《数控机床故障诊断与维修》课件模块2.ppt

1、 任务一任务一 检查主轴跳动检查主轴跳动-主轴部件故障诊断主轴部件故障诊断与维护与维护任务导入任务导入 主传动系统具有高精度、高刚度、振动小、等特点。机床主传动系统主要包括主轴部件、主轴箱、主轴调速电动机。主轴精度如何检查？主轴部件日常维护内容是什么？常见的故障有哪些？模块二模块二 数控机床机械传动部件诊断与数控机床机械传动部件诊断与维护维护 知识目标 1.熟悉主轴系统的功能及结构组成 2.掌握主轴部件维护和保养的内容 3.掌握主轴相关精度检测的方法 能力目标 1.会做主轴部件日常维护和保养 2.能正确检测数控车床主轴跳动精度任务描述任务描述主轴部件精度影响工件的加工精度，自动变速、准停和换刀

2、等影响机床的自动化程度。本任务了解主轴部件结构，能够对主轴进行日常检查和保养，会检测主轴跳动精度。相关知识相关知识 一、主轴部件 1.主轴传动方式 2.主轴轴承类型 1)滚动轴承 滚动轴承摩擦阻力小，可以预紧，润滑维护简单，能在一定的转速范围和载荷变动范围内稳定地工作。2)滑动轴承 静压滑动轴承的承载能力不随转速的变化而变化，而且无磨损，启动和运转时摩擦阻力矩相同，因此静压轴承的刚度大，回转精度高，但静压轴承需要一套液压装置，成本较高。二、主轴几何精度检测 1.主轴锥孔中心线的径向跳动 2.溜板移动对主轴中心线的平行度 3.主轴锥孔中心线和尾座套筒中心线对溜板移动的等高度 4.主轴轴向跳动 5

3、.主轴定心轴颈的径向跳动 6.横刀架横向移动对主轴轴线的垂直度 7.顶尖跳动 三、主轴润滑与密封 主轴轴承常采用油脂润滑和集中强制润滑，为了保证润滑可靠性，常装有压力继电器作为失压报警装置。1.主轴润滑 1)油气润滑方式 2)喷油润滑方式 2.主轴密封 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。造成的基本原因是流体从密封面的间隙中溢出，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。主轴部件维护 1)熟悉数控机床主传动链的结构、性能参数，严禁超性能使用。2)主传动链出现不正常现象时，应立即停机排除故障。3)操作者应注意观

4、察主轴箱温度，检查主轴润滑恒温油箱，调节温度范围，使油量充足。4)使用带传动的主轴系统，需定期观察调整主轴驱动皮带的松紧程度，防止因皮带打滑造成的丢转现象。5)由液压系统平衡主轴箱重量的平衡系统，需定期观察液压系统的压力表，当油压低于要求值时，要进行补油。6)使用液压拨叉变速的主传动系统，必须在主轴停车后变速。7)使用啮合式电磁离合器变速的主传动系统，离合器必须在低于12r/min的转速下变速。8)注意保持主轴与刀柄连接部位及刀柄的清洁。9)每年更换一次主轴润滑恒温油箱中的润滑油，并清洗过滤器。10)每年清理润滑油池底一次，并更换液压泵滤油器。11)防止各种杂质进入润滑油箱，保持油液清洁。12

5、)经常检查轴端及各处密封，防止润滑油液的泄漏。13)长时间使用刀具夹紧装置后，会使活塞杆和拉杆间的间隙加大，造成拉杆位移量减少，使碟形弹簧张闭伸缩量不够，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。14)经常检查压缩空气气压，并调整到标准值。足够的气压才能使主轴锥孔中的切屑和灰尘清理干净。任务实施任务实施 一、数控车床主轴部件维护与保养 1.查阅数控机床主轴部件有关技术资料。2.明确主轴部件功能作用，编制维护保养卡 二、检测数控车床的主轴跳动精度 1.查阅主轴精度检验标准，掌握检测方法。2.检测数控车床主轴跳动精度知识拓展知识拓展 一、主轴系统常见故障与排除 二、主轴系统故障维修实例 1.主

6、轴噪声 故障现象：XK7160 型数控铣床主传动系统采用齿轮变速传动。机床起初使用时，噪声就较大，并且噪声声源主要来自主传动系统。使用了多年后，噪声越来越大。故障分析：XK7160 型数控铣床的主传动系统在工作时由于齿轮、轴承等零部件经过激发响应，并在系统内部传递和辐射出现了噪声，而这些部件出现异常情况，会使激发力加大，从而使噪声增大。1)齿轮在运转时产生的噪声主要有：(1)齿轮在啮合中，使齿与齿之间出现连续冲击而带来冲击噪声。(2)因齿轮受到外界激振力的作用而产生自由振动并带来噪声。(3)因齿轮与传动轴及轴承的装配出现偏心引起的旋转不平衡的惯性力。随着轴的旋转，每转发出一次共鸣噪声。(4)因

