1、第第3章章 数控机床机械结构的故障诊数控机床机械结构的故障诊断与维修断与维修项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述项目二项目二 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法项目三项目三 主传动系统的诊断与维修主传动系统的诊断与维修项目四项目四 进给传动系统故障的诊断及维修进给传动系统故障的诊断及维修项目五项目五 导轨副故障的诊断与维修导轨副故障的诊断与维修项目六项目六 液压与气动系统故障诊断及维修液压与气动系统故障诊断及维修项目七项目七 刀库及自动换刀装置故障诊断及刀库及自动换刀装置故障诊断及维修维修项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述一、常见数控
2、机床类型一、常见数控机床类型 1.数控车床数控车床 (1)普通数控车床。普通数控车床是机械制造业拥有量较多普通数控车床。普通数控车床是机械制造业拥有量较多的一种车床，通常称之为经济型数控车床，的一种车床，通常称之为经济型数控车床，图图3-1为为CK6140经济型数控车床外形图。经济型数控车床外形图。下一页返回项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 (2)全机能数控车床。全机能数控车床。图图3-2所示为所示为45倾斜床身的数控车床倾斜床身的数控车床(去掉外壳等零部件去掉外壳等零部件)，具有回轮式刀塔，使用滚动导轨支承，具有回轮式刀塔，使用滚动导轨支承刀塔溜板，通常称之为全机能
3、数控车床。刀塔溜板，通常称之为全机能数控车床。(3)车削加工中心。车削加工中心是性能最好的数控车床，车削加工中心。车削加工中心是性能最好的数控车床，常用作精加工使用，其床身均为倾斜结构。常用作精加工使用，其床身均为倾斜结构。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 2.数控镗铣床数控镗铣床 (1)数控铣床。数控铣床为三轴控制加工机床，与数控车床数控铣床。数控铣床为三轴控制加工机床，与数控车床不同，其主运动由定尺寸刀具完成，加工过程所需的运动轨不同，其主运动由定尺寸刀具完成，加工过程所需的运动轨迹由迹由X、Y、Z三轴共同运动实现，如三轴共同运动实现，如图图3-3
4、所示。所示。(2)镗铣加工中心。镗铣加工中心。图图3-4所示为所示为FH4000卧式镗铣加工中心，卧式镗铣加工中心，为扩展机床的工艺范围，其上配备有多种动力铣头为扩展机床的工艺范围，其上配备有多种动力铣头(角度铣头、角度铣头、直角铣头和加长铣头等直角铣头和加长铣头等)，根据加工过程需要，可以自动更换。，根据加工过程需要，可以自动更换。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述二、数控机床机械结构的基本组成二、数控机床机械结构的基本组成 数控机床就其机械结构的组成而言，始终是处于一个逐步数控机床就其机械结构的组成而言，始终是处于一个逐步发展变化的过程中。早期的数控
5、机床主要是对普通机床的进发展变化的过程中。早期的数控机床主要是对普通机床的进给系统进行了革新和改造，因此，早期数控机床的外形和结给系统进行了革新和改造，因此，早期数控机床的外形和结构与普通机床基本相同。构与普通机床基本相同。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 近近30年来，由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、年来，由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、动力元件以及新材料等技术的飞速发展，以及为适应高产率动力元件以及新材料等技术的飞速发展，以及为适应高产率的需要，数控机床的机械结构已从初期对普通机床局部结构的需要，数控机床的机械结构已从初期对普通机床
6、局部结构的改进，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构。的改进，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构。1.机械结构基本组成机械结构基本组成 (1)主传动系统，其功用是实现主运动。主传动系统，其功用是实现主运动。(2)进给系统，其功用是实现进给运动。进给系统，其功用是实现进给运动。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 (3)机床基础件机床基础件(又称机床大件又称机床大件)，通常指床身、底座、立柱、，通常指床身、底座、立柱、滑座、工作台等，它们是整台机床的基础和框架，其功用是滑座、工作台等，它们是整台机床的基础和框架，其功用是支承机床本体的其他零部件，并保证这些
