直、横向进给运动采用滚珠丝杠副，进给灵敏度高。 （4）工作台横向运动由叶片泵驱动，运动平稳，噪声小。油池配有冷却装置，温升低，热变形小。 （5）磨头垂直运动有快速升降装置，操作方便，横向运动由变频电机驱动，可无级调速。 （6）机床的垂直、横向进给部分留有伺服电机安装位置，根据需要可配置数控系统成为数控机床。 M7130卧轴矩台平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、立柱、操作柄等构成，外形结构如下图2-1所示。平面磨床实物图如2-2所示。图2-1 M7130平面磨床的结构 1立柱；2滑座；3砂轮箱；4电磁吸盘；5工作台；6床身图2-2 M7130平面磨床实物图2.1.3 M7130平面磨床的原理工作台上装有电磁吸盘，用以吸持工件。工作台在床身导轨上作往复运动(纵向运动)。固定在床身上立柱上带有导轨，滑座在立柱导轨上作垂直运动；而砂轮箱在滑座的导轨上作水平运动(横向运动)，砂轮箱内装有电机，电动机带动砂轮作旋转运动。平面磨床在加工工件过程中，砂轮的旋转运动是主运动，工作台往复运动为纵向进给运动，滑座带动砂轮箱沿立柱导轨的运动为垂直进给运动，砂轮箱沿滑座导轨的运动为横向进给运动。工作时，砂轮旋转，同时工作台带动工件右移（如图2-3）工件被磨削。然后工作台带动工件快速左移，砂轮向前作进给运动，工作台再次右移，工件上新的部位被磨削。这样不断重复，直至整个待加工平面都被磨削。矩形工作台平面磨床上工作图如图2-3所示。 图2-3 矩形工作台平面磨床上工作图 1砂轮；2主运动；3纵向进给运动；4工作台；5横向进给 2.1.4 M7130平面磨床的运动特点机床在加工过程中，必须形成一定形状的发生线(母线和导线)，才能获取所需的工件表面形状。因此，机床必须完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。此外，还有多种辅助运动。 (一)主运动 平面磨床的主运动是指砂轮的旋转运动，线速度3050米/秒。为保证消磨加工质量，要求砂轮有较高转速，通常采用两级笼型异步电机拖动；为提高砂轮主轴的刚度，采用装入式砂轮电动机直接拖动，电动机与砂轮主轴同轴；砂轮电动机只要求单方向旋转，可直接启动无调速和制动要求。主运动和进给运动示意图如图2-4所示。 图2-4 主运行和进给运动示意图 (二)进给运动工件或砂轮的往返运动为进给运动，有垂直进给、横向进给及纵向进给三种。工作台每完成一次纵向往返运动时，砂轮箱做一次间断性的横向进给；当加工完整个平面后，砂轮箱作一次间断性的垂直进给。(三)辅助运动机床在加工过程中还需一系列辅助运动，其功能是实现机床的各种辅助动作，为表面成形运动创造条件。它的种类很多，如进给运动前后的快进和快退；调整刀具和工件之间正确相对位置的调位运动；工件夹紧；工作台横向运动；工作冷却等操纵控制运动。1. 工件夹紧 工作台表面的T形槽可以直接安装大型工件；也可以安装电磁吸盘，电磁吸盘通入直流电流时，可同时吸持多个小工件进行磨消加工；在加工过程中，工件发热可自由伸展，不易变形。当电磁吸盘通入反响直流小电流可以使工件去磁，方便卸下工件。 2.工作台横向、纵向、垂直三个方向的快似移动 辅助运动还有砂轮箱在滑座水平导轨上快速横向运动、基座沿立柱垂直导轨的迅速垂直运动、工作台往返运动速度的调整和速度移动等。3.工件冷却 冷却泵电动机拖动冷却泵，提供切削液冷却工件，以减小工件在磨消加工中的热变形并冲走磨削，保证加工质量。冷却泵电动机同样只需要方向旋转，可直接启动，无调速和制动要求。