電子幻燈片教案5章

1、5.1 數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障分類及其處理方法,5.1.1 數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障分類（1）功能型故障功能型故障主要指工件加工精度方面的故障，表現(xiàn)在加工精度不穩(wěn)定，加工誤差大，運(yùn)動(dòng)方向誤差大，工件表面粗糙。（2）動(dòng)作型故障動(dòng)作型故障主要指機(jī)床各執(zhí)行部件的動(dòng)作故障，如主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)、液壓變速不靈活、機(jī)械手動(dòng)作故障、工件或刀具夾不緊或松不開(kāi)以及刀庫(kù)轉(zhuǎn)位定位不準(zhǔn)確等。（3）結(jié)構(gòu)型故障結(jié)構(gòu)型故障主要指主軸發(fā)熱，主軸箱噪聲大，切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)等。

2、（4）使用型故障使用型故障主要指因使用和操作不當(dāng)引起的故障，如由過(guò)載引起的機(jī)件損壞、撞車等。,,5.1.2 數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障的常見(jiàn)診斷方法,1．采用聽(tīng)、摸、視、聞方法；2．溫度監(jiān)測(cè)法；3．振動(dòng)監(jiān)測(cè)；4．噪聲監(jiān)測(cè) 。5.1.3 數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障的常規(guī)處理方法 數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障出現(xiàn)后，不要急于動(dòng)手處理，首先要查看故障記錄，向操作人員詢問(wèn)故障發(fā)生的全過(guò)程。特別要注意確定以下主要故障信息。① 機(jī)械故障發(fā)生時(shí)報(bào)警號(hào)和報(bào)警提示是什

3、么，那些指示燈和發(fā)光管指示了什么報(bào)警，如無(wú)報(bào)警，系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)，系統(tǒng)的自診斷結(jié)果是什么；② 故障發(fā)生在哪個(gè)部位，執(zhí)行何種指令，故障發(fā)生前進(jìn)行了何種操作，軸處于什么位置，與指令值的誤差量有多大；③ 以前是否發(fā)生過(guò)類似故障，現(xiàn)場(chǎng)有無(wú)異?，F(xiàn)象等。,5.2 數(shù)控設(shè)備主軸的故障診斷5.2.1 主軸的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)1．主軸的支承結(jié)構(gòu)① 前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支承采用向心推力球軸承的結(jié)構(gòu)，如圖（

4、a）所示 ：,分析故障原因時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。：（1）先查外部后查內(nèi)部 ；（2）先查機(jī)械后查電氣；（3）先簡(jiǎn)單后復(fù)雜,,② 前支承采用高精度雙列向心推力球軸承， 如圖（b）所示。 ③ 前、后支承分別采用雙列和單列圓錐滾子軸承， 如圖（c）所示。,返 回,數(shù)控設(shè)備主軸軸承結(jié)構(gòu)形式,3．拉刀機(jī)構(gòu)及吹凈裝置,數(shù)控鏜銑床主軸結(jié)構(gòu)圖,,2．主軸卡盤(pán)液壓驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的自定心卡盤(pán),返 回,,數(shù)控車床主軸,4．主軸準(zhǔn)停

5、裝置,主軸準(zhǔn)停裝置的工作原理在傳動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的多楔帶輪1的端面上裝有一個(gè)厚墊片4，墊片上裝有一個(gè)體積很小的永久磁鐵3，在主軸箱箱體的對(duì)應(yīng)主軸準(zhǔn)停的位置上，裝有磁傳感器2。當(dāng)機(jī)床需要停車換刀時(shí)，數(shù)控裝置發(fā)出主軸停轉(zhuǎn)的指令，主軸電動(dòng)機(jī)立即降速，主軸以最低轉(zhuǎn)速慢轉(zhuǎn)很少幾轉(zhuǎn)后，永久磁鐵3對(duì)準(zhǔn)磁傳感器2，磁傳感器感受永久磁鐵3的磁場(chǎng)，并發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)。,,5.2.2 立式鏜銑床主軸部件的拆卸與調(diào)整,如圖所示的數(shù)控鏜銑床主軸結(jié)構(gòu)，試說(shuō)明主軸部件的拆