7、零部件在工作时或支承机床本体的其他零部件，并保证这些零部件在工作时或者固定在基础件上，或者在它的导轨上运动。者固定在基础件上，或者在它的导轨上运动。(4)实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。气动、润滑、冷却以及防护、排屑等装置。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 (5)刀库、刀架及自动换刀装置。刀库、刀架及自动换刀装置。(6)自动托盘交换装置。自动托盘交换装置。(7)实现工作回转、分度定位的装置和附件，如回转工作台。实现工作回转、分度定位的装置和附件，如回转
8、工作台。(8)特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置特殊功能装置，如刀具破损检测、精度检测和监控装置等。等。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 2.数控机床的功能和性能对机械结构的影响数控机床的功能和性能对机械结构的影响 数控机床为了体现自身的特点，在功能和性能上较普通机数控机床为了体现自身的特点，在功能和性能上较普通机床有很大的增强和提高，正是由于功能和性能的变化，数控床有很大的增强和提高，正是由于功能和性能的变化，数控机床的机械结构在不断发展中也发生了重大变革。机床的机械结构在不断发展中也发生了重大变革。数控机床是按数控系统给出的指令自动地
9、进行加工的，与数控机床是按数控系统给出的指令自动地进行加工的，与普通机床在加工过程中需要人手动进行操作、调整的情况大普通机床在加工过程中需要人手动进行操作、调整的情况大不相同，这就要求数控机床的机械结构要适应自动化控制的不相同，这就要求数控机床的机械结构要适应自动化控制的需要。需要。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 数控机床不仅要求有很高的加工精度、加工效率以及稳定数控机床不仅要求有很高的加工精度、加工效率以及稳定的加工质量，而且还要求加工时能工序集中，一机多用，这的加工质量，而且还要求加工时能工序集中，一机多用，这就要求数控机床的机械结构不仅要有较好
10、的刚度和抗振性，就要求数控机床的机械结构不仅要有较好的刚度和抗振性，还要尽量减少热变形和运动部件的摩擦产生温差引起的热负还要尽量减少热变形和运动部件的摩擦产生温差引起的热负载。数控机床要充分满足工艺复合化和功能集成化的要求。载。数控机床要充分满足工艺复合化和功能集成化的要求。所谓所谓“工艺复合化工艺复合化”，简单地说就是，简单地说就是“一次装夹，多工序加一次装夹，多工序加工工”。而。而“功能集成化功能集成化”则是指工件的自动定位，机内对刀，则是指工件的自动定位，机内对刀，刀具破损监控，机床与工作精度检测和补偿等功能。刀具破损监控，机床与工作精度检测和补偿等功能。下一页返回上一页项目一项目一 数
11、控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述三、数控机床机械结构的主要特点和要求三、数控机床机械结构的主要特点和要求 1.高静、动刚度高静、动刚度 机床的刚度是指在切削力和其他力的作用下，反抗变形的机床的刚度是指在切削力和其他力的作用下，反抗变形的能力。机床在静态力能力。机床在静态力(如运动部件和工作的自重如运动部件和工作的自重)作用下所表作用下所表现的刚度称为机床的静刚度，机床在动态力现的刚度称为机床的静刚度，机床在动态力(如切削力、驱动如切削力、驱动力、加速和减速所引起的惯性力、摩擦阻力等力、加速和减速所引起的惯性力、摩擦阻力等)作用下所表现作用下所表现的刚度称为机床的动刚度。的刚度称为机床
12、的动刚度。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 由于机床机械结构的情况复杂，一般很难对机床的结构刚由于机床机械结构的情况复杂，一般很难对机床的结构刚度进行精确的理论计算，设计者往往只能对部分构件度进行精确的理论计算，设计者往往只能对部分构件(如轴、如轴、丝杠等丝杠等)用计算方法求算其刚度，而对于床身、立柱、工作台用计算方法求算其刚度，而对于床身、立柱、工作台等零部件的弯曲和扭转变形、接合面的接触变形等，只能简等零部件的弯曲和扭转变形、接合面的接触变形等，只能简化进行近似计算，计算结果往往与实际相差很大，故只能作化进行近似计算，计算结果往往与实际相差很大，故
