【正文】 有些機(jī)械故障那樣一目了然 ， 這就給我們的故障診斷及后續(xù)的維修帶來(lái)了許多的麻煩 。 液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)故障診斷及維修 2023/1/16 55 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) 圖 82數(shù)控龍門鏜銑床主軸的刀具夾緊機(jī)構(gòu) ? 液壓系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障是多種多樣的 ， 不同的數(shù)控機(jī)床由于所用的液壓裝置的組合元件不同 ， 出現(xiàn)的故障也就不同 。 2023/1/16 53 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由軸 2輸入 ， 該軸上裝有兩個(gè)螺旋線方向相反的斜齒輪 ， 當(dāng)在軸 2上施加軸向力 F時(shí) ， 能使斜齒輪產(chǎn)生微量的軸向移動(dòng) 。 但它也有較為明顯的缺陷 ， 如傳動(dòng)不平穩(wěn)和傳動(dòng)精度不夠高等 。 另外 ， 對(duì)于使用耐磨涂層的蝸輪 ， 因涂層材料脆性大 ， 遇沖擊載荷或意外碰撞極易使齒面損壞 ， 這也是造成靜壓蝸桿蝸輪故障的原因之一 。 但事實(shí)上靜壓蝸桿蝸輪副發(fā)生故障最多的部位恰恰是在此處 。 這兩種傳動(dòng)方式均可以完全消除傳動(dòng)間隙 ， 且都具有很高的傳動(dòng)效率及傳動(dòng)剛度 。 ? 如果預(yù)緊時(shí)軸向預(yù)加載荷加的過(guò)大或絲杠本身因各種原因已產(chǎn)生了彎曲變形 ， 解決這類故障的方法很簡(jiǎn)單 ， 只需重新調(diào)整預(yù)加載荷使之既能完全消除間隙 ， 又不會(huì)使預(yù)緊力太大 。 排除這些故障的辦法是根據(jù)相應(yīng)的故障類型逐項(xiàng)檢查各元件 、 各部位 ， 然后采取更換元件 ， 重新調(diào)整 ， 改善潤(rùn)滑條件等措施加以解決 。 否則 ， 會(huì)使移動(dòng)部件因自重或慣性運(yùn)動(dòng)造成異常故障 ， 嚴(yán)重的會(huì)損壞機(jī)床零部件 。滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊 ， 通常采用雙螺母預(yù)緊方式 ， 其結(jié)構(gòu)形式通常有三種：即墊片調(diào)隙式 ， 螺母調(diào)隙式及齒差調(diào)隙式 。 但是在使用該傳動(dòng)方式時(shí)仍會(huì)遇到一些問(wèn)題， 處理不當(dāng)便會(huì)產(chǎn)生故障 ， 影響數(shù)控機(jī)床的工作精度 ， 甚至使機(jī)床停止工作 。 較為有效的辦法是在非十分必要的情況下盡量減少齒輪傳動(dòng)環(huán)節(jié) ， 一旦使用也應(yīng)盡量消除齒輪傳動(dòng)副的間隙 。 2023/1/16 37 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 進(jìn)給系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)裝置 ， 是為了使絲杠 、 工作臺(tái)的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重 ， 以實(shí)現(xiàn)慣量匹配；同時(shí)可使高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的伺服驅(qū)動(dòng)裝置的輸出變?yōu)榈娃D(zhuǎn)速大扭矩 ， 以適應(yīng)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件的需要；另外 ， 也便于歸算所需的脈沖當(dāng)量；有時(shí)也為便于機(jī)械結(jié)構(gòu)位置的布局所考慮 。 數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要有 穩(wěn) 、 準(zhǔn) 、 快 、 寬 、 足 五大要求 ，而其中 穩(wěn) 、 準(zhǔn) 、 快 這三項(xiàng)指標(biāo)都是與機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的 。 