数控滚齿机X轴电动机过热问题分析

2021-11-02蔡进陈志江

金属加工(冷加工) 2021年10期

蔡进，陈志江

中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司江苏常州 213000

1 序言

PHOENIX 400GH数控滚齿机是一台使用了18年的老设备，主要用于鼓形齿轮的加工，其控制系统采用GE Fanuc Series 160i-M，控制系统比较稳定，各轴运动均采用FANUC伺服电动机驱动，运行可靠，其中X轴传动采用全闭环系统。使用多年，机床的精度依然保持良好，齿轮的加工精度仍可以达到5级。

2 故障现象

近期，数控滚齿机在加工工件的过程中偶发436号报警，即X轴伺服电动机出现过热报警。据了解，X轴伺服电动机通过齿轮（见图1）带动滚珠丝杠螺母副（见图2）进行移动，导轨就是普通的滑动导轨。该故障情况简单，但现象比较奇怪。据操作人员讲述，该报警以前也出现过，大概每个月就出现1次，因为复位后仍可以继续加工，所以没有在意；现在故障有时1周出现1次，有时1天就会出现3次。故障出现的频次越来越多，问题越来越严重，影响了设备的正常使用。

图1 齿轮

图2 滚珠丝杠螺母副

3 诊断方法

针对机床自动加工时，X轴在移动的过程中出现电动机过热的情况，将从机械和电气两个方面来分析这个问题。

（1）机械方面直接原因是电动机的温度高，且长时间在高温下工作。操作人员也反映天热时报警更加频繁。间接原因是电动机的负载高。电动机一直在高转矩大电流的状态下工作，导致电动机温度升高。

（2）电气方面电动机的温度检测开关出现问题，导致故障随机出现。该检测过程涉及电动机编码器、电缆线和驱动模块。

4 解决措施

1）在检查电动机温度不高和手动旋转X轴丝杠负载不大的情况下，先检查电气方面。

X轴电动机的温度检测开关是检查的重点，由于电动机的温度检测开关处于电动机的编码器内部，打开编码器端盖检查，没有发现异常情况。但为了稳妥起见，更换了电动机，故障仍会出现，又陆续更换编码器线缆和驱动模块，情况仍没有改变。

2）将电气控制系统检查完成后，重新梳理思路，再次检查了X轴的机械传动系统。

检查X轴导轨的润滑，强制开启油润滑站，导轨面润滑油正常，可见部分导轨面没有出现磨损情况；丝杠的螺母润滑也是采用一样的油润滑，润滑情况良好；电动机和丝杠是通过小齿轮带动大齿轮传动，添加油脂润滑，而且电动机的位置是固定的，因此也排除齿轮齿合间隙的问题。

3）再次梳理设备的故障信息。排查设备的可疑部位，决定拆卸X轴的传动系统，这是18年来首次对机床进行拆卸并解体检查。发现X轴传动机构中存在着严重的问题，轴承内部的油脂稀少而且部分保持架有锈斑，轴承处没有设计从外部添加油脂的入口，轴承缺少油脂润滑（见图3）。在加工工件时，X轴在加工程序中移动速度很慢，从而导致了X轴负载随机变化，也导致了机床的过热报警。