【正文】 ? 2023/1/16 13 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 在聽(tīng)取故障情況介紹時(shí) ， 要特別仔細(xì) 、 認(rèn)真并作好記錄 ， 重要的地方要重新確認(rèn)一下 。 2023/1/16 14 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 利用 聽(tīng)覺(jué) 細(xì)心判斷數(shù)控 機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的聲響 。 利用聽(tīng)覺(jué)對(duì)發(fā)生了故障的機(jī)床所出現(xiàn)的重 、 雜 、 怪 、 亂的異常噪聲與機(jī)床的正常聲響進(jìn)行比對(duì) ， 判斷機(jī)床內(nèi)部 是否出現(xiàn)松動(dòng) 、撞擊 、 不平衡等隱患 。 ? 另外 ， 還可借助簡(jiǎn)單的診斷儀器如 電子聽(tīng)診器 來(lái)對(duì)機(jī)床故障進(jìn)行診斷 。 它將機(jī)床振動(dòng)狀況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并進(jìn)行放大 ，人們用耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)運(yùn)行設(shè)備的振動(dòng)聲響 ， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音的定性測(cè)量 。 經(jīng)驗(yàn)告訴我們 ， 當(dāng)機(jī)床溫度在 0℃ 左右時(shí) ， 手感冰涼 ， 若觸摸時(shí)間較長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生刺骨痛感； l0℃ 左右時(shí) ， 手感較涼 ， 但一般能忍受； 20℃ 左右時(shí) ， 手感稍涼 ， 隨著接觸時(shí)間延長(zhǎng) ， 手感漸溫； 30℃ 左右時(shí) ， 手感微溫 ，有舒適感； 40℃ 左右時(shí) ， 手感較熱 ， 有微燙感覺(jué)；50℃ 左右 時(shí) ， 手感較燙 ， 若用掌心按的時(shí)間較長(zhǎng) ，會(huì)有汗感； 60℃ 左右時(shí) ， 手感很燙 ， 但一般能忍受10秒長(zhǎng)的時(shí)間； 70℃ 左右時(shí) ， 手感燙得灼痛 ， 一般只能忍受 3秒長(zhǎng)的時(shí)間 ， 并且手的觸摸處會(huì)很快變紅；80℃ 以上 時(shí) ， 瞬時(shí)接觸手感 “ 麻辣火燒 ” ， 時(shí)間過(guò)長(zhǎng) ， 可出現(xiàn)燙傷 。 2023/1/16 16 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 另外 ， 用手觸摸機(jī)床表面可以感覺(jué)出 振動(dòng)的強(qiáng)弱 以及是否產(chǎn)生沖擊 ， 從而判斷機(jī)床振動(dòng)的情況 。 ? 利用人的 嗅覺(jué) 對(duì)機(jī)床的某些部位因劇烈摩擦 ， 使附著的油脂或其他可燃物發(fā)生氧化 、 蒸發(fā) ， 以及因各種原因引起的燃燒所發(fā)出的氣味進(jìn)行判斷 ， 往往可收到較好的效果 。 ? 采用簡(jiǎn)易診斷法來(lái)判斷數(shù)控機(jī)床的故障 ， 是定性的 、 粗略的和經(jīng)驗(yàn)性的 ， 但對(duì)數(shù)控機(jī)床的管理及維修仍有現(xiàn)實(shí)的意義 。 在工業(yè)生產(chǎn)中 ， 許多重要設(shè)備的原材料 、 零部件 、 焊縫等必須進(jìn)行必要的無(wú)損探傷 ， 當(dāng)確認(rèn)其內(nèi)部或表面不存在危險(xiǎn)性或非允許缺陷時(shí) ， 才可以使用或運(yùn)行 。 目前用于 機(jī)器故障診斷的無(wú)損探傷方法多達(dá)幾十種 ， 在工業(yè)生產(chǎn)檢驗(yàn)中 ， 應(yīng)用最廣泛的有 超聲波探傷 、 射線探傷 、 磁粉探傷 、 滲透探傷 等 。 除此之外 ， 許多現(xiàn)代無(wú)損檢測(cè)技術(shù)如紅外線探傷 、 激光全息攝影 、 同位素射線示蹤等也獲得了應(yīng)用 ， 對(duì)數(shù)控機(jī)床采用無(wú)損探傷技術(shù)進(jìn)行機(jī)械故障診斷可有效地提高機(jī)床的運(yùn)行可靠性 ， 另外 ， 對(duì)于改進(jìn)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)制造工藝 ， 降低制造成本也具有十分現(xiàn)實(shí)的意義 。 