3 5m数控铣床故障处理及改造（附数控铣床机械故障原因分析和处理）.docx

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1、3.5m数控铳床C轴进给运动时工件抖动，分度精度超差，检查发现C轴传动链中间连接部分传动失效，同时蜗轮蜗杆对中性出现偏差，经过维修及改造，恢复了机床功能及精度。1 .序言本公司购入3.5m数控重型卧式铳床后，用于大型薄壁筒类零件的加工。机床主轴箱具有主传动及C轴进给功能，共有车削和铳削两个刀架；采用西门子840D系统，全闭环控制，可实现铳削刀架X、Y、Z三个方向的移动及主轴C轴分度运动的4轴联动。在近期使用过程中，机床主轴C轴分度运动时工件出现明显抖动，且分度运动精度严重超差，已无法满足生产要求。2 .原因分析与排查机床主轴C轴分度运动与主传动的切换通过电磁滑阀一油缸实现，主传动变速油缸采用差

2、动油缸形式，拨叉设有3个位置：一挡、空挡、二挡，空挡时用于C轴分度运动。C轴传动链为伺服电动机一1：10减速器蜗杆蜗轮梳齿盘（油缸控制）一斜齿圆柱齿轮一主轴。双电动机分别驱动两条传动链，通过双侧齿轮消除反向间隙。蜗轮空套在传动轴上，左侧梳齿盘与蜗轮通过螺纹联接，右侧梳齿盘与主轴通过花键周向传动，油缸控制右侧梳齿盘轴向的移动。梳齿盘啮合时，C轴传动；梳齿盘脱开时，C轴进给停止。经过对传动链的详细检查，圆柱齿轮及梳齿盘啮合可靠无间隙，无磨损情况;蜗轮蜗杆传动平稳未出现异常，但蜗轮齿面单侧磨损严重，肉眼可见啮合痕迹偏离中线；减速器输出轴与蜗杆轴之间采用胀环联接，蜗杆轴一端为空心轴，胀环套在空心轴外，

3、通过胀环施加的力使空心轴内壁与减速器轴紧密联接，进行拆解后发现结合面严重磨损。综上所述，存在的问题有：蜗杆轴上端空心轴内壁与减速器轴表面均明显磨损，二者配合尺寸偏差过大，导致C轴传动控制失效。蜗轮蜗杆对中性出现明显偏差，蜗轮齿面单侧磨损严重，严重影响蜗轮蜗杆寿命。3 .故障处理及改进措施3.1 蜗杆轴与减速器轴胀环联接部分磨损失效为消除蜗杆轴内壁与减速器轴的间隙，需先将磨损的蜗杆轴内壁与减速器轴的外表面加工平整，之后在二者之间加薄壁轴套达到过渡配合。减速器轴与空心轴配合的基本尺寸为。75mm,磨损最严重处尺寸分别为。74.4mm、75.5mmo考虑加工成本、加工条件及工艺性，薄壁轴套初加工厚度

4、取3mm最合适，为保证加工后的强度，空心轴加工量应尽量小，薄壁轴套内孔加工至73+0.030mm,减速机轴加工至73+0.03/Omm,两者过渡配合，空心轴内孔加工至75.5+0.030mmo如图1所示。图1减速机输出轴及蜗杆轴示意由于该减速机为进口高精度减速机，对装配条件、装配方法要求很苛刻，本厂无法满足装配要求，不能将其拆卸开加工输出轴，就要考虑怎样将减速机轴周向锁定进行加工。该减速器输入轴与电动机轴的联接采用螺纹紧固的形式，用内六角圆柱头螺钉，紧固缩小空心轴两部分的间隙，夹紧电动机轴进行传动。可以利用此结构对减速机轴进行锁紧，将螺钉拧至如图2所示位置即可锁死减速机轴转动。在数控卧式车床上

5、用单动卡盘夹紧减速机壳体，完成减速机轴的加工。图2减速机输入轴示意薄壁轴套内孔加工完成后，由于薄壁结构刚度及强度较小，再单独加工其外圆会导致已加工的内孔变形，故选择在200C环境加热25min,与减速机轴装配之后冷却至常温，最后车削加工轴套外圆至75.5+0.030mm与空心轴内孔过渡O考虑到磨损原因为该部分胀环联接满足不了在机床较高负荷工作条件下传递足够扭矩，导致结合面相对滑动，长时间使用后磨损加剧，使传动失效，特增加销联接结构，在减速机轴和空心轴上加工出销孔，根据轴径尺寸，选择4)20mm圆柱销，保证足够的联接强度。3.2 蜗轮蜗杆对中性出现明显偏差蜗轮与主轴部分的联接如图3所示，由于床头

