数控机床的故障诊断与维修

毕业论文 题 目 数控机床的故障诊断与维修 专 业 班 级 学 生 指导教师 西安 工业 大学函授部 二 0 *年 2 摘 要 随着科学技术的发展，普通机床越来越不能满足市场的需求，其劳动强度大，危险性高，且不能满足现代科学的批量 生产需要，越来越多的企业将普通机床逐渐转向数控化，因为数控机床可弥补普通机床的许多缺点，可实现加工精度高，多工序的集中化，自动报警，自动补偿及自动监控的功 能。 数控机床是机电一体化紧密结合的典范，是一个庞大的系统，涉及机、电、液、气、 电子 、光等各项技术，在运行使用中不可避免地要产生各种故障，关键的问题是如何迅速诊断，确定故障部位，并及时排除解决，保证正常使用，提高生产效率。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改 造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术 (1T)与制造技术 (合发展的结果。现代的 捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。 数控加工技术已广泛应用于机械加工制造业中，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂多变零件的主要 加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不公包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单的模具零件，通常采用手工编程的方法，对于复杂的模具零件，往往需要借助于 。无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前 提。 本次 论文 内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程 的一般步骤。并通过一定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法。 关键词：数控机床 故障诊断 检测 数控的维护 1 目 录 第一章 数控机床的应用与维护 控机床 1 控机床的维护 4 理选择切削用量 6 理选择刀具和夹具 6 第二章 数控机床的故障诊断技术 控机床故障的实用诊断方法 7 第三章 数控机床常见机械故障及其维修 控机床的故障诊断技术 控机床进给系统的结构及维修 控机床主传动系统与主轴部件的故 障诊断与维修 9 控机床导轨副的结构及维修 控机床刀库及换刀装置 18 结论 致谢 参考文献 2 第一章 数控机床的应用与维护 科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部 分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。 控机床概述 控加工的概念 数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介 质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容： 1) 对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分； 2) 利用图形软件（如 造工程师）对需要数控加工的部分造型； 3) 根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）； 4) 轨迹的仿真检验； 5) 生成 G 代码； 6) 传给机床加工。 控机床的特点 1) 具有高度柔性 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 3 2) 加工精度高 数控机床的加工精度，一般可达到 控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为 而且机床进给传动 链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 3) 加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 4) 生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 5) 改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 6) 利于生产管理现代化 数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（ 机地结合起来，是现代 集成制造技术的基础。 控机床使用中应注意的事项 使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点： (1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床； (2) 非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修； (3) 除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修 改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害； 4 (4) 修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床； (5) 机床的 序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者； (6) 建议机床连续运行最多 24 小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度； (7) 机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果 . 控 机床的维护 经过一段较长时间的使用，电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件更是如此，为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故的发生，就必须对数控系统进行日常的维护。概括起来，要注意以下几个方面。 订数控系统日常维护的规章制度 根据各种部件特点，确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理（如 统的输入输出单元 光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等），哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次）。 尽量少开数控柜和强电柜的门 因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。 时清扫数控柜的散热通风系统 应每天检查 数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过 55 ），造成过热报警或数控系统工作不可靠。 常监视数控系统用的电网电压 控系统，允许电网电压在额定值的 85% 110%的范围内波动。如果超出此范围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。 期更换存储器用电 池 5 控系统内的存储器有两种： 1) 不需电池保 持的磁泡存储器。 2) 需要用电池保持的 件，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内部设有可充电电池维持电路，在数控系统通电时，由 +5V 电源经一个二极管向 电，并对可充电电池进行充电；当数控系统切断电源时，则改为由电池供电来维持 的信息，在一般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常工作。另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。 控系统长期不用时的维护 为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数 控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点： 1) 要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。 2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表 面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。 6 第二章 数控机床的故障诊断技术 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 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、 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、 制器、伺服系统、 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 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 控机床故障的实用诊断方法 诊断常用的仪器、仪表及工具万用表可测电阻、交、直流电压、电流。 相序表可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表可不断线检测电流。测振仪是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔可测量数字电路的脉冲、电平。 试仪用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。 诊断用技术资料主 要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表， 序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。 故障处理。故障软故障由调整、参数设置或操作不当引起硬故障由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起。 故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源，应保持故障现场。从机床外观、 示的内容 、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。 数控系统故障诊断方法。直观法（望闻问切）：问机床的故障现象、加工状况等看 警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦、保护器脱扣等听异常声响闻电气元件焦糊味及其他异味摸发热、振动、接触不良等。参数检查法：参数一般是存放在，有时电池电 压不足、系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应依据故障特征，检查和校对有关参数。隔离法：一些故障，难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法。同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板，或将功能相同的模板或单元相互交换。功能程序测试法：将 G、 M、 S、 T、功能的全部指令编写一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，即可判断功能的缺失。 转贴于中国论文范文 故障诊断应遵循的原则。第一，先外部后内部数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，由外向内逐一进行检查排 除。第二，先机械后电气首先检查机械是否正常， 7 行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等，在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。第三，先静后动维修人员本身要做到先静后动。首先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，查阅机床说明书、图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。 