13、只能作定性分析的参考。即使采用有限元法来进行计算，通常仍需定性分析的参考。即使采用有限元法来进行计算，通常仍需对模型、实物或类似的样机进行试验、分析和对比以确定合对模型、实物或类似的样机进行试验、分析和对比以确定合理的结构方案。理的结构方案。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 但一般来说，对普通机床和同类型的数控机床在刚度方面但一般来说，对普通机床和同类型的数控机床在刚度方面的要求是一致的，只是要求的程度应该是有差异的。数控机的要求是一致的，只是要求的程度应该是有差异的。数控机床为获得高效率而具有的大功率和高速度，使它所承受的各床为获得高效率而具有的大功
14、率和高速度，使它所承受的各种外力负载情况更加恶劣，而且对加工过程的自动化也使得种外力负载情况更加恶劣，而且对加工过程的自动化也使得加工误差无法由人工干预来修正和补偿。所以数控机床的变加工误差无法由人工干预来修正和补偿。所以数控机床的变形对加工精度的影响会更为严重。为保证数控机床在自动化、形对加工精度的影响会更为严重。为保证数控机床在自动化、高效率的切削条件下获得稳定的高精度，其机械结构往往要高效率的切削条件下获得稳定的高精度，其机械结构往往要求具有更高的抗振性。有标准规定数控机床的刚度系数应比求具有更高的抗振性。有标准规定数控机床的刚度系数应比类似的普通机床高类似的普通机床高50%。下一页返回
15、上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 2.良好的抗振性良好的抗振性 机床工作时可能产生两种形态的振动机床工作时可能产生两种形态的振动:强迫振动和自激振动。强迫振动和自激振动。机床的抗振性指的就是机床抵抗这两种振动的能力。机床的抗振性指的就是机床抵抗这两种振动的能力。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 强迫振动是在各种动态力强迫振动是在各种动态力(如高速回转部件的不平衡力，高如高速回转部件的不平衡力，高速往复运动部件的换向冲击力，断续切削时变动的切削力等速往复运动部件的换向冲击力，断续切削时变动的切削力等)作用下被迫产生的振动。
16、如振源频率与机床某主要部件作用下被迫产生的振动。如振源频率与机床某主要部件(如主如主轴部件、床身轴部件、床身)的某一振型的固有频率重合，还将发生共振。的某一振型的固有频率重合，还将发生共振。此时振幅增大，零件表面的加工质量严重下降，甚至使切削此时振幅增大，零件表面的加工质量严重下降，甚至使切削过程自身激发振动。自激振动的频率接近或略高于机床主振过程自身激发振动。自激振动的频率接近或略高于机床主振型的低阶固有频率，振幅比较大，会对加工过程产生极为不型的低阶固有频率，振幅比较大，会对加工过程产生极为不利的影响。利的影响。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 数
17、控机床的性能决定了它在工作时常需采用高速、高效的数控机床的性能决定了它在工作时常需采用高速、高效的切削方式，而高速、高效的切削又是产生动态力和大切削宽切削方式，而高速、高效的切削又是产生动态力和大切削宽度度(影响自激振动的主要因素影响自激振动的主要因素)的直接原因，并且切削过程的的直接原因，并且切削过程的自动化又使得振动难以由人工来控制和消除，所以数控机床自动化又使得振动难以由人工来控制和消除，所以数控机床只有靠自身机床结构的高抗振性来减小和克服振动对加工精只有靠自身机床结构的高抗振性来减小和克服振动对加工精度、加工过程的影响。因此，在设数控机床机械结构时，要度、加工过程的影响。因此，在设数控
18、机床机械结构时，要采取措施提高机床的抗振性。常用的方法有采取措施提高机床的抗振性。常用的方法有:提高机床的静态提高机床的静态刚度，增强构件或结构的阻尼，减小机床的内部振源等。刚度，增强构件或结构的阻尼，减小机床的内部振源等。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 3.高灵敏度高灵敏度 数控机床的精度比普通机床高，因而运动部件应具有高灵数控机床的精度比普通机床高，因而运动部件应具有高灵敏度。要实现这一点，从机械结构方面来说，最重要的是要敏度。要实现这一点，从机械结构方面来说，最重要的是要选好所用的导轨副，因为运动部件所受的摩擦阻力主要来自选好所用的导轨副，因为