7、齿与齿之间的摩擦导致齿轮产生的自激振动并带来摩擦噪声。如果齿面凸凹不平，会引起快速、周期性的冲击噪声。2)轴承的噪声分析 故障处理:(1)齿轮的噪声控制，由于齿轮噪声的产生是多因素引起的，其中有些因素是齿轮的设计参数所决定的。针对该机床出现的主轴传动系统的齿轮噪声的特点，在不改变原设计的基础上，在原有齿轮上进行修整和改进。采取的措施为(1)齿形修缘；(2)控制齿形误差。(3)控制啮合齿轮的中心距。(4)将各个油管重新布置，使润滑油按理想状态溅入每对齿轮，以控制由于润滑不利而产生的噪声。2.主轴漏油 故障现象：ZJK7532铣钻床加工过程中出现漏油。故障分析：该铣钻床为手动换挡变速，通过主轴箱盖

8、上方的注油孔加入冷却润滑油。在加工时只要速度达到400r/min时，油就会顺着主轴流下来。观察油箱油标，油标显示，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。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。故障处理：放掉多余的油后，漏油问题解决。技能训练技能训练 1.数控车床主轴部件维护保养。2.数控车床主轴跳动精度检测。任务二任务二 调整直线导轨调整直线导轨-导轨副故障诊断与维护导轨副故障诊断与维护 导轨副是数控机床的重要执行部

9、件，起导向和支承作用；具有较高的导向精度、刚度、耐磨性。在高速进给时不振动、低速进给时不爬行。导轨副精度是如何检验与调整？导轨日常维护内容是什么？导轨副常见的故障有哪些？模块二模块二 数控机床机械传动部件诊断与维护数控机床机械传动部件诊断与维护 1.了解数控机床常用导轨类型、维护和保养内容 2.掌握导轨精度常用调整方法 3.熟悉十字滑台的装调过程 能力目标 1.能正确检测导轨副精度 2.能正确测量十字滑台垂直度 3.会做导轨副日常维护保养任务描述任务描述本任务了解十字滑台装配过程，掌握导轨副精度与十字滑台垂直度测量方法。相关知识相关知识 一、滑动导轨 滑动导轨又分为普通滑动导轨和塑料滑动导轨，

10、前者摩擦系数大，一般在普通机床上使用，后者摩擦系数小，滑动性能好。滑动导轨具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等优点。1.滑动导轨间隙调整 1)压板调整 2)镶条调整 3)压板镶条调整 二、直线滚动导轨 在导轨工作面间安装滚动件，导轨面之间为滚动摩擦。滚动导轨摩擦系数小（0.00250.005)，动、静摩擦力相差甚微，运动轻便灵活，所需功率小，摩擦发热小，磨损小，精度保持性好，低速运动平稳，运动精度和定位精度都较高。预紧可提高滚动导轨的刚度和消除间隙。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。三、导轨副精度检测与调整 1.导轨副安装精度检测。安装完成后，两根导轨必

11、须平行，而且在整个长度范围内应等高。2.机床导轨副调平 3.导轨导向精度检测 四、机械十字滑台装调步骤 1.安装底座平板 2.安装Z轴部件 3.安装X轴部件 4.安装限位开关支架。5.安装电动机。任务实施任务实施 1.熟悉检测工具及仪器。2.记录导轨副安装精度 3.十字滑台垂直度检测知识拓展知识拓展 一、导轨润滑与防护 导轨进行润滑后，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，而两种润滑剂均适用于滚动导轨。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。二、二、导轨副常见故障与排除 导轨副常见

12、故障是导轨副间隙过大、滚动导轨副的预紧力不合适、导轨的直线度和平行度超差以及导轨润滑防护装置故障等。三、导轨副故障维修实例 1.机械振动 故障现象：某加工中心运行时，工作台X轴方向位移接近行程终端过程中产生明显的机械振动，系统不报警。故障分析：因故障发生时系统不报警，但故障明显，确定故障部位应在X轴伺服电动机与丝杠传动链一侧；为区别电动机故障，可折卸电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器，采用交换法，单独通电检查电动机。若电动机无故障，可拆下工作台，检查传动机构滚珠丝杠副和导轨副是否损伤，安装精度是否超差。故障处理：更换电动机后，故障不消除，且替换下的电动机运转时无振动现象，显然故障部位在机械传动部

