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机床常见的故障及其排除

机床在使用过程中,往往会出现一些故障,如不及时排除,将直接影响生产的进行,并将使机床的精度迅速下降。因此认真地总结、分析机床发生故障原因，摸索排除故障的方法，是非常重要的。
机床常见的故障，就其性质可分为机床本身运转不正常和加工零件产生缺陷两大类。但是故障的现象是多种多样的。同时产生的原因也常常由很多因素综合地形成的。一般地说，造成故障的原因有下述几种：
机床本身的机械部件、电器元件、液压设备等工作失灵，或者有些零件磨损严重，精度超差甚至损坏。
机床安装不精确。
日常维护、保养不当。
使用不合理。
机床原设计不完善或不合理。
上述前四种原因可以通过调整、修理或加强管理的方法解决。后一种只有待弄清原理后进行必要的改装，才能适应生产的需要。
在日常工作中，机床的故障现象表现较为明显的。如机床零件损坏是因严重性事故（如撞车等）造成的机床运转不正常，甚至停止转动等。但大多数的故障是通过被加工零件达不到精度、存在某种缺陷而表现出来的。
下面将常见故障以及加工零件可能出现的缺陷分别进行简要的叙述。机床常见故障有：
1、轴承过热
机床的轴类零件，特别是主轴，一般都与滚动轴承或滑动轴承组装成一体，并以很高的转速旋转，有时则会产生很高的热量。这种现象如不及时排除，将导致轴承过热，并使机床相应部位温度升高而产生热变形，这不仅影响机床本身精度和加工精度而且会把轴承烧坏。主轴承发热的原因及其排除方法如表一所示。
表一：主轴承发热的原因及其排除方法
序号
原因
排除方法
1
滚动轴承

（1）
轴承精度低
选用规定精度等级的轴承
（2）
主轴弯曲或箱体孔不同心
修复主轴或箱体
（3）
皮带过紧
调整皮带使松紧适当
（4）
润滑不良
选用规定牌号的润滑材料并适当清洁
（5）
装配质量低
提高装配质量
2
滑动轴承

（1）
配合间隙不当
调整间隙
（2）
主轴弯曲或箱体孔不同心
修复主轴或箱体
（3）
主轴与轴承工作表面几何形状不正确
修复主轴与轴承，使之工作表面光滑，几何形状正确
（4）
润滑不良
选用适当，清洁的润滑油
润滑不良是工作中容易忽视的一个问题，但它确是非常重要的一项工作，机床润滑的目的是在于按规定向机床相对运动的零部件加注所需要的润滑油，使零件之间形成理想的油膜，从而减少磨损至最低限度，减少机床能量的损耗，保持机床加工的精度，延长机床的使用寿命。如果润滑不及时，就会使机床的精度在短时间内急剧下降，使用寿命大大缩短，造成无形的磨损，因此机床的润滑工作是搞好机床维护保养的重要环节。下面我说几点改变润滑不良的几种方法，
首先按照规定准确而及时的对机床各润滑部位进行润滑，做到按规定的油孔加油；按规定的时间加油；按规定的牌号加油；按规定的数量加油；并要求由操作者和专人负责。即定点、定时、定量、定人。
对专门从事润滑工作的工作者来说，要求工作者要熟练机床的构造和性能。有较丰富的润滑知识，配套的加油工具，经常检查润滑系统，如发现毛病，应立即想办法妥善解决。
定期更换润滑油
2、机床振动
机床在加工过程中产生振动，这是不可避免的，但是当振动剧烈时，不仅会降低被加工件的加工精度，影响生产率的提高，使机床各摩擦副加剧磨损，并使刀具耐用度下降，特别是对于硬质合金、陶瓷等脆性刀具材料尤为显著，机床产生振动的原因及其排除方法如表2所示。
表二：机床振动的原因及其排除方法
序号
原因
排除方法
1
高速旋转的机件不平衡
平衡机件
2
电动机旋转不平衡
对电动机转子进行平衡
3
被加工工件偏心
卡紧工件，准确找正
4
皮带接头不良
更换
5
齿轮啮合不良
齿轮精度应符合规定，否则当修复或更换
6
机床地脚螺栓松动，安装不正确
机床安装应精确，牢固可靠
7
环境有振动
机床安装与有冲击的设备应有一定距离，或开防振沟
8
润滑、 冷却不良
润滑、冷却液要充足
9
切削不连续，切削用量不当，刀具几何角度不合适或磨钝，被加工的材料不易切削。
合适选择切削用量，使用先进刀具，对于不连续切削，应改进刀具角度或避免减轻切削过程中的冲击现象
10
机床刚度差
选用优质机床
3、噪音
机床开动之后，由于各运动副之间作旋转或往复直线滑动，周期地接触和分开，它们之间由于相互运动而产生一定的振动。此外，机床整个传动系统还会发生共振。因此，任何机床不管其结构如何合理、装配如何精确、操作如何得当，一经开动即会产生噪音。如果声音是有节奏的，和谐的，则属于正常现象，如果反之，声音过大，十分刺耳，则属于不正常现象。噪音是机器发生故障的先兆，因此如果发生不正常现象则应立即停车，排除故障再进行生产。
机床和其他机器一样，声音主要发生在传动部分，预主轴箱，变速箱、进给箱等机构中的轴与轴承、互相啮合的齿轮、涡轮与蜗杆、丝杠与螺母等。在一般情况下，噪音随着温度的升高、负荷的增大、磨损的增大、润滑不良等而增大。下面叙述主轴与轴承产生的噪音的原因及排除方法。参见表3。
表三：主轴与轴承产生噪音的原因及排除方法
序号
原因
排除方法
1
主轴与滚动轴承