19、运动部件所受的摩擦阻力主要来自导轨副。现代数控机床上广泛采用滚动导轨、静态导轨、贴导轨副。现代数控机床上广泛采用滚动导轨、静态导轨、贴塑导轨等，这些导轨都有一个共同的优点，即动、静摩擦系塑导轨等，这些导轨都有一个共同的优点，即动、静摩擦系数很小，并且其差值也很小。采用这些导轨可能保证运动部数很小，并且其差值也很小。采用这些导轨可能保证运动部件在高速进给时不振动，低速进给时不爬行，并且有较高的件在高速进给时不振动，低速进给时不爬行，并且有较高的灵敏度。灵敏度。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 另一方面，驱动运动部件的动力源选择直流或交流伺服电另一方面，驱
20、动运动部件的动力源选择直流或交流伺服电机，配以具有高传动效率、无间隙的末级传动装置。如静压机，配以具有高传动效率、无间隙的末级传动装置。如静压蜗轮蜗杆副、预载双齿轮齿条副、滚珠丝杠螺母副等，也是蜗轮蜗杆副、预载双齿轮齿条副、滚珠丝杠螺母副等，也是保证运动部件的高灵敏度的一个强有力的条件。再者，数控保证运动部件的高灵敏度的一个强有力的条件。再者，数控机床广泛采用伺服电机，调速范围大，并可无级调速，这就机床广泛采用伺服电机，调速范围大，并可无级调速，这就使得主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化，箱体结构使得主轴箱、进给变速箱及其传动系统大为简化，箱体结构简单。齿轮、轴承和轴类零件的数量大为减少甚
21、至不用齿轮，简单。齿轮、轴承和轴类零件的数量大为减少甚至不用齿轮，由电动机直接带动主轴或进给滚珠丝杠，对提高数控机床的由电动机直接带动主轴或进给滚珠丝杠，对提高数控机床的灵敏度是极有好处的。对于主轴而言，由于既要在高转速下灵敏度是极有好处的。对于主轴而言，由于既要在高转速下回转，又要有高刚度、高灵敏度，因而在考虑其机械结构时，回转，又要有高刚度、高灵敏度，因而在考虑其机械结构时，多数采用滚动轴承或静压轴承。多数采用滚动轴承或静压轴承。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 4.热变形小热变形小 热膨胀是各种金属和非金属材料的固有特性。机床工作时，热膨胀是各种
22、金属和非金属材料的固有特性。机床工作时，切削过程、电动机、液压系统和机械摩擦都会发热，这些产切削过程、电动机、液压系统和机械摩擦都会发热，这些产生热量的部件和部位称为热源。热源产生的热量一部分由切生热量的部件和部位称为热源。热源产生的热量一部分由切屑和冷却液带走，另一部分通过传导、对流、辐射传递给机屑和冷却液带走，另一部分通过传导、对流、辐射传递给机床的各个部件，引起温升，产生热膨胀。机床的热变形是影床的各个部件，引起温升，产生热膨胀。机床的热变形是影响加工精度的重要因素。响加工精度的重要因素。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 热变形影响加工精度的原因
23、，主要是由于热源分布不均匀，热变形影响加工精度的原因，主要是由于热源分布不均匀，热源产生的热量不等，各处零件的质量不均，形成各部位的热源产生的热量不等，各处零件的质量不均，形成各部位的温升不一致，从而产生不均匀的温度场和不均匀的热膨胀变温升不一致，从而产生不均匀的温度场和不均匀的热膨胀变形，以致影响刀具与工件的正确相对位置。数控机床的主轴形，以致影响刀具与工件的正确相对位置。数控机床的主轴和运动部件常在高速状态下工作，会因采用大切削量而带来和运动部件常在高速状态下工作，会因采用大切削量而带来大量的炽热切削，其发热远较普通机床严重。由于热变形是大量的炽热切削，其发热远较普通机床严重。由于热变形是
24、在机床工作过程中产生的，对加工精度的影响往往很难由机在机床工作过程中产生的，对加工精度的影响往往很难由机床操作者修正，所以在考虑数控机床机械结构时，应对如何床操作者修正，所以在考虑数控机床机械结构时，应对如何减小机床的热变形予以特别重视。减小机床的热变形予以特别重视。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 另外，对于滚珠丝杠结构还可采用预拉伸方式来减小丝杠另外，对于滚珠丝杠结构还可采用预拉伸方式来减小丝杠的热变形。其原理是的热变形。其原理是:在加工滚珠丝杠时，使螺距略小于名义在加工滚珠丝杠时，使螺距略小于名义值，装配时对丝杠进行预拉伸，从而使其螺距值达到名义
25、值，值，装配时对丝杠进行预拉伸，从而使其螺距值达到名义值，当丝杠工作受热，丝杠中的拉应力补偿了热应力，从而减小当丝杠工作受热，丝杠中的拉应力补偿了热应力，从而减小了热伸长。了热伸长。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 5.高精度保持性和高可靠性高精度保持性和高可靠性 数控机床自身的精度是很高的，因此可获得较高的加工精数控机床自身的精度是很高的，因此可获得较高的加工精度。为保证高生产效率，数控机床常在高速或强力切削下满度。为保证高生产效率，数控机床常在高速或强力切削下满载工作。为保证机床具有稳定的加工精度，就要求数控机床载工作。为保证机床具有稳定的加工精度