中国论文范文 数控机床是 现代 化 企业 进行生产的一种重要物质基础，是完成生产过程的重要技术手段，强化管理是关键， “ 防 ” 与 “ 治 ” 的结合是解决数控机床 “ 使用难、维修难 ” 的唯一途径。 8 第 三章 数控机床常见机械故障及其维修 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。 控机床的故障诊断技术 中 国论文范文 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 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、 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。 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、 制器、伺服系统、 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。 控机床故障的实用诊断方法 诊断常用的仪器、仪表及工具万用表可测电阻、交、直流电压、电流。 相序表可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表可不断线检测电流。测振仪是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔可测量数字电路的脉冲、电平。 试仪 用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。 诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表， 序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。 故障处理。故障软故障由调整、参数设置或操作不当引起硬故障由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起。 故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源， 9 应保持故障现场。从机床外观、 示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。 数控系统故障诊断方法。直观法（望闻问切）：问机床的故障现象、加工状况等看 警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦、保 护器脱扣等听异常声响闻电气元件焦糊味及其他异味摸发热、振动、接触不良等。参数检查法：参数一般是存放在 时电池电压不足、系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应依据故障特征，检查和校对有关参数。隔离法：一些故障，难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法。同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板，或将功能相同的模板或单元相互交换。功能程序测试法：将 G、 M、 S、 T、功能的全部指令编写一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，即可判断功能的缺失。 转贴于中国论文范文 故障诊断应遵循的原则。第一，先外部后内部数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，由外向内逐一进行检查排除。第二，先机械后电气首先检查机械是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等，在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。第三，先静后动维修人员本身要做到先静后动。首先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，查阅机床说明书、图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。 中国论文范文 数控机床是 现代 化 企业 进行生产的一种重要物质基础，是完成生产过程的重要技术手段，强化 管理是关键， “ 防 ” 与 “ 治 ” 的结合是解决数控机床 “ 使用难、维修难 ” 的唯一途径。 控机床主传动系统与主轴部件的故障诊断与维修 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。 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。 10 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/主轴采用磁力轴承或氮化硅材料的陶瓷滚珠轴承。 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 7 10 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 3 4L/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 。 泄漏 在密封件中，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。造成泄漏的基本原因是流体从密封面上的间隙中溢出。或是由于密封部件内外两侧密封介质的压力差或浓度差，致使流体向压力或浓度低的一侧流动。 具夹紧 在自动换刀机床的刀具自动夹紧装置中，刀具自动夹紧装置的刀杆常采用 7： 24 的大锥度锥柄， 既利于定心，也为松刀带来方便。用蝶形弹簧通过拉杆及夹头拉住刀柄的尾部，使刀具锥柄和主轴锥孔紧密配合，夹紧力达 10000N 以上。松刀时，通过液压缸活塞推动拉杆来压缩蝶形弹簧，使夹头张开，夹头与刀柄上的拉钉脱离，刀具就可拔出进行新、旧刀具的更换，新刀装入后，液压缸活塞后移，新刀具又被蝶形弹簧拉紧。在活塞推动拉杆松开刀柄的过程中，压缩空气由喷气头经过活塞中心孔和拉杆中的孔吹出，将锥孔清理干净，防止主轴锥孔中掉入切屑和灰尘，把主轴锥孔表面和刀杆的锥柄划伤，同时保证刀具的正确位置。 主传动系统的常见故障及排除方法 （见 表 1 表 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 修磨主轴前端盖，使其压紧主轴前轴 11 伤 承，轴承与后盖有 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 3 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 3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 13 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 13压缸压 力和行程不够 调整液压压力和活塞行程开关位置 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 1200 转时，主轴噪声变大 分析及处理过程： 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 例 2主轴漏油 故障现象：铣钻床加工过程中出现漏油 12 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 400，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 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。 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。 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。 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。 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， 13 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。 珠丝杠副的常见故障及排除方法（ 见表 1 1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 珠丝杠副维修实例 实例 1. 跟踪误差过大报警 故障现象： 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。 14 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 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 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。 控机床导轨副的结构及维修 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 1） 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。 2） 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。 3） 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 我国生产的 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（ 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 15 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 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。 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 2 3m，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 密机床导轨油 。 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 16 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。 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 1 表 1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 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 00 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 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 000 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 X 轴有 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 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 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 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： 动过程中 Z 轴出现跟踪误差过大报警。 17 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 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 间，锁紧紧定螺母，重新运行，机床故障排除。 控机床刀库及换刀装置 动换刀装置 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。 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 表 1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