【正文】 有些機械故障那樣一目了然 ， 這就給我們的故障診斷及后續(xù)的維修帶來了許多的麻煩 。 液壓、氣動系統(tǒng)故障診斷及維修 2023/1/16 55 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 圖 82數(shù)控龍門鏜銑床主軸的刀具夾緊機構 ? 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)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? 進給運動由軸 2輸入 ， 該軸上裝有兩個螺旋線方向相反的斜齒輪 ， 當在軸 2上施加軸向力 F時 ， 能使斜齒輪產(chǎn)生微量的軸向移動 。 但它也有較為明顯的缺陷 ， 如傳動不平穩(wěn)和傳動精度不夠高等 。 另外 ， 對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 。 這兩種傳動方式均可以完全消除傳動間隙 ， 且都具有很高的傳動效率及傳動剛度 。 ? 如果預緊時軸向預加載荷加的過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單 ， 只需重新調整預加載荷使之既能完全消除間隙 ， 又不會使預緊力太大 。 排除這些故障的辦法是根據(jù)相應的故障類型逐項檢查各元件 、 各部位 ， 然后采取更換元件 ， 重新調整 ， 改善潤滑條件等措施加以解決 。 否則 ， 會使移動部件因自重或慣性運動造成異常故障 ， 嚴重的會損壞機床零部件 。滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調整和預緊 ， 通常采用雙螺母預緊方式 ， 其結構形式通常有三種：即墊片調隙式 ， 螺母調隙式及齒差調隙式 。 但是在使用該傳動方式時仍會遇到一些問題， 處理不當便會產(chǎn)生故障 ， 影響數(shù)控機床的工作精度 ， 甚至使機床停止工作 。 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環(huán)節(jié) ， 一旦使用也應盡量消除齒輪傳動副的間隙 。 2023/1/16 37 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? 進給系統(tǒng)采用齒輪傳動裝置 ， 是為了使絲杠 、 工作臺的慣量在系統(tǒng)中占有較小的比重 ， 以實現(xiàn)慣量匹配；同時可使高轉速低轉矩的伺服驅動裝置的輸出變?yōu)榈娃D速大扭矩 ， 以適應驅動執(zhí)行件的需要；另外 ， 也便于歸算所需的脈沖當量；有時也為便于機械結構位置的布局所考慮 。 數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)主要有 穩(wěn) 、 準 、 快 、 寬 、 足 五大要求 ，而其中 穩(wěn) 、 準 、 快 這三項指標都是與機械傳動結構密切相關的 。 2023/1/16 36 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 進給傳動機構故障的診斷及維修 ? 數(shù)控機床進給系統(tǒng)在沒有實現(xiàn)直線電動機伺服驅動方式時 ，機械傳動機構還是必不可少的 。 要檢查液壓缸定位銷伸出動作是否靈活 ， 各電器及液壓元件工作是否正常 、 反應是否靈敏等諸多因素 。 2023/1/16 35 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? ? 數(shù)控機床主軸準停裝置很多 ， 主要分機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 ， 此時只需調整碟形彈簧組的行程長度即可解決；又如松刀時液壓油缸的壓力或行程不夠導致刀具卡緊后不能松開 ， 只需重新調整油缸液壓力或活塞行程開關位置 ，就能完成松刀動作 (如是松刀電磁閥失靈或松刀感應開關失靈 ， 只需更換相應元件即可 )。 在油缸體 1上移的同時 ， 活塞 2由壓力油推動下移 ， 從而壓縮碟簧組 7松刀 ， 此時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 ， 即實現(xiàn)了內(nèi)力的封閉 。 ? 采用自動換刀裝置常出現(xiàn)的故障有以下幾種： ? (1)整個裝置未能實現(xiàn)內(nèi)力的封閉 。 ? 就噴油潤滑而言 ， 較類似于第 (1)種情況 ， 由于需把潤滑油送入到主軸軸承內(nèi)部 ， 故其所能達到的主軸轉速最高 ， 但此時需配備附加的供油設備 。 ? 對于潤滑脂 ， 通常采用迷宮封閉式密封 ， 只要潤滑脂的填充量計算準確 ， 便可保證能正常工作 。 2023/1/16 29 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? 另一個較常見的故障是 潤滑油與潤滑脂出現(xiàn)混合 ， 最后導致潤滑脂稀化并逐步流失 ， 從而造成 主軸端部潤滑不良 ， 出現(xiàn)故障 。 這種方式可大大簡化結構 ， 降低制造成本且維護保養(yǎng)簡單 。 此時 ， 吸油管要盡量位于最低處 ， 尤其是在主軸為立式時更應如此 。 主軸工作時如溫升過高 ， 將會導致主軸發(fā)熱 ， 從而給主軸軸承的正常運轉帶來影響 ， 輕則降低主軸回轉精度 ，嚴重的甚至會燒毀軸承 。 此時只需重新調整摩擦離合器 ， 或是修磨 、 更換摩擦片即可 。 ? 另外 ， 對于使用牙嵌式電磁離合器的主傳動系統(tǒng) ，必須掌握 離合器需在低于 1 r／ min一 2 r／ min的轉速下才能安全可靠的變速這一特點 。 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節(jié)功能 ， 或相應的電磁元件(如電磁換向閥 )不具有 “ 記憶 ” 功能所致 。 ? 對于 帶傳動 的形式 ， 產(chǎn)生噪聲的主要原因有主軸與電動機連接的皮帶過緊 ， 大帶輪與小帶輪傳動平衡情況不佳 。 