（1）
轴承不精确
提高装配质量，使间隙合适，装配后用手扳动应灵活自如
（2）
轴承精度低
选择精度高的轴承
（3）
轴承零件磨损严重或磨损
更换
（4）
主轴前后轴颈、主轴箱之主轴孔不同心
修复主轴及主轴箱，使之同心后使用
（5）
润滑不良
按规定选用润滑材料，并适量、清洁。
2
主轴与滑动轴承

（1）
配合间隙过大
调整间隙
（2）
主轴前后轴颈、主轴箱之主轴孔不同心
修复主轴及主轴箱，使之同心后使用。
（3）
润滑不良
选用适当、清洁的润滑油。
首先要求操作者按机床书用说明书的要求，定时、定点为机床加油，保养机床每天都能正常运行。
4、漏油
机床漏油是机床日常工作中经常出现的故障。他不仅浪费油料，直接造成经济损失，还会影响机床工作性能，同时长期漏油对机床的安装基础也会带来不良后果。因此应该重视机床的“治漏”工作。要进行调查研究，摸清漏油部位，分析漏油原因，采取措施，加以解决。表4所列多机床漏油的常见原因及其排除方法。
表四：机床漏油的原因及其排除方法
序号
原因
排除方法
1
铸造不良，铸件本身有砂眼暗缝，油箱体因碰撞产生裂缝。
用环氧树脂胶加铁粉填料修补漏油处，如严重更换油箱。
2
油管破裂漏油
更换油管
3
油箱油盖结合面不平，密封不严。
刮平或磨平结合面
4
螺钉孔、各种手柄和油标观察孔等处漏油。
可增垫耐油橡胶圈、牛皮垫等密封件。
5
加油过量
按油标规定加油。
6
原密封件破损或丧失密封性能
更换密封件
7
在连接处的零件的损坏或螺母松动。
更换损坏件，拧紧螺母。
5、齿轮故障的常见形式与原因
（1）齿轮故障的常见形式
齿轮由于结构型式、材料与热处理、操作运行环境与条件等因素不同，发生故障的形式也不同，常见的齿轮故障有以下几类形式。
（a） 齿面磨损
润滑油不足或油质不清洁会造成齿面磨粒磨损，使齿廓改变，侧隙加大，以至由于齿轮过度减薄导致断齿。一般情况下，只有在润滑油中夹杂有磨粒时，才会在运行中引起齿面磨粒磨损。
（b）齿面胶合和擦伤
对于重载和高速齿轮的传动，齿面工作区温度很高，一旦润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，一个齿面的金属会熔焊在与之啮合的另一个齿面上，在齿面上形成垂直于节线的划痕状胶合。新齿轮未经磨合便投入使用时，常在某一局部产生这种现象，使齿轮擦伤。
（c）齿面接触疲劳
齿轮在实际啮合过程中，既有相对滚动，又有相对滑动，而且相对滑动的摩擦力在节点两侧的方向相反，从而产生脉动载荷。载荷和脉动力的作用使齿轮表面层深处产生脉动循环变化的剪应力，当这种剪应力超过齿轮材料的疲劳极限时，接触表面将产生疲劳裂纹，随着裂纹的扩展，最终使齿面剥落小片金属，在齿面上形成小坑，称之为点蚀。当“点蚀”扩大连成片时，形成齿面上金属块剥落。此外，材质不均匀或局部擦伤，也容易在某一齿上首先出现接触疲劳，产生剥落。