13、分。脱开弹性联轴器，用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查；通过手感检查，发现工作台X轴方向位移接近行程终端时，感觉到阻力明显增加。拆下工作台检查，发现滚珠丝杠与导轨不平行，故而引起机械传动过程中的振动现象。经过认真修理、调整后，重新装好，故障排除。技能训练技能训练 1.直线滚动导轨副安装精度检测。2.十字滑台垂直度检测。任务三任务三 补偿反向间隙补偿反向间隙-滚珠丝杠副调整与滚珠丝杠副调整与维护维护 任务导入任务导入 进给传动系统反向间隙如何检测与补偿？滚珠丝杠螺母副使用注意事项有哪些？日常维护工作有哪些？常见故障有哪些？模块二模块二 数控机床机械传动部件数控机床机械传动部件诊断与维护诊断与维护 知

14、识目标 1.熟悉滚珠丝杠螺母副的功能及结构组成 2.了解滚珠丝杠螺母副装调过程 3.掌握反向间隙的检测与补偿方法 能力目标 1.能正确检测滚珠丝杠螺母副安装精度 2.能完成进给传动系统反向间隙的检测与补偿工作任务描述任务描述本任务了解滚珠丝杠螺母副装调过程，掌握反向间隙测量和补偿方法，能够对滚珠丝杠螺母副进行检查和保养。相关知识相关知识 一、滚珠丝杠螺母副 1.滚珠丝杠螺母副结构 2.滚珠丝杠副的支承 二、滚珠丝杠螺母副装调过程 1.滚珠丝杠螺母副安装 2.轴向间隙调整 1)双螺母消隙(1)垫片调隙式(2)螺纹调整式(3)齿差调隙式 2)单螺母变位导程自预紧式 3)弹簧式自动调整预紧式 三、滚

15、珠丝杠副反向间隙检测与补偿 反向间隙参数补偿法是目前开环、半闭环系统常用的方法之一。通过实测机床反向间隙误差值，利用机床控制系统中设置的系统参数来实现反向误差的自动补偿。1.反向间隙补偿原理 2.反向间隙测量 反向偏差可使用百分表/千分表进行简单测量，也可以用激光干涉仪进行测量。3.反向间隙补偿任务实施任务实施 一、滚珠丝杠螺母副安装精度检测 1.熟悉工具及仪器。2.滚珠丝杠螺母副安装精度检测。二、反向间隙测量与补偿 1.编制运行程序 2.反向间隙测量。3.计算X轴各测量反向偏差值。4.将所测得的各轴反向偏差值输入到数控系统的补偿参数，当数控系统返回参考点后，各补偿参数生效。知识拓展知识拓展

16、一、滚珠丝杠螺母副润滑与防护 1.滚珠丝杠螺母副的润滑和密封 2.滚珠丝杠副常用防尘密封圈和防护罩 二、滚珠丝杠螺母副常见故障与排除 三、滚珠丝杠副维修实例 1.丝杠窜动 故障现象：TH6380 卧式加工中心，启动液压后，手动运行Y轴时，液压自动中断，CRT显示报警，驱动失效，其他各轴正常。故障分析：该故障涉及电气、机械、液压等部分。任何环节有问题均可导致驱动失效，故障检查的顺序大致如下：伺服驱动装置电动机及测量器件电动机与丝杠联接部分液压平衡装置开口螺母和滚珠丝杠轴承其他机械部分。四、伺服系统常见故障诊断实例 1跟随超差报警 故障现象：一台配套SIEMENS810M系统及61lA驱动的卧式加

17、工中心机床，开机后，在机床手动回参考点或手动时，系统出现ALM1120报警。故障处理：重新安装后，故障排除，机床恢复正常工作。故障处理：(1)检查驱动装置外部接线及内部元器件的状态良好，电动机与测量系统正常；(2)拆下Y轴液压抱闸，将电动机与丝杠的同步传动带脱离，手摇Y轴丝杠，发现丝杠上下窜动；(3)拆开滚珠丝杠上轴承座正常；(4)拆开滚珠丝杠下轴承座，发现轴向推力轴承的紧固螺母松动，导致滚珠丝杠上下窜动。由于滚珠丝杠上下窜动，造成伺服电动机转动带动丝杠空转约一圈。在数控系统中，当NC 指令发出后，测量系统应有反馈信号，若间隙的距离超过了数控系统所规定的范围，即电动机空走若干个脉冲后光栅尺无任