2.1.5 M7130平面磨床主要规格与检验标准(1)M7130平面磨床的主要规格 工作台面尺寸(长宽 )1000300mm 工件最大尺寸(长宽高 )1000300400mm 工作台纵向行程 最大1175mm 最小 200mm 磨头横向行程 手动 350mm 液动 350mm 磨头垂直行程 手动 400mm 主轴中心线到台面的距离 最大 575mm 最小 125mm 工作台纵向移动速度(无极调速) 3-28m/min 磨头横向进给： 连续进给速度(无极调速) 0.5-4.5m/min 工作台纵向移动单行程时断续进给量 (无极调速)1-30mm 断续进给的容许不均匀量 5mm以下40% 5-10mm% 10-30mm20 磨头垂直进给刻度盘每格0.1mm 砂轮尺寸 外径 最大 350mm 最小 250mm 内径 127mm 宽度 40mm 工作台T形槽槽数 3 宽度 14mm 砂轮电动机 功率 4.5w 转数 1440r/min 油泵电动机 功率 2.8kw 转数 1430/min 冷却电动机 功率 0.125kw 转数 2790r/min （2）M7130平面磨床的检验标准M7130平面磨床的检验标准如表2-1表2-1 M7130平面磨床的检验标准序号检验项目允差(mm)实测1床身(或拖板)纵向导轨精度：a. 在垂直平面内的直线度b. 在垂直平面内的平行度a. 0.02/1000b. 0.02/1000 2床身(或拖板)纵向导轨在水平面内的直线度0.02/10003工作台面的平面度0.01/10004工作台(或拖板)移动对工作台面的平行度：A.横向 b.横向a.0.015/1000b.0.01/10005中央或基准T形槽对工作台纵向移动的平行度0.015/10006工作台(或磨头)横向移动对工作台纵向移动的垂直度0.03/3007磨头垂直移动对工作台面的垂直度和直线度(在横向垂直平面内)0.04/3008砂轮主轴轴线对工作台面的平行度0.019砂轮主轴的轴向窜动0.0110砂轮主轴轴线对工作台的平行度0.025/30011砂轮主轴轴线对中央或基准T形槽的垂直度0.015/30012磨削5块圆柱形或方形试件0.005/30013磨削整块试件0.03/3002.2 M7130平面磨床的电气控制线路分析2.2.1主电路分析 M7130平面磨床的电气控制电路如图2-5所示。电源开关及保护砂轮电动机冷却泵电动机液压泵电动机控制电路保护砂轮控制液压泵控制整流变压器整流器电磁吸盘照明 图2-5 M7130平面磨床的电气控制电路图M7130平面磨床电路图如图2-4所示。该线路分为主电路、控制电路、电磁吸盘电路和照明电路四部分。 1主电路分析 QS1为电源开关。主电路中有三台电动机，M1为砂轮电动机，M2为冷却泵电动机，M3为液压泵电动机，其控制和保护电器见表2-2所示。表2-2 控制和保护电器名称及代号 作 用控制电器 过载保护电器短路保护电器砂轮电动机 M1 拖动砂轮高速旋转接触器KM1热继电器 KH1熔断器 FU1冷却泵电动机 M2供应冷却液 接触器 KM1和接插器X无熔断器 FU1液压泵电动机 M3为液压系统提供动力接触器 KM2 热继电器 KH2熔断器 FU1 M7130平面磨床的主要运动形式及控制要求如表2-3所示。表2-3 M7130平面磨床的主要运动形式及控制要求运动种类 运动形式 运动形式 主运动砂轮的高速旋转 (1)为保证磨削加工质量，要求砂轮有较高的转速，通常采用两 极笼型异步电动机拖动 (2)为提高主轴的刚度，简化机械结 构，采用装入式电动机，将砂轮直接 装到电动机轴上 进给运动 工作台的往复运 动(纵向进给) (1)液压传动，因液压传动换向平稳，易于实现无级调速。液压泵电动机 M3拖动液压泵，工作台在液压作用下作纵向运动 (2)由装在工作台前侧的换向挡铁碰撞床身上的液压换向开关 砂轮架的横向(前后)进给 (1)在磨削的过程中，工作台换向一次，砂轮架就横向进给一次(2)在修正砂轮或调整砂轮的前后位置时，可连续横向移动 (3)砂轮架的横向进给运动可由液压传动，也可用手轮来操作砂轮架的升降运 动(垂直进给) (1)滑座沿立柱的导轨垂直上下移动，以调整砂轮架的上下位置，或使砂轮磨人工件，以控制磨削平面时工件的尺寸 辅助运动 工件的夹紧 (1)工件可以用螺钉和压板直接固定在工作台上 (2)在工作台上也可以装电磁吸盘， 将工件吸附在电磁吸盘上。