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1、第三章數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)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(dǎo)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)第三章數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷一、故障與故障診斷數(shù)控機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)上和普通機(jī)床不同點(diǎn)在于傳動鏈縮短,傳動部件的精度高,機(jī)械維護(hù)的面更廣。主軸、進(jìn)給軸、導(dǎo)軌和絲杠、刀庫和換刀裝置、液壓和氣動等。熟悉機(jī)械故障的特征,掌握數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障的診斷的方法和手段。還要注意數(shù)控機(jī)床機(jī)電之間的內(nèi)在聯(lián)系。第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1.機(jī)械故障的原因機(jī)床在運(yùn)行過程中,機(jī)械零部件受到力、熱、摩擦以及磨損等諸多因素的作用,使其領(lǐng)部件偏離或喪失原有的功能。2.機(jī)
2、械故障診斷機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的識別、運(yùn)行狀態(tài)的信號獲取、特征參數(shù)的分析,故障性質(zhì)的判斷和故障部位的確定。第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法二、機(jī)械故障診斷的方法實(shí)用診斷技術(shù)(問、聽、看、聞、摸、查)振動、噪聲測試(幅值大小、頻率結(jié)構(gòu))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(jī)件內(nèi)部缺陷)專家診斷系統(tǒng)(專家的經(jīng)驗(yàn)、數(shù)據(jù))第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1.實(shí)用診斷技術(shù)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(yùn)動和動力、潤滑、保養(yǎng)和檢修情況)看—機(jī)床的轉(zhuǎn)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(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)聲(強(qiáng)弱、頻率高低等)聞—潤滑油脂
3、氧化蒸發(fā)油煙氣焦糊氣第一節(jié)數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法1.實(shí)用診斷技術(shù)觸—用手感來判別機(jī)床的故障(溫升、振動、傷痕和波紋、爬行、松緊)實(shí)用診斷技術(shù)在機(jī)械故障的診斷中具有實(shí)用簡便、快速有效的特點(diǎn),但診斷效果的好壞在很大程度上要憑借維修技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn),而且有一定的局限性,對一些疑難故障難以奏效。二、機(jī)械故障診斷的方法2.機(jī)械振動檢測診斷法以機(jī)床振動作為信息源,在機(jī)床運(yùn)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(jù)由以往診斷經(jīng)驗(yàn)形成的一些判據(jù)來確定故障的性質(zhì)并綜合一些其他依據(jù)來進(jìn)一步確定故障的部位。具有實(shí)用可靠、判斷準(zhǔn)確的特點(diǎn)2.機(jī)械振動檢測診斷法診斷過程1)閱
4、被診斷設(shè)備的技術(shù)資料,分析傳動關(guān)系、計(jì)算傳動件的特征值;2)獲取信號、信號調(diào)理與處理;3)信號分析、故障判斷(部位、性質(zhì))。故障振動信號分類1)平穩(wěn)性故障信號2)沖擊性故障信號2.機(jī)械振動檢測診斷法1)平穩(wěn)性故障信號—機(jī)械結(jié)構(gòu)在正弦周期性力信號、復(fù)雜周期性力信號和準(zhǔn)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(chǎn)生的響應(yīng)信號。特點(diǎn):響應(yīng)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的特征頻率及其倍頻上。2.機(jī)械振動檢測診斷法2)沖擊性故障信號機(jī)械結(jié)構(gòu)在周期性沖擊力作用下的脈沖響應(yīng),他與沖擊信號本身有很大的不同。特點(diǎn):信號能量短時(shí)間釋放,其頻譜為無窮
5、根譜線,間隔等于脈沖發(fā)生的頻率。能量集中于基頻。2.機(jī)械振動檢測診斷法信號分析方法1)時(shí)域分析法(直觀)了解信號的幅值和時(shí)間的關(guān)系,確定振動的程度,設(shè)備是否有故障及嚴(yán)重程度。不能確定故障部位(特征量的統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)分析等、均值、有效值、均方根值、方差等)。2.機(jī)械振動檢測診斷法信號分析方法2)頻域分析法(了解信號的頻率結(jié)構(gòu),尋找故障源)幅值譜分析--應(yīng)用傅里葉變換、傅里葉傅里葉積分將時(shí)域信號變?yōu)轭l域信號。功率譜分析--在頻域中對信號能量或功率分布情況的描述。濾波譜---分析平穩(wěn)性故障信號解調(diào)譜---分析沖擊性故障信號2.機(jī)械振動檢測診斷法測試儀器系統(tǒng)2.機(jī)械振動檢測診斷法診斷實(shí)例1)了解
6、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài):設(shè)備在運(yùn)行中有什么異常情況,不同速度檔位有什么區(qū)別。2)得到設(shè)備的有關(guān)資料:設(shè)備的傳動系統(tǒng)圖、軸承分布圖等技術(shù)資料,并對其進(jìn)行分析。3)計(jì)算傳動鏈和傳動件的特征頻率:計(jì)算傳動鏈,計(jì)算各傳動件的特征頻率系數(shù)。對設(shè)備進(jìn)行診斷測試1)放置測振、測速傳感器(位置、信號要求)(一般選振動或噪聲較大的部位);2)連接儀器系統(tǒng);3)開動被測設(shè)備;4)調(diào)節(jié)測速電平、顯示主軸轉(zhuǎn)速并記錄;5)從較高頻段開始測試,逐漸到較低頻段,并調(diào)節(jié)放大器的增益,使信號處于最佳狀態(tài);6)記錄、打印測試結(jié)果。傳動鏈Ⅰ30/60Ⅱ27/30Ⅲ27/57Ⅳ特征系數(shù)4.69140.2.3563.332.157.1.
7、0特征頻率3.58107.41.7948.321.6143.50.763故障診斷分析1)由主軸轉(zhuǎn)頻計(jì)算各傳動件的特征頻率;2)對照計(jì)算值和測試結(jié)果,由前述機(jī)械故障診斷知識進(jìn)行分析,判斷故障的部位和故障性質(zhì)。得出診斷結(jié)果。第二節(jié)主軸部件主軸部件的性能要求高回轉(zhuǎn)精度、足夠的功率輸出、剛度、抗振性、溫升以及自動變速、準(zhǔn)停和自動換刀等要求。主軸部件的結(jié)構(gòu)成組高精度軸承(滾動/靜壓/磁力/陶瓷)及其配置、軸承間隙調(diào)整和潤滑密封以及滿足工件的自