6、箱箱体及蜗轮蜗杆各部分加工过程中有一定超差，累积误差导致蜗轮蜗杆没有对正。在图示方向上蜗轮相对于正确啮合位置向右偏移，根据对蜗轮表面磨损情况的检查，偏移量在Imm左右。要恢复正确位置，需要将其轴向定位向左移动，梳齿盘的轴向运动由右侧油缸控制，在两梳齿盘咬合后液压系统会进行保压，确保二者啮合紧密可靠，蜗轮向左移动的量不会影响梳齿盘的传动可靠性。图3C轴进给部分蜗轮轴向定位示意如果用加装轴向隔套等零件来调节，无法保证零件轴向尺寸恰好弥补偏移量，将需要多次修配调整才能保证蜗轮的正确位置。蜗轮部分与角接触球轴承外环的配合公差为H7间隙配合，适宜采用轴向可调整的补偿方法。根据现有结构特点，考虑到加工成本

7、、加工时间和加工工艺性，最终选择在蜗轮上打螺纹孔，通过螺钉来调节蜗轮轴向位置。根据现有结构尺寸，左侧推力轴承外径为240mm,右侧角接触球轴承外径为()260mm,为保证轴向定位稳定可靠，螺钉端面要与角接触球轴承有足够接触面积，螺钉直径应稍大一些，螺纹孔所在分度圆直径应尽量小，但是螺钉头不能与左侧推力轴承产生干涉，综合考虑之后，决定在。260mm分度圆上加工3个M12沉头螺纹孔，用内六角圆柱头螺钉使蜗轮向左移动补偿偏差。4 .维修及改进效果经过抽修与改造，蜗杆轴与减速器轴胀环联接处表面质量得到修复，薄壁套筒满足其过渡配合，保证了传动平稳性和可靠性，增加的销联接结构进一步增加联接强度，满足高负荷

8、工作时传递足够扭矩。装配时蜗轮轴向定位通过螺钉可以方便地调整，使蜗轮蜗杆恢复正确啮合位置，保证了蜗轮蜗杆的使用寿命。5 .结束语经过试运行和试件加工试验，C轴进给没有再出现工件抖动等异常情况，传动稳定可靠，C轴分度精度达标，试件加工精度满足要求。本次维修及改造及时有效地解决了设备的问题，取得了良好的效果，也为处理类似的设备问题提供了方法和经验。数控铳床机械故障原因分析和处理为了能够确保数控铳床的良好运行，预防故障问题带来不利影响，在实际工作中应该重点分析机械故障问题的发生原因，采用针对性的措施应对故障问题，确保数控铳床机械的高质量、合理性的应用，达到预期的故障处理目的。数控铳床又被称作是CNC

9、铳床，主要就是利用电子计数字化信号控制的铳床，具有自动化加工的特点，和一般铳床相比，数控铳床的加工工艺处于相似的状态，结构也非常相似，但是，数控铳床可以利用数控技术进行控制，主要分成不带刀库和带刀库两种，其中带刀库被称作加工中心。近年来，在我国社会快速发展、科学技术进步的环境背景下，机械产品开始向着精密性、复杂化的方向发展，需要进行频繁的改型，尤其是宇航领域、造船领域、军事领域中所需要使用的机械零件，对精确度的要求很高，形状非常复杂,加工期间普通的机床已经无法满足自动化加工需求，只有积极采用数控铳床开展加工工作，才能保证适应性、精确度与质量稳定性，通过电子计算机技术、自动化控制技术、伺服驱动技

10、术、精密测量技术等，形成良好的数控铳床的发展促进作用，增强技术的应用效果，改善相关的数控铳床的应用现状与技术应用形式。但是，当前在数控铳床运行期间，受到诸多因素的影响经常会出现故障问题，不能确保整体设备的高效化与稳定性运行。为了确保数控铳床的高效化和稳定性运行，在实际工作中，应该全面分析和研究数控铳床机械故障问题的原因，便于开展处理工作，保证数控铳床的合理应用。具体原因和处理措施为：(1)主轴箱内拔叉磨损故障原因与处理。主轴箱内拔叉磨损故障问题，会导致液压变速的过程中，齿轮不能运行到位，很容易使得齿轮出现错位的现象。出现此类故障问题的原因，就是主轴箱之内的传动轴属于垂直安装状态，变速所采用的滑

11、移齿轮部分则是垂直上下滑移，液压油缸在活塞杆上拔叉处理的过程中，能够形成齿轮滑移的推动作用，滑移的齿轮部分还有拔叉部分相对应旋转，齿轮的重力向着拔叉压过，导致拔叉容易出现磨损的现象，经常诱发机械故障问题。在全面分析和研究机械故障问题发生原因后，应该采用相应的解决对策：要求机械运行之前，选择应用球墨铸铁材料制作拔叉部分，每个垂直滑移的齿轮下部分都需要设置塔式的弹簧，将其当作是辅助的平衡装置，降低对拔叉所产生的压力。具体的维修工作中还需注意，活塞行程应该和滑移齿轮的定位之间处于协调状态，齿轮花键轴向上部分滑移的时候，需要设置相应的定位槽，在齿轮定位的环节中，推动拔叉的活塞也需要在限位点的部分，以免

