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1、11 绪论1.1 机床诊断与维修的背景与意义1.1.1 金属切削机床的背景机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为”工作母机”或”工具机”，习惯上简称机床。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的 40-60，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。 1.1.2 机床诊断与维修的意义机床在使用过程中，由于材料、工艺、环境、和人为因素的影响，其零部件会逐渐地被磨损、变形、
2、断裂、蚀损等，随着零部件磨损程度的增大，机床的技术状态将会产生劣化，不可避免的将会出现各种各样的故障，机床的功能和精度降低，甚至整机丧失使用价值。保持现场机电设备经常处于良好状态，提高设备利用率，延长使用寿命，是企业提高经济效益的需要。与此同时设备的故障检测维修也成为了一个热门行业，机床的维修技术不仅是保障机床正常运行的前提，对机床技术的发展和完善也起到了巨大的作用。机床故障诊断与维修的基本目的就是提高机床的可靠性，机床的可靠性是指在规定的时间内、规定的工作条件下维持无故障工作的能力。所以设备维修与管理人员成为企业的重要部分人员，机床故障诊断与维修也成为机床的重要组成部分。这就需要设备维修与管
3、理人员必须明白机床的结构、工作性能及规格参数和日常维护等。以便使设备正常运行，企业已经意识到这一重要因素，并大力培养高素质设备维修管理人员，以此来保障生产的正常运行，保障企业的生产效率，保障企业的发展。1.1.3 金属切削机床在国民经济中的地位在我国的各个工农业生产部门、科研单位和国防部门中，使用着大量各式各样的机器、仪器和工具。这些机器、仪器和工具大部分是由一定形状和尺寸的金属零件所组成，生产这些零件并将它们装配成机器、仪器或工具的工业，称为机械制造工业（也称及其制造工业） 。机械制造工业的任务，就是为国民经济各部门、科研单位和国防部门提供现代化的技术装备。如果我们没有强大而完整的现代化机械
4、制造工业，就无法用现代化的装备来武装各个国民经济部门、科研单位和国防部门，就不能独立而迅速的发展社会主义革命和社会主义建设事业。2为了多快好省的建设现代化的社会主义强国，机械制造工业必须为各个部门提供现代化的技术装备，这就要求机床工业部门首先要为各机械制造厂提供先进的现代化机床装备。所以，机床工业在我国社会主义建设中，在实现工业、农业、国防和科学技术现代化中，将起着重大的作用。1.2 金属切削机床的相关基础知识1.2.1 机床的分类（一）按加工性质和所用刀具分类机床分类及代号（目前我国将机床分为十一大类）如表 1-1。表 1-1 机床分类及代号类别车床钻床镗床 磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床
5、刨插床拉床 锯床 其他机床代号 C Z TM、2M、3M Y S X B L G Q读音 车 钻 镗磨、二磨、三磨牙 丝 铣 刨 拉 割 其他（二）按机床工作精度分类1.普通机床。指的是普通级别的机床，包括：普通车床、钻床、镗床、铣床、刨插床等。2.精密机床。主要包括：磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床和其他各种精密机床。3.高精度机床。主要包括：坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、高精度滚齿机、高精度刻线机和其他高精度机床。（三）按机床加工件大小和机床自身重量分类。类别 机床本身重量（吨）仪表机床 中、小型机床（一般机床） 10大型机床 1030重型机床 30100特重型机床 100（四）按机床通用
