《數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)復(fù)習(xí)題.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)復(fù)習(xí)題.doc（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、數(shù)控機(jī)床由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)反饋裝置和機(jī)床本體四大部分組成，再加上程序的輸入/輸出設(shè)備、可編程控制器、電源等輔助部分。 2、數(shù)控機(jī)床除了具有高精度、高效率和高技術(shù)的要求外，還應(yīng)該具有高可靠性。衡量的指標(biāo)有：MTBF—平均無(wú)故障時(shí)間；MTTR—排除故障的修理時(shí)間；平均有效度A：A=MTBF/（MTBF+MTTR） 3、故障處理對(duì)策，除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場(chǎng)。 4、自修復(fù)系統(tǒng)的診斷軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行中某一模塊有故障時(shí)，系統(tǒng)在CRT上顯示的同時(shí)，自動(dòng)尋找備用模塊并接上。自修復(fù)系統(tǒng)實(shí)用但成本比較高，而且只適合總線結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。 5、實(shí)用診斷技術(shù)（問(wèn)、看、聽(tīng)、聞、觸）在機(jī)械故障的診斷中具有實(shí)用簡(jiǎn)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(duì)一些疑難故障難以奏效。 6、故障振動(dòng)信號(hào)有平穩(wěn)性故障信號(hào)，即機(jī)械結(jié)構(gòu)在正弦周期性力信號(hào)、復(fù)雜周期性力信號(hào)和準(zhǔn)周期性力信號(hào)（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(hào)和沖擊性故障信號(hào)，即機(jī)械結(jié)構(gòu)在周期性沖擊力作用下的脈沖響應(yīng)，與沖擊信號(hào)本身有很大的不同。 7、自動(dòng)換刀性能是通過(guò)手動(dòng)和M06指令自動(dòng)運(yùn)行，檢驗(yàn)換刀的可靠性、靈活性和平穩(wěn)性并測(cè)定換刀時(shí)間是否符合要求。 8、幾何精度檢驗(yàn)（靜態(tài)精度檢驗(yàn)）是綜合反映機(jī)床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀誤差。有各坐標(biāo)軸的相互垂直度、臺(tái)面的平行度、主軸的軸向和徑向跳動(dòng)等檢驗(yàn)項(xiàng)目。 9、數(shù)控系統(tǒng)軟件類故障發(fā)生的原因可能有：誤操作、供電電池電壓不足、干擾信號(hào)、軟件死循環(huán)、操作不規(guī)范和用戶程序出錯(cuò)等等。 10、在加工中心等機(jī)床上，由于自動(dòng)換刀、精密鏜孔加工等需要，往往需要主軸系統(tǒng)具有定向準(zhǔn)?？刂乒δ埽藭r(shí)，在機(jī)床上需安裝磁接近開(kāi)關(guān)或脈沖編碼器等檢測(cè)元件。 11、如圖1數(shù)控機(jī)床主軸的支承方式，前后支承采用雙列和單列圓錐滾子軸承，這種支承方式的優(yōu)點(diǎn)是徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其是可承受較強(qiáng)的動(dòng)載荷，安裝，調(diào)整性能好，但限制了主軸的最高轉(zhuǎn)速和精度，所以用于中等精度、低速、重載的數(shù)控機(jī)床的主軸。 圖1 圖2為前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60角接觸雙列向心推力球軸承組合，后支承采用成對(duì)向心推力球軸承。此配置可提高主軸的綜合剛度，可滿足強(qiáng)力切削的要求，普遍用于各類數(shù)控機(jī)床主軸。 圖2 圖3為前支承采用高精度雙列向心推力球軸承。向心推力軸承有良好的高速性，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000r/min，但它的承載能力小，只適于高速，輕載，高精密的數(shù)控機(jī)床主軸。 圖3 12、數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)裝置如果采用絕對(duì)編碼器，機(jī)床開(kāi)機(jī)后就無(wú)需進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作。 13、數(shù)控系統(tǒng)中常用的抗干擾措施有物理隔離、屏蔽、接地、濾波技術(shù)等。 14、滾珠絲杠預(yù)緊的目的是減小或消除反向間隙。 15、數(shù)控機(jī)床PLC的形式有兩種：內(nèi)裝型PLC和獨(dú)立型PLC 。 16、數(shù)控系統(tǒng)將數(shù)控加工程序信息進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，按兩類控制量分別輸出：一類是連續(xù)控制量，送往伺服系統(tǒng)；另一類是離散的開(kāi)關(guān)控制量，送往機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)，從而協(xié)調(diào)數(shù)控機(jī)床各部分的運(yùn)動(dòng)，完成所有運(yùn)動(dòng)的控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程。 17、為防止干擾信號(hào)及高壓串入，數(shù)控機(jī)床的輸入輸出接口要進(jìn)行必要的電隔離，為此常用的器件及電路是繼電器和光電隔離電路。 18、FANUC 0i系列控制單元主要包括主板與 I/O板兩部分。 19、數(shù)控機(jī)床按運(yùn)動(dòng)方式分為點(diǎn)位控制數(shù)控系統(tǒng)、直線控制數(shù)控系統(tǒng)、輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)等三類。 20、FANUC系統(tǒng)根據(jù)用途與基本軟件不同可分為：車床控制用系統(tǒng)（T型）、銑床/加工中心控制用系統(tǒng)（M型）、磨床控制用系統(tǒng)（G型）、沖床控制用系統(tǒng)（P型）等不同型號(hào)。 21、接口檢查是系統(tǒng)與機(jī)床、系統(tǒng)與PLC、機(jī)床與PLC的輸入/輸出信號(hào)，接口診斷功能可將所有開(kāi)關(guān)量信號(hào)的狀態(tài)顯示在CRT上，“1”表示通，“0”表示斷。 22、參數(shù)檢查是數(shù)控機(jī)床經(jīng)一系列的試驗(yàn)和調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機(jī)床正常運(yùn)行的保證。包括有增益、加速度、輪廓監(jiān)控及各種補(bǔ)償值等。當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)期閑置不用或受到外部干擾會(huì)使數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生數(shù)據(jù)混亂，機(jī)床將不能正常工作，可調(diào)出機(jī)床參數(shù)進(jìn)行檢查、修改或傳送。 