機電設備機械結構故障診斷與維護課件

1、 機電設備機械結構故障診斷與維護主講：高錦南第一節(jié) 機電設備機械故障診斷方法第二節(jié) 主軸部件第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副第四節(jié) 導軌副第五節(jié) 刀庫及換刀裝置第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng)主要內容第四章 機電設備機械結構故障診斷 一、故障與故障診斷 數(shù)控機電設備在機械結構上和普通機床不同點在于傳動鏈縮短，傳動部件的精度高，機械維護的面更廣。主軸、進給軸、導軌和絲杠、刀庫和換刀裝置、液壓和氣動等。 熟悉機械故障的特征，掌握數(shù)控機床機械故障的診斷的方法和手段。還要注意數(shù)控機床機電之間的內在聯(lián)系。第一節(jié) 機電設備機械故障診斷方法二、 機械故障診斷的方法實用診斷技術（問、聽、看、聞、摸、查）振動、噪聲測試(幅值大

2、小、頻率結構）油液分析（磨粒成分、型貌、數(shù)量）溫度測試（表面溫度及變化規(guī)律）超聲、X射線探傷（機件內部缺陷）專家診斷系統(tǒng)（專家的經驗、數(shù)據）第一節(jié) 機電設備機械故障診斷方法1.實用診斷技術問操作者（漸/突發(fā)、故障現(xiàn)象、加工件的情況、傳動系統(tǒng)的運動和動力、潤滑、保養(yǎng)和檢修情況）看機床的轉速變化、工件的表面粗糙度和振紋、顏色傷痕等明顯癥狀聽機床運轉聲（強弱、頻率高低等）聞潤滑油脂氧化蒸發(fā)油煙氣焦糊氣第一節(jié) 機電設備機械故障診斷方法1.實用診斷技術觸用手感來判別機床的故障（溫升、 振動、傷痕和波紋、爬行、松緊） 實用診斷技術在機械故障的診斷中具有實用簡便、快速有效的特點，但診斷效果的好壞在很大程度上

3、要憑借維修技術人員的經驗，而且有一定的局限性，對一些疑難故障難以奏效。二、機械故障診斷的方法 2. 機械振動檢測診斷法 以機床振動作為信息源，在機床運行過程中獲取信號，對信號作各種處理和分析，通過某些特征量的變化來判別有無故障、根據由以往診斷經驗形成的一些判據來確定故障的性質并綜合一些其他依據來進一步確定故障的部位。 具有實用可靠、判斷準確的特點2. 機械振動檢測診斷法 1）平穩(wěn)性故障信號機械結構在正弦周期性力信號、復雜周期性力信號和準周期性力信號（軸彎曲、偏心、滾子失圓等漸變性故障）作用下產生的響應信號。 特點：響應信號的頻率成分與激勵信號的頻率成分相同。頻譜為有限根譜線，而且能量集中在故障

4、的特征頻率及其倍頻上。 2. 機械振動檢測診斷法2）沖擊性故障信號 機械結構在周期性沖擊力作用下的脈沖響 應，他與沖擊信號本身有很大的不同。 特點：信號能量短時間釋放，其頻譜為無 窮根譜線，間隔等于脈沖發(fā)生的頻率。能 量集中于基頻。 4）振動測試儀的特點 抗干擾性好 當測量機床某點時，該測點的振動無衰減地傳至該儀器，測點外的振動因機械阻尼作用將得到衰減，周圍環(huán)境的雜音因儀器中的振動加速度傳感器對聲波不敏感，被阻隔在外，故所測信號只是被測點的振動與沖擊量，抗干擾性優(yōu)于用傳聲傳感器（如駐極體話筒）做成的類似于傳聲放大器的測試儀器。 分辨能力強 大多數(shù)現(xiàn)代化機床運行速度較高，許多起報警作用的振動信號