6、性分类3通用机床（万能机床） 。这类机床的加工范围广泛，可以加工多种零件的不同工序。由于其通用性范围较广，它的结构往往比较复杂。适用于单件、小批生产。例如，普通车床、卧式镗床、万能升降台铣床等均属于通用机床。1.2.2 机床传动的基本组成部分为了实现加工过程所需要的各种运动，机床必须有运动源、传动装置和执行机构3 个基本部分。1.运动源：运动源是为执行件提供运动和动力装置，如交流异步电动机、直流或交流调速电动机和伺服电动机等。可以几个运动共用一个运动源，也可以每个运动均有单独的运动源。2.传动装置（传动件）：传动装置是传递运动和动力的装置，通过它把执行件和运动源有关的执行件之间联系起来。机床的
7、传动装置有机械、液压、电气和气压等多种形式。其中，常见的机械传动有齿轮、链轮、带轮、丝杠、螺母等。3.执行机构：执行机构是执行机床的部件，如主轴、刀架和工作台等。其任务是装夹刀具或工件，并直接带动它们完成一定形式的运动（旋转或直线运动） ，并保证其运动轨迹的准确性。1.2.3 机床的切削加工机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的，其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。 表面形成运动是使工件获得所要求的表面形状和尺寸的运动，它包括主运动、进给运动和切入运动。主运动是从工件毛坯上剥离多余材料时起主要作用的运动，它可以是工件的旋转运动（如车削） 、直线运动（如在龙门刨床上刨削） ，也可
8、以是刀具的旋转运动（如铣削和钻削）或直线运动（如插削和拉削） ；进给运动是刀具和工件待加工部分相向移动，使切削得以继续进行的运动，如车削外圆时刀架溜板沿机床导轨的移动等；切入运动是使刀具切入工件表面一定深度的运动，其作用是在每一切削行程中从工件表面切去一定厚度的材料，如车削外圆时小刀架的横向切入运动。 辅助运动主要包括刀具或工件的快速趋近和退出、机床部件位置的调整、工件分度、刀架转位、送夹料，启动、变速、换向、停止和自动换刀等运动。评价机床技术性能的指标最终可归结为加工精度和生产效率。加工精度包括被加工工件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量和机床的精度保持性。生产效率涉及切削加工时间和辅
9、助时间，以及机床的自动化程度和工作可靠性。这些指标一方面取决于机床的静态特性，如静态几何精度和刚度；而另一方面与机床的动态特性，4如运动精度、动刚度、热变形和噪声等关系更大。 1.2.4 机床的结构1. 高强度床身结构单件壁体厚壁铸造式斜体床身设计，易于零件装卸。X 方向上 45 度斜体床面便于自动或手动地排除冷却液及铁屑。2. 高精度线性导轨机床在宽床身上安装了采用免维护、长寿命设计，预加终生润滑的低摩擦线性滚动导轨，可保证高刚性、高承载能力以及动态稳定性，并可确保机床全行程地定位精度和加工精度。低摩擦线型滚动导轨的滚动摩擦系数是传统导轨地五十分之一，它可使失动量减到最低，不仅大大提高机床定
10、位精度而且可实现高速切削时的稳定性。3. 主轴箱及主轴组件主轴箱经计算有限元分析设计，坚固，确保重切削时的主轴刚性。每一个直接安装在主轴箱上的筒形主轴组件，都是在经过 ISO 认证的超洁净室中精细装配、动平衡、并通过严格测试。主轴上装有一套高频脉宽调制型驱动装置，这个驱动装置可以直接接入三相电源，并向三相主轴电机提供电源。电源的开启是通过全数字控制环中的绝缘栅型双极晶体管装置来完成的。主轴还具有高效制动能力，使得主轴可以极快的速度变换转向。电机可以完全免受过载的损害，并且各种发热部件都安装在电机内部，以便进行更好的保护。省略了齿轮传动而代以重载齿形皮带直接传动，可实现低转速时大扭矩输出以及宽的
11、恒功率速度范围。驱动系统采用与负载无关的恒扭矩输出，这样就保证了全转速范围的优异加减特性。主轴轴承以强制油雾自动润滑系统、配以独特的热补偿系统，确保机床在各种工作情况下的高精度加工。1.2.5 机床的日常维护1.每天作业完毕应用毛刷对磨床做全身清理。严禁用空气枪对工作台或导轨直吹，以防止铁屑进入导轨，影响磨床精度。2.作业时严禁使用风扇对着工作台吹，以防止灰尘铁屑卷进导轨，影响导轨精度和手感。3.磨床导轨油应及时更换和添加，一般看油镜的油如果混浊或发黑就要换，时间掌控在 3-6 个月更换一次，首次第三个月，以后 6 个月换一次。54.磨床导轨润滑油请使用专用润滑油，一般以 32#导轨油为宜。5