另外 ， 在設計時應盡量減少齒輪的對數(shù) ， 適當限制齒輪的直徑 (尤其在高速傳動鏈中 )， 這是因為齒輪直徑越大 ， 在工作時相對同樣轉速條件下的線速度就越大 。 這種傳動形式簡化了機構、提高了主軸的剛度，是一種非常好的傳動形式，如圖 81(c)所示，控制方便，機械結構簡單，但其輸出扭矩比較小。這種配置方式在大中型機床中采用較多。 同時 ，為了進一步滿足對主傳動調速和扭矩輸出的要求 ， 在數(shù)控機床上常采用 機電相結合 的方法 ， 即同時采用 電動機調速 和 機械齒輪變速 這兩種方法 。 就其檢測對象而言 ， 超聲波探傷和射線探傷比較適合于檢測機體內(nèi)部缺陷 ， 而對于機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)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? ? 無損探傷 是在不損壞檢測對象的前提下 ， 探測其內(nèi)部或外表的缺陷 (傷痕 )的現(xiàn)代檢測技術 。 同時還可用手指直接感覺出機床的移動部件 是否在爬行 。 2023/1/16 15 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? 人的 手指觸覺是很靈敏的 ， 可以較準確地分辨出80℃ 以內(nèi)的溫度 ， 其誤差可準確到 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 ， 有無裂紋產(chǎn)生 。 在完成問詢之后 ， 要通過視覺仔細觀察數(shù)控機床的 機件有無松動 、裂紋及其他損傷 ；可以 檢查潤滑是否正常 ， 有無干摩擦和跑 、 冒 、 滴 、 漏現(xiàn)象 ；可以觀察機床 外表顏色是否發(fā)生變化 ， 以判斷機床轉動部位有無長時間受熱升溫的現(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 以判斷潤滑油是否變質及相關機件的磨損情況；還可觀察機床主傳動及進給系統(tǒng)的 傳動軸 、滾珠絲杠是否變形 ， 輪系中的各主要元件有否跳動等 。 ? （ 3） 主軸系統(tǒng) 、 進給系統(tǒng)是否能正常工作 ， 有無異?，F(xiàn)象出現(xiàn) 。 ? 隨著電子測試技術 、 信號處理技術以及計算機技術的迅猛發(fā)展 ， 對數(shù)控機床機械故障診斷的方法已從傳統(tǒng)的憑 感覺器官和經(jīng)驗 來判定故障的部位和原因 ， 拓展到采用 先進測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對機械故障進行診斷和預測 。 要經(jīng)常檢查它們運行是否可靠 。 這些故障最后大多數(shù)都造成換刀動作卡住 ， 使整機停止工作等 。 ? ? 由于使用調速電動機 ， 數(shù)控機床主軸箱的內(nèi)部結構比較簡單 。但是數(shù)控機床由于其自身性能的要求 ， 使得其機械結構又具有許多新的特點 ， 因此數(shù)控機床機械結構的故障又呈現(xiàn)出一些新的特征 。 即使僅就機械故障而言 ， 要將其一一羅列也是相當復雜的 ， 但歸納它們的共同形態(tài) ，可列出下列數(shù)種：異常振動 、 磨損 、 疲勞 、 裂紋 、破斷 、 過度變形 、 腐蝕 、 剝離 、 滲漏 、 堵塞 、 異常聲響 、 油質劣化 、 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測的 ， 對這類故障只能進行預防 ， 如過載造成機件損壞 。 ? ? （ 1） 危害性故障 ? 會對人身 、 生產(chǎn)和環(huán)境造成危險或危害的故障 ，如機床保護系統(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)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? ? （ 1） 間斷性故障 ? 只是短期內(nèi)喪失某些功能 ， 稍加修理調試就能恢復， 不需要更換零件 。 機械故障可按其原因 、 性質 、 影響 、 特點等情況作如下分類 。 2023/1/16 2 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? 機械故障 ? 所謂機械故障 ， 就是指機械系統(tǒng) (零件 、 組件 、 部件或整臺設備乃至一系列的設備組合 )因偏離其設計狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象 。武漢科技大學 第 8章 數(shù)控機床機械故障診斷 機械故障及其分類 數(shù)控機床機械故障診斷方法 主傳動系統(tǒng)與主軸部件故障的診斷與維修 進給傳動機構故障的診斷及維修 導軌副故障的診斷與維修 液壓 、 氣動系統(tǒng)故障診斷及維修 刀庫及自動換刀裝置故障分析與排除 2023/1/16 1 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 學習目的 數(shù)控機床是現(xiàn)代機械制造系統(tǒng)中的重要組成設備 ， 是 CAD/CAM,FMS,CIMS等高新技術的基礎單元 。 本章介紹了數(shù)控機床機械故障的特點 、 故障診斷的方法 。 不同的分類方法反映了機械故障的不同側面 ， 對機械故障進行分類的目的是為了更好地針對不同的故障形式采取相應的對策 。 ? （ 3） 先天性故障 ? 由于設計或制造不當而造成機械系統(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 ? 設計功能完全喪失的故障 。 2023/1/16 6 產(chǎn)品數(shù)字化設計與制造技術 武漢科技大學 ? ? （ 1） 突發(fā)性故障 ? 不能靠早期測試檢測出來的故障 。 ? ? （ 1） 偶發(fā)性故障 ? 發(fā)生頻率很低的故障 ， 即 “ 意外現(xiàn)象 ” 。 ? 機械故障還可從其他角度來進行分類 ， 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