BK3型6軸數控立式銑床C軸抖動故障

喻曉浩

（首都航天機械公司 北京）

一、故障現象

BK3型數控立式銑床C軸（旋轉工作臺）在加工時，出現抖動情況?？者\轉測試C軸，發現在來回切換進給倍率（10%～100%），尤其是倍率由高到低的時候，C軸會出現明顯抖動情況。數控機床進給軸抖動故障，通常有幾種原因：機械傳動部件（絲杠絲母或者蝸輪蝸桿）磨損或松動，出現間隙，導致進給不均勻產生抖動。導軌面磨損導致進給時負載過大，出現爬行（類似抖動）現象。位置反饋元件（全閉環控制的數控設備），例如光柵尺，編碼器等出現故障，造成位置檢測信號出現誤差造成抖動。電氣驅動元件故障或者驅動參數不合理導致。

二、故障排查

（1）機床C軸采用蝸輪蝸桿傳動方式，全閉環控制。伺服電機通過齒形帶傳動帶動蝸桿。檢查齒形帶預緊力，正常。電機和蝸桿兩端的皮帶輪預緊也正常。檢查蝸輪端頭軸承及鎖緊螺母預緊力，未發現松動及間隙。拆下電機，發現蝸輪蝸桿之間的傳動間隙過大，用手轉動有較大空轉量，正常情況下只能有輕微活動量。查圖紙可知蝸輪蝸桿間隙可以通過調整墊調節。將調整墊多次配磨，消除蝸輪蝸桿之間的間隙后測試C軸，抖動現象有一定好轉，但工作臺裝上工件（重0.5 t）后測試時，又出現抖動現象。

（2）檢查位于工作臺中心下部的C軸位置編碼器，外觀有輕微銹蝕，使用PMW9光柵尺檢測儀器對編碼器進行檢測，各種輸出參數均處于正常狀態。

（3）分別更換了C軸的伺服驅動模塊、控制板進行測試，沒有明顯效果。系統參數方面，恢復了出廠時的正常NC及PLC備份，比較同型號機床C軸位置環、速度環增益的參數，進行修改測試，故障現象沒有本質變化。

（4）設備導軌的潤滑采用全自動潤滑加油裝置，操作者反映，導軌油均按時加注并且消耗正常。通過檢查蝸輪蝸桿部分，也得到驗證。

三、故障定位

仔細研究工作臺機械圖紙后，對工作臺中心部分進行檢查。將百分表針壓在工作臺中心基準孔處，在工作臺旋轉過程中觀察表針發現，工作臺旋轉中心有明顯的偏移（＞0.2 mm）。工作臺中心精度靠軸承保障，正常情況下的誤差≤0.02 mm。懷疑是工作臺軸承有磨損，編碼器位置反饋出現誤差而抖動。拆下工作臺，檢查C軸軸承，軸承已經完全銹蝕且磨損嚴重。

四、原因分析

由于廠家將機床冷卻液的回流槽設計為暗槽，通過工作臺T形槽的兩個排水孔及內部排水槽與底座下方的回流槽連通。但下方回流槽深度過低（最深處＜15 mm），且該機床未配備切削液過濾系統，切削液使用超過一定時間后會逐漸變得粘稠，導致回流不暢。此時工作臺軸承會一直處在較為潮濕的狀態中，逐漸銹蝕磨損。該設備所加工的絕大部分零件都需要C軸參與聯動加工，一旦軸承銹蝕，磨損會急劇加速，最終導致上述故障發生。

五、故障修理

要想從根本上解決問題，只能更換工作臺組合軸承。該軸承為INA公司制作的雙列軸向滾子和一列徑向滾子組成的組合轉臺軸承（型號YRT 325C）。通過精細裝配，將新軸承安裝完畢，并多次配磨軸承調整墊，保證軸承的預緊力。工作完成后，測試機床工作臺，空載情況下運轉平穩。為保證加工效果，找一個重約1 t的試件放在工作臺上，進行反復運轉測試，并不斷切換C軸進給倍率，工作臺運轉平穩，達到預期維修效果。為了保證工作精度，在維修工作結束后又利用激光干涉儀，對C軸的位置精度進行檢測及補償，最終定位精度8.4″，重復定位2″，反向間隙1.4″，完全符合出廠標準。

六、預防措施

由于在加工時經常用到機床的C軸，為保證維修后工作臺使用的穩定性，防止發生類似故障，必須保證冷卻液回流暢通。為此，在冷卻液箱體上安裝一套過濾除油系統，將冷卻液中的油泥及雜質除去，保證冷卻液在工作臺下方的回流暢通。避免再次出現因冷卻液回流不及時，造成軸承銹蝕的問題。