26、，就要求数控机床具有很高的精度保持性。要做好这一点，在设计时除了对各具有很高的精度保持性。要做好这一点，在设计时除了对各主要部件、零件要正确选择材料，防止使用中的变形和快速主要部件、零件要正确选择材料，防止使用中的变形和快速磨损外，还要求采用新工艺、新技术以及加强特定的工艺措磨损外，还要求采用新工艺、新技术以及加强特定的工艺措施。施。下一页返回上一页项目一项目一 数控机床的机械知识概述数控机床的机械知识概述 如淬火和磨削导轨、粘贴抗磨塑料导轨等，以提高运动部如淬火和磨削导轨、粘贴抗磨塑料导轨等，以提高运动部件的耐磨性，从而达到具有较高的精度保持性的目的。数控件的耐磨性，从而达到具有较高的精度保
27、持性的目的。数控机床是根据数控程序自动进行加工，尤其在柔性制造系统机床是根据数控程序自动进行加工，尤其在柔性制造系统(FMS)中的数控机床，可在一定时间内实现无人管理，因此中的数控机床，可在一定时间内实现无人管理，因此要求机床具有很高的可靠性。除一些运动部件应保证不出故要求机床具有很高的可靠性。除一些运动部件应保证不出故障外，对于系统中动作频繁的刀库、换刀机构、托盘、工作障外，对于系统中动作频繁的刀库、换刀机构、托盘、工作交换装置等部件，都必须保持在长期工作中十分可靠。交换装置等部件，都必须保持在长期工作中十分可靠。总之，现代数控机床不断向高效率、高质量、高柔性、高总之，现代数控机床不断向高效
28、率、高质量、高柔性、高速度、低成本及智能化的方向发展，其机床本体的各主要部速度、低成本及智能化的方向发展，其机床本体的各主要部件，如导轨、主轴、工作台、传动元件、刀库、机械手、工件，如导轨、主轴、工作台、传动元件、刀库、机械手、工件交换装置等都应符合上述要求。件交换装置等都应符合上述要求。返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法一、机床机械故障诊断概述一、机床机械故障诊断概述 1.机械故障定义机械故障定义 所谓机械故障，就是指机械系统所谓机械故障，就是指机械系统(零件、组件、部件或整台零件、组件、部件或整台设备乃至一系列的设备组合设备乃至一系列的设备组合
29、)因偏离其设计状态而丧失部分或因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。如机床运转不平稳、轴承噪声过大、机械全部功能的现象。如机床运转不平稳、轴承噪声过大、机械手夹持刀柄不稳定等现象都是机械故障的表现形式。手夹持刀柄不稳定等现象都是机械故障的表现形式。下一页返回项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 2.机械故障诊断机械故障诊断 所谓机械故障诊断，就是对机械系统所处的状态进行监测，所谓机械故障诊断，就是对机械系统所处的状态进行监测，判断其是否正常。当机械系统出现异常时，会使某些特性改判断其是否正常。当机械系统出现异常时，会使某些特性改变，产生能量、力、热及摩擦
30、等各种物理和化学参数的变化，变，产生能量、力、热及摩擦等各种物理和化学参数的变化，发出各种不同的信息。维修人员捕捉这些变化的征兆、检测发出各种不同的信息。维修人员捕捉这些变化的征兆、检测变化的信号及规律，从而判定故障发生的部位、性质、大小，变化的信号及规律，从而判定故障发生的部位、性质、大小，分析原因和异常情况，预报其发展趋势，判别损坏情况，作分析原因和异常情况，预报其发展趋势，判别损坏情况，作出决策，消除故障隐患，防止事故的发生，这就是机械故障出决策，消除故障隐患，防止事故的发生，这就是机械故障诊断。诊断。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法
31、 3.机械故障诊断的意义机械故障诊断的意义 应用机械故障诊断技术对机械系统进行监测和诊断，能及应用机械故障诊断技术对机械系统进行监测和诊断，能及时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生，从而避免人时发现机器的故障和预防设备恶性事故的发生，从而避免人员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失，还可以找出生产员的伤亡、环境的污染和巨大的经济损失，还可以找出生产系统中的事故隐患，从而对机械设备和工艺进行改造，以消系统中的事故隐患，从而对机械设备和工艺进行改造，以消除事故隐患。另外，更重要的意义还在于对设备维修制度的除事故隐患。另外，更重要的意义还在于对设备维修制度的改革，将传统的定期维修改变为预知维修，从
