《机械设备修理》课件- 系统故障诊断与维修教学提纲.ppt

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1、机械设备修理课件-系统故障诊断与维修 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望学习单元学习单元4 数控机床的维修数控机床的维修 学习任务学习任务4.1 系统故障诊断与维修系统故障诊断与维修任务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数控车床主轴部件数控车床主轴部件主传动系统主传动系统滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠螺母副滑动导轨滑动导轨回转刀架回转刀架Funac主板主板进给驱动装置

2、一、主轴部件的诊断维护一、主轴部件的诊断维护 1维护特点维护特点 数数控控机机床床主主轴轴部部件件是是影影响响机机床床加加工工精精度度的的主主要要部部件件，它它的的回回转转精精度度影影响响工工件件的的加加工工精精度度。它它的的功功率率大大小小与与回回转转速速度度影影响响加加工工效效率率；它它的的自自动动变变速速、准准停停和和换换刀刀等等影影响响机机床床的的自自动动化化程程度度。因因此此，要要求求主主轴轴部部件件具具有有与与本本机机床床工工作作性性能能相相适适应应的的高高回回转转精精度度、刚刚度度、抗抗振振性性、耐耐磨磨性性和和低低的的温温升升。在在结结构构上上，必必须须很很好好地地解解决决刀刀

3、具具和和工工件件的的装装夹夹、轴轴承承的的配配置置、轴轴承间隙调整和润滑密封等问题。承间隙调整和润滑密封等问题。2主轴润滑主轴润滑 主轴润滑主轴润滑 油气润滑方式油气润滑方式喷注润滑方式喷注润滑方式 3防泄漏防泄漏 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。介质的压力差

4、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，严禁超熟悉数控机床主传动链的结构，性能参数，严禁超性能使用、性能使用、主传动链出现不正常现象时，应立即停机排除故障主传动链出现不正常现象时，应立即停机排除故障-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。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。皮带的松紧程度，防止因皮带打滑造成的丢转

5、现象。由液压系统平衡主轴箱重量的平衡系统，需定期观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。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，必须在主轴停车使用液压拨叉变速的主传动系统，必须在主轴停车后变速。后变速。使用啮合式电磁离合器变速的主传动系统，离合器使用啮合式电磁离合器变速的主传动系统，离合器必须在低于必须在低于1-2 r1-2 rminmin的转速下变速。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。对主轴的机械碰击。每年对

6、主轴润滑恒温油箱中的润滑油更换一次，并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。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。每年清理润滑油池底一次，并更换液压泵滤油器。每天检查主轴润滑恒温油箱，使具油量充足，工作每天检查主轴润滑恒温油箱，使具油量充足，工作正常。正常。防止各种杂质进入润滑油箱，保持油液清洁。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。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大,造成拉杆位移量减少，使蝶形弹

7、簧张闭伸缩量不够，影响刀具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。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。能使主轴锥孔中的切屑和灰尘清理去彻底。5主轴故障诊断主轴故障诊断故障现象故障现象故障原因故障原因1.1.主轴发热主轴发热轴承损伤或不清洁、轴承油轴承损伤或不清洁、轴承油 脂耗尽或油脂过多、轴承间隙过小脂耗尽或油脂过多、轴承间隙过小2.2.主轴强力主轴强力电机与主轴传动的皮带过松、电机与主轴传动的皮

8、带过松、切削停转切削停转 皮带表面有油、离合器松皮带表面有油、离合器松 3.3.润滑油润滑油 润滑油过量、密封件损伤或失效、润滑油过量、密封件损伤或失效、泄漏泄漏 管件损坏管件损坏 4.4.主轴噪声主轴噪声 缺少润滑、皮带轮动平衡不佳、带轮过紧、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、轴承损坏齿轮磨损或啮合间隙过大、轴承损坏5.5.主轴没有主轴没有 油泵转向不正确、油管或油泵转向不正确、油管或 或润滑不足或润滑不足 滤油器堵塞、油压不足滤油器堵塞、油压不足6.6.刀具不能刀具不能 蝶形弹簧位移量太小、刀具松夹蝶形弹簧位移量太小、刀具松夹 夹紧弹簧上螺母松动夹紧弹簧上螺母松

