《数控机床故障诊断与维修》第六章机床机械部件故障诊断与维修

任务一 主轴拆卸与检修
任务一 主轴拆卸与检修
知识链接
（1）主轴部件结构。 （2）主轴轴承的配置形式。 （3）主轴内刀具的自动夹紧和切屑的清除装置。 （4）主轴准停装置。 （5）主轴润滑与密封。
任务一 主轴拆卸与检修
一、数控车床主轴部件拆卸准备
任务实施
（1）
（4）
放出主轴 箱的润滑油。
（3）
（2）
任务二 主轴部件故障诊断与维修
1.故障处理
更换新的液压阀 或失效的无触点开关 后，故障消除。
任务二 主轴部件故障诊断与维修
二、主轴箱噪声过大故障
XK7160型数控铣床主传动系统，采用齿轮变速传动。工 作中不可避免地要产生振动噪声、摩擦声和冲击噪声。数控 机床起初使用时，噪声就较大，并且噪声声源主要来自主传 动系统。长时间使用后，噪声会越来越大。用声级计在主轴4 000 r/min的最高转速下，测得噪声为85.2 dB。
（2）控制轴承与
孔和轴的配合精度。如果轴 承很紧地安装在加工不精确 的轴上，那么轴的误差就会 传递给轴承内环滚道上，并 以较高的波纹度形式表现出 来，噪声也就随之增大。
任务二 主轴部件故障诊断与维修
任务 评价
任务二 主轴部件故障诊断与维修
项目描述
滚珠丝杠具有传动效率高、灵敏度高、传动平稳、磨损小等特点 ，普遍用于数控机床进给驱动机构中。导轨是数控机床的重要执行部 件。数控机床的圆周进给由回转工作台完成，可实现精确的自动分度 ，扩大数控机床的加工范围。
（3）合理布置油管。将各个油管重新布置，
使润滑油按理想状态进入每对齿轮，以控制由于 润滑不利而产生的噪声。
任务二 主轴部件故障诊断与维修
2）轴承的噪声控制
（1）修整轴承本身。除控
制轴承内外环几何形状偏差外， 还应控制内外环滚道的波纹度， 减小表面粗糙度，严格控制在 装配过程中产生滚道表面磕 伤、划伤的情况，从而降 低轴承的振动噪声。
关掉数控机 床电源。
卸下车床带轮盖，拆除带，使 用拉卸器卸下带轮。
拆下主轴箱上盖，结合主轴箱装配图和结构分析 图，仔细观察主轴箱各零部件的结构及其装配关系。
任务一 主轴拆卸与检修
一、从主轴箱中拆卸主轴
数控车床主轴上各段直 径向右成阶梯状，最大直径 在右端。主轴的拆卸方向应 由左向右。CK7815型数控车 床主轴部件结构如图6-2所示。
2.滚珠丝杠副的安装
滚珠丝杠螺母副的轴向间隙直接影响其反向传动精度和轴向 刚度。滚珠丝杠螺母副轴向间隙的常用消除方法是双螺母调整法。 其调整原理是：利用两个螺母的相对轴向位移，使两个滚珠螺母 中的滚珠分别紧贴在螺旋滚道的两个相反的侧面上。用双螺母调 整法预紧消除轴向间隙时，应注意预紧力不宜过大，预紧力过大 会使空载力矩增加，从而降低传动效率，缩短使用寿命。此外还 要消除丝杠安装部分和驱动部分的间隙。
决定了轴承的噪声。
（2）
滚动轴承的噪声是 机床主轴变速系统 的另一个主要噪声 源，特别在高转速 下表现更为明显。
（3）
滚动轴承最易产生变形的部位就 是其内外环。内外环在外部因素 和自身精度的影响下，有可能产 生摇摆振动、轴向振动、径向振 动、轴承环本身的径向振动和轴 向弯曲振动，这些因素都会使轴
承产生噪声。
主轴准停 机构形式
（2）机械式。机械式主轴准停
机构采用机械凸轮机构或光电盘方式进行 粗定位，然后由一个液动或气动的定位销 插入主轴上的销孔或销槽实现精确定位， 完成换刀后定位销退出，主轴才开始旋转 。采用这种传统方法定位，结构复杂，在 早期数控机床上使用较多。
五、常见主轴部件机械故障诊断
六、主轴部件的维护与保养
图6-3 滚珠丝杠副结构
1—丝杠； 2—法兰螺母； 3—垫片； 4—圆柱螺母； 5—防尘圈； 6、8—螺钉； 7—滚珠； 9—键； 10—反向器滚
1.滚珠丝杠副的安装
数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了要 加强滚珠丝杠螺母本身的刚度之外，滚珠丝杠正确的安装 及其支承结构刚度也是不可忽视的因素。螺母座及支承座 都应具有足够的刚度和精度。通常都适当加大和机床结合 部件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触强度。 新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支承座与 机床本体做成整体来增大刚度。
本项目包括滚珠丝杠副拆卸及间隙调整、导轨副及回转工作台的 维护方法。
通过本项目的学习，学生应达到相应的能力目标，包括能够拆卸 结构较简单的滚珠丝杠，并进行精度检验及处理；能够完成导轨副 的日常维护；能够进行回转工作台常见故障诊断及处理。
支撑 知识
一、滚珠丝杠
数控机床进给系统中的 机械传动装置和器件具有寿命 高、刚度高、无间隙、灵敏度 高和摩擦阻力低等特点。数控 机床进给驱动系统中常用的机 械传动装置有滚珠丝杠副、静 压蜗杆、预加载荷双齿轮齿条 及直线电动机。滚珠丝杠副结 构如图6-3所示。