此时要有充磁和退磁控制环节。为保证安全，电磁吸盘与三台电动机M1、M2、M3 之间有电气联锁装置，即电磁吸盘吸合后， 工作台的快速移动 工作台能在纵向、横向和垂直三个方向快速移动，由液压传动 机构实现 工件的夹紧与放松 由人力操作 工件冷却冷却泵电动机 M2 拖动冷却泵旋转供给冷却液；要求砂轮电动机 M1 和冷却泵电动机 Mj 要实现顺序控制 2.2.2 控制电路分析 控制电路采用交流 380V 电压供电，由熔断器 FU2 作短路保护。 1.控制电路分析，如图2-5所示。 当转换开关 QS2 的常开触头(6区)闭合，或电磁吸盘得电工作，欠电流继电器 KA 线圈得电吸合，其常开触头(8 区)闭合时，接通砂轮电动机 Ml 和液压泵电动机 M3 的控制电路，砂轮电动机 Ml 和液压泵电动机 M3 才能启动，进行磨削加工。 砂轮电动机 M1 和液压泵电动机 M3 都采用了接触器自锁正转控制线路，SB1、SB3 分别是它们的启动按钮，SB2、SB4 分别是它们的停止按钮。 (1)液压电动机控制 在 QS2 或 KA的常开触点闭合情况下，按下 SB3KM2 线圈通电，其辅助触点(9 区)闭合自锁M3 旋转，如需液压电动机停止，按停止按钮 SB4 即可。 (2)砂轮和冷却泵电动机控制在 QS2 或 KA 的常开触点闭合情况下，按下SB1KM1 线圈通电，其辅助触点(7 区)闭合自锁Ml和 M2 旋转，按下 SB2，砂轮和冷却泵电动机停止。 2电磁吸盘电路 电磁吸盘是用来固定加工工件的一种夹具。它与机械夹具比较，具有夹紧迅速、操作快速简便、不损伤工件、一次能吸牢多个小工件，以及磨削中工件发热可自由伸缩、不会变形等优点。不足之处是只能吸住铁磁材料的工件，不能吸牢非磁性材料(如铝、铜等)的工件。 (1)电磁吸盘构造及原理，如图2-6所示。 图2-6 电磁吸盘构造 电磁吸盘线圈通以直流电，使芯体被磁化，将工件牢牢吸住，其工作理原如图 2-5所示。图中 1 为钢制吸盘体，在它的中部凸起的芯体 A上绕有线圈 2，钢制盖板 3 被隔磁层 4 隔开。在线圈2 中通入直流电流、芯体磁化。磁通经由盖板、工件、盖板、吸盘体、芯体 A形成闭合回路，将工件5 牢牢吸住。盖板中的隔磁层由铅、 图2-5电磁吸盘原理图钢、黄铜及巴氏合金等非磁性材料制成，其作用是使磁力线都通过工件再回到吸盘体。不致直接通过盖板闭合，以增强对工件的吸持力。 (2)电磁吸盘电路分析 电磁吸盘电路包括整流电路，控制电路和保护电路三部分。 整流变压器 T1 将 220V 的交流电压降为 145V，然后经桥式整流器 VC 后输出 110V 直流电压。QS2 是电磁吸盘 YH 的转换开关(又叫退磁开关)，有“吸“放松”和“退磁”三个位置。 如果有些工件不易退磁时，可将附件退磁器的插头插入插座 XS，使工件在交变磁场的作用下进行退磁。 若将工件夹在工作台上，而不需要电磁吸盘时，则应将电磁吸盘YH的X2插头从插座上拔下,同时将转换开关QS2扳到“退磁”位置，这时接在控制电路中QS2的常开触头(6区)闭合，接通电 动机的控制电路。 电磁吸盘的保护电路是由放电电阻R3和欠电流继电器KA组成。因为电磁吸盘的电感很大,当电磁吸盘从“吸合”状态转变为“放松”状态的瞬间，线圈两端将产生很大的自感电动势，易使线圈或 使线圈或 使线圈或其他电器由于过电压而损坏。电阻R3的作用是在电磁吸盘断电瞬间给线圈提供放电通路， 吸收线圈释放的磁场能量。欠电流继电器KA用以防止电磁吸盘断电时工件脱出发生事故。 电阻 R1 与电容器 C 的作用是防止电磁吸盘回路交流侧的过电压。熔断器 FU4 为电磁吸盘提供短路保护。 (4)照明电路 照明变压器 T2 将 380V的交流电压降为 36V的安全电压供给照明电路。EL为照明灯，一端接地，另一端由开关 SA控制。熔断器 FU3 作照明电路的短路保护。 2.3 机床电气故障检修的常用方法2.3.1机械故障检修的常用方法 机械故障诊断通常是依靠人的感官(视、听、触、嗅)功能或一些简单的仪器工具实现对机电设备故障诊断的。由于这种方法充分发挥了领域专家有关机电设备故障诊断的技术优势，因而在对一些常见该设备进行故障诊断时，具有经济、快速、准确的特点。常用的简易方法主要有听诊法、触测法和观察法。1. 听诊法设备正常运转时，发生的声响总是具有一定的音律和节奏的，利用这一特点，通过人的听觉功能就能对比出设备是否产生了重、杂、怪、乱的异常噪声，从而判断设备内部是否出现了松动撞击、不平衡等故障隐患；此外用手锤敲打零件，听其是否发出破裂杂声，可判断有无裂纹产生。这是主要依靠人的感官的一种听诊方法。另一种听诊法是利用电子听诊器，像医生给病人看病一样，将电子听诊器的探针接触机器，听诊器的震动传感器，采集机床运转时发生的振动量(用加速度、速度、位移表示)，经转换、放大后输出，检测人员通过耳机即可测听。由于完好设备的震动特征和有故障设备的振动特征不同，反映在听诊器耳机中的声音也不同，故根据声音的差异即可判断出故障。如当耳机出现清脆尖细的噪声时，说明振动频率较高，一般是尺寸相对较小的零件或强度相对较高的零件发生微小裂纹或局部缺陷；当耳机传出混浊低沉的噪声时，说明振动频率较低，一般是尺寸相对较大或强度相对较低的零件发生较大的裂纹或缺陷。当耳机传出的噪声比平时强时，说明故障正在发展，声音越大，故障越严重。当耳机传出的噪声是无规律地间歇出现时，说明有零件或部件发生了松动。2.触测法用人的触觉可以监测设备的温度、振动及间隙的变化情况。人手上的神经纤维可以比较准确的分辨出80以内的温度。如当机件温度在0左右时，手感冰凉，若触摸时间较长会产生刺骨痛感；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，但一般可忍受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。为防止意外事故发生，触摸时应试触后再细触，以估计机件的温升情况。零件间隙的变化情况可采用晃动机件的方法来检查。这种方法可以感觉出0.10.3mm的间隙大小。用手触摸机件可以感觉振动的强弱变化和是否产生冲击，以及滑板的爬行情况。此外，用配有表面热电探头的温度计进行故障的简易诊断，在滚动轴承、滑动轴承、主轴箱、电动机等机件的表面温度的测量中，具有判断热异常位置迅速、数据准确、触测过程方便的特点。3.观察法观察法时利用人的视觉，通过观察设备系统的及相关部分的一些现象，进行故障诊断的。观察法可以通过人直接进行观察，如可以观察设备上的机件有无松动、裂纹及其损伤；可以检查润滑是否正常，有无干摩擦和跑、冒、滴、漏现象，可以查看油箱沉积物中金属磨粒的多少、大小及特点，以判断相关零件的磨损情况；可以检测设备运动是否正常，有无异常现象发生；可以观看设备上安装的各种反映设备工作状态的仪表和测量工具了解数据的变化情况，判断设备工作状况等。在把观察得到的各种信息尽享综合分析后，就能对设备是否存在故障、故障部位、故障的程度及故障的原因作出判断。2.3.2机床电气故障检修的常用方法 电气设备故障的类型大致可分为两大类，一类是有明显外表特征并容易被发现的，例如电动机、电器的显著发热、冒烟甚至发出焦臭味或火花等；另一类是没有外表特征的，此类故障常发生在控制电路中，由于元件调整不当，机械动作失灵，触头及压接线端子接触不良或脱落，以及小零件损坏，导线断裂等原因所引起。采用的检测判断方法、手段和步骤如下： 1. 