23、數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路板組成，電路板上、接插件等處有虛焊或接口槽接觸不良都會(huì)引起故障?？捎媒^緣物輕輕敲打疑點(diǎn)處，若出現(xiàn)反應(yīng)，則敲擊處很可能就是故障部位。 24、設(shè)備運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間或環(huán)境溫度較高時(shí)，機(jī)床就會(huì)出現(xiàn)故障，可用電吹風(fēng)、紅外燈照射可疑的元件或組件，可用升溫法確定故障點(diǎn)。 25、當(dāng)數(shù)控機(jī)床加工造成廢品而無(wú)法確定是編程、操作不當(dāng)還是數(shù)控系統(tǒng)故障時(shí)，或是閑置時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)控機(jī)床重新投入使用時(shí)，常用功能程序測(cè)試法確定故障。 26、為了檢測(cè)方便，在模板或單元上設(shè)有檢測(cè)端子，用萬(wàn)用表、示波器等儀器對(duì)這些端子的電平或波形進(jìn)行測(cè)試，將測(cè)試值與正常值進(jìn)行比較，可以分析和判斷故障的原因和故障的部位。 27、電火花、中、高頻電加熱設(shè)備的電源都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波，通過(guò)空間傳播被附近的數(shù)控系統(tǒng)所接受，如果能量足夠就會(huì)干擾數(shù)控機(jī)床的正常工作，因此數(shù)控機(jī)床要遠(yuǎn)離這些設(shè)備。 28、數(shù)控信號(hào)在傳遞過(guò)程中受到外界的干擾，串模干擾是干擾電壓疊加在有用信號(hào)上，由絕緣不良、漏電阻及供電線路等引入。共模干擾是干擾電壓對(duì)二根或以上信號(hào)線的干擾大小相等、相位相同，當(dāng)裝置的共模抑制比較高，影響不大，當(dāng)不平衡時(shí)，一部分轉(zhuǎn)為串模。 29、抗干擾措施信號(hào)傳輸干擾 1)減少供電線路的干擾 數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)離具有中、高頻電源的設(shè)備，數(shù)控機(jī)床不要和大功率且頻繁起、停的設(shè)備在同一供電干線上，在電源電壓波動(dòng)較大的地區(qū)，加穩(wěn)壓電源，動(dòng)力線和信號(hào)線分開(kāi)走線，信號(hào)線采用屏蔽線或雙絞線，控制線和電源線相交時(shí)，要采用直角相交。 2)減少機(jī)床控制中的干擾 圖4 壓敏電阻保護(hù) a)交流接觸器線圈 b)驅(qū)動(dòng)電路 圖6 續(xù)流二極管保護(hù)電路 圖5 交流負(fù)載的阻容保護(hù) 圖4為壓敏電阻保護(hù)（浪涌吸收器），可對(duì)線路中的瞬變、尖蜂等噪聲進(jìn)行保護(hù)。 圖5為阻容保護(hù)，對(duì)交流接觸器和電機(jī)頻繁起停時(shí)，因電磁感應(yīng)會(huì)在機(jī)床電路中產(chǎn)生浪涌或尖蜂，可抑制、吸收干擾噪聲。 圖6續(xù)流二極管保護(hù)，當(dāng)直流電感元件在斷電時(shí)，在線圈中將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并聯(lián)的二極管可減少對(duì)控制電路的干擾 3)屏蔽技術(shù)（電磁、靜電屏蔽） 信號(hào)線采用屏蔽線（銅質(zhì)網(wǎng)狀）、穿在鐵質(zhì)蛇皮管或鐵管中，關(guān)鍵元件或組件采用金屬容器屏蔽 4)保證“接地”良好 “接地”是數(shù)控機(jī)床安裝中一項(xiàng)關(guān)鍵的抗干擾技術(shù)措施，電網(wǎng)的許多干擾都是通過(guò)“接地”對(duì)機(jī)床起作用的。 信號(hào)地是用來(lái)提供電信號(hào)的基準(zhǔn)電壓（0V）。 框架地是以安全性及防止外來(lái)噪聲和內(nèi)部噪聲為目的的地線系統(tǒng)，是將裝置的面板、單元的外殼、操作板及各裝置間接口的屏蔽線。 系統(tǒng)地是將框架地和大地相連接圖7、圖8所示。 接地要可靠（接地電阻應(yīng)小于10歐姆）。 接地線要粗（應(yīng)大于電源線的截面積）。 圖7 數(shù)控機(jī)床的地線系統(tǒng) a)一點(diǎn)接地 b)二點(diǎn)接地 圖8 數(shù)控機(jī)床接地系統(tǒng)示意圖 30、進(jìn)給伺服系統(tǒng)通常會(huì)出現(xiàn)哪些類型的故障？ 1)運(yùn)動(dòng)失控(飛車)：系統(tǒng)未給伺服單元指令，而電機(jī)自行行走。是由于正反饋或無(wú)速度反饋信號(hào)引起的，所以應(yīng)檢查伺服輸出，速度反饋等回路。 2)超程(位置“過(guò)沖”現(xiàn)象）：當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)超過(guò)由軟件設(shè)定的軟限位或由限位開(kāi)關(guān)決定的硬限位時(shí)，就會(huì)發(fā)生超程報(bào)警，一般會(huì)在CRT上顯示報(bào)警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控說(shuō)明書，即可排除故障，解除報(bào)警。 位置誤差：當(dāng)伺服軸運(yùn)動(dòng)超過(guò)位置允差范圍時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生位置誤差過(guò)大的報(bào)警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差。 3)運(yùn)動(dòng)軸單脈沖進(jìn)給達(dá)不到要求或低速爬行 機(jī)床使用已久，機(jī)械磨損，機(jī)床參數(shù)與之不匹配，伺服速度環(huán)或位置增益太低。機(jī)床維修，重新設(shè)置機(jī)床參數(shù)，臨時(shí)處理只要機(jī)床不振，可將伺服增益參數(shù)適當(dāng)提高。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙、死區(qū)或精度不足；導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良；負(fù)載過(guò)重。 4)過(guò)載：當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載過(guò)大、頻繁正反向運(yùn)動(dòng)以及進(jìn)給傳動(dòng)鏈潤(rùn)滑狀態(tài)不良時(shí)，均會(huì)引起過(guò)載報(bào)警。一般會(huì)在CRT上顯示伺服電動(dòng)機(jī)過(guò)載、過(guò)熱或過(guò)流等報(bào)警信息。同時(shí)，在強(qiáng)電柜中的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元上，用指示燈或數(shù)碼管提示驅(qū)動(dòng)單元過(guò)載、過(guò)電流等信息。 5)竄動(dòng)：測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等；速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾；接線端子接觸不良，如螺釘松動(dòng)等。