2023/1/16 36 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障的診斷及維修 ? 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)在沒(méi)有實(shí)現(xiàn)直線電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)方式時(shí) ，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還是必不可少的 。 要檢查液壓缸定位銷伸出動(dòng)作是否靈活 ， 各電器及液壓元件工作是否正常 、 反應(yīng)是否靈敏等諸多因素 。 2023/1/16 35 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? 數(shù)控機(jī)床主軸準(zhǔn)停裝置很多 ， 主要分機(jī)械方式和電氣方式兩種 。 如碟形彈簧組位移量較小所造成的刀具不能卡緊 ， 此時(shí)只需調(diào)整碟形彈簧組的行程長(zhǎng)度即可解決；又如松刀時(shí)液壓油缸的壓力或行程不夠?qū)е碌毒呖ňo后不能松開 ， 只需重新調(diào)整油缸液壓力或活塞行程開關(guān)位置 ，就能完成松刀動(dòng)作 (如是松刀電磁閥失靈或松刀感應(yīng)開關(guān)失靈 ， 只需更換相應(yīng)元件即可 )。 在油缸體 1上移的同時(shí) ， 活塞 2由壓力油推動(dòng)下移 ， 從而壓縮碟簧組 7松刀 ， 此時(shí)克服碟簧的力全由主軸體 6承受 (主軸體 6與零件 5由螺釘緊固在一體 )， 不傳到主軸軸承上 ， 即實(shí)現(xiàn)了內(nèi)力的封閉 。 ? 采用自動(dòng)換刀裝置常出現(xiàn)的故障有以下幾種： ? (1)整個(gè)裝置未能實(shí)現(xiàn)內(nèi)力的封閉 。 ? 就噴油潤(rùn)滑而言 ， 較類似于第 (1)種情況 ， 由于需把潤(rùn)滑油送入到主軸軸承內(nèi)部 ， 故其所能達(dá)到的主軸轉(zhuǎn)速最高 ， 但此時(shí)需配備附加的供油設(shè)備 。 ? 對(duì)于潤(rùn)滑脂 ， 通常采用迷宮封閉式密封 ， 只要潤(rùn)滑脂的填充量計(jì)算準(zhǔn)確 ， 便可保證能正常工作 。 2023/1/16 29 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 另一個(gè)較常見的故障是 潤(rùn)滑油與潤(rùn)滑脂出現(xiàn)混合 ， 最后導(dǎo)致潤(rùn)滑脂稀化并逐步流失 ， 從而造成 主軸端部潤(rùn)滑不良 ， 出現(xiàn)故障 。 這種方式可大大簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) ， 降低制造成本且維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單 。 此時(shí) ， 吸油管要盡量位于最低處 ， 尤其是在主軸為立式時(shí)更應(yīng)如此 。 主軸工作時(shí)如溫升過(guò)高 ， 將會(huì)導(dǎo)致主軸發(fā)熱 ， 從而給主軸軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)影響 ， 輕則降低主軸回轉(zhuǎn)精度 ，嚴(yán)重的甚至?xí)龤лS承 。 此時(shí)只需重新調(diào)整摩擦離合器 ， 或是修磨 、 更換摩擦片即可 。 ? 另外 ， 對(duì)于使用牙嵌式電磁離合器的主傳動(dòng)系統(tǒng) ，必須掌握 離合器需在低于 1 r／ min一 2 r／ min的轉(zhuǎn)速下才能安全可靠的變速這一特點(diǎn) 。 產(chǎn)生這一故障的原因通常是由于液壓變速系統(tǒng)中的液壓元件 (如變速油缸 )不具有良好的速度調(diào)節(jié)功能 ， 或相應(yīng)的電磁元件(如電磁換向閥 )不具有 “ 記憶 ” 功能所致 。 ? 對(duì)于 帶傳動(dòng) 的形式 ， 產(chǎn)生噪聲的主要原因有主軸與電動(dòng)機(jī)連接的皮帶過(guò)緊 ， 大帶輪與小帶輪傳動(dòng)平衡情況不佳 。 