电压法 使用万用表的交流电压档逐级测量控制线路中各种电器的输出端(闭合状态) 电压，以迅速查明故障点以下图的正转控制回路为例，其电压测量法的操作步骤如下： a、将万用表的转换开关置定交流档500v量程。b、接通控制电路电源(注意先断开主电路)。 c、检查电源电压将黑表笔接到a图的端点1上(俗称接地)，再用红表笔去测量端点2。若端点2无电压或电压异常说明电源部分有故障，可检查控制电源变压器及熔断保护器等；若端点2的电压正常，即可继续按以下步骤操作。 d、按下SB1。若KM正常吸合并自锁，说明该控制回路无故蹿，应顺序检查其主电路；若KM不能吸合或自锁，则继续按以下步骤操作。 e、用红表笔测量端点3。若所测电压值与电源电压不相符，一般可考虑是触头或引线接触不良；若无电压，则应检查热继电器是否已动作，必要时还应排除主电路中导致热继电器动作的原因。 f、用红表笔测量端点4。若无电压，一船可考虑按钮SB2未复位或是接线松脱； g、最后按住SB1来测量端点5。若无电压，可考虑是触头接触不良或接线松脱；若电压值正常，则应考虑接触器KM可能有内部开路故障。 综上所述，电压测量法的测量要点为： (1)用黑表笔接地，用红表笔依次测量各端点的电压。 (2)主令电器的常开触头出线端在正常情况下应无电压常闭触头的出线端在正常情况下，所测电压应与电源电压相符。若有外力使触头动作，则测量结果应与末动状态的测量结果相反。 (3)接触器和继电器的控制触头在前面电路导通的前提下，其出线端的电压应与主令电器的测量结果一致。 (4)对于各耗电元件(如电磁线圈)，仅用电压测量法还不能确定其故障原因。2. 电阻法 电压测量法虽然使用起来既方便又准确，但必须带电操作，而且不适用于耗电元件。而电阻测量法正好可弥补它的不足。以b图的正转控制回路为例介绍电阻测量法的操作步骤如下： a、将万用表的转换开关置于电阻挡的适当量程上 b、断开被测电路的电源。 c、断开被测电路与其它电路并联的连线d、用两支表笔分别接触端点2和3，若阻值无穷大说明热继电器已动作断开，或是接线松脱e、用两支表笔分别接触端点3和4。若阻值无穷大，说明SB2复位不良或接线松脱。f、用两支表笔分别接触消点4和5。 当按住SB1时，两点间的阻值应为零；松开SB1g、对于接触器线圈这类耗电元件，其进出线两端点间的阻值应与该电器铭牌上标注的阻值相符。若实测阻值偏大说明内部出现接触不良；若实测的阻值偏小或为零，则说明内部的绝缘损坏甚至被击穿。对于未注明阻值的电器，可根据铭牌上的额定工作电压和功率将电阻值换算出来 在实际的电气修理过程中，往往都将电压测量法和电阻测量法结合起来灵活运用，再根据线路的电气原理图进行分析和检查就能迅速查明故障原因。后，两点间的阻值应为无穷大。 3 M7130平面磨床的典型故障检修方案的制定3.1 故障现象描述 故障一描述：M7130平面磨床的三台电动机不能启动。 故障二描述：M7130平面磨床电磁吸盘无吸力。3.2平面磨床修理前应做的准备工作及检查项目3.2.1 平面磨床修理前应做好的准备工作平面磨床修理前的准备工作重要包括对所修机床前状态的调查，即对机床的精度状况、故障情况的调查和分析，然后编制技术准备书，制定基本修理方案，列出所要更换或修复零件的明细表。准备工作的好坏直接影响到大修工作的顺利进行和维修质量，应力求准确、全面、可行。3.2.2 平面磨床维修前应检查的项目 (1)检查磨头进给落刀情况，以确定是否更换丝杠副。 (2)调查机床使用中有没有“抱轴”现象，轴承的承载能力如何，并现场观察磨头主轴、轴瓦磨损情况，确定主轴轴瓦的修换。 (3)检查床身、立柱、滑板各处导轨有没有严重拉毛和磨损情况，确定修复方案。(4)观察工作台速度均匀性，再检查液压缸磨损情况，确定液压缸修复方案。(5)观察液压泵工作性能，初步了解操纵箱的性能。听液压泵声音，测流量及压力参数，确定液压泵修换情况。 (6)检查磨头进给和爬行情况，确定磨头液压缸修复方案。 (7) 对其它零件的磨损情况作调查和了解，编制技术准备书。3.3资料和工具准备依据机床的故障现象，为了更好的排除故障，确定故障检修所需的工具、仪器、资料、备件如下表3-1所示，M7130平面磨床元件如表3-1所示。 表3-1 M7130平面磨床元件明细表工具试电笔、电工刀、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳、螺钉旋具、活扳手等。仪器数字式万用表、兆欧表、钳形电流表等。资料电气CAD工程实践技术、机床电气控制、机电设备故障诊断与维修、机电设备故障诊断与维修技术、通用设备机电维修铣床常见故障诊断与检修、工厂电气控制技术(第二版)、金属切削机床与数控机床、M7130平面磨床电气原理图册等。备件交流接触器、中间继电器、按钮、电动机、熔断器等常用电器元件。代号 名 称型 号 规 格 数量用 途 M1砂轮电动机 W451-4 4.5kW 220/380V 1440 r/min 1 驱动砂轮 M2 冷却泵电动机 JCB-22 125 W 220/380 V 2790r/min1驱动冷却泵 M3 液压泵电动机 J042-42.8 kW 220/380V 1450 r/min1驱动液压泵 QS1电源开关HZ1-25/3 1引入电源 QS2 转换开关 HZ1-10P31控制电磁吸盘 SA 照明灯开关1控制照明灯 FU1熔断器RL1-60/3060A 熔体 30A 3电源保护FU2 熔断器 RL1-15/515A 熔体 5A 2控制电路短路FU3 熔断器 BLX-1 1 A 1照明电路短路 FU4 熔断器 RL1-152 15 A 熔体 2 A 1保护电磁吸盘KM1 接触器 CJ10-10 线圈电压 380 V 1控制 M1 KM2 接触器CJ10-10 线圈电压 380 V 1控制 M3 KH1热继电器JR10-10 整定电流 9.5 A 1M1 过载保护 KH2 热继电器 JRl0-10 整定电流 6.1 A 1M3 过载保护T1 整流变压器 BK-400 400 VA 220/145 V 1降压 T2 照明变压器 BK-5050 VA 380/36 V 1降压 VC 硅整流器GZH 1A 200 V 1输出直流电压 YH 电磁吸盘 1.2 A 110 V 1工件夹具 KA 欠电流继电器JT311L 1.5 A 1保护用 SB1 按钮 LA2 绿色 1启动 M1 SB2 按钮 IA2 红色 1停止 M1 SB3 按钮 IA2绿色 1启动 M3 SB4 按钮 LA2 红色 1停止 M3 R1 电阻器 GF 6 W 125 1放电保护电阻R2 电阻器 GF 50 W 1 000 1退磁电阻 R3电阻器 GF 50 W 500 1放电保护电阻 C 电容器 600 V 5 F 1保护用电容 EL照明灯 JD3 24 V 40 W 1工作照明 X1 接插器 CY0-361控制 M2 用 X2 接插器 CY0-36 1电磁吸盘用XS插座 250 V 5 A 1 退磁器用 附件 退磁器 TC1TH/H 1工件退磁用 3.4故障相关工作原理分析3.4.1三台电动机不能启动故障原因分析三台电动机介绍：M1砂轮电动机，型号为W451-4 ，规格为4.5kW 220/380V 1440 r/min，作用是为拖动砂轮机高速旋转。M2为砂轮电动机，型号为JCB-22，规格为125 W 220/380 V 2790r/min，作用是供应冷却液。 M3为液压泵电动机，型号为J042-4，规格为2.8 kW 220/380V 1450 r/min，作用是为液压系统提供动力。 转换开关 QS2 的常开触头(6区)闭合，或电磁吸盘得电工作，欠电流继电器 KA 线圈得电吸合，其常开触头(8 区)闭合时，接通砂轮电动机 Ml 和液压泵电动机 M3 的控制电路，砂轮电动机 Ml 和液压泵电动机 M3 才能启动，进行磨削加工。 