當(dāng)竄動(dòng)發(fā)生在由正向運(yùn)動(dòng)向反向運(yùn)動(dòng)的瞬間，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過(guò)大所致。 6)爬行：發(fā)生在啟動(dòng)加速段或低速進(jìn)給時(shí)，一般是由進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過(guò)低及外加負(fù)載過(guò)大等因素所致。尤其要注意的是，伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器，由于連接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)和伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，從而使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。 7)振動(dòng)：間隙過(guò)大；導(dǎo)軌的阻尼過(guò)??；電動(dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大；伺服電動(dòng)機(jī)或速度位置檢測(cè)部件不良；外部干擾、接地、屏蔽不良等；驅(qū)動(dòng)器的設(shè)定和調(diào)整不當(dāng)。 例1：一臺(tái)配套某系統(tǒng)的加工中心，進(jìn)給加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)X軸有振動(dòng)現(xiàn)象。 分析與處理過(guò)程：加工過(guò)程中坐標(biāo)軸出現(xiàn)振動(dòng)、爬行現(xiàn)象與多種原因有關(guān)，故障可能是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的原因，亦可能是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)整與設(shè)定不當(dāng)?shù)取? 維修時(shí)通過(guò)互換法，確認(rèn)故障原因出在直流伺服電動(dòng)機(jī)上。卸下X軸電動(dòng)機(jī)，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)6個(gè)電刷中有2個(gè)的彈簧已經(jīng)燒斷，造成了電樞電流不平衡，使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不平衡。另外，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軸承亦有損壞，故而引起Y軸的振動(dòng)與過(guò)電流。 更換電動(dòng)機(jī)軸承與電刷后，機(jī)床恢復(fù)正常。 例2：配套某系統(tǒng)的加工中心，在長(zhǎng)期使用后，手動(dòng)操作Z軸時(shí)有振動(dòng)和異常響聲，并出現(xiàn)“移動(dòng)過(guò)程中Z軸誤差過(guò)大”報(bào)警。 利用手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床Z軸，發(fā)現(xiàn)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)困難，絲杠的軸承發(fā)熱。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)Z軸導(dǎo)軌無(wú)潤(rùn)滑，造成Z軸摩擦阻力過(guò)大；重新修理Z軸潤(rùn)滑系統(tǒng)后，機(jī)床恢復(fù)正常。 8)機(jī)床定位精度或加工精度差：可分為定位超調(diào)、單脈沖進(jìn)給精度差、定位點(diǎn)精度不好、圓弧插補(bǔ)加工的圓度差等情況 加/減速時(shí)間設(shè)定過(guò)?。浑妱?dòng)機(jī)與機(jī)床的連接部分剛性差或連接不牢固；機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)存在爬行或松動(dòng)；伺服系統(tǒng)的增益不足；位置檢測(cè)器件（編碼器、光柵）不良；速度控制單元控制板不良；機(jī)床反向間隙大、定位精度差。 9)伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)：數(shù)控系統(tǒng)至進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元除了速度控制信號(hào)外，還有使能控制信號(hào)，一般為DC+24V繼電器線圈電壓。 10)漂移：當(dāng)指令值為零時(shí)，坐標(biāo)軸仍移動(dòng)，從而造成位置誤差。通過(guò)漂移補(bǔ)償和驅(qū)動(dòng)單元上的零速調(diào)速來(lái)消除。 11)回參考點(diǎn)故障 找不到參考點(diǎn)：回參考點(diǎn)減速開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)失效；脈沖編碼器零標(biāo)志位或光柵尺零標(biāo)志位有故障或零位脈沖信號(hào)失效。 找不準(zhǔn)參考點(diǎn)：參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)檔塊位置設(shè)置不當(dāng)。 12)電機(jī)失速或暴走（機(jī)床失控）：即電機(jī)的速度不按指令走，所以，從指令到速度反饋回路，都有可能出故障；可通過(guò)互換單元來(lái)初步判定是否為控制單元還是電機(jī)故障，一般是單元的可能性大；另外可查看是否為上電就報(bào)警還是速度高了報(bào)警。如果上電就報(bào)警，則有可能是主回路損壞。如果是高速報(bào)警而低速正常則可能是控制板或電機(jī)有問(wèn)題，這也可通過(guò)交換伺服單元來(lái)判斷；D/A轉(zhuǎn)換電路故障或伺服速度接口電路故障（主板、速度控制單元故障）；位置檢測(cè)速度檢測(cè)信號(hào)不良；電動(dòng)機(jī)或位置編碼器故障。 13)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)（運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)）：傳動(dòng)環(huán)節(jié)間隙過(guò)大；導(dǎo)軌的阻尼過(guò)?。浑妱?dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大；伺服電動(dòng)機(jī)或速度位置檢測(cè)部件不良；外部干擾接地屏蔽不良；驅(qū)動(dòng)器的設(shè)定和調(diào)整不當(dāng)。 14)工作臺(tái)或拖板移動(dòng)時(shí)有抖動(dòng)與噪聲較大：運(yùn)動(dòng)軸蝸輪蝸桿嚙合間隙增大；絲桿軸承間隙增大；運(yùn)動(dòng)軸傳動(dòng)齒形皮帶松；電機(jī)軸承磨損或損壞；機(jī)床使用已久，運(yùn)動(dòng)軸前后軸承座中的軸承潤(rùn)滑不良磨損或損壞；滾珠絲桿受損或回珠器回珠不暢；滾珠絲桿螺母松動(dòng)；軸密封不良，切削液侵入軸承生銹；伺服驅(qū)動(dòng)單元增益過(guò)大，造成電機(jī)抖動(dòng)；反饋回路不正常，也可能產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象；干擾。 31、根據(jù)檢測(cè)信號(hào)的處理不同，交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置常見(jiàn)的有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？ 