32、而大大提高机改革，将传统的定期维修改变为预知维修，从而大大提高机械系统运行的安全性、可靠性和利用率，节约大量维修时间械系统运行的安全性、可靠性和利用率，节约大量维修时间和费用，进而产生巨大的经济效益。和费用，进而产生巨大的经济效益。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 4.机械故障诊断的任务机械故障诊断的任务 (1)诊断引起机械系统的劣化或故障的主要原因。诊断引起机械系统的劣化或故障的主要原因。(2)掌握机械系统劣化、故障的部位、程度及原因等情况。掌握机械系统劣化、故障的部位、程度及原因等情况。(3)了解机械系统的性能、强度、效率。了解机械系统
33、的性能、强度、效率。(4)预测机械系统的可靠性及使用寿命。预测机械系统的可靠性及使用寿命。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法二、机床机械故障分类二、机床机械故障分类 机械故障可以从不同的角度来进行分类。不同的分类方法机械故障可以从不同的角度来进行分类。不同的分类方法反映了机械故障的不同侧面，对机械故障进行分类的目的是反映了机械故障的不同侧面，对机械故障进行分类的目的是为了更好地针对不同的故障形式采取相应的对策。机械故障为了更好地针对不同的故障形式采取相应的对策。机械故障可按其原因、性质、影响、特点等情况作如下分类。可按其原因、性质、影响、特点
34、等情况作如下分类。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 1.按故障发生原因划分按故障发生原因划分 (1)磨损性故障磨损性故障:机械系统因使用过程中的正常磨损而引发的机械系统因使用过程中的正常磨损而引发的故障，对这类故障形式，一般只进行寿命预测。故障，对这类故障形式，一般只进行寿命预测。(2)错用性故障错用性故障:因使用不当而引发的故障。因使用不当而引发的故障。(3)先天性故障先天性故障:由于设计或制造不当而造成机械系统中存在由于设计或制造不当而造成机械系统中存在某些薄弱环节而引发的故障。某些薄弱环节而引发的故障。下一页返回上一页项目二项目二 数
35、控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 2.按故障性质划分按故障性质划分 (1)间断性故障间断性故障:只是短期内丧失某些功能，稍加修理调试就只是短期内丧失某些功能，稍加修理调试就能恢复，不需要更换零件。能恢复，不需要更换零件。(2)永久性故障永久性故障:某些零件已损坏，需要更换或修理才能恢复某些零件已损坏，需要更换或修理才能恢复 3.按故障发生后的影响程度划分按故障发生后的影响程度划分 (1)部分性故障部分性故障:设计功能部分丧失的故障。设计功能部分丧失的故障。(2)完全性故障完全性故障:设计功能完全丧失的故障。设计功能完全丧失的故障。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床
36、机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 4.按故障造成的后果划分按故障造成的后果划分 (1)危害性故障危害性故障:会对人身、生产和环境环境造成危险或危害会对人身、生产和环境环境造成危险或危害的故障。如机床保护系统不能有效工作而造成损害工件或操的故障。如机床保护系统不能有效工作而造成损害工件或操作者等。作者等。(2)安全性故障安全性故障:不会对人身、生产和环境造成危害的故障。不会对人身、生产和环境造成危害的故障。如保护系统在不需要保护时动作等。如保护系统在不需要保护时动作等。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 5.按故障发生的快慢划分按故
37、障发生的快慢划分 (1)突发性故障突发性故障:不能靠早期测试检测出来的故障。即此类故不能靠早期测试检测出来的故障。即此类故障是不可预测的，对这类故障只能进行预防，如过载造成机障是不可预测的，对这类故障只能进行预防，如过载造成机件损坏。件损坏。(2)渐发性故障渐发性故障:故障的发展有一种过程，因而可对其进行预故障的发展有一种过程，因而可对其进行预测和监视如疲劳裂纹的产生和扩展。测和监视如疲劳裂纹的产生和扩展。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 6.按故障发生频次划分按故障发生频次划分 (1)偶发性故障偶发性故障:发生频率很低的故障，即发生频率很