18、何反馈信号，则数控系统必报警，导致驱动失效，机床不能运行。紧固螺母，滚珠丝杠不再窜动，故障排除。2.电动机发热技能训练技能训练 1.滚珠丝杠副精度检测 2.反向间隙检测与补偿 任务四任务四 调整缸体移动调整缸体移动-液压气动系统诊断液压气动系统诊断与维护与维护 任务导入任务导入 液压系统广泛应用于液压卡盘、静压导轨、主轴箱变速装置、回转工作台等。气动系统用于刀库换刀、开关防护门、清除铁屑等。数控机床液压气动系统使用中应注意哪些事项？日常维护工作重点有哪些？常见有哪些故障？模块二模块二 数控机床机械传动部件诊断与维护数控机床机械传动部件诊断与维护 知识目标 1.了解液压与气动元件的维护和保养内容

19、 2.掌握现代数控机床常用液压与气动系统控制原理 能力目标 能正确说出液压、气动系统元件作用及维护保养内容 结合机床资料，能读懂液压与气动控制系统原理图 3.能排除简单液压与气动系统故障任务描述任务描述换刀系统刀库移动气缸，带动刀库前后移动，打刀缸上下移动实现主轴刀具夹紧与松开。本任务要求掌握自动换刀气动系统控制原理，会调整系统压力及缸体运行速度，能做好气动系统装置日常检查维护和保养。相关知识相关知识 一、气动回路控制元件 1.气源处理件 2.直线气缸 3.单向节流阀 4.电磁换向阀 5.磁性开关 二、气动系统控制原理 三、气动传动系统的维护 1.气压传动系统的维护要点 1)保证供给洁净的压缩

20、空气 2)保证空气中含有适量的润滑油 3)保持气动系统的密封性 4)保证气动元件中运动零件的灵敏性 5)保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度 2.气动系统的点检与定检 1)管路系统的点检 2)气动元件的定检 一、某加工中心自动换刀系统原理，阅读分析该气动系统。认识换刀系统元件，熟悉维护内容。二、设置换刀故障，记录观察到的故障现象任务实施任务实施知识拓展知识拓展 一、液压传动系统的维护 1.维护要点 1)保持油液清洁，是确保液压系统正常工作的重要措施。据统计，液压系统的故障有80%是由于油液污染引发的，油液污染还会加速液压元件的磨损。2)控制油液的温升，是减少能源消耗、提高系统效率的一个重要

21、环节。3)控制液压系统的泄漏，泄漏和吸空是液压系统常见的故障。要控制泄漏，首先是提高液压元件的加工精度和元件的装配质量以及管道系统的安装质量，其次是提高密封件的质量，注意密封件的安装使用与定期更换，最后是加强日常维护。4)防止液压系统振动与噪声，振动影响液压件的性能，使螺钉松动、管接头松脱，从而引起漏油。三、主轴伺服驱动器(蒙德IMS-MF系列)参数设置 1.参数组别 主轴伺服驱动器驱动器有四组普通参数(其中P1P7同属一组)和一组特殊参数(操作参数)，可以进行参数的设定、监视等。2.基本设定的参数 3.主轴定位 5)严格执行日常点检制度。液压系统故障具有隐蔽性、可变性和难于判断性。因此应对液

22、压系统的工作状态进行点检，把可能产生的故障现象记录在日检维修卡上，并将故障排除在萌芽状态，减少故障的发生。6)严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度。液压设备在工作过程中，由于冲击振动、磨损和污染等因素，使管件松动，金属件和密封件磨损，因此必须对液压件及油箱等实行定期清洗和维修，对油液、密封件执行定期更换。2.液压系统的点检 二、液压气动装置常见故障与排除 液压与气动系统在数控机床的润滑系统、刀具夹紧装置、主轴变速装置、换刀装置、回转工作台、卡盘、尾座套筒装置等控制过程中出现的故障比较多 三、数控机床液压气动装置维修实例 1.松刀动作缓慢 故障现象：TH5840立式加工中心换刀时，主轴松刀动作缓慢。故障分析：根据自动换刀气动控制原理图进行分析，主轴松刀动作缓慢的原因有：(1)气动系统压力太低或流量不足；(2)机床主轴拉刀系统有故障，如碟型弹簧破损等；(3)主轴松刀气缸有故障 故障处理：首先检查气动系统的压力，压力表显示气压为0.6MPa，压力正常；将机床操作转为手动，手动控制主轴松刀，发现系统压力下降明显，气缸的活塞杆缓慢伸出，故判定气缸内部漏气。拆下气缸，打开端盖，压出活塞和活塞环，发现密封环破损，气缸内壁拉毛。更换新的气缸后，故障排除。2.换刀时不能拔刀技能训练技能训练 1.防止气动系统泄露维护。2.正确调整气动系统压力。