1)轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)與位置反饋信號(hào)處理分離 2)位置處理和速度處理均在數(shù)控系統(tǒng)中完成 3)檢測(cè)元件提供雙重反饋信號(hào) 在上述三種控制方式中，共同的特點(diǎn)是位置控制均在數(shù)控系統(tǒng)中進(jìn)行，且速度控制信號(hào)均為模擬信號(hào)。 4)數(shù)字式伺服系統(tǒng) 32、FANUC交流模擬伺服驅(qū)動(dòng)器如果未提供伺服使能信號(hào)，可能的原因有哪些？ 1)機(jī)床I/O接口條件不滿足 2)電壓未加到使能端 33、數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)裝置有哪些要求？ 1)調(diào)速范圍寬并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速 2)恒功率范圍寬 3)具有四象限驅(qū)動(dòng)能力 4)具有位置控制能力 5)具有較高的精度與剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低 6)良好的抗振性和熱穩(wěn)定性 34、主軸準(zhǔn)停用于刀具交換、精鏜進(jìn)、退刀及齒輪換檔等場(chǎng)合，有三種實(shí)現(xiàn)方式： 1)機(jī)械準(zhǔn)?？刂疲河蓭型槽的定位盤和定位用的液壓缸配合動(dòng)作。 2)磁性傳感器的電器準(zhǔn)停控制：發(fā)磁體安裝在主軸后端，磁傳感器安裝在主軸箱上，其安裝位置決定了主軸的準(zhǔn)停點(diǎn)，發(fā)磁體和磁傳感器之間的間隙為（1.50.5）mm。圖9示。 1、磁性傳感器 2、發(fā)磁體 3、主軸 4、支架 5、主軸箱 圖9 磁性傳感器主軸準(zhǔn)停裝置 3)編碼器的準(zhǔn)停控制：通過(guò)主軸電動(dòng)機(jī)內(nèi)置安裝或在機(jī)床主軸上直接安裝一個(gè)光電編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)?？刂疲瑴?zhǔn)停角度可任意設(shè)定。 35、如圖10所示為某加工中心主軸部件，試述刀具在主軸上自動(dòng)裝卸并進(jìn)行自動(dòng)夾緊的工作原理。 1、刀柄 2、刀柄拉釘 3、主軸 4、拉桿 5、碟形彈簧 6、活塞 7、液壓缸 8、10、行程開(kāi)關(guān) 9、壓縮空氣管接頭 11、彈簧 12、鋼球 13、端面鍵 圖10 加工中心主軸組件 機(jī)床執(zhí)行換刀指令后，機(jī)械手從主軸拔刀時(shí)，主軸需要松開(kāi)刀具。液壓缸7上腔通過(guò)壓力油使活塞6推動(dòng)拉桿4向下移動(dòng)，使蝶形彈簧5壓縮，鋼球12進(jìn)入主軸錐孔上端的槽內(nèi)，刀柄尾部的拉釘2（拉緊刀具用）被松開(kāi)，機(jī)械手拔刀。之后，壓縮空氣進(jìn)入活塞和拉桿的中孔，吹凈主軸錐孔，為裝入新刀具做好準(zhǔn)備。當(dāng)機(jī)械手將下一把刀具插入主軸后，液壓缸上腔無(wú)油壓，在蝶形彈簧和彈簧11的恢復(fù)力下，使拉桿、鋼球和活塞退回到圖示位置，即碟形彈簧通過(guò)拉桿和鋼球拉緊刀柄尾部的拉釘，使刀具被夾緊。 36、如圖11所示的FANUC伺服進(jìn)給系統(tǒng)的特征 圖11 FANUC伺服進(jìn)給系統(tǒng) 伺服電動(dòng)機(jī)上的編碼器既作為轉(zhuǎn)速檢測(cè)，又作位置檢測(cè)，位置處理和速度處理均在數(shù)控系統(tǒng)中完成。此為FANUC數(shù)控系統(tǒng)與用于車床進(jìn)給控制的α系統(tǒng)2軸交流驅(qū)動(dòng)單元的伺服系統(tǒng)，伺服電動(dòng)機(jī)上脈沖編碼器將檢測(cè)信號(hào)直接反饋于數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)位置處理和速度處理，輸出速度控制信號(hào)，速度反饋信號(hào)及使能信號(hào)至驅(qū)動(dòng)單元JV1B和JV2B端口中。 37、如圖12為數(shù)字式伺服系統(tǒng)，試述其工作原理。 圖12 MDS-SVJ2伺服進(jìn)給系統(tǒng) 數(shù)字式伺服系統(tǒng)中，數(shù)控系統(tǒng)將位置控制指令經(jīng)數(shù)字量的形式輸出至數(shù)字伺服系統(tǒng)，數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)單元本身具有位置反饋和位置控制功能，能獨(dú)立完成位置控制，數(shù)字系統(tǒng)與數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)單元采用串行通行的方式，可極大地減少連接電纜，便于機(jī)床安裝和維護(hù)，提高了系統(tǒng)的可靠性。數(shù)字式伺服系統(tǒng)中，CNC系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)之間傳遞的信息有：位置指令和實(shí)際位置；速度指令和實(shí)際速度；轉(zhuǎn)矩指令和實(shí)際轉(zhuǎn)矩；伺服驅(qū)動(dòng)及伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù)；伺服狀態(tài)和報(bào)警；控制方式命令。圖12 為三菱MELDAS50數(shù)控系統(tǒng)和MDS-SVJ2伺服驅(qū)動(dòng)單元構(gòu)成的數(shù)字式伺服系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)伺服輸出口（SERVO）與驅(qū)動(dòng)單元上的CN1A端口實(shí)行串行通信，經(jīng)CN1B端口再輸出至第2軸驅(qū)動(dòng)單元上的CN1A端口，伺服電動(dòng)機(jī)上的編碼將檢測(cè)信號(hào)直接反饋至驅(qū)動(dòng)單元上的CN2端口中，在驅(qū)動(dòng)單元中完成位置控制和速度控制。 38、交流異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理 圖13 交流變頻器的工作原理 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調(diào)的交流電源。 變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。 變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微處理單元等組成的。 1)交-直電路部分 整流電路：由VD1-VD6六個(gè)整流二極管組成不可控全波整流橋。對(duì)于380V的額定電源，一般二極管反向耐壓值應(yīng)選1200V，二極管的正向電流為電機(jī)額定電流的1.414-2倍。 三相交流電源(頻率50/60Hz)通過(guò)變頻器的電源接線端(R、S、T)輸入到變頻器內(nèi)，利用整流電路把交流電轉(zhuǎn)換成直流電，再經(jīng)過(guò)電解電容濾波，獲得直流電壓。當(dāng)電容兩端電壓達(dá)到基準(zhǔn)值時(shí)，輔助電源動(dòng)作，輸出各種直流控制電壓，控制電路正常時(shí)，接觸器獲電，常開(kāi)點(diǎn)閉合，短接掉電容充電限流電阻，從而完成交-直電路工作。 2)變頻器元件作用 電容C1：是吸收電容，整流電路輸出是脈動(dòng)的直流電壓，必須加以濾波， 變壓器把某種數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，也可以改變交流電流的數(shù)值及變換阻抗或改變相位。 