数控机床维修幻灯片.ppt
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1、数控机床维修第1页,共55页,编辑于2022年,星期六第三章第三章 数控机床机械结构故障诊断数控机床机械结构故障诊断 一、故障与故障诊断一、故障与故障诊断 数控机床在机械结构上和普通机床不数控机床在机械结构上和普通机床不同点在于传动链缩短,传动部件的精度高,同点在于传动链缩短,传动部件的精度高,机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动等。和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动等。熟悉机械故障的特征,掌握数控机床熟悉机械故障的特征,掌握数控机床机械故障的诊断的方法和手段。还要注意机械故障的诊断的方法和手段。还要注意数控机床机电之间的内
2、在联系。数控机床机电之间的内在联系。第2页,共55页,编辑于2022年,星期六第一节第一节 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法1.1.机械故障的原因机械故障的原因 机床在运行过程中,机械零部件受到力、机床在运行过程中,机械零部件受到力、热、摩擦以及磨损等诸多因素的作用,热、摩擦以及磨损等诸多因素的作用,使其领部件偏离或丧失原有的功能。使其领部件偏离或丧失原有的功能。2.2.机械故障诊断机械故障诊断 机床运行状态的识别、运行状态的信号机床运行状态的识别、运行状态的信号获取、特征参数的分析,故障性质的判获取、特征参数的分析,故障性质的判断和故障部位的确定。断和故障部位的确定。第3页,
3、共55页,编辑于2022年,星期六第一节第一节 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法二、二、机械故障诊断的方法机械故障诊断的方法v实用诊断技术(问、听、看、闻、摸、查)实用诊断技术(问、听、看、闻、摸、查)v振动、噪声测试振动、噪声测试(幅值大小、频率结构)幅值大小、频率结构)v油液分析(磨粒成分、型貌、数量)油液分析(磨粒成分、型貌、数量)v温度测试(表面温度及变化规律)温度测试(表面温度及变化规律)v超声、超声、X射线探伤(机件内部缺陷)射线探伤(机件内部缺陷)v专家诊断系统(专家的经验、数据)专家诊断系统(专家的经验、数据)第4页,共55页,编辑于2022年,星期六第一节第一
4、节 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法1.1.实用诊断技术实用诊断技术v问问操作者(渐操作者(渐/突发、故障现象、加工突发、故障现象、加工件的情况、传动系统的运动和动力、润件的情况、传动系统的运动和动力、润滑、保养和检修情况)滑、保养和检修情况)v看看机床的转速变化、工件的表面粗糙机床的转速变化、工件的表面粗糙度和振纹、颜色伤痕等明显症状度和振纹、颜色伤痕等明显症状v听听机床运转声(强弱、频率高低等)机床运转声(强弱、频率高低等)v闻闻润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气第5页,共55页,编辑于2022年,星期六第一节第一节 数控机床机械故障诊断方法数控机床机
5、械故障诊断方法1.1.实用诊断技术实用诊断技术v触触用手感来判别机床的故障(温升、用手感来判别机床的故障(温升、振动、伤痕和波纹、爬行、松紧)振动、伤痕和波纹、爬行、松紧)实用诊断技术在机械故障的诊断中具有实用诊断技术在机械故障的诊断中具有实用简便、快速有效的特点,但诊断效实用简便、快速有效的特点,但诊断效果的好坏在很大程度上要凭借维修技术果的好坏在很大程度上要凭借维修技术人员的经验,而且有一定的局限性,对人员的经验,而且有一定的局限性,对一些疑难故障难以奏效。一些疑难故障难以奏效。第6页,共55页,编辑于2022年,星期六二、机械故障诊断的方法二、机械故障诊断的方法 2.2.机械振动检测诊断
