機(jī)械故障的類型及診斷方法
一、機(jī)械故障的類型
數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化切削加工自動(dòng)化設(shè)備。在切削加工過程中,各功能藹分的執(zhí)行部件需完成各種動(dòng)作,如移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、夾緊、松開、變速、換刀等。機(jī)床工作時(shí),錙項(xiàng)功能相互配合;發(fā)生故障時(shí),各功能部件互相牽連耦合。故障現(xiàn)象和故障原因并非筒嘲的一一對應(yīng)關(guān)系,可能出現(xiàn)一種故障現(xiàn)象是由幾種不同原因引起的,或一種原因引起幾種故障,即大部分故障是以綜合故障形式出現(xiàn)的,這就給故障診斷及排除帶來很大困難。
一般說來,數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障可劃分為如下幾種類型。
1.功能性故障
主要指工件加工精度方面的故障,表現(xiàn)在加工精度不穩(wěn)定、加工誤差大、運(yùn)動(dòng)方向誤差大、工件表面粗糙。
2.動(dòng)作型故障
主要指機(jī)床各執(zhí)行部件動(dòng)作故障,如主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)、液壓變速不靈活、工件或刀具夾蔫緊或松不開、刀架或刀庫轉(zhuǎn)位定位不太準(zhǔn)確等。
3.結(jié)構(gòu)型故障
主要指主軸發(fā)熱、主軸箱噪聲大、切削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)等。
4.使用型故障
主要指由于使用和操作不當(dāng)引起的故障,如由于過載引起的機(jī)件損壞或撞車等。
在機(jī)械故障發(fā)生以前,可以通過精心維護(hù)保養(yǎng)來延長機(jī)件的壽命。當(dāng)故障發(fā)生以用一般輕微的故障,可以采用調(diào)整法來解決,如調(diào)整配合間隙、供油量、液(氣)壓力、流量、軸承及滾珠絲杠的預(yù)緊力等。對于已磨損、損壞或喪失功能的零部件,則通過修復(fù)或更換的辦法排除故障。
二、機(jī)械故障的診斷方法
機(jī)床在運(yùn)行過程中,機(jī)械零件受到力、熱、摩擦以及磨損等多種因素的作用,運(yùn)行狀態(tài)不斷變化,一旦發(fā)生故障,往往會導(dǎo)致不良后果。因此,必須在機(jī)床運(yùn)行過程中,對機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,及時(shí)進(jìn)行判斷并采取相應(yīng)措施。運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí),必須停機(jī)檢修或停止使用,這樣才能提高機(jī)床運(yùn)行的可靠性和進(jìn)一步提高機(jī)床的利用率。數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷包括機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視、識別和預(yù)測三個(gè)方面的內(nèi)容。通過對數(shù)控機(jī)床機(jī)械裝置的某些特征參數(shù),如振動(dòng)、噪聲、溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測和測定,并將測定值與規(guī)定的正常值進(jìn)行比較,可以判斷機(jī)械裝置的工作狀態(tài)是否正常。若對機(jī)械裝置進(jìn)行連續(xù)或定期監(jiān)測,還可獲得機(jī)械裝置狀態(tài)變化的趨勢性規(guī)律,從而對機(jī)械裝置的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測和預(yù)報(bào)。當(dāng)然,要做到這一點(diǎn),需要具備豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和必要的測試技術(shù)和測試設(shè)備。
數(shù)控機(jī)床的診斷技術(shù)可以分為實(shí)用診斷技術(shù)和現(xiàn)代診斷技術(shù)兩種。數(shù)控機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)故障診斷的方法見表。
表 數(shù)控機(jī)床加工過程的監(jiān)測與診斷技術(shù)
分類 | 診斷方法 | 原理及特征信息 |
實(shí)用 診斷 | 聽、觸、看、問、嗅 | 借用簡單工具、儀器,如:百分表、水準(zhǔn)儀、萬用表、示波器、便攜式振動(dòng)計(jì)和聲納計(jì)等,通過人的感官,根據(jù)設(shè)備的外觀、聲音、溫度、氣味和顏色等的變化來診斷。但這要求檢查者有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。目前這種方法廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場診斷 |
技術(shù) | 查閱技術(shù)檔案資料 | 找規(guī)律、查原因、做判別
|
現(xiàn)代 診斷 技術(shù)
| 油液光譜分析 | 通過使用原子吸收光譜儀,對進(jìn)入潤滑油或液壓油中磨損的各種金屬微粒和外來沙粒、塵埃等殘余物進(jìn)行形狀、大小、化學(xué)成分和濃度分析,判斷結(jié)構(gòu)件的磨損狀態(tài)、機(jī)理和嚴(yán)重程度。從而有效掌握零件磨損情況 |
振動(dòng)監(jiān)測
| 通過安裝在機(jī)床某些特征點(diǎn)上的傳感器,利用振動(dòng)計(jì)巡回檢測,測量機(jī)床上某些特征點(diǎn)的總振級大小,如位移、速度、加速度的幅頻特征等,對故障進(jìn)行預(yù)測和監(jiān)測。但是要注意首先應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)強(qiáng)度測定,確認(rèn)有異常時(shí),再作定量分析 |
噪聲分析
| 用噪聲測量計(jì)、聲波計(jì)對機(jī)床齒輪、軸承運(yùn)行中的噪聲信號頻譜的變化規(guī)律進(jìn)行深入分析,識別和判斷齒輪、軸承磨損時(shí)的故障狀態(tài),可做到非接觸式測量,但要減少環(huán)境噪聲干擾。要注意首先應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度測定,確認(rèn)有異常時(shí),再傲定量分析 |
故障診斷專家系統(tǒng) | 將診斷所必需的知識、經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則等信息編成計(jì)算機(jī)可以識別的知識庫,建立具有一定智能的專家系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能對機(jī)床狀態(tài)作常規(guī)診斷,解決常見的各種問題,并可白行修正和擴(kuò)充已有知識庫,不斷提高診斷水平 |
溫度監(jiān)測
| 用于機(jī)床運(yùn)行中發(fā)熱異常監(jiān)測,利用各種測溫?zé)犭娮杼筋^,測量軸承、軸瓦、電機(jī)和齒輪箱等裝置的表面溫度,具有快速、正確、方便的特點(diǎn) |
非破壞性裂紋監(jiān)測 | 通過超聲波探傷儀、磁性探傷法、電阻法、聲發(fā)射法等觀察零件內(nèi)部機(jī)體的缺陷,如裂紋等。測量不同性質(zhì)材料的裂紋應(yīng)采用不同方法 |
其中實(shí)用診斷技術(shù)是由維修人員使用一般的檢查工具或憑感覺器官對機(jī)床進(jìn)行問、看、聽、觸、嗅等診斷。它能快速確定故障部位,判斷劣化趨勢,以選擇有疑難問題的故障進(jìn)行精密診斷。實(shí)用診斷技術(shù)要求維修人員事先熟悉技術(shù)檔案資料,通過查閱資料分析故障發(fā)生的原因和規(guī)律,從而縮短診斷時(shí)間,使數(shù)控機(jī)床盡快投入使用。 現(xiàn)代診斷技術(shù)是針對疑難故障由專職人員利用先進(jìn)測試儀器進(jìn)行定量檢測與分析的精密診斷方法。