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加工中心維修

2010-10-27

作者：羅小發(fā)（電子科技大學(xué)中山學(xué)院，廣東中山）

　　摘　要：本文結(jié)合加工中心機(jī)械系統(tǒng)故障實(shí)例，對(duì)加工中心機(jī)械系統(tǒng)常見(jiàn)故障進(jìn)行歸納和闡述，全面分析了故障產(chǎn)生的原因，系統(tǒng)介紹了檢修的具體步驟，提出了相應(yīng)的維修、保養(yǎng)措施。

　　關(guān)鍵詞：加工中心；檢修
　　一、主軸系統(tǒng)常見(jiàn)故障

　　1．主軸發(fā)熱，旋轉(zhuǎn)精度下降

　　某立式加工中心鏜孔精度下降，圓柱度超差，主軸發(fā)熱，噪聲大，但用手撥動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力較小。

　　 (1)故障分析。主軸部件解體檢查，發(fā)現(xiàn)故障原因如下：①主軸軸承潤(rùn)滑脂內(nèi)混有粉塵和水分，這是因?yàn)樵摷庸ぶ行挠玫膲嚎s空氣無(wú)精濾和干燥裝置，故氣動(dòng)吹屑時(shí)少量粉塵和水氣竄入主軸軸承潤(rùn)滑脂內(nèi)，造成潤(rùn)滑不良，導(dǎo)致發(fā)熱且有噪聲；主軸內(nèi)錐孔定位表面有少許碰傷，錐孔與刀柄錐面配合不良，有微量偏心；②前軸承預(yù)緊力下降，軸承游隙變大；③主軸自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)內(nèi)部分碟形彈簧疲勞失效，刀具未被完全拉緊，有少許竄動(dòng)。

　　(2)故障處理。更換前軸承及潤(rùn)滑脂，調(diào)整軸承游隙，軸向游隙0.003mm，徑向游隙士0.002mm；自制簡(jiǎn)易研具，手工研磨主軸內(nèi)錐孔定位面，用涂色法檢查，保證刀柄與主軸定心錐孔的接觸面積大于85%；更換碟形彈簧。將修好的主軸裝回主軸箱，用千分表檢查徑向跳動(dòng)，近端小于0.006mm，遠(yuǎn)端150mm處小于0.010mm。試加工，主軸溫升和噪聲正常，加工精度滿足加工工藝要求，故障排除。

　　(3)改進(jìn)措施：
　　①增加壓縮空氣精濾和干燥裝置，過(guò)濾器要定期排水，定期清洗或更換濾芯；
　　②隨時(shí)檢查主軸錐孔、刀柄的清潔和配合狀況，檢查空氣干燥器工作是否正常；
　　③合理安排加工工藝，避免材料切除率陡變；
　　④嚴(yán)禁超負(fù)荷運(yùn)行，有故障應(yīng)及時(shí)報(bào)修，不得帶病運(yùn)行。

　　2．主軸部件的拉桿鋼球損壞

　　 (1)故障現(xiàn)象。某立式加工中心主軸內(nèi)刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的拉桿鋼球和刀柄拉緊螺釘尾部錐面經(jīng)常損壞。

　　(2)故障分析。檢查發(fā)現(xiàn)，主軸松刀動(dòng)作與機(jī)械手拔刀動(dòng)作不協(xié)調(diào)。這是因?yàn)橄尬婚_(kāi)關(guān)擋鐵裝在氣液增壓缸的氣缸尾部，雖然氣缸活塞動(dòng)作到位，增壓缸活塞動(dòng)作卻沒(méi)有到位，致使機(jī)械手在刀柄還沒(méi)有完全松開(kāi)的情況下強(qiáng)行拔刀，損壞拉桿鋼球及拉緊螺釘：

　　(3)故障處理。清洗增壓油缸，更換密封環(huán)，給增壓油缸注油，氣壓調(diào)整至0.5~0.8MPa，試用后故障消失。

　　(4)改進(jìn)措施：
　　①定期檢查并清潔氣液增壓油缸，監(jiān)測(cè)刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)各部分的運(yùn)行狀況，及時(shí)消除故障隱患；
　　②定期檢查調(diào)整氣壓和液壓系統(tǒng)壓力，檢驗(yàn)液壓油質(zhì)，如氧化變質(zhì)應(yīng)及時(shí)更換。