壓敏電阻：有三個(gè)作用，一過(guò)電壓保護(hù)，二耐雷擊要求，三安規(guī)測(cè)試需要。 熱敏電阻：過(guò)熱保護(hù) 霍爾：安裝在UVW的其中二相，用于檢測(cè)輸出電流值。選用時(shí)額定電流約為電機(jī)額定電流的2倍左右。 充電電阻：作用是防止開(kāi)機(jī)上電瞬間電容對(duì)地短路，燒壞儲(chǔ)能電容，開(kāi)機(jī)前電容二端的電壓為 0V；所以在上電（開(kāi)機(jī)）的瞬間電容對(duì)地為短路狀態(tài)。如果不加充電電阻在整流橋與電解電容之間，則相當(dāng)于380V電源直接對(duì)地短路，瞬間整流橋通過(guò)無(wú)窮大的電流導(dǎo)致整流橋燒掉。一般而言變頻器的功率越大，充電電阻越小。充電電阻的選擇范圍一般為：10-300Ω。 儲(chǔ)能電容：又叫電解電容，在充電電路中主要作用為儲(chǔ)能和濾波。PN端的電壓工作范圍一般在 430VDC～700VDC 之間，而一般的高壓電容都在400VDC左右，為了滿足耐壓需要就必須是二個(gè)400VDC的電容串起來(lái)作800VDC。容量選擇≥60uF/A 均壓電阻：防止由于儲(chǔ)能電容電壓的不均燒壞儲(chǔ)能電容；因?yàn)槎€(gè)電解電容不可能做成完全一致，這樣每個(gè)電容上所承受的電壓就可能不同，承受電壓高的發(fā)熱嚴(yán)重（電容里面有等效串聯(lián)電阻）或超過(guò)耐壓值而損壞 。 C2電容：吸收電容，主要作用為吸收IGBT的過(guò)流與過(guò)壓能量。 3)直-交部分 VT1-VT6逆變管（IGBT絕緣柵雙極型功率管）：構(gòu)成逆變電路的主要器件，也是變頻器的核心元件。把直流電逆變頻率，幅值都可調(diào)的交流電。具體工作是把交-直電路的直流電壓經(jīng)過(guò)短路保護(hù)熔斷器(保險(xiǎn)管)加到逆變模塊VT，再經(jīng)過(guò)SPWM驅(qū)動(dòng)電路控制逆變塊輸出頻率可調(diào)的三相交流電。 VT1-VT6是續(xù)流二極：作用是把在電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)過(guò)程中將再生電流返回直流電提供通道并為逆變管VT1-VT6在交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中，提供通道。 4)控制部分：電源板、驅(qū)動(dòng)板、控制板（CPU板） 電源板：開(kāi)關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路及風(fēng)扇等提供低壓電源， 開(kāi)關(guān)電源提供的低壓電源有：5V、15V 、24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。 驅(qū)動(dòng)板：主要是將CPU生成的PWM脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì)I(lǐng)GBT輸出電壓。 控制板（CPU板）： CPU板處理各種信號(hào)以及控制程序等部分。 注：再次整流（直流變交流）--->更貼切的叫法是：逆變! 39、FANUC系統(tǒng)αi系列伺服模塊，端子接口JF1、JF2的功能是伺服電動(dòng)機(jī)編碼器信號(hào)接口。 40、數(shù)控系統(tǒng)、主軸驅(qū)動(dòng)裝置、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器等裝置都帶有RS232接口，可以實(shí)現(xiàn)離線診斷。 41、加工中心Z軸的移動(dòng)屬于進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 42、熱繼電器在控制電路中起的作用是過(guò)載保護(hù) 43、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多相通電可以減小步距角 44、閉環(huán)控制系統(tǒng)比開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)及半閉環(huán)控制系統(tǒng)精度高 45、如圖14的所示的PMC順序控制過(guò)程中，接通A（按鈕開(kāi)關(guān)）后，B、C接通，經(jīng)PMC程序的一個(gè)循環(huán)后B斷開(kāi)。 圖14 46、如圖15所示為PMC順序控制過(guò)程中，接通A（按鈕開(kāi)關(guān)）后C接通，但B不接通。 圖15 47、簡(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無(wú)環(huán)流可逆的主軸直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主電路。 數(shù)控機(jī)床主軸要求能正、反轉(zhuǎn)，且切削功率盡可能大，并希望停止和改變轉(zhuǎn)向迅速，故主軸直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置往往采用三相橋式反并聯(lián)邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)，其主電路如圖16所示，其中VT1為正轉(zhuǎn)組晶閘管，VT2為反轉(zhuǎn)組晶閘管。 圖16 三相橋式反并聯(lián)邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的主電路 電動(dòng)機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正組晶閘管VT1工作在整流狀態(tài)，提供正向直流電流；電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則反組VT2工作在整流狀態(tài)，提供反向直流電流，正組晶閘管VT1工作在待逆變狀態(tài)，為反向制動(dòng)作準(zhǔn)備。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)需要從正向轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)到反向轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，速度指令由正變負(fù)，電動(dòng)機(jī)電樞回路中的電感儲(chǔ)能維持電流方向不變，電動(dòng)機(jī)仍處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，但電樞電流逐漸減少，當(dāng)電樞電流減少到零后，必須使正反組晶閘管都處于封鎖狀態(tài)，以避免控制失誤造成短路，此時(shí)電動(dòng)機(jī)在慣性作用下自由轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)安全延時(shí)后，反組晶閘管進(jìn)入有源逆變狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)工作在回饋發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，將機(jī)械能送回電網(wǎng)，轉(zhuǎn)速迅速下降，轉(zhuǎn)速到零后，反組晶閘管進(jìn)入整流狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，完成正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換過(guò)程，也完成了從第一象限到第三象限的工作轉(zhuǎn)換。 