一臺XKA2425×40 數控龍門銑床,已投入使用多年,該機床帶有加長、直角、增速附件頭,并通過程序實現自動更換附件頭。某次準備自動更換附件頭時,主軸頻繁正、反向低速小角度局部轉動且不能停止,無法更換附件頭。
1.1 主軸定向功能
主軸通常只進行速度控制,但在特定的情況下也需要對主軸進行位置(角度)控制。如數控龍門銑床自動換附件、加工中心自動換刀、鏜孔加工中因工藝要求而需要讓刀、以及數控車床在裝夾工件(車削螺紋有始止要求)時,都需要主軸準確地停在一個特定的位置(角度)上,即通常所說的主軸定向功能。按控制方式不同,主軸定向可分為機械減速定向、電氣減速定向、電氣減速磁感應定向、電氣減速機械定向、液壓(或氣動)定向。XKA2425×40 數控龍門銑床主軸定向屬于機械減速定向。
數控龍門銑床主軸使用端面銑刀,刀盤直徑大,需要的切削力、切削扭矩也大。加工鋁質材料需要較高的轉速以保證表面光潔度,數控龍門銑床通常采用變速箱滿足扭矩、轉速的要求,將主軸速度分為高速輕切削(Ⅰ擋)和重力切削(Ⅱ擋)2個擋位。
(1)重力切削時,主軸伺服電機轉速/24×24/60×47/78×27/72×47/47;高速輕切削時,主軸伺服電機轉速/24×24/60×47/78×78/47×47/47。見圖1。
(2)主軸轉速的擋位切換可以在操作面板上手動操作,使用2 個帶互鎖功能的“高速輕切削(I 擋)”、“重力切削(II 擋)”鍵。也可在編程時用M41 指令實現重力切削、M42 指令實現高速輕切削的切換。
切削加工(主軸高速重力切削時突然停止產生的強力沖擊、斷續(xù)切削產生的沖擊)過程中,傳動鏈中的軸、齒輪與鍵聯接部位配合面長期使用變形、磨損造成配合間隙增大。本次故障主要原因是鍵受損變形、磨損明顯(圖2)。傳動鏈中的軸、齒輪聯接配合軸徑與孔徑因磨損間隙增大。主軸高速重力切削突然停止強力沖擊、斷續(xù)切削沖擊使軸產生變形,造成齒輪中心距變化。
傳動鏈中的軸承長期使用造成的磨損,軸承鋼珠磨損變小、軸承彈導磨損變大造成軸承間隙增大。潤滑不足、密封不良、潤滑油變質造成軸承加速磨損、精度降低引起軸承間隙增大。
(1)加工中心、數控龍門銑床在編寫加工程序時,杜絕主軸從高速突然降為零的方式,應采用分級逐步降低,減少沖擊對傳動鏈精度的損壞,如1000→800→600→400→200→0(r/min)。
(2)大型結構件加工前裝夾固定時,合理分布支撐緊固點,增加剛性、降低加工振動,采用合理切削參數。
(3)設備合理維護、定期保養(yǎng),日常檢查逐一觀察潤滑情況。
(4)條件許可時,適當提高主軸傳遞鏈中齒輪精度、齒輪齒面硬度。
[1] 中國機械工程學會設備維修分會.設備工程實用手冊[M].北京:中國經濟出版社,1999.
[2] 王紅萍.機械設備故障診斷技術與應用[M].西安:西北工業(yè)大學出版社,2001.