5、出現(xiàn)在高頻帶，而且很微弱，只能借助于儀器來分辨。振動測試儀的安裝頻率大于等于15 kHz，其電路頻響大于20 kHz，完全滿足了機械振動規(guī)定的10 kHz要求。 靈敏度高 振動測試儀可將輸入放大數(shù)千倍，這對早期故障檢測和分析判斷是十分有用的。2. 機械振動檢測診斷法5）.使用與診斷方法 振動測試儀的使用十分簡便，只需將探針擰上傳感器，打開音量開關，接上耳機就可測聽。由于完好機器的振動特征和有故障機器的振動特征不同，反映在儀器耳機中的聲音也不同，故根據聲音的差異可初步判斷出是否有故障。例如，當耳機里傳出清脆尖細的聲音時（振動頻率較高），一般表明較小的構件有較小的裂紋，或強度相對較高的金屬部件產生

6、了局部缺陷；當耳機傳出低沉混濁的噪聲時（振動頻率較低），一般表明由強度較低的材料制成的較大、較長的構件存在較大的裂紋或缺陷；當耳機里傳出的噪聲比平時增強時，表明機器故障正在擴展，聲音愈大，故障愈嚴重；如果耳機里傳出的噪聲不再按有規(guī)律的間歇出現(xiàn)，而是隨機地出現(xiàn)，這表明某個部件已經松動，隨時會產生意外事故。 使用振動測試儀時，可用錄音機將正常運行的機器各測點的信號記錄下來，作為機器動態(tài)數(shù)據存檔，與以后測得的信號作對比。對于較復雜的信號，也可送入信號分析儀進行頻譜分析，振動測試儀還可接示波器觀察信號的時域波形。第二節(jié) 主軸部件主軸部件的性能要求 高回轉精度、足夠的功率輸出、剛度、抗振性、溫升以及自動

7、變速、準停和自動換刀等要求。主軸部件的結構 成組高精度軸承（滾動/靜壓/磁力/陶瓷）及其配置、軸承間隙調整和潤滑密封以及滿足工件的自動裝夾要求。 第二節(jié) 主傳動系統(tǒng)主軸的維護特點 1.主軸潤滑 減少摩擦、帶走熱量，（磨損和熱變形）-循環(huán)潤滑方式：液壓泵供油強力潤滑和 油脂潤滑-油氣潤滑方式：定時定量把油霧送進軸 承空隙中-噴注潤滑方式：較大流量的恒溫油噴注 到主軸軸承（大容量恒溫油箱）第二節(jié) 主傳動系統(tǒng)2.防泄露 主軸故障診斷故障現(xiàn)象故障原因4. 主軸噪聲（振動） 缺少潤滑、皮帶輪動平衡不佳、帶輪過緊、齒輪磨損或嚙合間隙過大、軸承損壞5.主軸沒有或潤滑不足 油泵轉向不正確、油管或 濾油器堵塞、

8、油壓不足6. 刀具不能夾緊 蝶形彈簧位移量太小、刀 具松夾彈簧上螺母松動7.刀具夾緊后不能松開 刀具松夾彈簧壓合過緊、 液壓缸壓力和行程不夠（1）主軸軸承徑向間隙的調整 車削時，主軸產生徑向跳動的主要原因：主軸前軸承的徑向間隙過大，因此在調整主軸軸承的徑向間隙時，主要是調整前軸承的間隙。經過調整以后，按圖4一6所示的方法，測量主軸的軸向竄動及軸向游隙（即主軸在正、反轉瞬時的游動間隙），使其軸向竄動控制在0. 01 mm范圍內，軸向游隙控制在0.010. 02 mm。如仍有超差現(xiàn)象，則需再進行調整。主軸齒輪變速箱主軸后端螺母 (1)發(fā)生悶車現(xiàn)象 【故障原因分析】 主軸在切削負荷較大時，出現(xiàn)了轉速

9、明顯地低于標牌轉速或者自動停車現(xiàn)象。故障產生的常見原因是由于主軸箱中的片式摩擦離合器的摩擦片間隙調整過大，或者摩擦片、擺桿、滑環(huán)等零件磨損嚴重。如果電動機的傳動帶調節(jié)過松也會出現(xiàn)這種情況。 【故障排除與檢修】 首先應檢查并調整電動機傳動帶的松緊程度，然后再調整摩擦離合器的摩擦片間隙。如果還不能解決問題，應檢查相關件的磨損情況，如內、外摩擦片、擺桿、滑環(huán)等件的工作表面是否產生嚴重磨損。發(fā)現(xiàn)問題，應及時進行修理或更換。3.普通機床主傳動系統(tǒng)的常見故障診斷 【故障原因分析】 主軸的軸承間隙過大。 主軸軸承磨損。 滑動軸承的主軸軸頸磨損或橢圓度過大。 主軸軸承套的外徑或主軸箱體的軸孔呈橢圓，或相互配合

