数控机床主传动系统常见故障分析

发布者：雪宁    来源：苏州吉海机电有限公司     发布时间：2020-9-25

    数控机床主传动系统常见故障分析

 一、主传动系统

    主传动系统作为机床中最重要的部分也是最常出现故障的部分，它是用来实现机床主运动的，它将主电机的原动力变成可供主轴上刀具切削加工的力矩和切削速度。目前数控机床的主传动系统大致可分为4类：无变速的电机与主轴直联；用V形带连接的一级变速；带有变速齿轮的主传动和电主轴传动。
    主传动系统常见故障有：主轴切削时突然停止转动，主轴发热，主轴箱噪声过大，刀具不能夹紧，刀具夹紧后不能松开及主轴无变速。
   二、故障实例
    1、主轴切削时停止转动
    （1）加工中心在工作过程中主轴停转。机床本身是带有变速齿轮的主传动，摩擦离合器调整过松，离合器磨损都会产生此现象。
检查离合器没有磨损，离合器过松。调整离合器后，机床正常工作。注意，如果离合器磨损较重需更换摩擦片。同时，按照检修周期对设备进行小修，定期调整离合器并更换摩擦片，即可避免此类故障的发生。
    （2）某数控立式加工中心在强力切削时突然停转。机床工作时，电机与主轴由皮带连接。皮带过松、失效，都会产生这一现象。发现皮带松动或失效，更新皮带后便可解决此问题。注意，更换新皮带时，要用汽油清洗皮带表面的油。
    2、主轴发热
    （1）数控机床经过长时间工作，发生主轴过热现象。此机床使用的是电主轴。主轴过热一般是主轴轴承预紧力过大，轴承研伤或损坏，轴承润滑油脂耗尽，润滑油脏或有杂质。
检查后发现轴承润滑油脂耗尽且轻微有研伤。更换新轴承，涂上润滑油脂后即解决。此故障属于保养问题，如果每隔一段时间进行保养维护，即可避免此类故障的发生。
    （2）新购数控快速轻型加工中心，主轴高速旋转时发热严重。数控快速轻型电主轴高速旋转导致的过热的原因，一是主轴轴承，另一个是内藏式主电机。经检查，主轴轴承无问题，是主电机散热问题所致。解决方法是，采用水或油对主电机循环冷却。
    更换新型号润滑油，此问题即解决。注意，对于新购设备严格按照使用说明书进行设备润滑，尽可能少使用替代产品，即使更换润滑油或冷却液，也要使用品质有保证的润滑油或冷却液，方可避免产生不必要的故障。
    3、主轴箱噪声过大
    （1）某加工中心，主轴箱经过数次变挡后，主轴箱噪声变大。设备是带有变速齿轮的主传动。当机床接到变挡指令后，液压缸通过拨叉带动滑移齿轮移动。此时，相啮合的齿轮相互间必然发生冲击和摩擦。齿轮齿面硬度不够，齿端倒角、倒圆不好，变速过快造成齿面破坏或轴承损坏，都会产生这一现象。
    发现齿面凹凸不平，更换齿轮即解决。注意，操作者减少变挡次数或有规律的进行变挡，可减少此类故障的发生。
    （2）某大型数控设备，主轴噪声较大，在无负载的情况下，负载表指示超过50％。检查主轴参数的设定，包括对电机、放大器及伺服增益等进行检查，确认无误。转而分析机械主传动系统故障，包括主轴部件动平衡不良、齿轮磨损、轴承损坏及润滑不良。
    分析检查后，发现主轴轴承损坏，更换轴承后，在脱开机械侧的情况下检查主轴电机运转情况，发现负载表指示正常但仍有较大噪声。注意，出现此现象，即属于机械和电气复合故障，说明速度检测器件PLG有问题。检查后发现PLG安装不正，调整位置后再运行设备，噪声消失。
    4、刀具不能夹紧
    （1）某附带多种刀库的加工中心，换刀过程中出现刀具不能夹紧现象。常见原因有碟形弹簧位移量过小、弹簧夹头损坏或碟形弹簧失效。经检查试验，发现只在换其中一把刀时出现此情况，所以排除上述情况。检查故障刀具，因这把刀为后配刀具，刀柄拉钉过长导致不能夹紧。更换新型刀具后，问题即解决。
    （2）某加工中心主轴定位不良，引发换刀过程中断。开始时出现的次数不多，重新开机后又能工作，但故障的真正原因是主轴在定向后发生位置偏移且主轴定位后如果进行触碰，主轴则会产生相反方向的漂移。检查电气单元无任何报警，该机床的定位采用的是编码器，而编码器最易产生的问题是连接问题，所以决定检查连接部分。
    检查编码器连接时发现，编码器上连接套的紧定螺钉松动使连接套后退，与主轴连接部分间隙过大使旋转不同步。将紧定螺钉按要求固定好后故障消除。注意，发生主轴定位方面的故障时，应根据机床的具体结构进行分析处理，先检查连接部分。
    5、刀具夹紧后不能松开
    某常用的配套FANUC数控床，换刀时，手爪未将主轴中刀具拔出，报警。手爪不能将主轴刀具拔出的原因有刀库不能伸出，主轴松刀液压缸未动作，松刀机构卡死和碟形弹簧压合过紧。
    首先复位，消除报警；如不能消除，则停电后再送电开机。用手动方式将主轴摇下，手动更换主轴刀具，仍不能拔出刀具，故怀疑松刀液压缸有问题。在主轴后部观察，松刀缸未动作而气液转换缸显示无油，发现其供油管脱落。重新安装好供油管后，打开液压缸放气塞放气两次，松刀恢复正常。
    6、主轴无变速
    某数控机床在发出主轴箱变挡指令后，主轴处于慢速来回摇摆状态，一直挂不上挡。主轴无变速的原因通常为变挡液压缸压力不足、变挡液压缸损坏、变挡电磁阀损坏、变挡液压缸拔叉脱落或损坏、变挡液压缸内泄或窜油。经检查，电磁阀正常，油路可以正常切换，液压缸动作，但没有反馈信号，负责发出反馈信号的无触点开关失效，滑移齿轮变挡后不能发出反馈信号均可出现此故障。更换新的液压阀或失效的无触点开关后，故障消除。



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