DM6040大型龍門數控鉆故障分析與維修

西安協力動力科技有限公司 (陜西 710119) 李 昊

我公司2010年購置的大型龍門數控鉆，配有2個鉆削動力頭，數控系統使用的是西班牙的FAGOR8055M，使用大約半年左右，2號動力頭就出現故障，故障現象為2號動力頭 (見圖1)在W方向運行時，聲音異常，滾珠絲杠表面有細微的金屬屑，滾珠絲母手感溫度較1號動力頭偏高，此處的潤滑為人工潤滑，2次/班。初步判斷故障可能是操作者潤滑不到位造成的，清洗滾珠絲杠與絲母，加裝自動潤滑系統，以確保滾珠絲杠潤滑良好。

圖1 2號動力頭傳動系統圖

加裝自動潤滑系統后，運行狀況稍有改變，繼續運行2周后，系統報警，顯示2號動力頭W方向伺服電動機過載。

拆下滾珠絲杠傳動部分檢查，發現絲母在滾珠絲杠上轉動不暢，有卡澀，滾珠絲杠中部有輕微磨損痕跡。更換新滾珠絲杠及絲母，運行大約半年，又出現類似故障，仔細檢查自動潤滑系統，滾珠絲杠副潤滑良好，看來產生故障的原因并非潤滑不良。

仔細檢查損壞的滾珠絲杠，分析動力頭系統傳動情況，尋找產生故障的原因，絲母和動力頭滑板通過銷和螺桿緊密聯接在一起，絲母除了上下移動，其他方向的自由度被直線導軌副與滾珠絲杠副同時限制，兩者有重合限制的部分。滾珠絲杠除了轉動外，其他方向的自由度被上下固定軸承座與動力頭滑板同時限制，也有重合限制的部分，重合限制自由度，就有可能產生干涉 (見圖2)。

圖2 滾珠絲杠模擬干涉形變圖

如果各部分的安裝調試精度足夠高，干涉可能不會發生，如果各關鍵控制點安裝調試精度稍差一點，各部分的誤差累計就有可能發生干涉。

由圖2看，如果直線導軌在豎直方向的平直度調整不好，誤差較大，滾珠絲杠可能會受到前后方向的變形應力，同理，如果兩根直線導軌的平行度調整不好，誤差較大，滾珠絲杠就會受到左右方向的變形應力，在這兩種變形應力的共同作用下，滾珠絲杠就會產生應力變形，而實際上滾珠絲杠的上下端均由軸承座固定，絲母也被動力頭滑板限制了所有方向的自由度，這時滾珠絲杠的變形應力就作用在絲母與固定軸承座之間，哪個環節薄弱，哪個環節就會損壞。

根據以上分析，要消除這種變形應力，只有提高動力頭滑塊導軌在豎直方向的平直度及2根導軌的平行度，但要實現這兩個目標，維修工作量太大，維修成本也太高，不經濟。既然不能在提高原有導軌的精度上解決問題，那只能通過調整滾珠絲杠來遷就直線導軌。

首先把原來滾珠絲杠上端的軸承座加寬，將原來的平面推力軸承+向心球軸承結構改為雙組調心推力滾柱軸承，下端軸承座改固定為浮動，將原來的軸承座改成圓形，再做一個軸承座固定盒，原軸承座與軸承盒之間加一層2 mm的橡膠板，這樣滾珠絲杠產生的變形應力就被具有彈性的橡膠板吸收，這樣就保護了滾珠絲杠和絲母 (見圖3)。

圖3 滾珠絲杠下軸承座更改示意圖

修改過的滾珠絲杠系統試運行3個月，每4 h監測一次運行數據，監測結果:滾珠絲杠絲母運行聲音正常，絲母手感溫度比1號動力頭絲母低1～2℃，此次維修效果較好，達到了預期目標。到目前為止，已經運行了20多個月，滾珠絲杠絲母運行正常。

通過此次設備維修，我們積累了一些經驗，關鍵是積累了一些設備維修的新思路，這對以后的維修工作會有所幫助。