由于數(shù)控機(jī)床的主軸驅(qū)動(dòng)廣泛采用交 、 直流主軸電動(dòng)機(jī) ，這就使得主傳動(dòng)的功率和調(diào)速范圍較普通機(jī)床大為增加 。 其中 ， 通過(guò)齒輪減速來(lái)擴(kuò)大輸出扭矩 ， 利用齒輪換擋來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)大調(diào)速范圍 。 2023/1/16 19 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 81所示是數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)常采用的配置形式： 滑移齒輪的換擋常采用液壓撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)，還可通過(guò)電磁離合器直接實(shí)現(xiàn)換擋。如圖 81(a)所示。這種配置在小型機(jī)床中經(jīng)常使用，如圖 81(b)所示。 2023/1/16 20 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 81 數(shù)控機(jī)床主軸傳動(dòng)配置方式 2023/1/16 21 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 結(jié)合上述幾種形式 ， 現(xiàn)將數(shù)控機(jī)床中主傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的主要幾種機(jī)械故障及其所對(duì)應(yīng)的診斷排除方法敘述如下： ? ? 主傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲的原因是多種多樣的 。如果發(fā)現(xiàn)輪齒已損壞 ， 應(yīng)立即更換新齒輪 ， 同時(shí)應(yīng)注意提高齒輪的制造及裝配精度 ， 精度越高 ， 噪聲越小 。 據(jù)實(shí)驗(yàn)證明 ， 齒輪的線速度降低 50％ ， 噪聲可降低 60dB。 ? 2023/1/16 22 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 減小齒輪噪聲的方法 還有：在傳動(dòng)軸剛度允許的條件下采用斜齒或人字齒輪 ， 以減小齒輪的嚙合角 ， 從而降低齒輪噪聲；提高傳動(dòng)箱箱體的剛性 ， 箱體剛性越好 ， 振動(dòng)越小 ， 噪聲也越小；盡量減小齒輪軸 、 孔間的配合間隙和傳動(dòng)間隙 ， 即采用消隙的結(jié)構(gòu)；改善潤(rùn)滑條件 ， 確保齒輪嚙合面及支撐軸承處潤(rùn)滑正常等 。 此時(shí)應(yīng)移動(dòng)電動(dòng)機(jī)座 ， 使皮帶松緊度合適 ， 將脫落了平衡塊的帶輪重新進(jìn)行平衡 。 2023/1/16 23 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? 這一類(lèi)機(jī)械故障多出在采用齒輪變速的形式時(shí) ， 當(dāng)用液壓撥叉來(lái)帶動(dòng)齒輪換擋時(shí) ， 因滑動(dòng)齒輪嚴(yán)重撞擊而使倒角處打毛翻邊所造成 。 在數(shù)控機(jī)床中 ， 由于變速換擋都是由機(jī)床根據(jù)指令自動(dòng)完成的 ， 所以組成變速系統(tǒng)的各元件均應(yīng)適應(yīng)這一特點(diǎn) 。 即使這樣 ， 也應(yīng)該定期檢查接近開(kāi)關(guān)是否因機(jī)床振動(dòng)而產(chǎn)生松脫 、 移位等現(xiàn)象 ， 從而避免同類(lèi)故障的發(fā)生 。 ? 2023/1/16 24 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? 這種情況往往出現(xiàn)在帶傳動(dòng)的形式中 ， 由于電動(dòng)機(jī)與主軸連接的皮帶過(guò)松 ， 或是由于皮帶表面有油 、 皮帶使用過(guò)久而失效等 ， 均會(huì)造成上述故障 。 ? 有時(shí)在 齒輪傳動(dòng)的系統(tǒng)中也會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)故障 ， 這常常是由于在傳動(dòng)系統(tǒng)中采用了摩擦離合器 ， 而摩擦離合器調(diào)整過(guò)松或磨損過(guò)大的原因造成的 。 