另外 ， 在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少齒輪的對(duì)數(shù) ， 適當(dāng)限制齒輪的直徑 (尤其在高速傳動(dòng)鏈中 )， 這是因?yàn)辇X輪直徑越大 ， 在工作時(shí)相對(duì)同樣轉(zhuǎn)速條件下的線速度就越大 。 這種傳動(dòng)形式簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu)、提高了主軸的剛度，是一種非常好的傳動(dòng)形式，如圖 81(c)所示，控制方便，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但其輸出扭矩比較小。這種配置方式在大中型機(jī)床中采用較多。 同時(shí) ，為了進(jìn)一步滿足對(duì)主傳動(dòng)調(diào)速和扭矩輸出的要求 ， 在數(shù)控機(jī)床上常采用 機(jī)電相結(jié)合 的方法 ， 即同時(shí)采用 電動(dòng)機(jī)調(diào)速 和 機(jī)械齒輪變速 這兩種方法 。 就其檢測(cè)對(duì)象而言 ， 超聲波探傷和射線探傷比較適合于檢測(cè)機(jī)體內(nèi)部缺陷 ， 而對(duì)于機(jī)體表面缺陷采用磁粉探傷 、 滲透探傷則更為合適 。 2023/1/16 17 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? 無(wú)損探傷 是在不損壞檢測(cè)對(duì)象的前提下 ， 探測(cè)其內(nèi)部或外表的缺陷 (傷痕 )的現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù) 。 同時(shí)還可用手指直接感覺出機(jī)床的移動(dòng)部件 是否在爬行 。 2023/1/16 15 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 人的 手指觸覺是很靈敏的 ， 可以較準(zhǔn)確地分辨出80℃ 以內(nèi)的溫度 ， 其誤差可準(zhǔn)確到 3℃ ～ 5℃ 。 維修人員可以 用手錘輕輕敲擊零件 ， 可判別零件是否缺損 ， 有無(wú)裂紋產(chǎn)生 。 在完成問(wèn)詢之后 ， 要通過(guò)視覺仔細(xì)觀察數(shù)控機(jī)床的 機(jī)件有無(wú)松動(dòng) 、裂紋及其他損傷 ；可以 檢查潤(rùn)滑是否正常 ， 有無(wú)干摩擦和跑 、 冒 、 滴 、 漏現(xiàn)象 ；可以觀察機(jī)床 外表顏色是否發(fā)生變化 ， 以判斷機(jī)床轉(zhuǎn)動(dòng)部位有無(wú)長(zhǎng)時(shí)間受熱升溫的現(xiàn)象；還可觀看 油箱內(nèi)的油的稀稠 、 顏色是否異常 ， 油箱內(nèi)沉積物中 金屬磨粒的多少 、 大小及特點(diǎn) 以判斷潤(rùn)滑油是否變質(zhì)及相關(guān)機(jī)件的磨損情況；還可觀察機(jī)床主傳動(dòng)及進(jìn)給系統(tǒng)的 傳動(dòng)軸 、滾珠絲杠是否變形 ， 輪系中的各主要元件有否跳動(dòng)等 。 ? （ 3） 主軸系統(tǒng) 、 進(jìn)給系統(tǒng)是否能正常工作 ， 有無(wú)異常現(xiàn)象出現(xiàn) 。 ? 隨著電子測(cè)試技術(shù) 、 信號(hào)處理技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展 ， 對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷的方法已從傳統(tǒng)的憑 感覺器官和經(jīng)驗(yàn) 來(lái)判定故障的部位和原因 ， 拓展到采用 先進(jìn)測(cè)試儀器和手段乃至故障診斷專家系統(tǒng) 等現(xiàn)代化的故障診斷方法來(lái)對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行診斷和預(yù)測(cè) 。 要經(jīng)常檢查它們運(yùn)行是否可靠 。 這些故障最后大多數(shù)都造成換刀動(dòng)作卡住 ， 使整機(jī)停止工作等 。 ? ? 由于使用調(diào)速電動(dòng)機(jī) ， 數(shù)控機(jī)床主軸箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單 。