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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1页，共55页。 第三章 数控机床机械结构故障诊断 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、刀库和换刀装置、液压和气动等。 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。第2页，共55页。 第一节 数控机床机械故障诊断方法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。第3页，共55页。 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4页，共55页。 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第5页，共55页。 第一节 数控机床机械故障诊断方法1.实用诊断技术触—用手感来判别机床的故障（温升、 振动、伤痕和波纹、爬行、松紧） 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6页，共55页。 二、机械故障诊断的方法 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。 具有实用可靠、判断准确的特点第7页，共55页。 2. 机械振动检测诊断法诊断过程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）。 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8页，共55页。 2. 机械振动检测诊断法 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。 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9页，共55页。 第10页，共55页。 2. 机械振动检测诊断法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。 第11页，共55页。 2. 机械振动检测诊断法信号分析方法 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）。 第12页，共55页。 2. 机械振动检测诊断法信号分析方法 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第13页，共55页。 2. 机械振动检测诊断法测试仪器系统第14页，共55页。 2. 机械振动检测诊断法诊断实例 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。 第15页，共55页。 第16页，共55页。 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