企業(yè)動態(tài)2024-12-27
摘要：分析XKA2425×40 數(shù)控龍門銑床主軸定向精度差的原因,，給出解決問題的方法，并提出設備維修保養(yǎng)的相應措施,。
0 引言
一臺XKA2425×40 數(shù)控龍門銑床,，已投入使用多年,，該機床帶有加長、直角,、增速附件頭,，并通過程序實現(xiàn)自動更換附件頭。某次準備自動更換附件頭時,，主軸頻繁正,、反向低速小角度局部轉動且不能停止,，無法更換附件頭,。
一臺XKA2425×40 數(shù)控龍門銑床,，已投入使用多年,，該機床帶有加長、直角,、增速附件頭,，并通過程序實現(xiàn)自動更換附件頭。某次準備自動更換附件頭時,，主軸頻繁正,、反向低速小角度局部轉動且不能停止,，無法更換附件頭,。
1 主軸定向功能與主軸定向傳動
1.1 主軸定向功能
主軸通常只進行速度控制，但在特定的情況下也需要對主軸進行位置（角度）控制,。如數(shù)控龍門銑床自動換附件,、加工中心自動換刀、鏜孔加工中因工藝要求而需要讓刀,、以及數(shù)控車床在裝夾工件（車削螺紋有始止要求）時,，都需要主軸準確地停在一個特定的位置（角度）上，即通常所說的主軸定向功能,。按控制方式不同,，主軸定向可分為機械減速定向、電氣減速定向,、電氣減速磁感應定向,、電氣減速機械定向、液壓（或氣動）定向,。XKA2425×40 數(shù)控龍門銑床主軸定向屬于機械減速定向,。
1.1 主軸定向功能
主軸通常只進行速度控制，但在特定的情況下也需要對主軸進行位置（角度）控制,。如數(shù)控龍門銑床自動換附件,、加工中心自動換刀、鏜孔加工中因工藝要求而需要讓刀,、以及數(shù)控車床在裝夾工件（車削螺紋有始止要求）時,，都需要主軸準確地停在一個特定的位置（角度）上，即通常所說的主軸定向功能,。按控制方式不同,，主軸定向可分為機械減速定向、電氣減速定向,、電氣減速磁感應定向,、電氣減速機械定向、液壓（或氣動）定向,。XKA2425×40 數(shù)控龍門銑床主軸定向屬于機械減速定向,。
1.2 主軸定向傳動系統(tǒng)
數(shù)控龍門銑床主軸使用端面銑刀，刀盤直徑大,，需要的切削力,、切削扭矩也大。加工鋁質材料需要較高的轉速以保證表面光潔度,，數(shù)控龍門銑床通常采用變速箱滿足扭矩,、轉速的要求，將主軸速度分為高速輕切削（Ⅰ擋）和重力切削（Ⅱ擋）2個擋位,。
數(shù)控龍門銑床主軸使用端面銑刀，刀盤直徑大,，需要的切削力,、切削扭矩也大。加工鋁質材料需要較高的轉速以保證表面光潔度,，數(shù)控龍門銑床通常采用變速箱滿足扭矩,、轉速的要求，將主軸速度分為高速輕切削（Ⅰ擋）和重力切削（Ⅱ擋）2個擋位,。
1.3 主軸定向傳動鏈
（1）重力切削時,，主軸伺服電機轉速/24×24/60×47/78×27/72×47/47；高速輕切削時,，主軸伺服電機轉速/24×24/60×47/78×78/47×47/47,。見圖1。
（2）主軸轉速的擋位切換可以在操作面板上手動操作,，使用2 個帶互鎖功能的“高速輕切削（I 擋）”,、“重力切削（II 擋）”鍵,。也可在編程時用M41 指令實現(xiàn)重力切削、M42 指令實現(xiàn)高速輕切削的切換,。
（1）重力切削時,，主軸伺服電機轉速/24×24/60×47/78×27/72×47/47；高速輕切削時,，主軸伺服電機轉速/24×24/60×47/78×78/47×47/47,。見圖1。
（2）主軸轉速的擋位切換可以在操作面板上手動操作,，使用2 個帶互鎖功能的“高速輕切削（I 擋）”,、“重力切削（II 擋）”鍵,。也可在編程時用M41 指令實現(xiàn)重力切削、M42 指令實現(xiàn)高速輕切削的切換,。
圖1 主軸定向傳動圖
2 主軸定向傳動誤差原因分析
XKA2425×40 數(shù)控龍門銑床在準備自動更換附件時,，發(fā)生主軸小角度頻繁正反轉動、不能停止,，主軸定向沒有實現(xiàn)在設定角度停止,，分析原因是主軸定向傳動鏈中間隙增大，傳動鏈中主軸上的編碼器與主軸伺服電機的編碼器發(fā)出的指令沒有得到實現(xiàn),、相互糾正仍不能滿足,。
2.1 軸、齒輪與鍵的配合間隙