6、法机械振动检测诊断法 以以机机床床振振动动作作为为信信息息源源,在在机机床床运运行行过过程程中中获获取取信信号号,对对信信号号作作各各种种处处理理和和分分析析,通通过过某某些些特特征征量量的的变变化化来来判判别别有有无无故故障障、根根据据由由以以往往诊诊断断经经验验形形成成的的一一些些判判据据来来确确定定故故障障的的性性质质并并综综合合一一些些其其他他依据来进一步确定故障的部位。依据来进一步确定故障的部位。具有实用可靠、判断准确的特点具有实用可靠、判断准确的特点第7页,共55页,编辑于2022年,星期六2.机械振动检测诊断法机械振动检测诊断法v诊断过程诊断过程1 1)阅阅被被诊诊断断设设备备的
7、的技技术术资资料料,分分析析传传动动关关系系、计算传动件的特征值;计算传动件的特征值;2 2)获取信号、信号调理与处理;)获取信号、信号调理与处理;3 3)信号分析、故障判断(部位、性质)。)信号分析、故障判断(部位、性质)。v故障振动信号分类故障振动信号分类 1 1)平稳性故障信号)平稳性故障信号 2 2)冲击性故障信号)冲击性故障信号 第8页,共55页,编辑于2022年,星期六2.机械振动检测诊断法机械振动检测诊断法 1 1)平稳性故障信号)平稳性故障信号机械结构在正弦机械结构在正弦周期性力信号、复杂周期性力信号和准周周期性力信号、复杂周期性力信号和准周期性力信号(轴弯曲、偏心、滚子失圆等
8、期性力信号(轴弯曲、偏心、滚子失圆等渐变性故障)作用下产生的响应信号。渐变性故障)作用下产生的响应信号。特点:响应信号的频率成分与激励信号特点:响应信号的频率成分与激励信号的频率成分相同。频谱为有限根谱线,而的频率成分相同。频谱为有限根谱线,而且能量集中在故障的特征频率及其倍频上。且能量集中在故障的特征频率及其倍频上。第9页,共55页,编辑于2022年,星期六第10页,共55页,编辑于2022年,星期六2.机械振动检测诊断法机械振动检测诊断法2 2)冲击性故障信号)冲击性故障信号 机械结构在周期性冲击力作用下的脉冲响机械结构在周期性冲击力作用下的脉冲响 应,他与冲击信号本身有很大的不同。应,他
9、与冲击信号本身有很大的不同。特点:信号能量短时间释放,其频谱为无特点:信号能量短时间释放,其频谱为无 穷根谱线,间隔等于脉冲发生的频率。能穷根谱线,间隔等于脉冲发生的频率。能 量集中于基频。量集中于基频。第11页,共55页,编辑于2022年,星期六2.机械振动检测诊断法机械振动检测诊断法v信号分析方法信号分析方法 1)1)时域分析法(直观)时域分析法(直观)了了解解信信号号的的幅幅值值和和时时间间的的关关系系,确确定定振振动动的的程程度度,设设备备是是否否有有故故障障及及严严重重程程度度。不不能能确确定定故故障障部部位位(特特征征量量的的统统计计分分析析、相相关关分分析析等等、均均值值、有有效
10、效值值、均均方方根根值值、方方差等)。差等)。第12页,共55页,编辑于2022年,星期六2.机械振动检测诊断法机械振动检测诊断法v信号分析方法信号分析方法 2)2)频域分析法频域分析法(了解了解信号的频率结构,寻信号的频率结构,寻找故障源找故障源)幅值谱分析幅值谱分析-应用傅里叶变换、傅里叶应用傅里叶变换、傅里叶傅里叶积分将时域信号变为频域信号。傅里叶积分将时域信号变为频域信号。功功率率谱谱分分析析-在在频频域域中中对对信信号号能能量量或或功功率分布情况的描述。率分布情况的描述。滤波谱滤波谱-分析平稳性故障信号分析平稳性故障信号 解调谱解调谱-分析冲击性故障信号分析冲击性故障信号第13页,共
11、55页,编辑于2022年,星期六2.机械振动检测诊断法机械振动检测诊断法v测试仪器系统测试仪器系统第14页,共55页,编辑于2022年,星期六2.机械振动检测诊断法机械振动检测诊断法v诊断实例诊断实例 1 1)了了解解设设备备的的运运行行状状态态:设设备备在在运运行行中中有有什么异常情况,不同速度档位有什么区别。什么异常情况,不同速度档位有什么区别。2 2)得得到到设设备备的的有有关关资资料料:设设备备的的传传动动系系统统图图、轴轴承承分分布布图图等等技技术术资资料料,并并对对其其进进行行分分析。析。3 3)计计算算传传动动链链和和传传动动件件的的特特征征频频率率:计计算算传动链,计算各传动件
