一、加工(gōng)中心主(zhǔ)軸(zhóu)故障

1、加工中心主軸編碼器輸出軸斷(duàn)故障的分析與排除(chú)

某公司主(zhǔ)要生産 73.5 k W( 100 馬力) 以上輪式拖拉機，NC800 卧式加工中心承擔着半軸殼(ké)體的加工任務，近段時間(jiān)，在機(jī)床使用過程中(zhōng)頻繁出現主軸(zhóu)報警的故障現象，即在主軸定向時發生主軸輪廓監控報警。經過快速檢(jiǎn)查确認，故障原因(yīn)是主軸位(wèi)置編碼(mǎ)器與主軸箱連接(jiē)的輸出軸斷裂，導緻不能(néng)檢測主軸轉速，出現報警。

當時正值高産(chǎn)月，如(rú)果不盡快排除故障，将嚴重影響拖(tuō)拉機的生産進度。經查閱相關圖紙資料，該主(zhǔ)軸編碼器輸出軸結構以及斷裂部位如圖(tú) 1 所示( 圖中未(wèi)注尺寸單位: mm) 。  

圖1 主軸(zhóu)編碼器輸出軸結構(gòu)及斷裂(liè)部位

針對該故障，正常的維修方(fāng)法是: 整體(tǐ)拆卸主軸箱(xiāng)，分解傳動機構，拆出(chū)輸出(chū)軸，測繪(huì)尺寸并加工備件，然後(hòu)進行更換安(ān)裝。但此維(wéi)修方法難度大，拆卸時間長。綜合主(zhǔ)軸箱的拆(chāi)卸、解體、安裝，再加上(shàng)測繪、加工備件等，整體停機時間應該在(zài)一周以上，費力(lì)費時，且對該公司(sī)生産任務的完成造成嚴重影響，需要想盡一切辦法盡快排除設備故障(zhàng)，保證正常生産(chǎn)。

經過研究分析(xī)，根據(jù)編碼器輸出軸現場斷裂部位，以及現場空間(jiān)大小，可以利用改進主軸箱位(wèi)置編碼器輸出(chū)軸鎖母來解決(jué)該問題。這(zhè)裡存(cún)在的主要不确定因素是同軸度問題，因為編碼器軸跳動應該小于0．10 mm。決定利用編(biān)碼器輸出軸末端外螺紋 M20×1.5 加(jiā)工一根内螺紋軸(zhóu)，原編(biān)碼器采用 2 個結合子，現改為一個(gè)結合子。

圖2 新(xīn)設計的輸出軸鎖母(mǔ)( 圖中未注尺寸單位: mm)

圖2 是新設計的輸出軸鎖母。加工出來的過渡(dù)軸安裝後經(jīng)百分表驗證，跳動僅 0．05 mm，完全滿(mǎn)足編碼器的精度要求。經(jīng)尺寸測繪、加工、安裝，在多部門的快速協助下，該問(wèn)題迅速得到了解決，僅用時 8 h 即(jí)恢複了正(zhèng)常生産。沒有拆解主軸箱，大大減少了設備(bèi)停歇時間，為以後(hòu)類似故障提供了一個好(hǎo)的解決思路。

  2、加(jiā)工中心主軸拉刀機構的故障分析與排除

DMC1035C 立式加工中心擔(dān)負着殼體類零件的(de)主要加(jiā)工任務。近段時間以來，設備(bèi)開始出現主軸松緊刀嚴重異響的故障現象，導緻緊刀信号不到位，換刀過程無法繼續進(jìn)行，嚴重影響生産任務的順利進行(háng)。

此台機床是德國進口設(shè)備，屬于電主軸(zhóu)結構，沒有圖紙可以查閱主軸拉刀機構的工作原理，在咨詢廠家服務人員後，他們為了技術保密，直接告(gào)訴要更換整套拉(lā)刀機構，而且(qiě)價格(gé)昂貴，服務時間不定。在國産發動機更新(xīn)換代的背景下，為了不影響高産(chǎn)月的生産任務，為了消除主軸拉不(bú)緊刀的安(ān)全隐患，經設備部(bù)門領導批準，決定自己嘗試拆卸主軸，修複主軸松(sōng)緊刀出現的嚴重異(yì)響故障。 

1) 拆卸外部(bù)防護罩( 見圖 3 ) 。手動(dòng)方式下，多次試驗并觀察主(zhǔ)軸的松緊刀過程，初步(bù)确定異響的發生部位。 

圖3 主軸外部防(fáng)護罩的拆除(chú)