9、动7.7.刀具夹紧刀具夹紧 刀具松夹弹簧压合过紧、液压缸刀具松夹弹簧压合过紧、液压缸后后不能松开不能松开 压力和行程不够压力和行程不够小结小结数控车床主轴部件的维修二、二、滚珠丝杠螺母副和导轨副的故障诊断与维修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（一）、滚珠丝杠螺母副的特点1 1摩擦损失小，传动效率高，可达摩擦损失小，传动效率高，可达90%96%90%96%2 2传动灵敏，运动平稳，低速时无爬行传动灵敏，运动平稳，低速时无爬行3 3使用寿命长使用寿命长4 4轴向刚度高轴向刚度高5 5具有传动的可逆性具有传动的可逆性6 6不能实现自锁，且速度过高会卡珠不能实现自锁，

10、且速度过高会卡珠7 7制造工艺复杂，成本高制造工艺复杂，成本高（二）、（二）、滚珠丝杠螺母副的维护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轴向间隙的调整轴向间隙的调整垫片调隙式垫片调隙式螺纹调螺纹调隙式隙式齿差调隙式齿差调隙式垫片调隙式螺纹调隙式 齿差调隙式 (2)(2)支承轴承的定期检查支承轴承的定期检查 应定期检查丝杠支承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与床身的连接是否有松动以及支承轴承是否损坏等 (3)(3)滚珠丝杠螺母副的润滑滚珠丝杠螺母副的润滑 润滑剂可提高耐磨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性及传动效率。润滑剂

11、可分为润滑油和润滑脂两大类。类。(4)(4)滚珠丝杠的防护滚珠丝杠的防护 滚珠丝杠螺母副和其他滚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。物进入，因此，必须有防护装置。三、导轨副的维护与故障诊断三、导轨副的维护与故障诊断因此因此:导导轨轨的的性性能能对对进进给给系系统统的的影影响响是是不不容容忽忽视视的的。导导轨轨的的作作用用是是用用来来支支承承和和引引导导运运动动部部件件沿沿着着直直线线或或圆圆周周方方向准确运动的。向准确运动的。数控机床对于导轨有着很高的要求：数控机床对于导轨有着很高的要求：高

12、速进高速进给时不给时不振动振动能在重能在重载下长载下长期连续期连续工作工作低速进低速进给时不给时不爬行爬行耐磨性耐磨性好，精好，精度保持度保持性好性好有高有高的灵的灵敏度敏度（一）（一）导轨的类型和要求导轨的类型和要求 按运动部件的运动轨迹分：直线运动导轨和圆周按运动部件的运动轨迹分：直线运动导轨和圆周运动导轨。运动导轨。按按导导轨轨接接合合面面的的摩摩擦擦性性分分：滑滑动动导导轨轨、滚滚动动导导轨轨和和静静压导轨。压导轨。滑动导轨又有：滑动导轨又有：普通滑动导轨普通滑动导轨 塑料滑动导轨塑料滑动导轨1.导轨的类型导轨的类型2导轨的性能要求导轨的性能要求(1)(1)高的导向精度高的导向精度 (

13、2)(2)良好的耐磨性良好的耐磨性 精度丧失的主要因素是导轨的磨损。精度丧失的主要因素是导轨的磨损。(3)(3)足够的刚度足够的刚度(4)(4)良好的摩擦特性良好的摩擦特性（二）导轨副的维护与故障诊断（二）导轨副的维护与故障诊断 1导轨副的维护导轨副的维护(1)间隙调整间隙调整1.1.压板调整间隙。压板调整间隙。2.2.镶条调整间隙。镶条调整间隙。3.3.压板镶条调节间隙。压板镶条调节间隙。压板调整间隙 镶条调整间隙(2)滚动导轨的预紧滚动导轨的预紧 为了提高滚动导轨的刚度，必须对滚动导轨预为了提高滚动导轨的刚度，必须对滚动导轨预紧。紧。采用过盈配合。采用过盈配合。常见的预紧方法有两种：常见的

14、预紧方法有两种：调整法调整法 (3)导轨的润滑导轨的润滑 导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂前者用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。于滑动导轨，而滚动导轨两种都用。2导轨的故障诊断导轨的故障诊断滚动导轨的预紧的方法导轨防护罩四、四、主轴伺服系统故障诊断与维修主轴伺服系统故障诊断与维修（一）（一）主轴伺服系统故障诊断与维修主轴伺服系统故障诊断与维修 主轴驱动变速目前主要有主轴驱动变速目前主要有3种形式：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常用主轴

15、驱动系统介绍FANUC公司主轴驱动系统SIEMENS公司主轴驱动系统 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伺服电机直流电机修理直流电机修理3交流主轴伺服系统交流主轴伺服系统交流伺服电机交