砂轮电动机 M1 和液压泵电动机 M3 都采用了接触器自锁正转控制线路，SB1、SB3 分别是它们的启动按钮，SB2、SB4 分别是它们的停止按钮。 (1)液压电动机控制 在 QS2 或 KA的常开触点闭合情况下，按下 SB3KM2 线圈通电，其辅助触点(9 区)闭合自锁M3 旋转，如需液压电动机停止，按停止按钮 SB4 即可。 (2)砂轮和冷却泵电动机控制在 QS2 或 KA 的常开触点闭合情况下，按下SB1KM1 线圈通电，其辅助触点(7 区)闭合自锁Ml和 M2 旋转，按下 SB2，砂轮和冷却泵电动机停止。 在分析工作原理的基础上M7130平面磨床三台电动机不能启动的原因有以下几种： 可能原因一：U1、V2、W12三相交流电源故障； 可能原因二：01电源电压不是380V；可能原因三：转换开关QS2扳至“吸合”时欠电流继电器KA(34)未导通； 可能原因四：转换开关QS2扳至“退磁”时QS2(34)故障； 可能原因五：电阻器FR1和FR2触头接触不良；3.4.2电磁吸盘无吸力故障原因分析 电磁吸盘电路包括整流电路，控制电路和保护电路三部分。 整流变压器 T1 将 220V 的交流电压降为 145V，然后经桥式整流器 VC 后输出 110V 直流电压。QS2 是电磁吸盘 YH 的转换开关(又叫退磁开关)，有“吸“放松”和“退磁”三个位置。 如果有些工件不易退磁时，可将附件退磁器的插头插入插座 XS，使工件在交变磁场的作用下进行退磁。 若将工件夹在工作台上，而不需要电磁吸盘时，则应将电磁吸盘YH的X2插头从插座上拔下,同时将转换开关QS2扳到“退磁”位置，这时接在控制电路中QS2的常开触头(6区)闭合，接通电 动机的控制电路。 电磁吸盘的保护电路是由放电电阻R3和欠电流继电器KA组成。因为电磁吸盘的电感很大,当电磁吸盘从“吸合”状态转变为“放松”状态的瞬间，线圈两端将产生很大的自感电动势，易使线圈或 使线圈或 使线圈或其他电器由于过电压而损坏。电阻R3的作用是在电磁吸盘断电瞬间给线圈提供放电通路， 吸收线圈释放的磁场能量。欠电流继电器KA用以防止电磁吸盘断电时工件脱出发生事故。 电阻 R1 与电容器 C 的作用是防止电磁吸盘回路交流侧的过电压。熔断器 FU4 为电磁吸盘提供短路保护。 在分析电磁吸盘工作原理的基础上M7130平面磨床电磁吸盘吸力不足的原因有以下几种： 可能原因一：U1、V2、W12三相交流电源不是380V。 可能原因二：T1一次侧电压不是220V。 可能原因三：整流器输出 205、206两端电压不是110V。 可能原因四：转换开关QS2扳至(吸合)位置时，KA(209210)未导通。可能原因五：电磁吸盘接插器X2接触不良。可能原因六：电磁吸盘断电。3.4.3 故障可能原因分析及处理措施 通过对M7130平面磨床三台电动机和电磁吸盘工作原理的分析及故障的诊断，判断出三台电动机不能启动的故障原因、电磁吸盘无吸力的故障原因如表3-1和表3-2所示。表3-1 三台电动机不能启动故障原因列表及处理办法序号故障可能原因故障诊断方法处理措施1U1、V2、W12三相交流电源不是380V电压法更换FU1201电源电压不是380V 电压法更换FU23QS2吸合欠电流继电器KA(34)未导通电压法更换KA(3-4)4QS2扳至退磁，拔掉电磁西盘插头QS2(34)故障电阻法更换QS25电阻器FR1和FR2触头接触不良电阻法重新联接表3-2 电磁吸盘无吸力故障原因列表及处理办法序号故障可能原因故障诊断方法处理措施1U1、V2、W12三相交流电源不是380V电压法更换QS22T1一次侧电压不是220V 电压法更换T1或FU23整流器输出 205、206两端电压不是110V 电压法、电阻法更换FU4或VC4QS2吸合KA(209210)未导通电压法换KA(209-210)5电磁吸盘接插器X2接触不良电阻法更换X2或连接牢固6电磁吸盘断电电压法通电试车3.5 故障维修流程的制定与实施3.5.1 故障维修流程图的制定 三台电动机不能启动的故障维修流程图及电磁吸盘无吸力的故障维修流程图如图3-1，3-2所示。