為防止正、反向兩組晶閘管同時(shí)導(dǎo)通，可采用邏輯無(wú)環(huán)流可逆控制系統(tǒng)，利用邏輯電路檢測(cè)電樞電路的電流是否到達(dá)零值，并判別旋轉(zhuǎn)方向，提供正轉(zhuǎn)組或反轉(zhuǎn)組晶閘管允許開(kāi)通信號(hào)，使一組晶閘管在工作，另一組晶閘管的觸發(fā)脈沖被封鎖，保證這兩個(gè)信號(hào)互鎖，從根本上切斷正反組晶閘管之間的直流環(huán)流通路。 48、在診斷系統(tǒng)故障的過(guò)程中應(yīng)掌握哪幾個(gè)原則？ 答：在診斷系統(tǒng)故障的過(guò)程中應(yīng)掌握以下幾個(gè)原則：先外部后內(nèi)部、先機(jī)械后電氣、先靜后動(dòng)、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。 49、數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌副有那些環(huán)節(jié)影響機(jī)床的正常運(yùn)行和加工質(zhì)量？ 導(dǎo)軌副是數(shù)控機(jī)床的重要執(zhí)行部件，主要有滾動(dòng)導(dǎo)軌、塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等；有直線移動(dòng)導(dǎo)軌和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。影響機(jī)床正常運(yùn)行和加工質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)有：①間隙調(diào)整裝置，滾動(dòng)導(dǎo)軌副的預(yù)緊環(huán)節(jié)；②潤(rùn)滑系統(tǒng)（包括潤(rùn)滑劑的種類、質(zhì)量要求及潤(rùn)滑方式等的合理選擇）；③導(dǎo)軌副的防護(hù)裝置，目的是為防止切屑、磨?；蚶鋮s液散落在導(dǎo)軌面上而引起磨損、擦傷和銹蝕等。這三個(gè)環(huán)節(jié)中任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都會(huì)影響到機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行。 50、直線感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)與工作原理 圖17 直線感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)原理圖 圖18 感應(yīng)同步器工作時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的變化示意圖 51、如圖18為開(kāi)環(huán)控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，試述其原理圖 圖18 開(kāi)環(huán)控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖 采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，但是由于系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行檢測(cè)，因此無(wú)法通過(guò)反饋?zhàn)詣?dòng)進(jìn)行誤差檢測(cè)和校正。 步進(jìn)電機(jī)的步距角誤差、齒輪與絲杠等部件的傳動(dòng)誤差, 最終都將影響被加工零件的精度；特別是在負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)，將導(dǎo)致步進(jìn)電機(jī)的“失步”，使加工無(wú)法進(jìn)行。 因此，開(kāi)環(huán)控制僅適用于加工精度要求不高，負(fù)載較輕且變化不大的簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上。 52、如圖19為半閉環(huán)控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，試述其原理圖 圖19 半閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，電氣控制與機(jī)械傳動(dòng)間有明顯的分界，因此調(diào)試維修與故障診斷較方便且機(jī)械部分的間隙摩擦死區(qū)剛度等非線性環(huán)節(jié)都在閉環(huán)以外，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。 伺服電機(jī)和光電編碼器通常做成一體，電動(dòng)機(jī)和絲杠間可以直接聯(lián)接或通過(guò)減速裝置聯(lián)接；位置檢測(cè)單位和實(shí)際最小移動(dòng)單位間的匹配，可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)（電子齒輪比）進(jìn)行設(shè)置。它具有傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，從而在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛應(yīng)用。 53、如圖20為閉環(huán)控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，試述其原理圖 圖20 全閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖 采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)是：機(jī)床移動(dòng)部件上直接安裝有直線位移檢測(cè)裝置，檢測(cè)裝置檢測(cè)最終位移輸出量。實(shí)際位移值被反饋到數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動(dòng)中，它可以直接與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用誤差進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的精確運(yùn)動(dòng)和定位。從理論上說(shuō)，對(duì)于這樣的閉環(huán)系統(tǒng)，其運(yùn)動(dòng)精度僅取決于檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度，它與機(jī)械傳動(dòng)的誤差無(wú)關(guān)，顯然，其精度將高于半閉環(huán)系統(tǒng)。而且它可以對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的間隙、磨損自動(dòng)補(bǔ)償，其精度保持性要比半閉環(huán)系統(tǒng)好得多。 54、如圖21所示為直線電機(jī)的結(jié)構(gòu)，闡述其工作原理 圖21 直線電機(jī)的工作原理 直線電機(jī)將傳統(tǒng)圓筒型電機(jī)的初級(jí)展開(kāi)拉直，變初級(jí)的封閉磁場(chǎng)為開(kāi)放磁場(chǎng)，而將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子部分變?yōu)橹本€電機(jī)的初級(jí)，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分變?yōu)橹本€電機(jī)的次級(jí)。