　　3．主軸部件的定位鍵損壞

　　(1)故障現(xiàn)象。某立式加工中心換刀時(shí)沖擊響聲大，主軸前端撥動(dòng)刀柄旋轉(zhuǎn)的定位鍵局部變形。

　　(2)故障分析。響聲主要出現(xiàn)在機(jī)械手插刀階段，故障初步確定為主軸準(zhǔn)停位置誤差和換刀參考點(diǎn)漂移。本機(jī)床采用霍爾元件檢測(cè)定向，引起主軸準(zhǔn)停位置不準(zhǔn)的原因可能是主軸準(zhǔn)停裝置電氣系統(tǒng)參數(shù)變化、定位不牢靠或主軸徑向跳動(dòng)超差。首先檢查霍爾元件的安裝位置，發(fā)現(xiàn)固定螺釘松動(dòng)，機(jī)械手插刀時(shí)刀柄鍵槽未對(duì)正主軸前端定位鍵，定位鍵被撞壞。主軸換刀參考點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)的安裝位置同樣有松動(dòng)現(xiàn)象，使換刀參考點(diǎn)微量下移，刀柄插人主軸錐孔時(shí)錐面直接撞擊主軸定心錐孔，產(chǎn)生異響。

　　(3)故障處理。調(diào)整霍爾元件的安裝位置后擰緊并加防松膠。重新調(diào)整主軸換刀參考點(diǎn)接近開(kāi)關(guān)的安裝位置，更換主軸前端的定位鍵，故障消失。

　　(4)改進(jìn)措施定期檢查清潔主軸準(zhǔn)停裝置和主軸換刀參考點(diǎn)定位裝置，注意觀察刀柄插入主軸錐孔時(shí)的狀態(tài)，及時(shí)消除故障隱患。

　　二、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障

　　1. Y軸運(yùn)動(dòng)中斷

　　(1)故障現(xiàn)象某CINCINNATI立式加工中心，Y軸運(yùn)動(dòng)到某點(diǎn)后中斷。

　　(2)故障分析。經(jīng)檢查，Y軸斷路器跳閘，復(fù)位后Y軸仍不能運(yùn)動(dòng)。初步確定為Y軸卡死或伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障。首先檢查Y向滑座導(dǎo)軌及鑲條間隙，無(wú)問(wèn)題。斷電后用手不1fed能轉(zhuǎn)動(dòng)Y軸滾珠絲桿螺母機(jī)構(gòu)，確認(rèn)系因日常維護(hù)保養(yǎng)不當(dāng)，致使Y軸絲桿螺母卡死。

　　(3)故障處理。取出Y軸滾珠絲桿螺母副，找一合適的鉗臺(tái)夾緊，將鎖緊螺母退松，用手轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲桿。徹底清洗后重裝并調(diào)整絲桿螺母副的預(yù)緊力。預(yù)緊力一般為Z大載荷的1/3，是靠測(cè)量預(yù)緊后增加的摩擦力矩來(lái)?yè)Q算的。將滾珠絲桿螺母副裝回加工中心，檢查并調(diào)整絲桿兩端向心推力組合軸承的預(yù)緊力，用手轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲桿的松緊程度以初定預(yù)緊力大小，重新調(diào)整滑座導(dǎo)軌及鑲條間隙。試車后故障排除。

　　 (4)改進(jìn)措施：
　　①及時(shí)、徹底清理加工中心各部分的切屑，防止灰塵或切屑進(jìn)入滾珠絲桿螺母副；
　　②工作中應(yīng)避免碰擊滾珠絲桿螺母副防護(hù)裝置，防護(hù)裝置一旦損壞應(yīng)立即更換；
　　③每半年清除一次滾珠絲桿上舊的潤(rùn)滑脂，涂上新的潤(rùn)滑脂。

　　2. X、Y兩軸插補(bǔ)加工圓臺(tái)（或內(nèi)孔）時(shí)，圓度誤差超差

　　(1)故障現(xiàn)象。某CINCINNATI立式加工中心X、Y兩軸聯(lián)動(dòng)加工圓臺(tái)時(shí)誤差大，工件圓臺(tái)在過(guò)象限處有一較明顯的起伏。

　　 (2)故障分析。初步判斷是X、Y軸的定位精度差或是X、Y軸有關(guān)位置補(bǔ)償參數(shù)變化。調(diào)出CNC系統(tǒng)X、Y軸位置補(bǔ)償參數(shù)檢查，均在要求范圍。在JOG模式下低速轉(zhuǎn)動(dòng)Y軸，用千分表檢查，發(fā)現(xiàn)Y軸軸向竄動(dòng)達(dá)0.2mm。檢查Y軸進(jìn)給傳動(dòng)鏈前、后支承座，絲桿電機(jī)支架及電機(jī)軸承無(wú)異常，絲桿軸承座內(nèi)軸承游隙及預(yù)緊正常，但軸承座壓蓋輕微松動(dòng)。

