數(shù)控滾齒機(jī)X軸電動(dòng)機(jī)過(guò)熱問(wèn)題分析

蔡進(jìn)，陳志江

中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司 江蘇常州 213000

1 序言

PHOENIX 400GH數(shù)控滾齒機(jī)是一臺(tái)使用了18年的老設(shè)備，主要用于鼓形齒輪的加工，其控制系統(tǒng)采用GE Fanuc Series 160i-M，控制系統(tǒng)比較穩(wěn)定，各軸運(yùn)動(dòng)均采用FANUC伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行可靠，其中X軸傳動(dòng)采用全閉環(huán)系統(tǒng)。使用多年，機(jī)床的精度依然保持良好，齒輪的加工精度仍可以達(dá)到5級(jí)。

2 故障現(xiàn)象

近期，數(shù)控滾齒機(jī)在加工工件的過(guò)程中偶發(fā)436號(hào)報(bào)警，即X軸伺服電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)熱報(bào)警。據(jù)了解，X軸伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪（見圖1）帶動(dòng)滾珠絲杠螺母副（見圖2）進(jìn)行移動(dòng)，導(dǎo)軌就是普通的滑動(dòng)導(dǎo)軌。該故障情況簡(jiǎn)單，但現(xiàn)象比較奇怪。據(jù)操作人員講述，該報(bào)警以前也出現(xiàn)過(guò)，大概每個(gè)月就出現(xiàn)1次，因?yàn)閺?fù)位后仍可以繼續(xù)加工，所以沒有在意；現(xiàn)在故障有時(shí)1周出現(xiàn)1次，有時(shí)1天就會(huì)出現(xiàn)3次。故障出現(xiàn)的頻次越來(lái)越多，問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，影響了設(shè)備的正常使用。

圖1 齒輪

圖2 滾珠絲杠螺母副

3 診斷方法

針對(duì)機(jī)床自動(dòng)加工時(shí)，X軸在移動(dòng)的過(guò)程中出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱的情況，將從機(jī)械和電氣兩個(gè)方面來(lái)分析這個(gè)問(wèn)題。

（1）機(jī)械方面 直接原因是電動(dòng)機(jī)的溫度高，且長(zhǎng)時(shí)間在高溫下工作。操作人員也反映天熱時(shí)報(bào)警更加頻繁。間接原因是電動(dòng)機(jī)的負(fù)載高。電動(dòng)機(jī)一直在高轉(zhuǎn)矩大電流的狀態(tài)下工作，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)溫度升高。

（2）電氣方面 電動(dòng)機(jī)的溫度檢測(cè)開關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致故障隨機(jī)出現(xiàn)。該檢測(cè)過(guò)程涉及電動(dòng)機(jī)編碼器、電纜線和驅(qū)動(dòng)模塊。

4 解決措施

1）在檢查電動(dòng)機(jī)溫度不高和手動(dòng)旋轉(zhuǎn)X軸絲杠負(fù)載不大的情況下，先檢查電氣方面。

X軸電動(dòng)機(jī)的溫度檢測(cè)開關(guān)是檢查的重點(diǎn)，由于電動(dòng)機(jī)的溫度檢測(cè)開關(guān)處于電動(dòng)機(jī)的編碼器內(nèi)部，打開編碼器端蓋檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。但為了穩(wěn)妥起見，更換了電動(dòng)機(jī)，故障仍會(huì)出現(xiàn)，又陸續(xù)更換編碼器線纜和驅(qū)動(dòng)模塊，情況仍沒有改變。

2）將電氣控制系統(tǒng)檢查完成后，重新梳理思路，再次檢查了X軸的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。

檢查X軸導(dǎo)軌的潤(rùn)滑，強(qiáng)制開啟油潤(rùn)滑站，導(dǎo)軌面潤(rùn)滑油正常，可見部分導(dǎo)軌面沒有出現(xiàn)磨損情況；絲杠的螺母潤(rùn)滑也是采用一樣的油潤(rùn)滑，潤(rùn)滑情況良好；電動(dòng)機(jī)和絲杠是通過(guò)小齒輪帶動(dòng)大齒輪傳動(dòng)，添加油脂潤(rùn)滑，而且電動(dòng)機(jī)的位置是固定的，因此也排除齒輪齒合間隙的問(wèn)題。

3）再次梳理設(shè)備的故障信息。排查設(shè)備的可疑部位，決定拆卸X軸的傳動(dòng)系統(tǒng)，這是18年來(lái)首次對(duì)機(jī)床進(jìn)行拆卸并解體檢查。發(fā)現(xiàn)X軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中存在著嚴(yán)重的問(wèn)題，軸承內(nèi)部的油脂稀少而且部分保持架有銹斑，軸承處沒有設(shè)計(jì)從外部添加油脂的入口，軸承缺少油脂潤(rùn)滑（見圖3）。在加工工件時(shí)，X軸在加工程序中移動(dòng)速度很慢，從而導(dǎo)致了X軸負(fù)載隨機(jī)變化，也導(dǎo)致了機(jī)床的過(guò)熱報(bào)警。

圖3 軸承缺少油脂潤(rùn)滑

5 結(jié)束語(yǔ)

這次故障的維修走了不少?gòu)澛罚S修時(shí)間也比較久，最后一個(gè)小細(xì)節(jié)決定了成敗，那就是絲杠固定端內(nèi)部軸承的油脂潤(rùn)滑情況。但從中也學(xué)到了很多，對(duì)待一個(gè)棘手的問(wèn)題，需要有冷靜的思考、團(tuán)隊(duì)的合作和必勝的信心。