论文部分内容阅读
摘要： 数控机床是目前机械制造业中普遍采用的加工设备，数控机床在运行过程中，机械零部件受到冲击、磨损、高温、腐蚀等多种工作应力的作用，运行状态不断变化，一旦发生故障，往往会导致不良后果。必须在机床运行过程中或不拆卸全部设备的情况下，对机床的运行状态进行定量测定，判断机床的异常及故障的部位和原因。
关键词： 数控机床机械结构主轴部件故障诊断
一、引言
由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、动力元件等技术的飞速发展，以及为适应高生产率的需要，数控机床的机械结构已从初期对通用机床局部结构的改进，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构，在功能和性能上较普通机床都有很大的增强和提高。数控机床在运行过程中，机械零部件受到冲击、磨损、高温、腐蚀等多种工作应力的作用，运行状态不断变化，一旦发生故障，往往会导致不良后果。因此，必须在机床运行过程中或不拆卸全部设备的情况下，对机床的运行状态进行定量测定，判断机床的异常及故障的部位和原因，并预测机床未来的状态，从而大大提高机床运行的可靠性，进一步提高机床的利用率。本文主要探讨数控机床主轴部件常见的一些故障及其诊断。
二、主传动系统中主轴部件的结构和维护
1.主轴部件的结构
主轴部件是机床的关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。主轴部件的结构及工作性能直接影响被加工零件精度、加工质量和生产率以及刀具的寿命。无论哪种机床的主轴部件都应能满足下述几个方面的要求：主轴的回转精度，主轴部件的结构刚度和抗震性，运转温度和热稳定性，以及部件的耐磨性和精度保持性等。对于数控机床尤其是自动换刀数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。
2.主轴部件的维护
（1）主轴的润滑
为了保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热，同时又能把主轴组件的热量带走，通常采用循环式润滑系统。用液压泵供油强力润滑，在油箱中使用油温控制器控制油液温度。近年来有些数控机床主轴轴承采用高级油脂封放方式潤滑，每加一次油脂可以使用7～10年，这简化了结构，降低了成本且维护简单。在使用中需防止润滑油和油脂润滑混合，因此通常用迷宫式密封方式。为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新的润滑冷却方式相继开发出来，例如油气润滑和喷注润滑。这些新型润滑冷却方式不仅能减少轴承温升，还能减少轴承内外圈的温差，以保证主轴热变形小。
（2）主轴的密封
在密封件中，被密封的介质往往是以穿漏、渗透或扩散的形式越界泄漏到密封连接处的另外一侧。造成泄漏的基本原因是流体从密封面上的间隙中溢出，或是由于密封部件内外两侧介质的压力差或浓度差，致使流体向压力或浓度低的一侧流动。
（3）工件或刀具自动松夹机构
工件或刀具自动松夹机构用碟形弹簧通过拉杆及夹头拉住刀柄的尾部，使刀具锥柄和主轴锥孔紧密配合，夹紧力达10000N以上。松刀时通过液压缸活塞推动拉杆来压紧碟形弹簧，使夹头涨开，夹头与刀柄上的拉钉脱离，刀具即可拔出进行新、旧刀具的交换。新刀装入后，液压缸活塞后移，新刀具又被碟形弹簧拉紧。在活塞拉动拉杆松开刀柄的过程中，压缩空气由喷气头经过活塞中心孔和拉杆中的孔吹出，将锥孔清理干净，以防止主轴锥孔中掉入切屑和灰尘，把主轴锥孔表面和刀杆的锥面划伤，同时保证刀具的正确位置。主轴锥孔的清洁十分重要。
三、数控机床机械结构中主运动系统故障诊断与维修
1.先导案例
一台THM6350立式加工中心，采用SIMENS 840D系统。在加工连杆模具过程中，忽然发现Z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量（Z向过切）。调查中了解到，故障是忽然发生的。机床在点动，MDI（手动数据输入方式）操作方式下各个轴运行正常，且回参考点正常；无任何报警提示，故障产生的原因是什么呢？如何诊断与排除故障？
2.故障诊断的方法
数控机床机械故障诊断的方法可以分为简易诊断法和精密诊断法两种，详细见表1。
5.解决案例问题
案例中发现Z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量（Z向过切）。故障故障原因是机床在运输过程中受到冲击或安装不牢固、安装精度低或有变化造成。排除方法检查对机床精度有影响的各部位，特别是导轨副，并按出厂精度要求重新调整或修复。
参考文献
[1]蒋洪平，数控设备故障诊断与维修，北京，北京理工大学出版社，，2006（8）.