（d）弯曲疲劳与断齿
在运行过程中承受载荷的齿轮，如同悬臂梁，其根部受到脉冲循环的弯曲应力作用最大，当这种周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会在根部产生裂纹，并逐步扩展，当剩余部分无法承受传动载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能会引起断齿。断齿和点蚀是齿轮故障的主要形式。
齿轮故障还可以分为局部故障和分布故障。局部故障集中在一个或几个齿上，而分布故障则在齿轮各个轮齿上都有体现。
（2）齿轮故障的原因
产生上述齿轮故障的原因较多，但从大量故障的分析统计结果来看，主要原因有以下几个方面：
a.制造误差
齿轮制造误差主要有偏心、齿距偏差和齿形误差等。
偏心是指齿轮（一般为旋转体）的几何中心和旋转中心不重合，齿距偏差是指齿轮的实际齿距与公称齿距有较大误差，而齿形误差是指渐开线齿廓有误差。
b.装配不良
齿轮装配不当会造成工作状态劣化。当一对互相啮合的齿轮轴不平行时，会在齿宽方向只有一端接触，或者出现齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承受的载荷在齿宽方向不均匀，不能平稳地传递动扭矩，这种情况称为“一端接触”，会使齿的局部承受过大的载荷，有可能造成断齿。
c.润滑不良
对于高速重载齿轮，润滑不良会导致齿面局部过热，造成色变、胶合等故障。导致润滑不良的原因是多方面的，除了油路堵塞、喷油孔堵塞外，润滑油中进水、润滑油变质、油温过高等都会造成齿面润滑不良。
d.超负荷运转
对于工作负荷不平稳的齿轮驱动装置，经常会出现过载现象，如果没有适当的保护措施，就会造成齿轮过载断裂，或者长期过载导致大量齿轮根部疲劳裂纹、断裂。
e.操作失误
操作失误通常包括缺油、超载、长期超速等，都会造成齿轮损伤、损坏。
齿轮的啮合传动产生的噪音及排除方法。参见表5。
表五：齿轮产生噪音的原因及其排除方法
序号
原因
排除方法
1
由于磨损使齿轮啮合间隙过大。
不易排除更换为佳。
2
齿轮齿形不准，使齿轮啮合间隙过小
如果响声不大，经磨合一段时间后，可以减轻，可继续使用。反之，如响声严重则应更换。
3
齿轮或齿轮轴松动，使齿轮窜动。
拧紧固定件
4
齿轮打齿
更换齿轮
5
不是成对的更换齿轮
成对的更换齿轮
6
轴跳动
调整轴使它恢复应有的精度
7
中心距不准
箱体孔中心距不准是由轴变形造成的，应修复轴。
8
齿轮工作不清洁，有杂物。
齿轮箱应定期清洗，润滑油必须清洁，避免铁屑、灰尘等杂物落入齿轮箱。