直線電機(jī)的初級(jí)鐵芯可由帶槽的電工鋼片疊成，槽內(nèi)為三相繞組，次級(jí)為鋼板，上覆以一薄的鋁板，上層的鋁板作為導(dǎo)體使用，下層的鋼板作為磁路的一部分，以減少次級(jí)的漏磁。初、次級(jí)間的氣隙為電磁功率交換區(qū)域。 在直線電機(jī)的三相繞組中通入三相對(duì)稱正弦電流后，將在初、次級(jí)間產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)，其分布情況與旋轉(zhuǎn)電機(jī)相似，沿展開(kāi)的直線方向呈正弦分布。三相電流隨時(shí)間變化，使氣隙磁場(chǎng)按定向相序沿直線移動(dòng)，該氣隙磁場(chǎng)稱為行波磁場(chǎng)。當(dāng)次級(jí)的感應(yīng)電流和氣隙磁場(chǎng)相互作用，便產(chǎn)生了電磁推力，如果初級(jí)是固定不動(dòng)的，則次級(jí)就能沿著行波磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向作直線運(yùn)動(dòng)。把直線電機(jī)的初級(jí)和次級(jí)分別安裝在機(jī)床的工作臺(tái)與床身上，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，由于這種進(jìn)給傳動(dòng)方式的傳動(dòng)鏈縮短為零，因此被稱為機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的“零傳動(dòng)”。 55、圖22為臥式加工中心主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)，試述主軸的潤(rùn)滑、防泄漏和密封原理 1、進(jìn)油口 2、軸承 3、套筒 4、5、法蘭盤 6、主軸 7、泄漏孔 8、回油斜孔 9、泄油孔 圖22 臥式加工中心主軸前支承的密封結(jié)構(gòu) 1、主軸潤(rùn)滑：為保證主軸有良好的潤(rùn)滑，減少摩擦發(fā)熱，同時(shí)又能把主軸組件的熱量帶走，通常采用循環(huán)式潤(rùn)滑系統(tǒng)，用液壓泵供油強(qiáng)力潤(rùn)滑，在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度。 2、防泄漏：在密封件中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲透或擴(kuò)散的形式越界泄漏到密封連接處的另外一側(cè)，造成泄漏的基本原因是流體從密封面上的間隙中溢出，或是由于密封部件內(nèi)外兩側(cè)介質(zhì)的壓力差或濃度差，致使流體或濃度低的一側(cè)流動(dòng)。 臥式加工中心主軸前支承處采用雙層小間隙密封裝置，主軸前端車出兩組鋸齒形護(hù)油槽，在法蘭盤4和5上開(kāi)溝槽及泄漏孔，當(dāng)噴入軸承2內(nèi)的油液流出后被法蘭盤4內(nèi)壁擋住，并經(jīng)其下部的泄油孔9和套筒3上的回油斜孔8流回油箱，少量油液沿主軸6流出時(shí)，經(jīng)主軸護(hù)油槽在離心力的作用下被甩至法蘭盤4的溝槽內(nèi)，經(jīng)回油斜孔8重新流回油箱，達(dá)到了防止?jié)櫥橘|(zhì)泄漏的目的。 3、主軸密封：當(dāng)外部切削液、切屑及灰塵等沿主軸6與法蘭盤5之間的間隙進(jìn)入時(shí)，經(jīng)法蘭盤5的溝槽由泄漏孔7排出，少量的切削液、切屑及灰塵進(jìn)入主軸前鋸齒溝槽，在主軸高速旋轉(zhuǎn)的離心作用下仍被甩至法蘭盤5的溝槽內(nèi)由泄漏孔排出，達(dá)到了主軸端部密封的目的。 要使間隙密封結(jié)構(gòu)能在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封防漏性能，必須保證法蘭盤4和5與主軸及軸承端面的配合間隙。 56、如圖23所示為滾珠絲桿副的結(jié)構(gòu)，試述其工作原理 滾珠絲杠副是指在絲杠（具有螺旋槽的螺桿）與螺母之間，連續(xù)填滿滾珠等作為中間體的絲杠副。滾珠絲杠副由絲杠、螺母、滾動(dòng)體和滾動(dòng)體循環(huán)裝置組成。圖1－1為滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理圖。工作時(shí)，螺母4與需作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零部件相連，絲杠1旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)螺母4作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)零部件作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在絲杠1、螺母4和端蓋2（滾珠循環(huán)裝置）上都制有螺旋槽，由這些槽對(duì)合起來(lái)形成滾珠循環(huán)通道，滾珠3在此通道內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)。為了防止?jié)L珠3從螺母中掉出，螺母螺旋槽的兩端應(yīng)封住。 1、絲桿 2、端蓋 3、滾珠 4、螺母 圖23 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)原理圖 57、滾珠絲杠副的特點(diǎn) 滾珠絲杠副是滑動(dòng)絲杠副的發(fā)展與延伸，屬于螺旋機(jī)構(gòu)。與滑動(dòng)絲杠相比，滾珠絲杠具有以下特點(diǎn)： 1)傳動(dòng)效率高：以滾動(dòng)摩擦代替了滑動(dòng)摩擦，整個(gè)傳動(dòng)副的驅(qū)動(dòng)力矩減少至滑動(dòng)絲杠的1/3左右，傳動(dòng)效率達(dá)到90%以上，發(fā)熱率大幅降低。 　　2)定位精度高：由于發(fā)熱率低，溫升小，可以采取預(yù)拉伸（預(yù)緊）消除軸向間隙等措施，因此滾珠絲杠副具有高的定位精度和重復(fù)定位精度。 　　3)傳動(dòng)可逆性：能夠?qū)崿F(xiàn)兩種傳動(dòng)方式，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并傳遞動(dòng)力。 4)使用壽命長(zhǎng)：由于對(duì)絲杠滾道形狀的準(zhǔn)確性、表面硬度、材料的選擇等方面加以嚴(yán)格控制，因而滾珠絲杠副的實(shí)際壽命遠(yuǎn)高于滑動(dòng)絲杠副。 5)同步性能好：由于滾珠絲杠副具有運(yùn)轉(zhuǎn)順滑、消除了軸向間隙以及制造的一致性等特點(diǎn)，因此，當(dāng)采用多套滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)同一裝置或多個(gè)相同部件時(shí)，可獲得很好的同步性能。 　　但是與滑動(dòng)絲杠副相比較，滾珠絲杠副的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和制造工藝比較復(fù)雜、成本較高；另外，滾珠絲杠副不具有自鎖性，尤其是垂直安裝時(shí)需增加制動(dòng)裝置。 58、滾珠絲杠副滾珠的循環(huán)方式 滾珠循環(huán)裝置可分為兩種：內(nèi)循環(huán)及外循環(huán)方式。 1)內(nèi)循環(huán)方式如圖24所示，在螺母2的側(cè)面裝有反向器4，滾珠利用反向器4越過(guò)絲杠的滾道頂部進(jìn)入相鄰的滾道，形成一個(gè)循環(huán)回路，其特點(diǎn)是滾珠在循環(huán)過(guò)程中始終與絲杠表面保持接觸。這種循環(huán)方式的滾珠循環(huán)通道短，有利于減少滾珠數(shù)量，降低摩擦損失，提高傳動(dòng)效率。