6、卸與調(diào)整：,,2．主軸安裝的注意事項(xiàng),① 碟形彈簧的安裝高度應(yīng)與拆卸前一致；② 主軸前、后軸承的預(yù)緊量要保證軸承在預(yù)緊后無(wú)軸向竄動(dòng)且轉(zhuǎn)動(dòng)輕快；③ 皮帶輪的安裝要保證其軸向位置定位； ④ 主軸準(zhǔn)停傳感器的安裝間隙要適當(dāng)；⑤ 各行程開(kāi)關(guān)的位置調(diào)整要求準(zhǔn)確；⑥ 拉刀機(jī)構(gòu)的行程調(diào)整要保證刀具能順利取出。,5.2.3 數(shù)控設(shè)備主軸運(yùn)動(dòng)故障的診斷與維修,1．主軸部件的維護(hù)特點(diǎn)（1）主軸潤(rùn)滑① 循環(huán)式潤(rùn)滑；② 油氣潤(rùn)滑；③ 噴注潤(rùn)

7、滑 。（2）防泄漏 在主軸密封中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲透或擴(kuò)散的形式越界泄漏到密封連接處的彼側(cè)。,2．主軸常見(jiàn)故障分析與排除,（1）主軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)① 主軸與電機(jī)連接皮帶過(guò)松，應(yīng)調(diào)整；皮帶表面有油，造成打滑，應(yīng)該用汽油清洗；皮帶使用太久而失效，應(yīng)更換。② 主軸中的拉桿未拉緊夾持刀具的拉釘。（2）主軸轉(zhuǎn)速不正常造成這種故障的可能原因有：① 裝在主軸電動(dòng)機(jī)尾部的測(cè)速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障；② 速度指令給定錯(cuò)誤；③ 數(shù)模（D/A

8、）轉(zhuǎn)換器出現(xiàn)故障等。 （3）主軸不定向或定向位置不準(zhǔn)確① 主軸不定向 ② 主軸停在不正確位置上（4）主軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲太大（5）主軸箱不能移動(dòng),（6）主軸伺服系統(tǒng)故障,1）外界干擾 ；2）過(guò)載；3）主軸定位抖動(dòng) 5.3 數(shù)控設(shè)備進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的故障診斷5.3.1 數(shù)控設(shè)備進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的基本要求1．高的傳動(dòng)精度與定位精度；2．寬的進(jìn)給調(diào)速范圍 ；3．良好的響應(yīng)速度 。5.3.2 進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 數(shù)控工作臺(tái)

9、傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖所示：,數(shù)控工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu),,5.3.3 進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的典型元件,1．?dāng)?shù)控設(shè)備的滾動(dòng)導(dǎo)軌（1）滾動(dòng)導(dǎo)軌的類型① 滾珠導(dǎo)軌; ② 滾柱導(dǎo)軌;③ 滾針導(dǎo)軌 . 滾柱導(dǎo)軌滾珠導(dǎo)軌,,,（2）塊狀滾動(dòng)導(dǎo)軌,標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的結(jié)構(gòu)圖,,,（3）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌,,2．滾珠絲杠傳動(dòng),1、高傳動(dòng)效率滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高達(dá)90%～96%，約為一般滑動(dòng)絲桿副的2～4倍。所

10、以移動(dòng)相同的負(fù)荷所需的動(dòng)力就小得多。2、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)3、壽命長(zhǎng)4、傳動(dòng)精度高 5、可預(yù)緊消隙 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)圖,,數(shù)控機(jī)床用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)圖,,（1）伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠的連接,電動(dòng)機(jī)與絲杠直聯(lián)結(jié)構(gòu),,（2）滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)的消隙,A. 雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu) 調(diào)整時(shí)先將內(nèi)齒圈取出，根據(jù)間隙的大小使兩個(gè)螺母分別在相同方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒或幾個(gè)齒，當(dāng)兩個(gè)螺母向相同方向都轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒時(shí)，其軸向位移量為：S

11、 =（1/Z1-1/Z2）L式中 L——滾珠絲杠的導(dǎo)程，單位為mm；S——軸向位移量，單位為mm；Z1——齒輪1的齒數(shù)；Z1——齒輪2的齒數(shù)。當(dāng)兩齒輪的齒數(shù)較大時(shí)，調(diào)隙量可達(dá)0.001mm，它是目前應(yīng)用較廣的一種結(jié)構(gòu)。,,,B.雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu),圖示是雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)，其螺母本身與單螺母相同，它通過(guò)修磨墊片的厚度來(lái)調(diào)整軸向間隙。這種調(diào)整方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，但它很難在一次修磨中調(diào)整完畢，調(diào)

