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1、,机械设备维修工艺 精品课程,四 川 工 程 职 业 技 术 学 院,学习单元4 数控机床的维修 学习任务4.1 系统故障诊断与维修,学习单元4 数控机床的维修 学习任务4.1 系统故障诊断与维修,任务 对数控机床的机械部件故障进行诊断和维修 对数控机床的伺服系统的故障进行诊断与维修 维护数控机床液压与气压传动系统,数控机床中的主轴,上一页,下一页,数控车床主轴部件,主传动系统,滚珠丝杠螺母副,滑动导轨,回转刀架,Funac主板,进给驱动装置,一、主轴部件的诊断维护 1维护特点 数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度影响工件的加工精度。它的功率大小与回转速度影响加工效率；它
2、的自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。因此，要求主轴部件具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性和低的温升。在结构上，必须很好地解决刀具和工件的装夹、轴承的配置、轴承间隙调整和润滑密封等问题。,2主轴润滑 主轴润滑,油气润滑方式,喷注润滑方式,3防泄漏 在密封件中，被密封的介质往往是以穿滑、溶透或扩散的形式越界润滑到密封连接处的彼侧。造成泄漏的基本原因是流体从密封面上的间隙中溢出，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滑动。,4主传动链的维护 熟悉数控机床主传动链的结构，性能参数，严禁超性能使用、 主传动链出现不正常现象时，应
3、立即停机排除故障- 操作者应注意观察主轴箱温度，检查主轴润滑恒温油箱，调节温度范围，使油量充足。 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。,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。 使用液压拨叉变速的主传动系统，必须在主轴停车后变速。 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1-2 rmin的转速下变速。,注意保持主轴与刀柄连接部位及刀柄的清洁，防止对主轴的机械碰击。 每年对主轴润滑恒温油箱中的润滑油更换一次，并清洗过滤器。 每年清理润滑油池底一次，并更换液压泵滤油器。 每天
4、检查主轴润滑恒温油箱，使具油量充足，工作正常。,防止各种杂质进入润滑油箱，保持油液清洁。 经常检查轴端及各处密封，防止润滑油液的泄漏。 刀具夹紧装臀长时间使用后，会使活塞杆和拉杆问的间隙加大,造成拉杆位移量减少，使蝶形弹簧张闭伸缩量不够，影响刀具的夹紧，故需及时调整液压缸活塞的位移量。 经常检查压缩气气压，并调整到标准要求值。足够的气压才能使主轴锥孔中的切屑和灰尘清理去彻底。,5主轴故障诊断 故障现象 故障原因 1.主轴发热 轴承损伤或不清洁、轴承油 脂耗尽或油脂过多、轴承间隙过小 2.主轴强力 电机与主轴传动的皮带过松、 切削停转 皮带表面有油、离合器松 3.润滑油 润滑油过量、密封件损伤或
5、失效、 泄漏 管件损坏 4.主轴噪声 缺少润滑、皮带轮动平衡不佳、带轮过紧、 齿轮磨损或啮合间隙过大、轴承损坏,5.主轴没有 油泵转向不正确、油管或 或润滑不足 滤油器堵塞、油压不足 6.刀具不能 蝶形弹簧位移量太小、刀具松夹 夹紧弹簧上螺母松动 7.刀具夹紧 刀具松夹弹簧压合过紧、液压缸 后不能松开 压力和行程不够 小结,数控车床主轴部件的维修,二、 滚珠丝杠螺母副和导轨副的故障诊断与维修 （一）、滚珠丝杠螺母副的特点 1摩擦损失小，传动效率高，可达90%96% 2传动灵敏，运动平稳，低速时无爬行 3使用寿命长 4轴向刚度高 5具有传动的可逆性 6不能实现自锁，且速度过高会卡珠 7制造工艺复
6、杂，成本高,（二）、 滚珠丝杠螺母副的维护 (1)轴向间隙的调整,轴向间隙的调整,垫片调隙式,螺纹调隙式,齿差调隙式,垫片调隙式,螺纹调隙式,齿差调隙式,(2)支承轴承的定期检查 应定期检查丝杠支承与床身的连接是否有松动以及支承轴承是否损坏等 (3)滚珠丝杠螺母副的润滑 润滑剂可提高耐磨性及传动效率。润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。 (4)滚珠丝杠的防护 滚珠丝杠螺母副和其他滚动摩擦的传动元件一样，应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此，必须有防护装置。,三、导轨副的维护与故障诊断,因此: 导轨的性能对进给系统的影响是不容忽视的。导轨的作用是用来支承和引导运动部件沿着直线或圆周方向准确运动的。,
7、数控机床对于导轨有着很高的要求：,高速进 给时不 振动,能在重 载下长 期连续 工作,低速进 给时不 爬行,耐磨性 好，精 度保持 性好,有高 的灵 敏度,（一） 导轨的类型和要求,按运动部件的运动轨迹分：直线运动导轨和圆周 运动导轨。 按导轨接合面的摩擦性分：滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。 滑动导轨又有： 普通滑动导轨 塑料滑动导轨,1.导轨的类型,2导轨的性能要求 (1)高的导向精度 (2)良好的耐磨性 精度丧失的主要因素是导轨的磨损。 (3)足够的刚度 (4)良好的摩擦特性,（二）导轨副的维护与故障诊断 1导轨副的维护 (1)间隙调整,1.压板调整间隙。 2.镶条调整间隙。 3.压板镶条