10、間隙過大。 卡盤后面的連接盤的內孔、螺紋配合松動。 毛坯余量不均勻，在切削過程中吃刀量發(fā)生變化。 工件用兩頂尖安裝時，中心孔接觸不良，或后頂尖頂?shù)貌痪o，以及可使用的回轉頂尖產生扭動。 前頂尖錐圓跳動。 (2)車削工件時出現(xiàn)橢圓或棱圓（即多棱形）作 業(yè) 1、什么是滾動軸承？什么是滑動軸承？滾動軸承和滑動軸承相比較有哪些特點？ 2、主軸常見故障有哪些？故障原因是什么？本周五交。第三節(jié) 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副的維護1.軸向間隙的調整 保證反向傳動精度和軸向剛度（墊片調隙式、螺紋調隙式、齒差調隙式） 2.支承軸承的定期檢查 定期檢查絲杠支承與床身的連接是否有松動以及軸承是否損壞第三節(jié) 滾珠絲杠螺

11、母副滾珠絲杠螺母副的維護 3.滾珠絲杠副的潤滑 潤滑劑（油/脂）可提高耐磨性和傳動效 率（工作前/半年） 4.滾珠絲杠的防護 防止硬質灰塵或切屑污物的進入，可采用防護罩或防護套管等 滾珠絲杠螺母副的故障診斷 故障現(xiàn)象 故障原因1.噪聲大 絲杠支承軸承損壞或壓蓋壓合 不好、聯(lián)軸器松動、潤滑不良 或絲杠副滾珠有破損2. 絲杠運動 軸向預緊太大、絲杠或螺母軸不靈活 線與導軌不平行、絲杠彎曲第四節(jié) 導軌副導軌副的維護1.間隙調整保證導軌面之間合理的間隙，小摩擦力大、磨損，大運動失去準確性和平穩(wěn)性、失去導向精度）2.滾動導軌的預緊提高剛度、消除間隙3.導軌的潤滑降低摩擦系數(shù)、減少磨損、防止導軌面銹蝕。潤

12、滑方式：人工加油油杯供油、壓力油潤滑潤滑油：粘度變化小、潤滑性好、油膜剛度第四節(jié) 導軌副4.導軌的防護防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導軌上而引起磨損、擦傷、和銹蝕，導軌面上應有可靠的防護裝置。常用的有刮板式、卷簾式和疊層式防護罩。需要經常進行清理和保養(yǎng)。導軌故障診斷3.導軌故障診斷 故障現(xiàn)象故障原因1.導軌研傷 地基與床身水平有變化使局部 載荷過大、長期短工件加工局 部磨損嚴重、導軌潤滑不良、 導軌材質不佳、刮研不符和要 求、導軌維護不良落入贓物3.導軌故障診斷 故障現(xiàn)象故障原因2.移動部件 導軌面研傷、導軌壓板研傷、 鑲條與導軌間隙太小3.加工面在 導軌直線度超差、工作臺塞接刀處不平 鐵松動或

13、塞鐵彎度過大、機 床水平度差使導軌發(fā)生彎曲第五節(jié) 刀庫及換刀裝置刀庫與換刀機械手的維護要點1.嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止 機械手換刀時掉刀或發(fā)生碰撞2.不管什么方式選刀時，刀具號要和刀庫上 所需刀具一致3.手動方式放往刀庫上裝刀時，要確保裝到 位、裝牢靠。刀座上的鎖緊也要可靠第五節(jié) 刀庫及換刀裝置刀庫與換刀機械手的維護要點4.經常檢查刀庫的回零位置是否正確，主軸回換刀點位置到位，及時調整5.要保持刀具刀柄和刀套的清潔6.開機時，應先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常（行程開關、電磁閥、液壓系統(tǒng)的壓力等）第五節(jié) 刀庫及換刀裝置刀庫與換刀機械手的故障診斷 故障主要表現(xiàn)在：刀庫運