38、低的故障，即“意外现象意外现象”。(2)多发性故障多发性故障:经常发生的故障。经常发生的故障。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 7.按故障发生、发展规律划分按故障发生、发展规律划分 (1)随机故障随机故障:故障发生的时间是随机的。故障发生的时间是随机的。(2)有规则故障有规则故障:故障的发生比较有规则。故障的发生比较有规则。机械故障还可以从其他角度来进行分类，但不管如何分类，机械故障还可以从其他角度来进行分类，但不管如何分类，每一种故障都有其主要特征，即所谓故障模式或故障状态。每一种故障都有其主要特征，即所谓故障模式或故障状态。即使仅就机械
39、故障而言，要将其一一罗列也是相当复杂的，即使仅就机械故障而言，要将其一一罗列也是相当复杂的，但归纳它们的共同形态，可列出下列数种但归纳它们的共同形态，可列出下列数种:异常振动、磨损、异常振动、磨损、疲劳、裂纹、破断、过度变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、疲劳、裂纹、破断、过度变形、腐蚀、剥离、渗漏、堵塞、异常声响、油质劣化、材料劣化、黏合、污染、不稳定及其异常声响、油质劣化、材料劣化、黏合、污染、不稳定及其他。他。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法三、机械故障诊断手段划分三、机械故障诊断手段划分 1.按目的划分按目的划分 按目的划分可分为功能诊断
40、和运行诊断。对新安装或刚维按目的划分可分为功能诊断和运行诊断。对新安装或刚维修好的机械系统需要诊断它的功能是否正常，并根据诊断和修好的机械系统需要诊断它的功能是否正常，并根据诊断和检查的结果对它进行调整，这就是功能诊断。而对正常运行检查的结果对它进行调整，这就是功能诊断。而对正常运行的机械系统则进行状态的诊断，监视其故障的发生和发展，的机械系统则进行状态的诊断，监视其故障的发生和发展，这就称为运行诊断。这就称为运行诊断。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 2.按方式划分按方式划分 按方式划分可分为定期诊断和在线监测。定期诊断是指间按方式划分可
41、分为定期诊断和在线监测。定期诊断是指间隔一定时间对工作的机床进行一次检查和诊断，也叫巡回检隔一定时间对工作的机床进行一次检查和诊断，也叫巡回检查和诊断，简称巡检。在线监测是采用现代化仪表和计算机查和诊断，简称巡检。在线监测是采用现代化仪表和计算机信号处理系统对机器或设备的运行状态进行连续监测和控制。信号处理系统对机器或设备的运行状态进行连续监测和控制。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 3.按提取信息的方式划分按提取信息的方式划分 按提取信息的方式划分可分为直接诊断和间接诊断。直接按提取信息的方式划分可分为直接诊断和间接诊断。直接根据关键零件
42、的信息确定这些零部件的状态叫做直接诊断。根据关键零件的信息确定这些零部件的状态叫做直接诊断。如通过检测齿轮的安装偏心和运动偏心等参数判断齿轮运转如通过检测齿轮的安装偏心和运动偏心等参数判断齿轮运转是否正常即属此类。由于受结构和运行条件等因素的限制不是否正常即属此类。由于受结构和运行条件等因素的限制不能进行直接诊断，则采取间接诊断方法，如通过检测箱体的能进行直接诊断，则采取间接诊断方法，如通过检测箱体的振动来判断齿轮箱中的齿轮是否正常等。这种间接诊断方法振动来判断齿轮箱中的齿轮是否正常等。这种间接诊断方法往往要汇集多方面的信息，反复分析验证，才能避免误诊。往往要汇集多方面的信息，反复分析验证，才
43、能避免误诊。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 4.按诊断所要求的机械运行工况条件划分按诊断所要求的机械运行工况条件划分 按诊断所要求的机械运行工况条件划分可分为常规诊断和按诊断所要求的机械运行工况条件划分可分为常规诊断和特殊诊断。在常规工况也就是机械的正常运行条件下进行的特殊诊断。在常规工况也就是机械的正常运行条件下进行的诊断叫做常规诊断。而对于某些机械，需为其创造特殊的工诊断叫做常规诊断。而对于某些机械，需为其创造特殊的工作条件才能对其进行的诊断称为特殊诊断。作条件才能对其进行的诊断称为特殊诊断。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床