8、调节间隙。,压板调整间隙,镶条调整间隙,(2)滚动导轨的预紧 为了提高滚动导轨的刚度，必须对滚动导轨预紧。 采用过盈配合。 常见的预紧方法有两种： 调整法 (3)导轨的润滑 导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂前者用于滑动导轨，而滚动导轨两种都用。,2导轨的故障诊断,滚动导轨的预紧的方法,导轨防护罩,四、 主轴伺服系统故障诊断与维修,（一） 主轴伺服系统故障诊断与维修 主轴驱动变速目前主要有3种形式： 一是带有变速齿轮传动方式 二是通过带传动方式 三是由调速电动机直接驱动的传动方式,FANUC直流主轴电动机的驱动控制示意图,1 常用主轴驱动系统介绍 FANUC公司主轴驱动系统 SIEMENS公司主
9、轴驱动系统 MITSUBISH公司主轴驱动系统,2主轴伺服系统的常见故障形式 常见数控机床主轴伺服系统的故障有以下几种: 外界干扰 主轴过载 主轴定位抖动 主轴转速与进给不匹配 转速偏离指令值 主轴异常噪声及振动 主轴电动机不转,磁传感器的电器准停装置,2直流主轴伺服系统的日常维护,(1) 安装注意事项 (2) 使用检查 (3) 日常维护,FANUC直流主轴电动机的驱动控制示意图,直流伺服电机,直流电机修理,3交流主轴伺服系统,交流伺服电机,（二）主轴驱动系统的故障诊断与维修实例： FANUC直流主轴驱动系统的故障诊断与维修 1.FANUC直流主轴驱动系统的保护功能 2.FANUC直流主轴驱动
10、系统使用注意点 3FANUC直流主轴驱动系统的故障诊断,五、进给伺服系统故障诊断与维修,伺服驱动系统的框图,（一）常见进给驱动系统 1.直流进给驱动系统 （1）FANUC公司直流进给驱动系统 2.交流进给驱动系统 （1）FANUC公司交流进给驱动系统 （2）SIEMENS公司交流进给驱动系统 3.步进驱动系统,应用范围：简易型数控机床、普通机床 的数控改造。,步进驱动及开环进给控制,方式1转速反馈与位置反馈信号处理分离。 方式2编码器同时作为转速和位置检测， 处理均在数控系统中完成。 方式3编码器方式同上，处理方式不同。 方式4数字式伺服系统。,伺服系统不同的结构形式，主要体现在检测信号的反馈
11、形式上，以带编码器的伺服电动机为例，主要形式有：,（二）伺服系统结构形式,伺服系统（方式1）,伺服系统（方式2）,伺服系统（方式3）,伺服系统（方式4）,（三） 进给伺服系统故障及诊断方法 一) 故障出现后的表现方式： 超程 过载 窜动 爬行 振动 伺服电动机不转 位置误差 漂移 机械传动部件的 间隙与松动,二) 故障定位,三) 进给驱动的故障诊断 1.直流进给驱动晶闸管调速是利用速度调节器对晶闸管的导通角进行控制，通过改变导通角的大小来改变电枢两端的电压，从而达到调速的目的。 2.交流进给驱动因采用交流同步电动机，驱动装置实质上是一个电子换向的直流电动机驱动装置。,小结,六、液压传动系统的故
12、障诊断与维护 （一）液压传动系统在数控机床上的应用 （二）液压系统的维护要点 （三）.液压系统的点检 （四） 液压系统的故障及维修 一）液压系统常见故障的特征 二）液压元件常见故障及排除 1液压泵故障,2.液压系统的维护要点 控制油液污染，保持油液清洁 控制液压系统中油液的温升控制液压系统的泄漏。 防止液压系统振动和噪声严格执行日常点检制度 严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度,3.液压系统的点检 元件和管接头是否有泄漏 液压泵和液压马达运转时有否异常噪声 液压缸移动时是否正常平稳 液压系统的各点压力是否正常和稳定 油液的温度是否在允许范围内 电气控制及换向阀工作是否灵敏可靠,4液压缸故障及
13、排除方法 供油回路的故障维修,油箱内油量是否在标线范围内 定期对油箱内的油液进行检验、过滤、更换 定期检查和紧固重要部位的螺钉和接头 定期检查、更换密封件 定期检查、清洗或更换滤芯和液压元件 定期检查清洗油箱和管道,七、气动系统的故障及维修 （一）、气动系统在数控机床上的应用 驱动对象 主轴的松刀 数控机床主轴锥孔的吹气和开关防护门 实现机械手的动作,（二）气动系统维护的要点 1.维护的要点 保证供给洁净的压缩空气（水分、油分、粉尘）。 保证空气中含有适量的润滑油（使气动控制和执行元件适度的润滑）。 采用压缩空气调理装置。 保持气动系统的密封性漏气将增加能量的消耗、导致供气压力下降甚至气动元件工作失常，使用仪表或肥皂水检漏。 保证气动元件中运动零件的灵敏度使用油雾分离器分离油雾。 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 管路系统点检主要内容是对冷凝水和润滑油的管理，还要检查供气压力是否正常、有无漏气等。 气动元件的定检主要内容是彻底处理系统的漏气现象。,小结,气动系统故障维修实例：刀柄和主轴的故障维修,（三）气动系统常见故障及排除,故障现象,故障排除,