2023/1/16 25 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)床的主軸部件主要有以下幾部分： ? 主軸本體及密封裝置 、 支承主軸的軸承 、 配置在主軸內(nèi)部的刀具自動(dòng)卡緊及吹屑裝置 、 主軸的準(zhǔn)停裝置等 。 下面對(duì)主軸部件較常見(jiàn)的故障及排除方法作介紹： ? 2023/1/16 26 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)床的主軸在工作時(shí)應(yīng)保持良好的狀態(tài) ， 主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度和熱穩(wěn)定性是至關(guān)重要的 。 要避免此類(lèi)故障發(fā)生 ， 就要確保主軸具有良好的潤(rùn)滑 ， 同時(shí)與主軸相配的密封結(jié)構(gòu)應(yīng)能滿足主軸潤(rùn)滑方式的要求 。 這種潤(rùn)滑方式因潤(rùn)滑油的交換量比較大 ， 所以需要液壓泵專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)抽吸潤(rùn)滑后存留在箱內(nèi)的油液 。 ? 采用此方式較易出現(xiàn)的故障是 ， 因抽油時(shí)間調(diào)整的不合適導(dǎo)致潤(rùn)滑油外溢以及密封裝置本身有破損等缺陷造成的潤(rùn)滑油滲漏 。 2023/1/16 28 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? (2)高級(jí)潤(rùn)滑脂與潤(rùn)滑油混合潤(rùn)滑方式 ? 采用此方式往往是主傳動(dòng)部分用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑 ， 而主軸部件特別是主軸軸承用高級(jí)潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑 。 因?yàn)槊芊獯娣庞谥鬏S軸承處的高級(jí)潤(rùn)滑脂可長(zhǎng)期使用 (8年左右 )， 在正常工作條件下既不會(huì)稀化流出 ， 也不會(huì)因潤(rùn)滑不充分導(dǎo)致主軸端部高的溫升 。排除方法是按照主運(yùn)動(dòng)參數(shù)要求和主軸軸承的型號(hào)及規(guī)格 ， 嚴(yán)格地計(jì)算填入軸承中的潤(rùn)滑脂的量 ， 以避免因軸承潤(rùn)滑脂過(guò)少或過(guò)多引起的主軸發(fā)熱 。這種情況發(fā)生后的排除方法是：嚴(yán)格區(qū)分油潤(rùn)滑區(qū)與脂潤(rùn)滑區(qū) ，在主軸部件結(jié)構(gòu)上確保潤(rùn)滑油與潤(rùn)滑脂各自獨(dú)立封閉 。 如果是強(qiáng)制噴淋潤(rùn)滑 ， 則應(yīng)在保證前面所述條件的基礎(chǔ)上 ， 另外增加強(qiáng)制回油裝置 。 2023/1/16 30 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? (3)油氣潤(rùn)滑方式 ? 隨著高速加工技術(shù)的不斷發(fā)展 ， 數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速越來(lái)越高 。 目前較常見(jiàn)的是油氣潤(rùn)滑及噴油潤(rùn)滑 。 而油氣潤(rùn)滑是在考慮到避免環(huán)境污染的情況下 ， 用以取代油霧潤(rùn)滑而出現(xiàn)的一種新型潤(rùn)滑方式 。 2023/1/16 31 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? 在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上 ， 為實(shí)現(xiàn)刀具在主軸上的自動(dòng)裝卸 ， 主軸上必須帶有刀具的自動(dòng)卡緊機(jī)構(gòu) 。 在進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)時(shí)考慮采用卸荷措施 ， 盡量使拉刀或松刀的力不傳給主軸軸承 ， 而由主軸體承受 ， 這樣就可避免產(chǎn)生上述故障 。 ? 