2) 在多次觀察主軸裝(zhuāng)卸刀的過程中，發現(xiàn)主軸在(zài)松刀時會發出“嘭”的異(yì)響，而(ér)且響聲比較大。摘掉主(zhǔ)軸(zhóu)上的刀具，檢查拉爪并沒(méi)有(yǒu)發現明顯磨損的(de)情況，排除(chú)了拉爪(zhǎo)與刀柄撞擊發出(chū)異響的(de)可能( 見圖 4) 。 

圖4 主軸拉(lā)爪并沒有發(fā)現明顯的撞擊痕迹

3) 一般主軸(zhóu)的拉刀機構都可(kě)以通過調整缸體帶動拉刀杆的行程來滿足主軸松緊刀的程度，于是想通過調整拉刀行程(chéng)來嘗試消(xiāo)除(chú)拉(lā)刀的異響故障，但是這樣(yàng)就必須(xū)脫開主軸電機，由(yóu)于此台設備屬于電主(zhǔ)軸結構，所以需要拆出整個主軸(zhóu)才能觀察到内部缸體與拉刀杆的結構原理。

4) 拆出整個主軸後( 見圖 5) ，我(wǒ)們發現拉刀機(jī)構的行程是由(yóu) 2 個氣缸組成的增壓缸( 見圖 6) 來(lái)控制，而增壓缸末端有(yǒu)一(yī)個卡簧發生了(le)明顯的位移與變形(xíng)，分析(xī)後發現此卡簧正是起到增壓缸末端活塞的限(xiàn)位作用。由于卡簧限不住位，所以缸體的活塞在縮回時縮不到位，攏不住氣，即導緻(zhì)松刀時(shí)出現異響。

圖5 拆出主軸，脫出拉刀(dāo)機構

圖6 2個缸體組成的(de)增壓缸(gāng)

圖7 拆除損壞的卡簧與密(mì)封

5) 更換損壞的卡簧和密(mì)封( 見圖(tú) 7) 後(hòu)，利用(yòng)壓縮空氣(qì)接兩路氣(qì)管進行了松緊刀的試驗，沒有出現松刀異(yì)響的故障現象，于是重新安裝(zhuāng)調試，解決了這一疑難(nán)故障。

經過 2 個月的修(xiū)複，完成了從拆卸拉刀機構、清理髒灰，到分析問題、掌握其工作原理、更換備件?一系列(liè)維修工作( 見圖 8) ，有效地解決了換刀(dāo)故障頻繁發生的(de)問題，提高了(le)設備使用效率(lǜ)，生産效率大大提高(gāo)。 

圖(tú)8 故障排除後設備運行正常

3、加工中心镗孔圓度誤差的故障分(fèn)析與排除

該公司加工中心種類繁多，加工工(gōng)藝複雜多變。加工中心在加工(gōng)傳動(dòng)箱殼體類零件的镗孔時圓度誤差不穩定，有時超(chāo)差達到 0． 05 mm 左右，X 軸相對(duì)于工作台回(huí)轉中心機械原點的位置也極不穩定，反映到箱體的(de)加工精度很難(nán)保證，嚴重影響了傳動箱(xiāng)殼體類零件的加工(gōng)精度，直接影響了産品質量的提升。為了(le)提升産品(pǐn)質量，解決镗孔圓(yuán)度誤差及确保 X 軸零點穩定就顯得尤為重要。

1) 針對各(gè)機床的不同情(qíng)況，制定合理的解決(jué)方案。例如: Ｒ1200－U 加工中心在加(jiā)工過程中出現镗孔橢圓現象，是拉刀不緊導緻; Storm1400 加工中心的镗孔橢圓現象是主軸軸承磨(mó)損導緻; HPC800 加工中心镗孔(kǒng)圓度誤差及 X 軸零點不穩是絲杠與軸(zhóu)承之間的傳動間隙過大導緻。

2) 首先檢查各機(jī)床的主軸跳動，檢查主軸(zhóu)拉刀機構，必要時更換，保證拉刀可靠。例如: Ｒ1200－U加工中心更換拉刀杆與碟簧後，有效地降低了圓度誤差(chà)。

3) 檢查(chá)主軸軸承是否因磨損導緻軸承預(yù)緊不夠而影響主軸跳動。如果發現軸承磨損，則更換主軸軸承，例如: Storm1400 加工中心在更換主(zhǔ)軸軸承後明顯改(gǎi)善了加工過程中的镗(táng)孔(kǒng)橢圓(yuán)問題(tí)。