14、動故障、定位誤差過大、機械手夾持刀柄不穩(wěn)定和機械手運動誤差過大等 故障現(xiàn)象 故障原因1.刀庫刀套不 刀套上的調整螺母位置不對 能卡緊刀具2.刀庫不能旋轉 電機和蝸桿軸聯(lián)軸器松動第五節(jié) 刀庫及換刀裝置刀庫與換刀機械手的故障診斷 故障現(xiàn)象 故障原因3.刀具從機械 刀具超重、機械手卡緊銷損手中脫落 壞或沒有彈出來4.刀具交換時 換刀時主軸沒有回到換刀點掉刀5.換刀速度過 氣壓太高或太低和節(jié)流閥開快或過慢 口太大或太小第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 一、液壓傳動系統(tǒng) 1.驅動對象液壓卡盤靜壓導軌液壓撥叉變速液壓液壓缸主軸箱的液壓平衡液壓驅動機械手和主軸上松刀液壓缸等第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 一、液壓傳動

15、系統(tǒng) 2.液壓系統(tǒng)的維護要點控制油液污染，保持油液清潔（80%故障）控制液壓系統(tǒng)中油液的溫升（效率、壓力、 速度、動作可靠、泄漏、氧化）控制液壓系統(tǒng)的泄漏（提高液壓元件零部件的加工精度、元件和管道的安裝質量以及提高密封件的質量和定期更換。第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 2.液壓系統(tǒng)的維護要點防止液壓系統(tǒng)振動和噪聲（螺釘松動、管接頭松脫而引起泄漏）嚴格執(zhí)行日常點檢制度（液壓故障有隱蔽性、可變性和難于判斷性的特點）嚴格執(zhí)行定期緊固、清洗、過濾和更換制度（防止松動、污染、堵塞、磨損等情況的發(fā)生）第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng)3.液壓系統(tǒng)的點檢元件和管接頭是否有泄漏液壓泵和液壓馬達運轉時有否異常噪聲液壓缸移動

16、時是否正常平穩(wěn)液壓系統(tǒng)的各點壓力是否正常和穩(wěn)定油液的溫度是否在允許范圍內電氣控制及換向閥工作是否靈敏可靠油箱內油量是否在標線范圍內第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 3.液壓系統(tǒng)的點檢定期對油箱內的油液進行檢驗、過濾、更換。定期檢查和緊固重要部位的螺釘和接頭定期檢查、更換密封件定期檢查、清洗或更換濾芯和液壓元件定期檢查清洗油箱和管道第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 二、氣動系統(tǒng) 1.驅動對象數(shù)控機床主軸錐孔的吹氣和開關防護門主軸的松刀實現(xiàn)機械手的動 例：某加工中心氣動原理圖第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 二、氣動系統(tǒng) 2.氣動系統(tǒng)維護的要點保證供給潔凈的壓縮空氣（水分、油分、 粉塵）保證空氣中含有適量的潤滑油（使氣動控制和執(zhí)行元件適度的潤滑） 采用壓縮空氣調理裝置第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 2.氣動系統(tǒng)維護的要點保持氣動系統(tǒng)的密封性漏氣將增加能量的消耗、導致供氣壓力下降甚至氣動元件工作失常，使用儀表或肥皂水撿漏保證氣動元件中運動零件的靈敏度使用油霧分離器分離油霧保證氣動裝置具有合適的工作壓力和運動速度第六節(jié) 液壓與氣壓傳動系統(tǒng) 3.氣動系統(tǒng)的點檢與定檢管路系統(tǒng)點檢主要內容是對冷凝水和潤滑油的管理，還要檢查供氣壓力是否正常、有無漏氣等氣動元件的定檢主要內容是徹底處理系統(tǒng)的漏氣現(xiàn)象（更換密封元件、處理管接頭或聯(lián)接螺釘松動，定期檢查測