2023/1/16 32 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 圖中油缸體 1上端進(jìn)油 ，壓力油推動(dòng)油缸體 1向上運(yùn)動(dòng) ， 直至零件 4與零件 5接觸后停止 (零件 4由螺釘緊固在一體 )。 圖 82數(shù)控龍門(mén)鏜銑床主軸的刀具夾緊機(jī)構(gòu) 2023/1/16 33 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? (2)拉不緊刀或拉緊后不能松開(kāi) 。排除這一類(lèi)故障時(shí)應(yīng)仔細(xì)地逐個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢查 ， 找出其真實(shí)原因 ， 再有針對(duì)性地采取措施 。 還有的情況是組成拉刀環(huán)節(jié)的某個(gè)零件 (如拉桿 )受損 (變形或斷裂 )，從而導(dǎo)致拉不緊刀或松不開(kāi)刀 ， 此時(shí)應(yīng)更換該零件并找出零件受損的原因 ， 如修改結(jié)構(gòu)或更換材料 ，以確保同樣故障今后不再發(fā)生 。 為避免這一類(lèi)故障發(fā)生 ， 必須要確保壓縮空氣噴氣裝置能正常工作 ， 以便在裝刀前可自動(dòng)清除主軸錐孔中的切屑 、 灰塵及其他污物 。 而電氣方式又可分別通過(guò)磁傳感器 、編碼器和數(shù)控系統(tǒng)控制等來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停 。 ? 在采用機(jī)械方式時(shí) ， 造成同類(lèi)故障的原因較多 。在診斷時(shí)應(yīng)認(rèn)真檢查 ， 逐項(xiàng)排除 。 而此工作可由數(shù)控系統(tǒng)所配的可編程控制器來(lái)完成 。 它主要包括 齒輪傳動(dòng)副 、 滾珠絲杠螺母副 、 靜壓蝸桿蝸輪副 、 雙齒輪齒條副 及其相應(yīng)的 支承部件 等 。 換言之 ， 用于數(shù)控機(jī)床上時(shí) ， 就必須要滿足數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求 。這是由于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象 ， 被加工工件的最終坐標(biāo)位置精度和輪廓精度都與其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的幾何精度 、 傳動(dòng)精度 、 靈敏度和穩(wěn)定性密切相關(guān) 。 因此 ， 進(jìn)給伺服系統(tǒng)中機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的故障診斷及排除是保證數(shù)控機(jī)床能否正常工作的非常重要的環(huán)節(jié) ， 現(xiàn)分部件闡述如下 。 但同時(shí)應(yīng)看到在進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)中增加齒輪傳動(dòng)副 ， 也會(huì)帶來(lái)一些弊端 ， 即也會(huì)增大系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率 。 想要避免或減少這些可能出現(xiàn)的故障 ， 需采取一些措施 。 具體的消隙方法視齒輪傳動(dòng)副采用直齒 、 斜齒可分類(lèi)如下： 2023/1/16 38 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? 直齒齒輪傳動(dòng)時(shí)常用的消隙方法有偏心軸調(diào)整法和雙片齒輪錯(cuò)齒法 ， 如圖 83所示 。 2023/1/16 40 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? 在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)鏈中 ， 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)的方法很多 ， 但滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)用得最廣泛 ， 這是由滾珠絲杠螺母副本身的諸多優(yōu)點(diǎn)所決定的 。 使用滾珠絲杠螺母副時(shí)常出現(xiàn)的故障及相應(yīng)的診斷排除方法如下： 2023/1/16 41 產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù) 武漢科技大學(xué) ? ? 滾珠絲杠