数控加工中心常见故障分析

李战义

本文主要介绍两种常见故障。

一、VFL1000A加工中心使用FANUC0iMB系统,主轴经常出现没有高速的现象

1.故障分析

该加工中心主轴及齿轮箱位于机床的立柱前方,主轴使用交流主轴电动机驱动,通过高精度、低噪声齿轮箱进行高低两挡齿轮变速后,由齿形同步带传至主轴,获得高主轴转矩。

机床的高低挡转换由气缸活塞杆带动拨叉,拨动高低挡齿轮变换转速。一只两位四通电磁阀控制气缸活塞杆上下动作,拨叉到位信号由两只行程开关检测,并反馈到数控系统输入端,进行PLC控制。只有检测到拨叉低速挡到位信号时,才能向高速挡转换;只有检测到拨叉高速挡到位信号,才能向低速挡转换。

主轴一直有低速,但经常无高速,说明主轴电动机及其驱动放大器正常。故障可能原因有:数控系统高速信号没有输出;高低速转换电磁阀不动作或损坏;压缩空气系统压力低;高低挡转换气缸控制压缩空气流量小。

2.维修方法和步骤

按照先简单后复杂、先电气后机械、先弱电后强电的原则检查。

(1)MDI模式输入M3 S3000,按程序执行开关,然后按数控系统参数/诊断键,按诊断软键,检查主轴高速挡指令Y51.0,显示1,正常,说明输出信号正确。

(2)检查主轴高低速转换电磁阀,高挡侧电磁阀通电使用,正常。

(3)检查压缩空气系统压力正常。

(4)调整主轴高低挡气缸端部的流量阀,主轴高速出现。

由于长时间使用,压缩空气系统的油水及其沉淀物将流量阀阻塞,实际作用于气缸活塞的气体流量小,气缸作用力小,拨叉不能到位,无法实现低速到高速的转换。

二、VMC65型加工中心加工工件尺寸偏差较大,X轴运行噪声高

1.故障分析

故障发生的加工中心采用滑动导轨,滑动导轨运动可分金属对金属和金属对塑料两种。而故障设备使用的是金属对塑料类型,即导轨贴塑。

如果只有X轴加工偏差大,运行噪声高,故障可能原因有:X轴机械传动间隙大;X轴传动链中轴承等机械部件损坏;润滑不良;导轨贴塑严重磨损。

2. 维修方法和步骤

拆开X轴两端导轨钣金,发现导轨润滑不良,磨损较大。拆下导轨上表面工作台,检查导轨贴塑磨损情况。

拆开伺服电动机与滚珠丝杠的连接螺栓,拆下伺服电动机,拆下滚珠丝杠两端固定螺母,拆除轴承压盖,取出导轨斜铁,在工作台前后两侧各固定两根吊钩,使用吊绳将工作台升起取出。

检查工作台导轨贴塑面,发现贴塑部分几乎全部磨损。

导轨贴塑材料有以聚四氟乙烯为基,添加不同的填充材料构成高分子复合材料和以环氧树脂为基,加入二硫化钼、胶体石墨、二氧化钛等制成的抗磨涂层材料。聚四氟乙烯的干摩擦系数最小,但不耐磨,需添加青铜粉、石墨、二硫化钼、铅粉等增加耐磨性。这种高分子材料有良好的抗磨、减磨、吸振、消声的性能。

导轨贴塑化学稳定性高、摩擦系数低、静动摩擦系数差值小、耐磨损、耐腐蚀、强度大、吸振性好,短时简单加工可在无润滑条件下工作。缺点是耐热性差、必须注意散热、热膨胀系数大、在外力作用下易产生塑性流动、刚性差、吸湿性大、尺寸稳定性差。

国产导轨抗磨软带是以聚四氟乙烯为基,添加合金粉和氧化物等所组成的高分子材料。

修复装配及调整。

软带粘贴在机床导轨副的短导轨面上。粘贴软带的导轨面应除锈去油垢。配对导轨的宽度应大于软带导轨,剪裁软带的宽度应比导轨平面小1mm,长度适当加长利于粘贴。粘结时,将胶粘剂A、B两组按重量1:1混合均匀,用油灰刀分别涂在塑料软带和导轨粘贴面上,从一端向另一端缓慢挤压,用0.05～0.1MPa的压力加压固化。温度为15℃以上,加压固化时间为24h,低于15℃应延长加压固化时间。

导轨贴塑加压固化后,安装工作台前,一要先修复X轴润滑故障,避免润滑不良造成再次损坏。二要将X轴长导轨面视磨损情况进行磨削修复。

装配工作台及滚珠丝杠、轴承后,要按规定预紧力进行丝杠、轴承预紧,调整导轨斜铁间隙。用油枪润滑导轨面。

彻底恢复机械部件,开机,编制程序,使工作台慢速往复运行10min,再调整导轨斜铁间隙,工作台中速运行5min停机,测量X轴丝杠反向间隙,补入机床参数。

将百分表座固定在主轴端部,手动分别在X轴和Y轴方向移动,测量工作台平面度,如超差,编制程序使用铣刀轻微铣一遍工作台面,保证Z轴和工作台的垂直度。

本例故障提示了数控设备日常维护保养的重要性,规范的管理,良好的保养习惯,能够减少故障发生。

(作者单位:山东省济宁市技术 学院)