12、整的精度也不如齒差調(diào)隙式好。,（3）滾珠絲杠傳動(dòng)的維護(hù)與常見(jiàn)故 障的處理,滾珠絲杠常見(jiàn)故障及處理如下。① 滾珠絲杠副有噪聲；滾珠絲杠副產(chǎn)生噪聲的可能原因是電動(dòng)機(jī)與絲杠聯(lián)軸器松動(dòng)，絲杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好。 ② 滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)不靈活 ；主要原因是絲杠與導(dǎo)軌不平行，絲杠潤(rùn)滑不良，滾珠絲杠副滾珠有破損，軸向預(yù)加載荷太大，絲杠彎曲變形，或螺母軸線與導(dǎo)軌不平行。 ③ 滾珠絲杠副潤(rùn)滑狀況不良 ；檢查各滾珠絲杠副潤(rùn)滑情況

13、，取下罩套，涂上潤(rùn)滑脂。,,4．鍵連接間隙補(bǔ)償機(jī)構(gòu),消除鍵連接間隙的兩種結(jié)構(gòu),5.3.4 數(shù)控設(shè)備進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的故障診斷與維修,1．滾珠絲杠螺母副的故障及調(diào)整（1）滾珠絲杠螺母副的維護(hù) ①支承軸承的定期檢查 ；② 滾珠絲杠螺母副的潤(rùn)滑 ；③ 滾珠絲杠的防護(hù) 。（2）齒輪傳動(dòng)的消隙及調(diào)整① 剛性調(diào)整法 ；② 柔性調(diào)整法。 圓柱齒輪齒側(cè)間隙的調(diào)整結(jié)構(gòu)圖,,齒側(cè)間隙可自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整結(jié)構(gòu).,它是柔性齒側(cè)間隙調(diào)整法的一種。這種

14、調(diào)整方法能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且傳動(dòng)剛度差，能傳遞的轉(zhuǎn)矩取決于彈簧力的大小。,,5.4 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu)及其故障的診斷,5.4.1 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)工作原理回轉(zhuǎn)分度時(shí)，工作臺(tái)須經(jīng)過(guò)松開(kāi)、上升、回轉(zhuǎn)、下降、定位、夾緊等過(guò)程。5.4.2 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)及分類1．?dāng)?shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)2．分度工作臺(tái) ① 定位銷式分度工作臺(tái);② 鼠牙齒盤(pán)式分度工作臺(tái) 鼠牙齒盤(pán)式分度工作臺(tái)作分度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其工作過(guò)程分為四個(gè)步驟。a.

15、分度工作臺(tái)上升，鼠牙齒盤(pán)脫離嚙合；b. 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度；c. 分度工作臺(tái)下降；d. 定位壓緊，分度活塞退回。,,,定位銷式分度工作臺(tái),定位銷式分度工作臺(tái),定位銷式分度工作臺(tái),,數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)結(jié)構(gòu),,5.5 數(shù)控設(shè)備換刀裝置、刀庫(kù)結(jié)構(gòu)及其故障診斷,5.5.1 自動(dòng)換刀裝置的分類及其結(jié)構(gòu)（1）四方回轉(zhuǎn)刀架① 刀架上升 ；② 刀架轉(zhuǎn)位 ；③ 刀架鎖緊 。（2）六角回轉(zhuǎn)刀架 ① 刀架抬起 ；② 刀架轉(zhuǎn)位

16、；③ 刀架壓緊 ；④ 轉(zhuǎn)位液壓缸復(fù)位 。,數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架,,數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架（12刀位）,,,立式四方刀架結(jié)構(gòu)圖,,,六角回轉(zhuǎn)刀架結(jié)構(gòu)圖,,5.5.2 刀庫(kù)及換刀機(jī)械手,1．刀庫(kù)的分類 加工中心刀庫(kù)的形式很多，結(jié)構(gòu)也各不相同，最常用的有鼓輪式刀庫(kù)、鏈?zhǔn)降稁?kù)和格子盒式刀庫(kù)。（1）鼓輪式刀庫(kù)（2）鏈?zhǔn)降稁?kù)（3）格子盒式刀庫(kù) 2．換刀機(jī)械手（1）無(wú)機(jī)械手換刀,,鼓輪式刀庫(kù),,,鏈?zhǔn)降稁?kù),,,固定型格子盒式刀庫(kù),,鼓

