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掌握数控机床故障诊断与维修基础
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更新于2024-06-21
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本文档深入探讨了数控机床故障诊断与维修的基本概念,首先介绍了数控技术及其在制造业中的应用,如计算机数控(CNC)、加工中心(MC)、柔性加工单元(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS),这些都是现代工业自动化的核心组成部分。 在数控系统部分,阐述了数控系统的关键组成,包括输入/输出装置、数控装置、伺服系统和PLC(可编程逻辑控制器)。伺服驱动(SV)负责执行精确的运动控制,而PLC则负责程序逻辑的执行,确保机器按照指令工作。数控装置则是整个系统的控制中心,它处理加工程序并生成坐标轴的控制信号。 接下来,详细解析了机床的构成和加工原理。数控机床由多个关键部件组成,如输入/输出接口、伺服驱动、反馈装置和辅助控制系统,这些共同决定了机床的精度和灵活性。加工过程中,数控装置通过微分原理,将加工指令转化为精确的脉冲,然后通过插补算法生成实际的运动轨迹。联动轴数是衡量机床复杂度和加工能力的重要参数,联动轴越多,机床的多轴联动加工能力越强。 文档还提及了金工车间的具体设备情况,列举了GSK980T数控车床、FANUC南通铣床、SIEMENS铣床和电火花机等,这些都是实际操作中常见的数控机床型号,反映出不同类型的机床在生产线上的角色和功能。 这份资料对初学者和专业人员来说都是一份宝贵的学习资料,涵盖了数控机床的基础理论、系统结构、加工原理和实际应用案例,对于理解和维护数控机床具有很高的参考价值。在阅读和学习过程中,读者可以深入了解数控技术在现代制造业中的核心地位,以及如何诊断和修复常见故障,提升工作效率和设备稳定性。
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图 3-3
图 3-4
2、滚珠丝杠副的防护和润滑
锂基润滑脂
三、静压蜗杆-蜗母条传动
图 3-5
四、预加载荷双齿轮齿条传动
图 3-6
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进给运动由轴 2 输入,通过两对斜齿轮将运动传给轴 1 和轴 3,然后由两个直齿轮 4 和 5 去传动齿条,带动
工作台移动。轴 2 上两个斜齿轮的螺旋线的方向相反。如果通过弹簧在轴 2 上作用一个轴向力 F,使斜齿轮产生
微量的轴向移动,这时轴 1 和轴 3 便以相反的方向转动微小的角度,使齿轮 4 和 5 分别与齿条的两齿面贴紧,消
除了间隙。
五、应用举例
例 1、FANUC 0M 系统数控铣床,Y 轴移动中的位置偏差量大于设定值而报警;
分析:联轴器中的涨紧套与丝杠连接松动;
例 2、某加工中心运行九个月后,发生 Z 轴方向加工尺寸不稳定,尺寸超差无规则,不报警;
分析:Z 轴联轴器的 6 只紧定螺钉都出现松动;
例 3、铣床加工零件,在检验中发现工件 Y 轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差;
分析:检查 Y 轴有关位置参数,发现反向间隙、夹紧允差等均在要求范围内,可排除参数原因;检查 Y 轴传
动链
方法:将一个千分表座吸在横梁上,表头找正主轴 Y 运动的负方向,并使表头压缩到 50μm 左右,然后把表
头复位到零; 将机床操作面板上的工作方式开关置于增量方式(INC)的“×10”档,轴选择开关置于 Y 轴
档,按负方向进给键,观察千分表读数的变化,理论上应该每按一下,千分表读数增加 10 μm,经测量,Y 轴正、
负方向的增量运动都存在不规则的偏差; 找一粒滚珠置于滚珠丝杠的端部中心,用千分表的表头顶住滚珠,
将机床操作面板上的工作方式开关置于手动方式,按正、负方向的进给键,主轴箱沿 Y 轴正、负方向连续运动,
观察千分表读数无明显变化,故排除滚珠丝杠轴向窜动的可能; 检查与 Y 轴伺服电动机和滚动丝杠联接的同
步齿形带轮,发现与伺服电动机转子轴连接的带轮锥套有松动,使得进给传动与伺服电动机驱动不同步,由于在
运动中松动是不规则的,从而造成位置偏差的不规则,最终使零件加工尺寸出现不规则的偏差例 4、TH6380 卧式
加工中心,启动液压后,手动运行 Y 轴时,液压自动中断,CRT 显示报警,驱动失效,其它轴正常;
分析:伺服驱动装置---电动机及测量器件---电动机与丝杠联接部分---液压平衡装置---开口螺母和滚珠丝
杠---轴承---其他机械部分; 检查驱动装置外部接线及内部元器件的状态良好,电动机与测量系统正常;拆
下 Y 轴液压抱闸后情况同前,将电动机与丝杠的同步传动带脱离,手摇 Y 轴丝杠,发现丝杠上下窜动;拆开滚珠
丝杠上轴承座正常;拆开滚珠丝杠下轴承座后发现轴向推力轴承的紧固螺母松动,导致滚珠丝杠上下传动;由于
滚珠丝杠上下窜动,造成伺服电动机转动带动丝杠空转约一圈,在数控系统中,当 NC 指令发出后,测量系统应
有反馈信号,若间隙的距离超过了数控系统所规定的范围,即电动机空走若干个脉冲后光栅尺无任何反馈信号,
则数控系统必报警,导致驱动失效,机床不能运行,拧好紧固螺母,滚珠丝杠不再窜动,则故障排除;
第三大点、导轨副的维修
一、导轨副结构
1、塑料滑动导轨
目前,数控机床使用的滑动导轨材料为铸铁对塑料或镶钢对塑料滑动导轨;导轨塑料用聚四氟乙烯导轨软带和环
氧型耐磨导轨涂层;
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2、滚动导轨
图 3-7
图 3-8
二、维修举例
例 1、X 轴电动机过热报警
分析:电动机过热报警,产生的原因有多种,除伺服单元本身的问题外,可能式切削参数不合理,亦可能是传动
链上有问题。而该机床的故障原因是由于导轨镶条与导轨间隙太小,调的太紧。松开镶条防松螺钉,调整镶条螺
栓,使运动部件运动灵活,保证 0.03mm 的塞尺不得塞入,然后锁紧防松螺钉.故障排除。
例二、某加工中心采用直线滚动导轨,安装后用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查,发现工作台 X 轴方向移动过程
中产生明显的机械干涉故障,运动阻力很大。
分析:故障明显在机械结构部分。拆下工作台,首先检查滚珠丝杠与导轨的平行度,检查合格再检查两条直线导
轨的平行度,发现导轨平行度严重超差。拆下两条直线导轨,检查中滑板上直线导轨的安装基面的平行度,检查
合格。再检查直线导轨,发现一条导轨的安装基面与其滚道的平行度严重超差。更换合格的直线导轨,重新装好
后,故障排除。
3-2 常见液压系统故障及诊断方法简介
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