16、流伺服电机 （二）主轴驱动系统的故障诊断与维修实例：（二）主轴驱动系统的故障诊断与维修实例：FANUCFANUC直流主轴驱动系统的故障诊断与维修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五、进给伺服系统故障诊断与维修伺服驱动系统的框图伺服驱动系统的框图（一）常见进给驱动系统（一）常见进给驱动系统1.1.直流进给驱动系统直流进给驱动系统（1）FANUC公司直流进给驱动系统公司直流进给驱动系统2.2.交流进给驱动系统交流进给驱动系统（1）FANUC公司交

17、流进给驱动系统公司交流进给驱动系统（2）SIEMENS公司交流进给驱动系统公司交流进给驱动系统3.3.步进驱动系统步进驱动系统应用范围：应用范围：简易型数控机床、普通机床简易型数控机床、普通机床 的数控改造。的数控改造。步步进进驱驱动动及及开开环环进进给给控控制制方式方式1 1转速反馈与位置反馈信号处理分离。转速反馈与位置反馈信号处理分离。方式方式2 2编码器同时作为转速和位置检测，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。处理均在数控系统中完成。方式方式3 3编码器方式同上，处理方式不同。编码器方式同上，处理方式不同。方式方式4 4数字式伺服系统。数字式伺服系统。伺服系统不同的结

18、构形式，主要体现在检测信号的反伺服系统不同的结构形式，主要体现在检测信号的反馈形式上，以带编码器的伺服电动机为例，主要形式有：馈形式上，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（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）（三）进给伺服系统故障及诊断方法进给伺服系统故障及诊断方法 一一)故障出现后的表现方式：故障出现后的表现方式：超程超程 过载过载 窜动窜动 爬行爬行 振动振动 伺服电动机不转伺服电动机不转 位置误差位置误差 漂移漂移 机械传动部件的机械传动部件的 间隙与松动间隙与松动 二二)故障定位故障定位 三三)进

19、给驱动的故障诊断进给驱动的故障诊断 1.1.直流进给驱动直流进给驱动晶闸管调速是利用速度调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，从而达到通角的大小来改变电枢两端的电压，从而达到调速的目的。调速的目的。2.2.交流进给驱动交流进给驱动因采用交流同步电动机，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实质上是一个电子换向的直流电动机驱动装置。驱动装置。小结小结六、液压传动系统的故障诊断与维护六、液压传动系统的故障诊断与维护（一）液压传动系统在数控机床上的应用（一）液压传动系统在

20、数控机床上的应用（二）液压系统的维护要点（二）液压系统的维护要点 （三）（三）.液压系统的点检液压系统的点检（四）（四）液压系统的故障及维修液压系统的故障及维修 一）液压系统常见故障的特征一）液压系统常见故障的特征 二）液压元件常见故障及排除二）液压元件常见故障及排除 1 1液压泵故障液压泵故障 2.2.液压系统的维护要点液压系统的维护要点控制油液污染，保持油液清洁控制油液污染，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。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

21、制度严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度 3.3.液压系统的点检液压系统的点检 元件和管接头是否有泄漏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电气控制及换向阀工作是否灵敏可靠4 4液压缸故障及排除方法液压缸故障及排除方法 供油回路的故障维修供油回路的故障维修 油箱内油量是否在标线范围内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

22、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、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、清洗或更换滤芯和液压元件定期检查清洗油箱和管道定期检查清洗油箱和管道 七、气动系统的故障及维修七、气动系统的故障及维修 （一）、气动系统在数控机床上的应用（一）、气动系统在数控机床上的应用 驱动对象驱动对象 主轴的松刀主轴的松刀 数控机床主轴锥孔的吹气和开关防护门数控机床主轴锥孔的吹气和开关防护门 实现机械手的动作实现机械手的动作（二）气动系统维护的要点（二）气动系统维护的要点 1.1.维护的要点维护的要点

23、保证供给洁净的压缩空气（水分、油分、粉尘）。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）。件适度的润滑）。采用压缩空气调理装置。采用压缩空气调理装置。保持气动系统的密封性保持气动系统的密封性漏气将增加能量的消耗、导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。皂水检漏。保证气动元件中运动零件的灵敏度保证气动元件中运动零件的灵敏度使用油雾分离使用油雾分离器分离油雾。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。保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度。2.2.气动系统的点检与定检气动系统的点检与定检 管路系统点检管路系统点检主要内容是对冷凝水和润滑油的管理，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。还要检查供气压力是否正常、有无漏气等。气动元件的定检气动元件的定检主要内容是彻底处理系统的漏气现象。主要内容是彻底处理系统的漏气现象。小结小结 气动系统故障维修实例：刀柄和主轴的故障维修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（三）气动系统常见故障及排除故障现象故障现象故障排除故障排除