數控加工中心常見故障分析

李戰義

本文主要介紹兩種常見故障。

一、VFL1000A加工中心使用FANUC0iMB系統,主軸經常出現沒有高速的現象

1.故障分析

該加工中心主軸及齒輪箱位于機床的立柱前方,主軸使用交流主軸電動機驅動,通過高精度、低噪聲齒輪箱進行高低兩擋齒輪變速后,由齒形同步帶傳至主軸,獲得高主軸轉矩。

機床的高低擋轉換由氣缸活塞桿帶動撥叉,撥動高低擋齒輪變換轉速。一只兩位四通電磁閥控制氣缸活塞桿上下動作,撥叉到位信號由兩只行程開關檢測,并反饋到數控系統輸入端,進行PLC控制。只有檢測到撥叉低速擋到位信號時,才能向高速擋轉換;只有檢測到撥叉高速擋到位信號,才能向低速擋轉換。

主軸一直有低速,但經常無高速,說明主軸電動機及其驅動放大器正常。故障可能原因有:數控系統高速信號沒有輸出;高低速轉換電磁閥不動作或損壞;壓縮空氣系統壓力低;高低擋轉換氣缸控制壓縮空氣流量小。

2.維修方法和步驟

按照先簡單后復雜、先電氣后機械、先弱電后強電的原則檢查。

(1)MDI模式輸入M3 S3000,按程序執行開關,然后按數控系統參數/診斷鍵,按診斷軟鍵,檢查主軸高速擋指令Y51.0,顯示1,正常,說明輸出信號正確。

(2)檢查主軸高低速轉換電磁閥,高擋側電磁閥通電使用,正常。

(3)檢查壓縮空氣系統壓力正常。

(4)調整主軸高低擋氣缸端部的流量閥,主軸高速出現。

由于長時間使用,壓縮空氣系統的油水及其沉淀物將流量閥阻塞,實際作用于氣缸活塞的氣體流量小,氣缸作用力小,撥叉不能到位,無法實現低速到高速的轉換。

二、VMC65型加工中心加工工件尺寸偏差較大,X軸運行噪聲高

1.故障分析

故障發生的加工中心采用滑動導軌,滑動導軌運動可分金屬對金屬和金屬對塑料兩種。而故障設備使用的是金屬對塑料類型,即導軌貼塑。

如果只有X軸加工偏差大,運行噪聲高,故障可能原因有:X軸機械傳動間隙大;X軸傳動鏈中軸承等機械部件損壞;潤滑不良;導軌貼塑嚴重磨損。

2. 維修方法和步驟

拆開X軸兩端導軌鈑金,發現導軌潤滑不良,磨損較大。拆下導軌上表面工作臺,檢查導軌貼塑磨損情況。

拆開伺服電動機與滾珠絲杠的連接螺栓,拆下伺服電動機,拆下滾珠絲杠兩端固定螺母,拆除軸承壓蓋,取出導軌斜鐵,在工作臺前后兩側各固定兩根吊鉤,使用吊繩將工作臺升起取出。

檢查工作臺導軌貼塑面,發現貼塑部分幾乎全部磨損。

導軌貼塑材料有以聚四氟乙烯為基,添加不同的填充材料構成高分子復合材料和以環氧樹脂為基,加入二硫化鉬、膠體石墨、二氧化鈦等制成的抗磨涂層材料。聚四氟乙烯的干摩擦系數最小,但不耐磨,需添加青銅粉、石墨、二硫化鉬、鉛粉等增加耐磨性。這種高分子材料有良好的抗磨、減磨、吸振、消聲的性能。

導軌貼塑化學穩定性高、摩擦系數低、靜動摩擦系數差值小、耐磨損、耐腐蝕、強度大、吸振性好,短時簡單加工可在無潤滑條件下工作。缺點是耐熱性差、必須注意散熱、熱膨脹系數大、在外力作用下易產生塑性流動、剛性差、吸濕性大、尺寸穩定性差。

國產導軌抗磨軟帶是以聚四氟乙烯為基,添加合金粉和氧化物等所組成的高分子材料。

修復裝配及調整。

軟帶粘貼在機床導軌副的短導軌面上。粘貼軟帶的導軌面應除銹去油垢。配對導軌的寬度應大于軟帶導軌,剪裁軟帶的寬度應比導軌平面小1mm,長度適當加長利于粘貼。粘結時,將膠粘劑A、B兩組按重量1:1混合均勻,用油灰刀分別涂在塑料軟帶和導軌粘貼面上,從一端向另一端緩慢擠壓,用0.05～0.1MPa的壓力加壓固化。溫度為15℃以上,加壓固化時間為24h,低于15℃應延長加壓固化時間。

導軌貼塑加壓固化后,安裝工作臺前,一要先修復X軸潤滑故障,避免潤滑不良造成再次損壞。二要將X軸長導軌面視磨損情況進行磨削修復。

裝配工作臺及滾珠絲杠、軸承后,要按規定預緊力進行絲杠、軸承預緊,調整導軌斜鐵間隙。用油槍潤滑導軌面。

徹底恢復機械部件,開機,編制程序,使工作臺慢速往復運行10min,再調整導軌斜鐵間隙,工作臺中速運行5min停機,測量X軸絲杠反向間隙,補入機床參數。

將百分表座固定在主軸端部,手動分別在X軸和Y軸方向移動,測量工作臺平面度,如超差,編制程序使用銑刀輕微銑一遍工作臺面,保證Z軸和工作臺的垂直度。

本例故障提示了數控設備日常維護保養的重要性,規范的管理,良好的保養習慣,能夠減少故障發生。

(作者單位:山東省濟寧市技術 學院)