4) 最後檢查 X 軸絲杠及軸承間隙。如果(guǒ)間隙調整未果時就要更換軸承及絲杠，從而徹底消除傳動間隙(xì)。例如: HPC800 加工中心镗孔(kǒng)圓度誤差及 X軸零點(diǎn)不穩就是絲杠與(yǔ)軸承的傳動間隙過大(dà)導緻的。在更換(huàn) X 軸軸承與絲杠之後(hòu)，調整(zhěng) X 軸平衡，檢驗 X 軸零點，有效(xiào)地控制了镗孔圓度誤差及 X 軸零點(diǎn)不穩這一現象的發生。

二、加工中心(xīn)機械手故障的分析與排(pái)除

HP1250 銥镏數控镗銑床擔負着箱體類零(líng)件主要的加工任務。2019 年 3 月(yuè)以來，該設備開始頻繁出現機械手(shǒu)換(huàn)刀故障，導緻換(huàn)刀(dāo)過(guò)程無法(fǎ)繼續進行，嚴重影響生産任務的順利進(jìn)行。此(cǐ)機床最初隻是普通數控镗(táng)銑床，後來為滿足加工需求，配套了刀庫系統，使之成為同加工中心一(yī)樣的數控設(shè)備(bèi)。由于長期使用，并且機床本體在與刀庫系統(tǒng)的配合上存在不足，此台機床(chuáng)在機械手換刀時，經(jīng)常會出現機械手旋轉、伸縮和歸刀時的一系列故障問題，而且故障頻(pín)發，嚴重影(yǐng)響生(shēng)産任務。

1) 觀察機(jī)械手換刀過程，分析(xī)機械手在換刀過程中的伸縮、旋(xuán)轉(zhuǎn)、滑移(yí)和歸刀等換(huàn)刀分段(duàn)動作，初步(bù)确定造成換刀故障的原因。

2) 在多次(cì)換刀觀察後發現機械手在旋轉時總會出現旋轉(zhuǎn)無力(lì)的現象，旋轉過(guò)程中(zhōng)有死點存在，輕敲才會進行接下來的換(huàn)刀動作，排(pái)除了液壓馬達(dá)的問題。在緊固連接處的油管接(jiē)頭、改良(liáng)密封、拆掉機械手、清(qīng)理缸套内(nèi)壁、更換掉旋轉(zhuǎn)的兩套軸承( ＲST010)後，這一現象得到了明顯好(hǎo)轉。圖 9 為機械手旋轉馬達，圖 10 為清理(lǐ)機械手内壁并(bìng)更換軸承。

圖9 機械手旋轉馬達

圖10 清理機械手内壁并更換軸(zhóu)承

3) 此外，該設備的機械手在歸刀過程中，總會(huì)出現歸不進刀(dāo)的情況，容易造成掉刀。在多次觀察後發(fā)現歸刀位置存(cún)在偏差。由(yóu)于該機床刀庫系統屬于(yú)改造後的系統，無法通過參數調整刀庫機械手換(huàn)刀位置的高低，所以(yǐ)隻能通過機械調整。

4) 該機械手的換刀位(wèi)置高低可以(yǐ)通過調整機械手(shǒu)轉(zhuǎn)軸兩端的鎖母( 見圖 11) 來控(kòng)制(zhì)。經檢查發現機床原有(yǒu)的鎖母無鎖緊功能，長時間使用會造成軸向的輕微移動(dòng)，故過段時間就出現(xiàn)歸刀故障。

圖11 旋轉軸鎖母

5) 為了徹底解決歸刀故障，決定改進原有鎖母，更換為(wéi)本(běn)身帶有自鎖功能(néng)的鎖母，以達到限位要求(qiú)。經過2 個月左右的徹底修複，完成了從機械手旋轉油缸螺釘的緊固、油管接頭的密(mì)封及緊固，到機械手伸縮(suō)軸承的更換及其缸套内壁的(de)清理等一系列工作(zuò)，有效地解決了機械(xiè)手故障頻繁發生的(de)問題(tí)。

三 、結(jié)語  

加工中心主軸是加工中心的核心部件，機械手在加工中心是(shì)執行部位。通過日常檢查及(jí)時發現(xiàn)并處理加工中心常見的(de)機械(xiè)故障，減少加工中(zhōng)心的故障停機次數和維修(xiū)時間，保證加工中心的日常運轉，延長加工中(zhōng)心的(de)使用壽命，為企業生産節(jiē)省成本(běn)。

結合日常維修中(zhōng)的典型實例對加工中心主軸和機(jī)械手的故障進行(háng)分析與總結，及時有效(xiào)地排(pái)除故障，提高(gāo)了主軸的可靠性和機械手的穩定性，縮短了加(jiā)工中心(xīn)停機時間(jiān)，為拖拉機生(shēng)産保(bǎo)駕護航! 同時也為後期維修(xiū)提供了(le)寶貴(guì)的經驗。

文章來源：OK智(zhì)能制造

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