17、輪式刀庫(kù),,鏈?zhǔn)降稁?kù)結(jié)構(gòu),,鼓輪式刀庫(kù)立式加工中心,,換刀過(guò)程步驟如下 ：,A、主軸準(zhǔn)停，主軸箱上升；B、主軸箱上升到極限位置，被更換的刀具刀桿進(jìn)入刀庫(kù)空位 ；C、刀庫(kù)油缸將刀盤(pán)向左推，從主軸錐孔中將刀拔出 ；D、刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)，將待換刀具轉(zhuǎn)到最下面的位置，同時(shí)，壓縮空氣將主軸錐孔吹凈；E、刀庫(kù)退回，同時(shí)將新刀插入主軸錐孔 ；F、主軸下降到加工位置后啟動(dòng)，開(kāi)始下一工步的加工 。,,（2）有機(jī)械手換刀,采用機(jī)械手進(jìn)行刀具交換的方式應(yīng)用

18、得最為廣泛。這是因?yàn)闄C(jī)械手換刀有很大的靈活性，而且可以減少換刀時(shí)間。有機(jī)械手換刀動(dòng)作分解如圖所示：,,5.5.3 換刀裝置及刀庫(kù)的常見(jiàn)故障診斷,下面主要就刀庫(kù)和換刀機(jī)械手的故障作簡(jiǎn)要介紹。1．刀庫(kù)及換刀機(jī)械手的維護(hù)① 不能把超重、超長(zhǎng)的刀具裝入刀庫(kù)，防止在機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞；② 順序選刀方式必須注意刀具放置在刀庫(kù)中的順序要正確； ③ 用手動(dòng)方式往刀庫(kù)上裝刀時(shí)，要確保裝到位、裝牢靠，并檢查刀座上的鎖緊

19、是否可靠；④ 經(jīng)常檢查刀庫(kù)的回零位置是否正確，檢查機(jī)床主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置是否到位，并及時(shí)調(diào)整，否則不能完成換刀動(dòng)作；⑤ 要注意保持刀具刀柄和刀套的清潔；⑥ 開(kāi)機(jī)時(shí)，應(yīng)先使刀庫(kù)和機(jī)械手空運(yùn)行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開(kāi)關(guān)和電磁閥能否正常動(dòng)作。,2．刀庫(kù)的故障,刀庫(kù)的主要故障有：刀庫(kù)不能轉(zhuǎn)動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)不到位，刀庫(kù)的刀套不能夾緊刀具，刀套上、下不到位等。（1）刀庫(kù)不能轉(zhuǎn)動(dòng)；（2）刀套不能夾緊刀具 ；（3）刀套上、下不到位 ；

20、（4）刀套不能拆卸或停留一段時(shí)間才能拆卸 。3．換刀機(jī)械手故障（1）刀具夾不緊 ；（2）刀具夾緊后松不開(kāi) ；（3）刀具從機(jī)械手中脫落 ；（4）刀具交換時(shí)掉刀；（5）機(jī)械手換刀速度過(guò)快或過(guò)慢；（6）機(jī)械手在主軸上裝不進(jìn)刀 。,5.6 數(shù)控設(shè)備液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)及其故障診斷,5.6.1 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)控制圖,,5.6.2 液壓系統(tǒng)的維護(hù)要點(diǎn),（1）控制油液污染；（2）

21、控制液壓系統(tǒng)的溫度；（3）減少液壓油泄漏；（4）降低液壓系統(tǒng)振動(dòng)與噪聲。 5.6.3 液壓系統(tǒng)的定期檢查及常見(jiàn)故障的診斷和排除方法1．液壓系統(tǒng)的定期檢查2．液壓元件的常見(jiàn)故障及其診斷和排除方法 液壓元件常見(jiàn)的故障及其診斷和排除方法見(jiàn)教材表5.2所示。,5.6.4 數(shù)控設(shè)備的氣動(dòng)系統(tǒng),1．氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)的要點(diǎn)（1）保證供給潔凈的壓縮空氣（2）保證空氣中含有適量的潤(rùn)滑油 （3）保持氣動(dòng)系統(tǒng)的密封性（4）保證氣動(dòng)元件中運(yùn)