12、的特征频率系数传动链,计算各传动件的特征频率系数。第15页,共55页,编辑于2022年,星期六第16页,共55页,编辑于2022年,星期六 对对设备进行诊断测试设备进行诊断测试1 1)放置测振、测速传感器(位置、信号要)放置测振、测速传感器(位置、信号要 求)(一般选振动或噪声较大的部位);求)(一般选振动或噪声较大的部位);2 2)连接仪器系统;)连接仪器系统;3 3)开动被测设备;)开动被测设备;4 4)调节测速电平、显示主轴转速并记录;)调节测速电平、显示主轴转速并记录;5 5)从较高频段开始测试,逐渐到较低频段,)从较高频段开始测试,逐渐到较低频段,并调节放大器的增益,使信号处于最佳状
13、并调节放大器的增益,使信号处于最佳状 态;态;6 6)记录、打印测试结果。)记录、打印测试结果。第17页,共55页,编辑于2022年,星期六传动链传动链 30/60 27/30 27/57 30/60 27/30 27/57 特征系数特征系数 4.69 140.2.35 63.33 2.1 574.69 140.2.35 63.33 2.1 57 1.01.0特征频率特征频率 3.58 107.4 1.79 48.32 1.61 43.5 0.7633.58 107.4 1.79 48.32 1.61 43.5 0.763 v 故障诊断分析故障诊断分析1 1)由主轴转频计算各传动件的特征频率;
14、)由主轴转频计算各传动件的特征频率;2 2)对照计算值和测试结果,由前述机械故)对照计算值和测试结果,由前述机械故障诊断知识进行分析,判断故障的部位和障诊断知识进行分析,判断故障的部位和故障性质。得出诊断结果。故障性质。得出诊断结果。第18页,共55页,编辑于2022年,星期六第19页,共55页,编辑于2022年,星期六第二节第二节 主轴部件主轴部件v主轴部件的性能要求主轴部件的性能要求 高回转精度、足够的功率输出、刚度、抗高回转精度、足够的功率输出、刚度、抗振性、温升以及自动变速、准停和自动换振性、温升以及自动变速、准停和自动换刀等要求。刀等要求。v主轴部件的结构主轴部件的结构 成组高精度轴
15、承(滚动成组高精度轴承(滚动/静压静压/磁力磁力/陶瓷)陶瓷)及其配置、轴承间隙调整和润滑密封以及及其配置、轴承间隙调整和润滑密封以及满足工件的自动装夹要求满足工件的自动装夹要求 第20页,共55页,编辑于2022年,星期六第二节第二节 主轴部件主轴部件v主轴的维护特点主轴的维护特点 1.主轴润滑主轴润滑 减少摩擦、带走热量,(磨损和热变形)减少摩擦、带走热量,(磨损和热变形)-循环润滑方式:液压泵供油强力润滑和循环润滑方式:液压泵供油强力润滑和 油脂润滑油脂润滑-油气润滑方式:定时定量把油雾送进轴油气润滑方式:定时定量把油雾送进轴 承空隙中承空隙中-喷注润滑方式:较大流量的恒温油喷注喷注润滑
16、方式:较大流量的恒温油喷注 到主轴轴承(大容量恒温油箱)到主轴轴承(大容量恒温油箱)第21页,共55页,编辑于2022年,星期六第二节第二节 主轴部件主轴部件2.防泄露防泄露 第22页,共55页,编辑于2022年,星期六v主轴故障诊断主轴故障诊断故障现象故障原因故障现象故障原因1.1.主轴发热轴承损伤或不清洁、轴承油主轴发热轴承损伤或不清洁、轴承油 脂耗尽或油脂过多、轴承间脂耗尽或油脂过多、轴承间 隙过小隙过小2.2.主轴强力电机与主轴传动的皮带过松、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、离合器松切削停转皮带表面有油、离合器松3.3.润滑油泄漏润滑油过量、密封件损伤或润滑油泄
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