12、出现磨损的现象。如果拔叉部分已经出现了磨损的现象，就要按照质量标准更换备件，不能继续使用，以免诱发磨损不均、传动不正常的现象。(2)伺服电机发热故障原因与应对。在垂直电机驱动升降台实现向上部分与向下部分移动的过程中，通常情况下，升降台的零部件重量较高，所设置的平均机构存在运行难度，如果运转的时间很长，就可能会出现电机发热问题和噪声问题，并且电机热量还会传递到其他的签部件中，出现不良的影响。电机发热故障的原因，主要就是没有合理安装电刷，出现运行不良的现象，或者是滑环的接触不合理，在此情况下，就要针对电刷的安装情况全面检查，然后，重新进行安装处理，保证安装的准确性。也可能是因为升降台垂直导轨的镶条

13、紧实度过高，出现附加荷载的现象，使得电机设备发热，此情况下就应该检查镶条的部分，了解实际情况，做好维修和管理工作，确保电机设备的高效化和稳定性运行。(3)机床热变形故障原因与应对。数控铳床实际应用期间，经常会出现机床热变形的故障问题,严重影响数控铳床的运行稳定性。出现此类故障问题的原因，就是安装主轴的轴承孔、主轴各个轴颈的同轴度不符合标准，轴承的精确度等级难以满足要求，安装质量较低，润滑效果不良等等，会使得主轴部件出现温度上升的现象，严重影响部件的应用质量。这就需要在具体的维修工作中，将轴承从原本的圆锥棍子类型改变成为向心推力球类型，从原本的稀油润滑改变成为锂基润滑脂，这样可以改善主轴温度上升

14、的状况，预防出现机床热变形的故障问题。与此同时，出现机床热变形现象的原因还可能涉及伺服电机的温度过高，在热量传递的情况下出现机床热变形的问题，此时，就应该使用大容量的电机设备，预防出现电机升温的现象。为了有效规避和预防机床热变形的故障问题，还需要积极利用数控铳床的模拟功能，在编程阶段、机床处理的阶段，都需要结合热变形问题的发生原因和特点，积极采用模拟功能分析是否存在故障隐患问题，采用针对性的措施解决问题,从根本上规避和预防机床的热变形现象，提升数控铳床的运行效果和稳定性。还需注意的是，应该全面掌控数控铳床的特征，在应用期间，按照实际特征改善工件的工艺条件，和数控铳床的加工之间相互适应，然后创建

15、机床热变形的维修档案，准确并且详细记录其中的故障信息与维修信息，在以后的工作中，可以有效规避和预防故障隐患问题，延长数控铳床机械设备的使用寿命，提升整体系统的运行稳定性和质量，保证工作的良好、高效化开展。(4)升降台切断电源下滑故障原因与应对。通常情况下，在数控铳床切断电源后，如果对其进行重新接通处理，加工零件的精确度很容易发生变化，如同一批零部件当天没有完成加工任务，第二天继续开展加工工作，也不能保证尺寸精确度的一致性。发生此类故障的原因，就是垂向移动升降台零部件有着一定的重量，夹具和工件会压向垂直传动的滚球丝杠部分，电机设备产生相应的力矩，导致丝杠的逆转受到一定影响，使得升降台不会继续下滑

16、。但是，在机床电源被切断以后，如若未能合理使用其他的方式与措施，很容易在升降台自重的影响下出现下滑到底的现象。通常情况下，在对垂向传动伺服电机进行设计期间，会使用制动器部件，在机床出现断电现象的时候，制动器会起到一定的作用，使得电机轴停止，不会出现升降台下滑的现象，但是，受到制动器滞后性因素的影响，也可能会出现升降台下滑的问题，导致之后加工期间零部件的尺寸不精确。在解决此类故障问题的过程中，应该合理使用防止下滑问题的单向自锁器材料，比离合器的应用效果好很多，可以设置在驱动垂直丝杠的水平轴上面。在数控铳床切断电源后，升降台如果有下滑的现象，自锁器就能够立刻起到阻止的作用，可以加快阻止的速度，有效规避和预防下滑的现象。(5)系统自身故障故障与解决。数控铳床操作系统内如果存在的程序文件很多，系统就会做出提示，需要删除无用的程序文件，在此期间，如果错误地将最近的程序文件删除，很容易导致系