22、動(dòng)零件的靈敏性 （5）保證氣動(dòng)裝置具有合適的工作壓力和運(yùn)動(dòng)速度 加工中心氣動(dòng)原理圖,,2．氣動(dòng)系統(tǒng)的點(diǎn)檢與定檢,（1）管路系統(tǒng)點(diǎn)檢（2）氣動(dòng)元件的定檢 壓縮空氣過(guò)濾裝置所示如圖,,5.7 數(shù)控設(shè)備機(jī)械運(yùn)動(dòng)故障維修實(shí)訓(xùn),5.7.1 數(shù)控設(shè)備加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的調(diào)整現(xiàn)以510加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)為例，介紹其拆卸和調(diào)整方法：1．回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要數(shù)據(jù)2．工作臺(tái)的傳動(dòng) 3．工作臺(tái)結(jié)構(gòu) （1）回轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu) ；（2

23、）蝸桿支承； （3）回轉(zhuǎn)臺(tái)支承；（4）轉(zhuǎn)臺(tái)夾緊機(jī)構(gòu)； （5）工作平臺(tái)的定位與夾緊機(jī)構(gòu)。4．工作臺(tái)回轉(zhuǎn)間隙的消除,,510加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái),,5．夾緊環(huán)聯(lián)軸器的拆卸與裝配,（1）拆卸步驟① 按圖（b）所示的次序逐漸松開(kāi)螺栓3，開(kāi)始時(shí)，螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)不要超過(guò)四分之一圈，以免由于受力不同，圓盤(pán)1偏歪、卡住。松開(kāi)后的螺栓3仍留在圓盤(pán)上，不要卸下；② 把軸套5與圓盤(pán)組件一起從軸6上卸下；③ 從軸套5上取下圓盤(pán)組件。,,（2）裝配步驟,

24、① 輕輕擰緊三個(gè)相隔120°的螺栓3，保持兩盤(pán)平行，在三處檢查兩盤(pán)間距離。擰緊力的大小以錐環(huán)4在兩盤(pán)上不轉(zhuǎn)動(dòng)為準(zhǔn)，力過(guò)大會(huì)使錐環(huán)4變形。② 在軸套5外表面涂上潤(rùn)滑脂，把圓盤(pán)組件裝配到軸套5上。此時(shí)仍不要擰緊螺栓。③ 去除軸6與軸套5內(nèi)孔的油污和雜質(zhì)，把裝好的軸套組件裝配到軸6上。④ 按圖（b）所示的次序逐個(gè)地逐漸擰緊螺栓3，最后用限力扳手?jǐn)Q，保持兩圓盤(pán)1平行。如此反復(fù)多次擰緊，直到全部螺栓達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩值標(biāo)記在圓盤(pán)

25、1的端面上。,5.7.2 數(shù)控設(shè)備機(jī)械故障維修實(shí)例,【例5.11】 數(shù)控工作臺(tái)的拆裝與調(diào)試方法 X-Y數(shù)控工作臺(tái)結(jié)構(gòu)圖,,拆裝與調(diào)試步驟如下,工具準(zhǔn)備：數(shù)控工作臺(tái)一臺(tái)；百分表及磁力表架一套；檢測(cè)平尺（300mm）一只；活動(dòng)扳手兩把；木柄起子兩把；內(nèi)六角扳手一套。① 拆下工作臺(tái)與導(dǎo)軌滑塊、螺母支座的定位銷釘和連接螺釘，取下工作臺(tái)（拖板）。 ② 檢查工作臺(tái)上導(dǎo)軌滑塊的接觸面、螺母支座的接觸面

26、與工作臺(tái)面的平行度并作記錄。③ 檢查導(dǎo)軌與滾珠絲杠的平行度并作記錄。④ 卸下滾珠絲杠支架與底座連接的定位銷和螺釘，取下滾珠絲杠螺母副，松開(kāi)聯(lián)軸器，卸下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。⑤ 檢查底座上滾珠絲杠支架的接觸面與導(dǎo)軌的平行度。⑥ 卸下滾動(dòng)導(dǎo)軌與底座連接的定位銷釘和螺釘，取下滾動(dòng)導(dǎo)軌。,拆裝與調(diào)試步驟如下（續(xù)）,⑦ 檢查底座上滾動(dòng)導(dǎo)軌的安裝面的平面度和導(dǎo)向面的直線度并作記錄。⑧ 清洗已經(jīng)拆卸的各個(gè)部件，準(zhǔn)備進(jìn)行組裝。⑨ 在底座上安裝滾動(dòng)導(dǎo)軌