44、机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 5.按诊断过程划分按诊断过程划分 按诊断过程划分可分为简易诊断和精密诊断。简易诊断是按诊断过程划分可分为简易诊断和精密诊断。简易诊断是对机械系统的状态作出相对粗略的判断，即作出概括性评价对机械系统的状态作出相对粗略的判断，即作出概括性评价的诊断方法。而在简易诊断基础上更为细致的诊断，需详细的诊断方法。而在简易诊断基础上更为细致的诊断，需详细地分析出故障原因、故障部位、故障程度及其发展趋势等一地分析出故障原因、故障部位、故障程度及其发展趋势等一系列问题的诊断称为精密诊断。系列问题的诊断称为精密诊断。对于具体的机械系统，究竟采用哪些诊断方法，需要根据对
45、于具体的机械系统，究竟采用哪些诊断方法，需要根据其重要程度、故障的危害程度和运行中故障产生和发展的速其重要程度、故障的危害程度和运行中故障产生和发展的速度等，综合进行考虑，选择最佳的和经济可行的诊断方法。度等，综合进行考虑，选择最佳的和经济可行的诊断方法。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法四、常用的数控机床机械故障诊断方法四、常用的数控机床机械故障诊断方法 数控机床机械故障诊断包括对数控机床运行状态的识别，数控机床机械故障诊断包括对数控机床运行状态的识别，对其运行过程的监测，以及对其发行发展趋势的预测三个方对其运行过程的监测，以及对其发行发展
46、趋势的预测三个方面。通过对数控机床机械装置的某些特征参数，如振动、噪面。通过对数控机床机械装置的某些特征参数，如振动、噪声和温度等进行测定，将测定值与规定的正常值进行比较，声和温度等进行测定，将测定值与规定的正常值进行比较，以判断机械的工作状态是否正常。若对机械装置是行定期或以判断机械的工作状态是否正常。若对机械装置是行定期或连续监测，便可获得机械装置状态变化的趋势性规律，从而连续监测，便可获得机械装置状态变化的趋势性规律，从而对机械装置的运行状态进行预测和预报。对机械装置的运行状态进行预测和预报。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 随着电子
47、测试技术、信号处理技术以及计算机的迅猛发展，随着电子测试技术、信号处理技术以及计算机的迅猛发展，对数控机床机械故障诊断的方法已从传统的凭感觉器官和经对数控机床机械故障诊断的方法已从传统的凭感觉器官和经验来判定故障的部位和原因，拓展到采用先进测试仪器和手验来判定故障的部位和原因，拓展到采用先进测试仪器和手段乃至故障诊断专家系统等现代化的故障诊断方法来对机械段乃至故障诊断专家系统等现代化的故障诊断方法来对机械故障进行诊断和预测。故障进行诊断和预测。1.简易诊断法简易诊断法 简易诊断法是靠人的感官功能简易诊断法是靠人的感官功能(视、听、触、嗅等视、听、触、嗅等)，借助，借助一些常用工、量具对机床的运
48、行状态进行监测和判断的过程。一些常用工、量具对机床的运行状态进行监测和判断的过程。在对机械故障进行诊断之前，通常应询问下列情况在对机械故障进行诊断之前，通常应询问下列情况:下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 (1)机床开支时有何异常现象，故障是在什么情况下发生的，机床开支时有何异常现象，故障是在什么情况下发生的，操作者都做过什么操作。操作者都做过什么操作。(2)对比故障前后工件的精度和表面粗糙度，以便分析故障对比故障前后工件的精度和表面粗糙度，以便分析故障产生的原因。产生的原因。(3)主轴系统、进给系统是否能正常工作，有无异常现象出主轴系统、
49、进给系统是否能正常工作，有无异常现象出现。现。(4)润滑油品牌号是否符合规定，用量是否适当。润滑油品牌号是否符合规定，用量是否适当。(5)以前曾发生过什么故障，是如何处理的，机床何时进行以前曾发生过什么故障，是如何处理的，机床何时进行过保养检修等。过保养检修等。下一页返回上一页项目二项目二 数控机床机床机械故障诊断数控机床机床机械故障诊断方法方法 在听取故障情况介绍时，要特别仔细、认真并做好记录，在听取故障情况介绍时，要特别仔细、认真并做好记录，重要的地方要重新确认一下。在完成问询之后，要通过视觉重要的地方要重新确认一下。在完成问询之后，要通过视觉仔细观察数控机床的机件有无松动、裂纹及其他损伤
50、仔细观察数控机床的机件有无松动、裂纹及其他损伤;可以检可以检查润滑是否正常，有无干摩擦和跑、冒、滴、漏现象查润滑是否正常，有无干摩擦和跑、冒、滴、漏现象;可以观可以观察机床外表颜色是否发生变化，以判断机床转动部位有无长察机床外表颜色是否发生变化，以判断机床转动部位有无长时间受热升温的现象时间受热升温的现象;还可观看油箱内的油的稀稠、颜色是否还可观看油箱内的油的稀稠、颜色是否异常，油箱内沉积物中金属磨粒的多少、大小及特点以判断异常，油箱内沉积物中金属磨粒的多少、大小及特点以判断润滑油是否变质及相关机件的磨损情况润滑油是否变质及相关机件的磨损情况;还可观察机床主传动还可观察机床主传动及进给系统的传
