第二章 数控机床机械故障诊断

主轴的维护特点
1.主轴润滑 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 油脂润滑 -油气润滑方式：定时定量把油雾送进轴 承空隙中 -喷注润滑方式：较大流量的恒温油喷注 到主轴轴承（大容量恒温油 箱）
2.防泄露
第二节 主轴部件
第二节 主轴部件
主轴故障诊断
故障现象 1.主轴发热
第一节 数控机床机械故障诊断方法
测试仪器系统
第一节 数控机床机械故障诊断方法
诊断实例
1）了解设备的运行状态：设备在运行中有什么异常情况，不同速度档位有什 么区别。
2）得到设备的有关资料：设备的传动系统图、轴承分布图等技术资料，并对 其进行分析。
3）计算传动链和传动件的特征频率：计算传动链，计算各传动件的特征频率 系数。
具有实用可靠、判断准确的特点
（1）诊断过程 1）阅被诊断设备的技术资料，分析传动关系、计算传动件的特征值； 2）获取信号、信号调理与处理； 3）信号分析、故障判断（部位、性质）。 （2）故障振动信号分类 1）平稳性故障信号 2）冲击性故障信号
第一节 数控机床机械故障诊断方法
1、平稳性故障信号—机械结构在正弦周期性力信号、复杂周期性力信号和准周期 性力信号（轴弯曲、偏心、滚子失圆等渐变性故障）作用下产生的 响应信号。
2.支承轴承的定期检查 定期检查丝杠支承与床身的连接是否有松动以及轴承是否损坏
信号分析方法
1)时域分析法（直观） 了解信号的幅值和时间的关系，确定振动的程度，设备是否有故障及严
重程度。不能确定故障部位（特征量的统计分析、相关分析等、均值、有 效值、均方根值、方差等）。
2)频域分析法(了解信号的频率结构，寻找故障源) 幅值谱分析--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。 功率谱分析--在频域中对信号能量或功率分布情况的描述。 滤波谱---分析平稳性故障信号 解调谱---分析冲击性故障信号
5.主轴没有或润滑不足 油泵转向不正确、油管或滤油器堵塞、 油压不足
6. 刀具不能夹紧
蝶形弹簧位移量太小、刀具松夹弹簧 上螺母松动
第二节 主轴部件
故障现象
故障原因
7.刀具夹紧后不能松开 刀具松夹弹簧压合过紧、液压缸压力 和行程不够
第三节 滚珠丝杠螺母副
滚珠丝杠螺母副的维护
1.轴向间隙的调整 保证反向传动精度和轴向刚度（垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式）
故障诊断分析 1）由主轴转频计算各传动件的特征频率； 2）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
部位和故障性质。得出诊断结果。
第二节 主轴部件
主轴部件的性能要求
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 停和自动换刀等要求。
主轴部件的结构
成组高精度轴承（滚动/静压/磁力/陶瓷）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
第一节 数控机床机械故障诊断方法
二、 机械故障诊断的方法：
实用诊断技术（问、听、看、闻、摸、查） 振动、噪声测试(幅值大小、频率结构） 油液分析（磨粒成分、型貌、数量） 温度测试（表面温度及变化规律） 超声、X射线探伤（机件内部缺陷） 专家诊断系统（专家的经验、数据）
第一节 数控机床机械故障诊断方法
1.实用诊断技术
问—操作者（渐/突发、故障现象、加工件的情况、传动系统的运动和动力、 润滑、保养和检修情况）。
看—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。 听—机床运转声（强弱、频率高低等）。 闻—润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气。 触—用手感来判别机床的故障（温升、 振动、伤痕和波纹、爬行、松紧）。
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 注意数控机床机电之间的内在联系。
1. 机械故障的原因
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，使其领部件偏离或丧失原有的功能。
2. 机械故障诊断
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 判断和故障部位的确定。
对设备进行诊断测试
1）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）； 2）连接仪器系统； 3）开动被测设备； 4）调节测速电平、显示主轴转速并记录； 5）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
状态； 6）记录、打印测试结果。
第一节 数控机床机械故障诊断方法
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， 对一些疑难故障难以奏效。
第一节 数控机床机械故障诊断方法
2. 机械振动检测诊断法
以机床振动作为信息源，在机床运行过程中获取信号，对信号作各种处 理和分析，通过某些特征量的变化来判别有无故障、根据由以往诊断经验 形成的一些判据来确定故障的性质并综合一些其他依据来进一步确定故障 的部位。
第三章 数控机床机械结构故障诊 断
第一节 数控机床机械故障诊断方法 第二节 主轴部件 第三节 滚珠丝杠螺母副 第四节 导轨副 第五节 刀库及换刀装置 第六节 液压与气压传动系统
第一节数控机床机械故障诊断方法
一、故障与故障诊断：
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，机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨和丝杠、刀库和换刀装、液 压和气动等。
2.主轴强力切削停转
3.润滑油泄漏
故障原因
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
电机与主轴传动的皮带过松、皮带表 面有油、离合器松
润滑油过量、密封件损伤或失效、管 件损坏
第二节 主轴部件
故障现象
故障原因
4. 主轴噪声 （振动）
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
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，而且 能量集中在故障的特征频率及其倍频上。
第一节 数控机床机械ห้องสมุดไป่ตู้障诊断方法
2、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 应，他与冲击 信号本身有很大的不同。
特点：信号能量短时间释放，其频谱为无穷根谱线，间隔等于脉冲发生的频 率。能量集中于基频。