切削加工（主軸高速重力切削時突然停止產生的強力沖擊,、斷續(xù)切削產生的沖擊）過程中,，傳動鏈中的軸、齒輪與鍵聯(lián)接部位配合面長期使用變形,、磨損造成配合間隙增大,。本次故障主要原因是鍵受損變形、磨損明顯（圖2）,。傳動鏈中的軸,、齒輪聯(lián)接配合軸徑與孔徑因磨損間隙增大。主軸高速重力切削突然停止強力沖擊,、斷續(xù)切削沖擊使軸產生變形,，造成齒輪中心距變化。
切削加工（主軸高速重力切削時突然停止產生的強力沖擊,、斷續(xù)切削產生的沖擊）過程中,，傳動鏈中的軸、齒輪與鍵聯(lián)接部位配合面長期使用變形,、磨損造成配合間隙增大,。本次故障主要原因是鍵受損變形、磨損明顯（圖2）,。傳動鏈中的軸,、齒輪聯(lián)接配合軸徑與孔徑因磨損間隙增大。主軸高速重力切削突然停止強力沖擊,、斷續(xù)切削沖擊使軸產生變形,，造成齒輪中心距變化。
圖2 磨損變形的鍵
2.2 齒輪面精度降低
數(shù)控龍門銑床主軸傳動鏈齒輪配合面,，因長期使用及潤滑不足造成磨損,，導致精度降低，配合間隙增大,，與主軸高速重力切削突然停止強力沖擊,、斷續(xù)切削沖擊使傳動鏈齒輪配合面受力不均勻，產生齒面變形影響嚙合精度,。本次故障次要原因是潤滑不足,，齒面正轉方向有輕微磨損印跡。
2.3 軸,、編碼器與聯(lián)軸器的配合間隙
軸,、編碼器與聯(lián)軸器聯(lián)接的配合面，因振動造成松動,，產生退讓造成間隙增大,，表現(xiàn)為軸鍵槽變形磨損、鍵的磨損,、聯(lián)軸器變形失效,。
2.4 軸承精度降低
傳動鏈中的軸承長期使用造成的磨損,，軸承鋼珠磨損變小、軸承彈導磨損變大造成軸承間隙增大,。潤滑不足,、密封不良、潤滑油變質造成軸承加速磨損,、精度降低引起軸承間隙增大,。
傳動鏈中的軸承長期使用造成的磨損,，軸承鋼珠磨損變小、軸承彈導磨損變大造成軸承間隙增大,。潤滑不足,、密封不良、潤滑油變質造成軸承加速磨損,、精度降低引起軸承間隙增大,。
3 主軸定向對拆卸、裝配,、試車的要求
設備拆卸過程中,，要認真觀察裝配關系，重點部位進行拍照并用劃線標識標記相互位置,；清洗干凈所有拆卸的零件并整齊有序擺放,，仔細檢查零件狀態(tài),，特別是鍵,、鍵槽、齒輪接觸面,、軸承,、軸、聯(lián)軸器配合滑動部位,，將變形部位可以修整的先修整,再配做配合件,，加工并更換損壞件，裝配過程控制配合面間隙,，保證滑動部件靈活可靠,，傳動部件沒有沖擊。潤滑管路暢通無滲漏,。安裝后,，檢查保證潤滑充分到位，主軸從200 r/min 開始運轉≥1 h,，運轉時對運行狀態(tài)進行觀察處理,，正常后每次增加200r/min 運行到最高轉速。
4 提高主軸定向精度的措施
（1）加工中心,、數(shù)控龍門銑床在編寫加工程序時,，杜絕主軸從高速突然降為零的方式，應采用分級逐步降低,，減少沖擊對傳動鏈精度的損壞,，如1000→800→600→400→200→0（r/min）。
（2）大型結構件加工前裝夾固定時,，合理分布支撐緊固點,，增加剛性,、降低加工振動，采用合理切削參數(shù),。
（3）設備合理維護,、定期保養(yǎng)，日常檢查逐一觀察潤滑情況,。
（4）條件許可時,，適當提高主軸傳遞鏈中齒輪精度、齒輪齒面硬度,。
（1）加工中心,、數(shù)控龍門銑床在編寫加工程序時,，杜絕主軸從高速突然降為零的方式，應采用分級逐步降低,，減少沖擊對傳動鏈精度的損壞,，如1000→800→600→400→200→0（r/min）。
（2）大型結構件加工前裝夾固定時,，合理分布支撐緊固點,，增加剛性,、降低加工振動，采用合理切削參數(shù),。
（3）設備合理維護,、定期保養(yǎng)，日常檢查逐一觀察潤滑情況,。
（4）條件許可時,，適當提高主軸傳遞鏈中齒輪精度、齒輪齒面硬度,。
參考文獻
［1］ 中國機械工程學會設備維修分會.設備工程實用手冊［M］.北京：中國經濟出版社,，1999.
［2］ 王紅萍.機械設備故障診斷技術與應用［M］.西安：西北工業(yè)大學出版社，2001.
［1］ 中國機械工程學會設備維修分會.設備工程實用手冊［M］.北京：中國經濟出版社,，1999.
［2］ 王紅萍.機械設備故障診斷技術與應用［M］.西安：西北工業(yè)大學出版社，2001.