　　 (3)故障處理。調(diào)整絲桿軸承座壓蓋，使其壓緊軸承外圈端面，擰緊鎖緊螺母。重新檢測(cè)Y軸軸向竄動(dòng)，小于0.005mm。重裝后試加工，故障排除。

　　 (4)改進(jìn)措施：
　　①加強(qiáng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈的日常檢查維護(hù)，及時(shí)緊固松動(dòng)部位；
　　②通過(guò)對(duì)加工零件的檢測(cè)，及時(shí)對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)鏈進(jìn)行調(diào)整；
　　③每年應(yīng)檢查一次進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙和絲桿螺距誤差并及時(shí)補(bǔ)償，作出詳細(xì)記錄存檔。

　　三、ATC裝置

　　1．刀具插入主軸錐孔未卡緊

　　(1)故障現(xiàn)象。某龍門加工中心主軸拉刀松動(dòng)。

　　(2)故障分析。加工中心刀具是靠主軸上部的蝶形彈簧拉緊的，拉不緊刀的可能原因有：①蝶形彈簧變形或失效；
　　②刀柄尾拉緊螺釘松動(dòng)。首先檢查刀柄尾拉緊螺釘，發(fā)現(xiàn)與刀柄的螺紋聯(lián)接松動(dòng)退絲，后退了約一個(gè)螺距。蝶形彈簧未失效。

　　(3)故障處理。調(diào)整刀柄尾拉緊螺釘在刀柄的軸向位置并加裝鎖緊螺母，故障排除。

　　 (4)改進(jìn)措施：
　　①經(jīng)常檢查刀柄尾拉緊螺釘?shù)木o固狀況；
　　②在刀柄尾拉緊螺釘和刀柄間加裝鎖緊螺母。

　　2．刀具交換過(guò)程噪聲較大

　　 (1)故障現(xiàn)象。某龍門加工中心刀具自動(dòng)交換過(guò)程速度過(guò)快，噪聲較大。

　　(2)故障分析。經(jīng)檢查，機(jī)械手拔、插刀過(guò)程速度過(guò)快，缺少緩沖過(guò)程，產(chǎn)生較大的撞擊。該機(jī)械手的拔、插刀運(yùn)動(dòng)由液壓油缸驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致液壓油缸活塞速度過(guò)快的原因主要有：
　　①液壓油氧化變質(zhì)；
　　②液壓系統(tǒng)冷卻器工作不正常，油溫過(guò)高；調(diào)速閥節(jié)流螺釘松動(dòng)。檢查發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)冷卻器周圍堆積了很多灰塵，導(dǎo)致冷卻效率降低，油溫升高，調(diào)速閥節(jié)流效果差，機(jī)械手拔、插刀過(guò)程速度變快。而液壓油無(wú)變質(zhì)，調(diào)速閥節(jié)流螺釘亦未松動(dòng)。

　　(3)故障處理。徹底清理冷卻器周圍堆積的灰塵，分析調(diào)節(jié)機(jī)械手拔、插刀油路的調(diào)速閥，使轉(zhuǎn)向速度合適。為了減小拔、插刀過(guò)程的沖擊，分別調(diào)節(jié)拔、插刀油缸兩端的節(jié)流螺釘，增加油缸行程末端的緩沖行程。調(diào)節(jié)完畢后重新試車，故障排除。

　　(4)改進(jìn)措施：
　　①嚴(yán)格執(zhí)行液壓系統(tǒng)定期調(diào)整、清洗、過(guò)濾和更換制度，確保液壓系統(tǒng)壓力、流量、流速穩(wěn)定；
　　②定期清掃液壓系統(tǒng)冷卻器和冷卻風(fēng)扇上的灰塵。隨時(shí)觀察冷卻器的工作狀況，嚴(yán)格控制油液溫升。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　[2]姚樹(shù)建．國(guó)產(chǎn)加工中心常見(jiàn)故障及原因[J]．組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2001，（12）．

　　[3]李緒成等．立式加工中心故障模式及影響分析[J]．現(xiàn)代制造工程，2002，（13）．

　　[4]杜君文等．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．天津大學(xué)出版社，2002．

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