架、同步带)。 （4）拆下同步带轮1和后端油封件。
任务一 主轴拆卸与检修
（5）拆下主轴后支承处轴向定位盘螺钉。 （6）拆下主轴前支承套螺钉。 （7）拆下（向前端方向）主轴部件。 （8）拆下圆柱滚子轴承15和轴向定位盘及油封。
任务一 主轴拆卸与检修
（9）拆下螺母7和螺母8。 （10）拆下螺母10和螺母11以及前油封。 （11）拆下主轴9和前端盖13。主轴拆下后要轻放，不得碰伤各部位 螺纹及圆柱表面。 （12）拆下角接触球轴承12和前支承套14。
（5）注意检查润滑油温度范围是否合适。
2.主轴的密封
主轴部件的密封不仅要 防止灰尘、屑末和切削液进入 主轴部件，还要防止润滑油的 泄漏。主轴部件的密封有接触 式和非接触式两种密封方式。
主轴拆卸与检修 主轴部件故障诊断与维修
任务一 主轴拆卸与检修
任务描述
某车间数控车床主轴出现故障，需按照机械部件拆装 要求拆除主轴部件进行检修。拆卸及装配工作任务单如下。
3.滚珠丝杠副的防护和润滑
1）滚珠丝杠副的防护
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样， 应避免硬质灰尘或切屑污物进入，因此必须装有 防护装置。如果滚珠丝杠副在机床上外露，则应 采用封闭的防护罩，如螺旋弹簧钢带套管、伸缩 套管以及折叠套管等。安装时将防护罩的一端连 接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠 的支承座上。
任务二 主轴部件故障诊断与维修
2.故障处理
1）齿轮的噪声控制
（1）齿轮修缘。通过齿形修缘减小齿轮在啮合时由
于齿顶凸出而造成的啮合冲击。通过齿顶修缘校正齿的弯 曲变形和补偿齿轮的误差，从而降低齿轮噪声。
（2）调整齿轮中心距。当齿轮中心距偏大时，控制
啮合齿轮的中心距。将齿轮的外径、传动轴的弯曲变形及 传动轴齿轮、轴承的配合都控制在理想状态，消除由于啮 合中心距的改变而产生的噪声。
任务二 主轴部件故障诊断与维修
一、变挡不能啮合故障
任务实施
发出主轴箱变挡指令 后，主轴处于慢速来回摇摆 状态，一直挂不上挡。
任务二 主轴部件故障诊断与维修
1.故障分析
在具备变速齿轮的主传动机床中，为了保证滑移齿轮 移动顺利啮合于正确位置，机床接到变挡指令后主电动机 带动主轴作慢速来回摇摆运动。如果电磁阀发生故障（阀 芯卡空或电磁铁失效），油路不能切换，液压缸不动作， 或者液压缸动作，发反馈信号的无触点开关失效，滑移齿 轮变挡到位后不能发出反馈信号，都会造成机床循环动作 中断。
平衡的惯性力，因此产生了与转速相一致的低频振动。 随着轴的旋转，每转发出一次共鸣噪声。
齿与齿之间的摩擦导致齿轮产生的自激振动并带来摩擦噪声。
任务二 主轴部件故障诊断与维修
2）轴承的噪声分析
（1）
轴承与轴颈及支承孔的装配、预紧 力、同心度、润滑条件以及作用在 轴承上载荷的大小，径向间隙等都 对噪声有很大的影响。另外，轴承 本身的制造偏差，在很大程度上也
项目一 数控机床主传动部件的维护与维修 项目二 直线和回转运动部件的维修 项目三 自动换刀系统维护与维修
项目描述
机床主传动系统主要包括主轴箱、主轴部件、调速主轴电动机。 主轴部件在主轴箱内，由主轴、主轴轴承、工件或刀具自动松夹机构 组成，对于加工中心还包括主轴定向准停机构等。主传动系统是用来 实现机床主运动的主要部件，其机械故障对机床正常工作影响较大， 应做好日常维护和故障维修。
4.常见滚珠丝杠副故障及排除方法
二、导轨
导轨副是数控机床的重要部件之 一，在很大程度上决定了数控机床 的刚度、精度和精度保持性。数控机床 导轨必须具有较高的导向精度、高刚度 、 高耐磨性，机床在高速进给时不振动、 低速进给时不爬行等特性。数控机床使 用的导轨主要有塑料滑动导轨、滚动导轨和静 压导轨。
滚动导轨副被广泛应用于精密机床、数控机床、测量机和测量 仪器上。滚动导轨副的主要缺点是抗冲击载荷能力较差，且滚动导 轨副对灰尘、屑末等较敏感，故应装有良好的防护罩。
项目描述
本项目包括数控车床主轴拆卸和主轴部件的故障诊断及处理方法 。
通过本项目的学习，学生应达到相应的能力目标，包括能够拆卸 结构较简单的主轴部件，并实施检修；能够进行常见主轴部件机械故 障的诊断及处理。
支撑 知识
一、主轴部件结构
1—锁紧螺母； 2、13—法兰盘； 3、18—隔套； 4—平衡环； 5、15、21、25—螺钉； 6、9—螺母； 7—润滑油管； 8、12、24—轴承； 10、11—齿轮； 14—弹簧； 16—锁紧凸轮（装卡盘用）； 17、23—箱体； 19—锁紧螺母； 20—主轴； 22—平衡块
任务二 主轴部件故障诊断与维修
1.故障分析
1）齿轮的噪声分析
（1）
齿轮在啮合中，齿与齿之间出现连续冲击而使齿 轮在啮合频率下产生受迫振动并带来冲击噪声，如果齿
面凸凹不平，会引起快速、周期性的冲击噪声。
（2）
齿轮受到外界激振力的作用而产生齿轮固有频
率的瞬态自由振动并带来噪声。