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基于加工中心主軸故障診斷與維修研究

2016-9-10 15:30:00      點擊:
【摘 要】本文結合實際生產需要,針對數控加工中心在使用過程主軸經常出現的常見典型故障,舉出典型實例,通過對數控加工中心主軸的結構與工作原理的闡述,剖析了生產中刀架出現的故障,并提出相應的維修方案。
  【關鍵詞】加工中心;主軸;故障;維修
  加工中心在工業生產中的應用日漸廣泛,高自動化、高效率的優勢設備給現代制造增添了強勁的動力,而如何維護好這些設備便顯得尤為重要。數控加工中心主軸系統常見的典型故障有外部信號故障、連接器件故障、執行元件故障、各種參數、數據和程序故障、伺服系統故障和數控系統及PLC故障等。
  一、加工中心主軸組成及工作原理
  加工中心主軸由主軸控制系統、主軸、刀桿、鋼球、空氣噴嘴、套筒、支撐架、拉桿、蝶形彈簧、定位盤、油缸(及活塞)、無觸點開關、滾子、限位開關、定位油缸、開關組成。當刀具由機械手或其他方法裝到主軸孔后,操作者向數控機床輸入換刀指令,指令傳遞給微機,微機發出換刀信號,由此控制主軸動作,刀柄后部的拉釘便被送到主軸內拉桿的前端。當接到加緊信號時,液壓缸推桿向主軸后部移動,拉桿在蝶形彈簧的作用下也向后移,其前端圓周上的鋼球或拉鉤在主軸錐孔的逼迫下收縮分布直徑,將刀柄拉釘緊緊拉;當液壓缸接到數控系統的松刀信號時,拉釘克服彈簧的彈簧力向前移動,使鋼球或拉鉤的分布直徑變大,松開刀具,松開刀柄,以便機械手方便取走刀具。
  二、典型故障診斷與維修
 。1)故障現象:主軸部件的拉桿鋼球損壞。第一,檢查與分析。檢查發現,主軸松刀動作與機械手拔刀動作不協調。這是因為限位開關擋鐵裝在氣液增壓缸的氣缸尾部。第二,排除方法。清洗增壓油缸,更換密封環,給增壓油缸注油,氣壓調整至0.5~0.8MPa,試用后故障消失。(2)故障現象:某立式加工中心鏜孔精度下降、圓柱度超差、主軸發熱、噪聲大,但用手撥動主軸轉動阻力較小。第一,檢查與分析。主軸部件解體檢查,發現故障原因如下:一是主軸軸承潤滑脂內混有粉塵和水分,這是因為該加工中心用的壓縮空氣無精濾和干燥裝置,故氣動吹屑時少量粉塵和水氣竄入主軸軸承潤滑脂內,造成潤滑不良,導致發熱且有噪聲;主軸內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;二是前軸承預緊力下降,軸承游隙變大;三是主軸自動夾緊機構內部分碟形彈簧疲勞失效,刀具未被完全拉緊,有少許竄動。第二,排除方法。更換前軸承及潤滑脂,調整軸承游隙,軸向游隙0.003mm,徑向游隙士0.002mm;自制簡易研具,手工研磨主軸內錐孔定位面,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,近端小于0.006mm,遠端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。(3)故障現象:某立式加工中心換刀時沖擊響聲大,主軸前端撥動刀柄旋轉的定位鍵局部變形。第一,檢查與分析。響聲主要出現在機械手插刀階段,故障初步確定為主軸準停位置誤差和換刀參考點漂移。本機床采用霍爾元件檢測定向,引起主軸準停位置不準的原因可能是主軸準停裝置電氣系統參數變化、定位不牢靠或主軸徑向跳動超差。首先檢查霍爾元件的安裝位置,發現固定螺釘松動,機械手插刀時刀柄鍵槽未對正主軸前端定位鍵,定位鍵被撞壞。第二,排除方法。調整霍爾元件的安裝位置后擰緊并加防松膠。重新調整主軸換刀參考點接近開關的安裝位置,更換主軸前端的定位鍵,故障消失。(4)故障現象:主軸無法定向負載超出,08號報警。第一,檢查與分析。通過查閱機床維修手冊,08號報警為主軸定向報警。在交流主軸控制器線路板上找到7個發光二極管(6綠1紅)。這7個指示燈分別表示:定向指令、低速檔、磁道峰值檢測、減速指令、靜定向、定向停完成、試驗方式(紅色)。觀察7個指示燈情況如下:1號燈亮,3、5號燈閃爍。這表明定向指示燈已發出,磁道峰值已檢測到,但是系統不能完成定向,主號軸仍在低速運行,故3、5不斷閃爍。調節主軸控制器上電位器RV5、RV6、RV7,仍不能定向。從以上分析,懷疑是主軸箱上的放大器有問題。分析這個不正,F象,判斷就是該軟管盤繞使主軸定向偏移而不能準確定向,造成08號報警。第二,排除方法。將主軸上的加緊液壓缸軟管順直后裝好,再將主軸控制器中的調節器RV11進行重新調節,故障排除,報警消除,機床恢復正常運行。
  三、結語
  總之,主軸故障涉及機械、低壓電器、PLC\傳感器等多科知識,維修人員應熟知刀架的機械結構與控制原理以及常用測量工具的使用方法,根據故障現象,剖析原因,確定合理的診斷與檢測步驟,以便迅速排除故障。同時也要求操作人員加強保護措施、延長使用壽命,比如提高車間電源質量,保持良好的加工環境條件;防止積塵并定期清除,以完善維護和保養制度為根本,減少機床停機率,有效地提高生產率。
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