12、.定期检查磨床工作台钢索是否松弛，锁紧防止断裂或影响手感精度。 6.定期检查机身在工作中是否平稳，是否水平。1.3 本次毕业设计完成的主要任务1在系统查阅学习制造类书籍、期刊论文和技术资料的基础上，完成选题的背景和意义、机床金属切削相关基础知识以及本毕业设计完成的主要任务等内容的书写。2维修前技术准备，主要包括 M7130 型平面磨床的电气原理图分析与机械结构分析、机床电气故障常用的诊断与维修方法、机床机械故障常用的诊断与维修方等内容。3.对 3 种以上的故障进行现象描述、可能机械与电气故障原因的分析、维修前的工具和资料准备、故障检修方案的制定以及故障检修流程图的制定与绘制。62 维修前技术准
13、备2.1 M7130 平面磨床的结构及原理2.1.1 现代磨床的主要特点1. 从规格上看，以小型平磨为主。台面宽 200mm 以下的几乎占 50%，小规格机床的运输及布展比较方便；国外平磨不分普通、精密、高精度的精度等级，相对小规格机床，精度容易做得很高；在国际市场上，中、小规格平磨的潜在需求很大。2. 从控制上看， 70%以上的为数控型，有单轴、双轴及三轴数控，最多达五轴控制，尤其是 400 以上的大规模机型，全为数控型。由于技术水平的发展导致功能变化，平磨已从传统的平面磨向成形磨转变，常规控制已难以实现功能要求。数控平磨已形成一个市场潮流。3. 从功能上看， 50%以上的平磨不仅仅用于水平
14、平面加工，而且向成形、台阶、切入、快速抖动、三维空间曲线等表面磨削加工。以平磨为基础变化而成的五轴联动磨削中心，可实现非平面型复杂曲面的磨削；研制的柔性磨削系统，可实现成形、无心、外圆、工具、轮廓等磨削工艺等，反应出平磨是磨床中演变潜力最大的一种机型。2.1.2 M7130 平面磨床的结构及特点M7130 是卧轴圆台平面磨床：适用于磨削圆形薄片工件，并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的外形工件。卧轴矩台平面磨床，国家标为 M71 系列平面磨床，即带有卧式磨头主轴，矩形工作台的平面磨床。主要功能是用砂轮的周边磨削工件平面，也可以用砂轮的端面磨削工件的槽和凸缘的侧面，磨削精度和光洁度都较高。适宜于磨削
15、各种精密零件和工模具，可供机械加工车间、机修车间和工具车间作精密加工使用。中国传统的卧轴矩台平面磨床是从原苏联引进并消化改进的 M71 系列，特点是磨床主轴侧挂，主轴采用轴瓦支撑，适合粗加工重切削。近年来欧美国家更流行时十字鞍座结构的卧轴矩台平面磨床，主轴采用精密精珠轴承支撑，更适合于磨削。M7130 具有以下特点：（1）机床布局采用立柱右置，磨头、拖板与立柱的结构有新的突破，整机刚性更好。（2）磨头采用国际通行的滚动轴承结构形式。（3）机床的垂直、横向进给运动采用滚珠丝杠副，进给灵敏度高。7（4）工作台横向运动由叶片泵驱动，运动平稳，噪声小。油池配有冷却装置，温升低，热变形小。（5）磨头垂直
16、运动有快速升降装置，操作方便，横向运动由变频电机驱动，可无级调速。（6）机床的垂直、横向进给部分留有伺服电机安装位置，根据需要可配置数控系统成为数控机床。 M7130 卧轴矩台平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、立柱、操作柄等构成，外形结构如下图 2-1 所示。平面磨床实物图如 2-2 所示。图 2-1 M7130 平面磨床的结构1立柱；2滑座；3砂轮箱；4电磁吸盘；5工作台；6床身图 2-2 M7130 平面磨床实物图82.1.3 M7130 平面磨床的原理工作台上装有电磁吸盘，用以吸持工件。工作台在床身导轨上作往复运动(纵向运动)。固定在床身上立柱上带有导轨，滑座在立柱导轨上作垂直运动；而砂轮箱在滑座的导轨上作水平运动(横向运动)，砂轮箱内装有电机，电动机带动砂轮作旋转运动。平面磨床在加工工件过程中，砂轮的旋转运动是主运动，工作台往复运动为纵向进给运动，滑座带动砂轮箱沿立柱导轨的运动为垂直进给运动，砂轮箱沿滑座导轨的运动为横向进给运动。工作时，砂轮旋转，同时工