但是數(shù)控機(jī)床由于其自身性能的要求 ， 使得其機(jī)械結(jié)構(gòu)又具有許多新的特點(diǎn) ， 因此數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的故障又呈現(xiàn)出一些新的特征 。 即使僅就機(jī)械故障而言 ， 要將其一一羅列也是相當(dāng)復(fù)雜的 ， 但歸納它們的共同形態(tài) ，可列出下列數(shù)種：異常振動(dòng) 、 磨損 、 疲勞 、 裂紋 、破斷 、 過(guò)度變形 、 腐蝕 、 剝離 、 滲漏 、 堵塞 、 異常聲響 、 油質(zhì)劣化 、 材料劣化 、 粘合 、 污染 、 不穩(wěn)定及其他 。 ? （ 2） 多發(fā)性故障 ? 經(jīng)常發(fā)生的故障 。 即此類故障是不可預(yù)測(cè)的 ， 對(duì)這類故障只能進(jìn)行預(yù)防 ， 如過(guò)載造成機(jī)件損壞 。 ? ? （ 1） 危害性故障 ? 會(huì)對(duì)人身 、 生產(chǎn)和環(huán)境造成危險(xiǎn)或危害的故障 ，如機(jī)床保護(hù)系統(tǒng)不能有效工作而造成損害工件或操作者等 。 2023/1/16 4 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? （ 1） 間斷性故障 ? 只是短期內(nèi)喪失某些功能 ， 稍加修理調(diào)試就能恢復(fù)， 不需要更換零件 。 機(jī)械故障可按其原因 、 性質(zhì) 、 影響 、 特點(diǎn)等情況作如下分類 。 2023/1/16 2 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 機(jī)械故障 ? 所謂機(jī)械故障 ， 就是指機(jī)械系統(tǒng) (零件 、 組件 、 部件或整臺(tái)設(shè)備乃至一系列的設(shè)備組合 )因偏離其設(shè)計(jì)狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象 。武漢科技大學(xué) 第 8章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷 機(jī)械故障及其分類 數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法 主傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸部件故障的診斷與維修 進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障的診斷及維修 導(dǎo)軌副故障的診斷與維修 液壓 、 氣動(dòng)系統(tǒng)故障診斷及維修 刀庫(kù)及自動(dòng)換刀裝置故障分析與排除 2023/1/16 1 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) 學(xué)習(xí)目的 數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)中的重要組成設(shè)備 ， 是 CAD/CAM,FMS,CIMS等高新技術(shù)的基礎(chǔ)單元 。 本章介紹了數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障的特點(diǎn) 、 故障診斷的方法 。 不同的分類方法反映了機(jī)械故障的不同側(cè)面 ， 對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行分類的目的是為了更好地針對(duì)不同的故障形式采取相應(yīng)的對(duì)策 。 ? （ 3） 先天性故障 ? 由于設(shè)計(jì)或制造不當(dāng)而造成機(jī)械系統(tǒng)中存在某些薄弱環(huán)節(jié)而引發(fā)的故障 。 ? （ 2） 完全性故障 ? 設(shè)計(jì)功能完全喪失的故障 。 2023/1/16 6 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? （ 1） 突發(fā)性故障 ? 不能靠早期測(cè)試檢測(cè)出來(lái)的故障 。 ? ? （ 1） 偶發(fā)性故障 ? 發(fā)生頻率很低的故障 ， 即 “ 意外現(xiàn)象 ” 。 ? 機(jī)械故障還可從其他角度來(lái)進(jìn)行分類 ， 但不管如何分類 ， 每一種故障都有其主要特征 ， 即所謂故障模