图3-1三台电动机不能启动的故障维修流程图图3-2电磁吸盘无吸力故障维修流程图3.5.2故障诊断与维修过程实施 1、三台电动机不能启动维修过程故障一：U12、V12、W12三相交流电源故障，用数字式万用表测量U12、V12、W12是否为380V，若不是则用数字式万用表测量电源开关QS1进线端电压是否是380V，如果不是，则说明QS1中的熔断器FU1损坏。处理方法：更换熔断器FU1 故障二：01电源电压不是380V,用数字式万用表分别测量0和1接线端电压是否是380V，如果不是380V，则说明熔断器FU2损坏。 处理方法：更换熔断器FU2 故障三：转换开关QS2扳至“吸合”时欠电流继电器KA(34)未导通，用数字式万用表测量欠电流继电器KA(3-4)两端电压是否正常，则说明机电器损坏，或者检你查一下电磁工作台的直流工作电流是否与电流继电器线圈的额定电流一致，如果不一致，也可说明继电器故障。 处理方法：更换欠电流继电器KA(34)故障四：转换开关QS2扳至“退磁”时拔掉电磁吸盘插头，QS2(34)故障 ，用数字式万用表分别测量转换开关QS2(3-4)两端电阻是否导通，如果不导通，则说明转换开关QS2(3-4)损坏。处理方法：更换转换开关QS2 故障五：电阻器FR1和FR2触头接触不良，若电阻器FR1和FR2触头接触不良，用万用表分别测量FR1和FR2的触头，若电阻变大，则说明接触不良，则重新连接。 处理方法：重新联接牢固2、电磁吸盘无吸力故障的维修过程故障一 ：U12、V12、W12三相交流电源故障，用数字式万用表测量U12、V12、W12是否为380V，若不是则用数字式万用表测量电源开关QS1进线端电压是否是380V，如果不是，则说明QS1中的熔断器FU1损坏。处理方法：更换熔断器FU1 故障二：T1一次侧电压不是220V，用数字式万用表测量T1输出端电压是否是220V,若不是说明是TI损坏或是熔断器FU2损坏，再用万用表测量熔断器FU2两端是否有电阻，若有说明T1损坏，若无说明FU2损坏。 处理方法：更换变压器T1或更换熔断器FU2 故障三：整流器输出 205、206两端电压不是110V，用数字式万用表分别测量整流器205、206输出端电压是否是110V，若不是，则说明熔断器FU4或硅整流器VC故障，用万用表测FU4电阻，若正常，说明硅整流器损坏，若不正常说明熔断器FU4损坏，或两者皆损坏。 处理方法：更换熔断器FU4或硅整流器VC 故障四：转换开关QS2扳至(吸合)位置时，欠电流继电器KA(209210)未导通 ，若欠电流继电器KA(209-210)未导通，用数字式万用表测量欠电流继电器KA(209-210)两端电压是否正常，则说明机电器损坏，或者检你查一下电磁工作台的直流工作电流是否与电流继电器线圈的额定电流一致，如果不一致，也可说明继电器故障。 处理方法：更换欠电流继电器KA(209210) 故障五：电磁吸盘接插器X2接触不良，若电磁吸盘接插器X2接触不良，用数字式万用表测量接插器两端电阻，若无电阻，说明接插器X2损坏，若电阻过大，说明接插器X2接触不良。 处理方法:更换接插器X2或重新联接牢固故障六：电磁吸盘断电，若电磁吸盘断电，用数字式万用表测量电磁吸盘两端是否有电压，若无，说明电磁吸盘断电。处理方法：通电试车以上是对故障一和故障二的诊断及维修方法的实施。3.6同类故障维修经验总结与提高1.砂轮电动机的热继电器FR1经常脱扣故障分析：砂轮电动机M1为装入式电动机，它的前轴承是铜瓦，易磨损。磨损后易发生堵转现象，使电流增大，导致热继电器脱扣。 检修过程：先检查电动机轴瓦是否磨损，如果磨损应及时维修，如果不能维修应