但反向器加工精度要求高，裝配調(diào)整不方便，不適宜重載傳動(dòng)。外循環(huán)方式中的滾珠在循環(huán)時(shí)，滾珠離開(kāi)絲杠滾道，在螺母體內(nèi)或螺母體外的回珠滾道中循環(huán)。 1、絲桿 2、螺母 3、滾珠 4、反向器 圖24 內(nèi)循環(huán)方式 2)外循環(huán)形式有三種： 端蓋式。端蓋式的結(jié)構(gòu)如圖25所示。在滾珠螺母上有縱向孔作為滾珠返回的通道，而在兩端各裝有一個(gè)有短彎槽的蓋子，當(dāng)滾珠滾到蓋子處時(shí)，就被阻止而轉(zhuǎn)彎，從返回通道回到滾道的另一端。 插管式。插管式利用外插管子作為循環(huán)通道，其結(jié)構(gòu)如圖26所示。 斜槽式。在滾珠螺母的外表面上銑有一道供滾珠循環(huán)的斜槽，其兩端各有圓孔與螺母的內(nèi)螺旋滾道相通。 1、絲桿 2、端蓋 3、螺母 4、滾珠 圖25 端蓋內(nèi)循環(huán)方式 1、回珠管道 2、壓板 3、絲桿 4、螺母 5、滾道 圖26 插管外循環(huán)方式 59、滾珠絲杠副調(diào)整間隙和預(yù)緊的方法 為了保證滾珠絲杠副具有足夠的軸向剛度和傳動(dòng)精度，必須消除滾珠螺母中的間隙。常用的調(diào)整間隙和預(yù)緊方法有以下幾種： 1)墊片調(diào)節(jié)式。 (a)結(jié)構(gòu)圖 (b)原理圖 1、墊片 2、螺母 圖27 墊片調(diào)節(jié)間隙和預(yù)緊 圖27為墊片調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)利用調(diào)整墊片1來(lái)改變兩螺母2之間的軸向距離，以調(diào)整間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是難于精確地調(diào)整預(yù)緊力。 2)雙螺母調(diào)節(jié)式。 (a) 結(jié)構(gòu)圖 (b) 原理示意圖 1、2、3、4、螺母 圖28 雙螺母調(diào)節(jié)式 圖28為雙螺母調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)圖，該結(jié)構(gòu)把兩個(gè)螺母3、4裝在套筒內(nèi)。其中，螺母3的外端有凸緣，而螺母4的外端雖無(wú)凸緣，但制有螺紋，并通過(guò)兩個(gè)圓螺母1、2固定。調(diào)整圓螺母2可消除軸向間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，再通過(guò)鎖緊螺母1鎖緊。這種調(diào)節(jié)方式由于結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、調(diào)整方便，因而應(yīng)用較廣。 3)齒差調(diào)節(jié)式。 rad 這相當(dāng)于兩個(gè)滾珠螺母沿軸向相對(duì)移動(dòng)了，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能精確地調(diào)節(jié)預(yù)緊力，而且由于兩螺母外端的齒輪分別用內(nèi)齒圈固定在同一個(gè)外殼上，工作也比較可靠。 圖29 齒差調(diào)節(jié)式 圖29為齒差調(diào)節(jié)式結(jié)構(gòu)圖，左、右兩螺母外端凸緣都制成直齒圓柱齒輪，其齒數(shù)差為1。當(dāng)兩個(gè)螺母相對(duì)于外殼同向轉(zhuǎn)動(dòng)一定齒數(shù)時(shí)，就可使兩螺母產(chǎn)生一定的相對(duì)角位移，從而使它們沿滾珠螺桿軸向產(chǎn)生相對(duì)位移，因而使螺母預(yù)緊。例如，兩齒輪的齒數(shù)分別為99和100，如果使兩個(gè)齒輪同方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，則它們的相對(duì)角位移為。 60、數(shù)控機(jī)床使用壽命－故障頻率曲線，并說(shuō)明每一使用壽命期的故障特點(diǎn)。 數(shù)控機(jī)床使用壽命－故障頻率曲線如圖30所示，使用壽命期分為初始使用期、相對(duì)穩(wěn)定期和壽命終了期三個(gè)時(shí)期。每一使用壽命期的故障特點(diǎn)如下： 1) T1使用初始期(開(kāi)始運(yùn)行半年至一年間)：屬磨合期，故障頻率較高，機(jī)械原因：磨合狀態(tài)，接合面有幾何形狀偏差；電子電力器件：老化，開(kāi)、關(guān)瞬間大電流浪涌對(duì)器件的沖擊；有些參數(shù)設(shè)置也非最佳狀態(tài)，一般無(wú)規(guī)律可尋，在這個(gè)時(shí)期電氣、液壓和氣動(dòng)系統(tǒng)故障頻率約占整個(gè)使用初始期故障的90％。 2) T2穩(wěn)定運(yùn)行期：經(jīng)磨合；經(jīng)沖擊考驗(yàn)，器件性故障大幅度減少，開(kāi)始進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的正常運(yùn)行期，此時(shí)各類元器件器質(zhì)性故障較少，但不排除偶發(fā)性故障的產(chǎn)生。 3) T3壽命終了期：機(jī)械零件加速磨損、密封件老化、限位開(kāi)關(guān)接觸不良、電子元器件品質(zhì)下降等，故障率增加。故障性質(zhì)屬于漸發(fā)性的和器質(zhì)性的。 圖30 設(shè)備使用壽命-故障頻率曲線 61、手動(dòng)運(yùn)行數(shù)控機(jī)床，機(jī)床無(wú)動(dòng)作，可能的原因是機(jī)床被鎖住或鎖住按鈕損壞、手動(dòng)按鈕接觸不良或故障、使能信號(hào)沒(méi)有接通等引起。 62、脈沖當(dāng)量是指每發(fā)一個(gè)脈沖信號(hào)，機(jī)床相應(yīng)移動(dòng)部件產(chǎn)生的位移量。 63、交流伺服電機(jī)電機(jī)軸的尾部一般都同軸安裝有測(cè)速發(fā)電機(jī)或脈沖編碼器等檢測(cè)元件。 64、數(shù)控車床每周需要檢查保養(yǎng)的內(nèi)容是電器柜過(guò)濾網(wǎng)。 65、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，工作臺(tái)的進(jìn)給速度是通過(guò)輸入至步進(jìn)電機(jī)的進(jìn)給脈沖頻率f來(lái)控制的。 66、伺服電動(dòng)機(jī)的檢查要在數(shù)控系統(tǒng)斷電后，且電極完全冷卻下進(jìn)行。 67、FANUC 系統(tǒng)αi系列伺服模塊，端子接口CX1A的功能是為DC24V電源、*ESP急停信號(hào)、XMIF報(bào)警信息輸入接口。 68、滾珠絲杠副消除軸向間隙的目的主要是提高反向傳動(dòng)精度。 69、檢查機(jī)床回零開(kāi)關(guān)是否正常，運(yùn)動(dòng)有無(wú)爬行情況，可通過(guò)各軸運(yùn)動(dòng)在軟件限位和硬件限位的極限工作是否起作用來(lái)判斷。 70、數(shù)控機(jī)床主軸引入齒輪換檔控制的目的是提高主軸低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩，滿足主軸低速大轉(zhuǎn)矩的要求，充分發(fā)揮主軸電動(dòng)機(jī)的切削功率。 71、數(shù)控系統(tǒng)的報(bào)警大體可以分為操作報(bào)警、程序錯(cuò)誤報(bào)警、驅(qū)動(dòng)報(bào)警及系統(tǒng)錯(cuò)誤報(bào)警，某個(gè)程序在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)“圓弧端點(diǎn)錯(cuò)誤”，屬于程序錯(cuò)誤報(bào)警。