[2]严峻，数控机床常见故障快速处理86问，北京，机械工业出版社，2009（4）.
关键词： 数控机床机械结构主轴部件故障诊断
一、引言
由于计算机、自动控制、信息处理、传感器、动力元件等技术的飞速发展，以及为适应高生产率的需要，数控机床的机械结构已从初期对通用机床局部结构的改进，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构，在功能和性能上较普通机床都有很大的增强和提高。数控机床在运行过程中，机械零部件受到冲击、磨损、高温、腐蚀等多种工作应力的作用，运行状态不断变化，一旦发生故障，往往会导致不良后果。因此，必须在机床运行过程中或不拆卸全部设备的情况下，对机床的运行状态进行定量测定，判断机床的异常及故障的部位和原因，并预测机床未来的状态，从而大大提高机床运行的可靠性，进一步提高机床的利用率。本文主要探讨数控机床主轴部件常见的一些故障及其诊断。
二、主传动系统中主轴部件的结构和维护
1.主轴部件的结构
主轴部件是机床的关键部件，它包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。主轴部件的结构及工作性能直接影响被加工零件精度、加工质量和生产率以及刀具的寿命。无论哪种机床的主轴部件都应能满足下述几个方面的要求：主轴的回转精度，主轴部件的结构刚度和抗震性，运转温度和热稳定性，以及部件的耐磨性和精度保持性等。对于数控机床尤其是自动换刀数控机床，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的清理装置等结构。
2.主轴部件的维护
（1）主轴的润滑
为了保证主轴有良好的润滑，减少摩擦发热，同时又能把主轴组件的热量带走，通常采用循环式润滑系统。用液压泵供油强力润滑，在油箱中使用油温控制器控制油液温度。近年来有些数控机床主轴轴承采用高级油脂封放方式潤滑，每加一次油脂可以使用7～10年，这简化了结构，降低了成本且维护简单。在使用中需防止润滑油和油脂润滑混合，因此通常用迷宫式密封方式。为了适应主轴转速向更高速化发展的需要，新的润滑冷却方式相继开发出来，例如油气润滑和喷注润滑。这些新型润滑冷却方式不仅能减少轴承温升，还能减少轴承内外圈的温差，以保证主轴热变形小。
（2）主轴的密封
在密封件中，被密封的介质往往是以穿漏、渗透或扩散的形式越界泄漏到密封连接处的另外一侧。造成泄漏的基本原因是流体从密封面上的间隙中溢出，或是由于密封部件内外两侧介质的压力差或浓度差，致使流体向压力或浓度低的一侧流动。
（3）工件或刀具自动松夹机构
工件或刀具自动松夹机构用碟形弹簧通过拉杆及夹头拉住刀柄的尾部，使刀具锥柄和主轴锥孔紧密配合，夹紧力达10000N以上。松刀时通过液压缸活塞推动拉杆来压紧碟形弹簧，使夹头涨开，夹头与刀柄上的拉钉脱离，刀具即可拔出进行新、旧刀具的交换。新刀装入后，液压缸活塞后移，新刀具又被碟形弹簧拉紧。在活塞拉动拉杆松开刀柄的过程中，压缩空气由喷气头经过活塞中心孔和拉杆中的孔吹出，将锥孔清理干净，以防止主轴锥孔中掉入切屑和灰尘，把主轴锥孔表面和刀杆的锥面划伤，同时保证刀具的正确位置。主轴锥孔的清洁十分重要。
三、数控机床机械结构中主运动系统故障诊断与维修
1.先导案例
一台THM6350立式加工中心，采用SIMENS 840D系统。在加工连杆模具过程中，忽然发现Z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量（Z向过切）。调查中了解到，故障是忽然发生的。机床在点动，MDI（手动数据输入方式）操作方式下各个轴运行正常，且回参考点正常；无任何报警提示，故障产生的原因是什么呢？如何诊断与排除故障？
2.故障诊断的方法
数控机床机械故障诊断的方法可以分为简易诊断法和精密诊断法两种，详细见表1。
5.解决案例问题
案例中发现Z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量（Z向过切）。故障故障原因是机床在运输过程中受到冲击或安装不牢固、安装精度低或有变化造成。排除方法检查对机床精度有影响的各部位，特别是导轨副，并按出厂精度要求重新调整或修复。
参考文献
[1]蒋洪平，数控设备故障诊断与维修，北京，北京理工大学出版社，，2006（8）.
[2]严峻，数控机床常见故障快速处理86问，北京，机械工业出版社，2009（4）.