XK2420 龍門鏜銑床典型故障維修

陳林邦，蘇 龍

（沈機集團昆明機床股份有限公司，云南昆明 650203）

0 引言

公司設(shè)計生產(chǎn)的XK24 系列定梁式龍門鏜銑加工中心（圖1），立柱固定在床身側(cè)面，橫梁固定在2 個立柱上，在橫梁上裝有滑枕式鏜銑頭（主軸），組成龍門框架式結(jié)構(gòu)，具有較高熱對稱性和動靜特性，整機剛性高，穩(wěn)定性好；主軸由交流伺服主軸電機經(jīng)聯(lián)軸器輸入動力，經(jīng)齒輪副傳動至空心主軸，實現(xiàn)主軸（SP軸）回轉(zhuǎn)運動；主軸變速箱采用高、低兩擋液壓變速，具有變速范圍寬、轉(zhuǎn)速高、功率損失小、輸出扭矩大的特點；直線進給各軸主傳動采用全數(shù)字交流伺服電機，各軸位置檢測系統(tǒng)配置德國HEIDENHAIN（或西班牙FAGOR）光柵尺外置和編碼器，保證了機床運轉(zhuǎn)時的定位精度和工作精度；電氣控制方面標配德國西門子SINUMERIK 840D sl，SINAMICS S120 數(shù)字伺服系統(tǒng)（選配日本FANUC 公司0i MD 數(shù)字系統(tǒng)及伺服驅(qū)動系統(tǒng)），具有人機對話、軌跡顯示、故障自診斷、自動報警功能。使用過程中，出現(xiàn)具有代表性的典型故障。

圖1 XK24 系列定梁式龍門鏜銑加工中心

1 主軸噪聲異常類故障

1.1 故障現(xiàn)象

主軸低速擋位（20～800）RPM 運轉(zhuǎn)時，主軸運作正常，但主軸變速箱箱體噪聲很大；通過系統(tǒng)自帶診斷功能空載監(jiān)控主軸負載大于正常范圍。

1.2 故障分析

XK2420 主傳動采用德國西門子主軸伺服電機，配置自制最優(yōu)傳動比的減速箱，變速箱采用高低2 擋液壓自動換擋機構(gòu)，主軸轉(zhuǎn)速（20～3000）r/min，低擋時轉(zhuǎn)速（20～800）r/min，變速范圍寬，功率損失小，輸出扭矩大。異常噪聲發(fā)生在低速擋位，高速擋位聲音正常，判斷故障范圍為低速擋齒輪部分。

1.3 故障處理

（1）清理設(shè)備工件，打掃設(shè)備衛(wèi)生，懸掛設(shè)備維修指示牌，放置設(shè)備維修防護欄。

（2）現(xiàn)場主軸換擋測試高低擋位切換順暢，但切換時有輕微沖擊及打齒嫌疑，低擋運轉(zhuǎn)主軸，監(jiān)控主軸空載負載10 %，鎖定箱體內(nèi)部故障。

（3）拆卸變速箱體后部，從維修窗口觀察到箱體內(nèi)高擋齒輪在低擋狀態(tài)下與低擋齒輪有輕微干涉現(xiàn)象；換擋撥叉連接的齒輪與低擋另外一個齒輪有明顯干涉；箱體底部有些許干涉產(chǎn)生的鐵粉末。

（4）拆卸換擋油缸活塞桿與檔位齒輪撥叉連接部件，檢查活塞桿行程時發(fā)現(xiàn)擋位齒輪撥叉上下擺動間隙>4 mm，懷疑擋位齒輪撥叉軸承損壞。

（5）機床斷電，機床工作臺上搭設(shè)高度足夠的腳手架，拆卸滑枕防護罩，拆卸主軸電機，拆卸變速箱前蓋板，拆解傳動軸組各花鍵軸、軸承、齒輪軸并做好相應(yīng)標記，拆卸檔位齒輪撥叉組，檢查確認軸承損壞、軸承擋圈損壞。

（6）拆卸損壞擋圈、軸承，購買同品牌16015 軸承及擋圈備件準備更換。

（7）清洗撥叉組零部件，修整檔位齒輪撥叉組齒輪在使用中產(chǎn)生的毛刺，重新組裝撥叉組，檢查組裝完成后的撥叉組撥叉上下擺動間隙<0.5 mm。

（8）修整傳動組各齒輪、花鍵軸的毛刺，清洗各零部件，重新組裝并按拆卸標記恢復安裝傳動軸組各花鍵軸、軸承、齒輪軸、拆卸檔位齒輪撥叉組、油管。

（9）拆卸換擋油缸進出油口接頭，手動強制活塞桿檢查高低擋位與活塞桿上下行程極限對應(yīng)情況。高檔時活塞行程上端極限，傳動齒輪組嚙合90%，箱體內(nèi)部上方還有充足余量，各齒輪組無干涉現(xiàn)象；低檔時活塞行程下端極限，傳動齒輪組嚙合95%以上，箱體內(nèi)部下方余量緊湊，高擋齒輪在低檔狀態(tài)下與低擋齒輪間隙較小，實測間隙0.7 mm，在極端情況下可能會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

（10）檢查換擋活塞桿與擋位齒輪撥叉連接情況，發(fā)現(xiàn)已到達提升擋位齒輪撥叉組極限，為避免高擋齒輪在低擋狀態(tài)下與低擋齒輪干涉，可加工活塞桿或墊高油缸安裝位置提升擋位齒輪撥叉組。

（11）考慮到該換擋油缸活塞桿之前不明原因斷裂過，故選取墊高油缸安裝位置方式提升擋位齒輪撥叉組方式進行處理：用戶處現(xiàn)場可提供3 mm 左右墊圈若干，測量選取5 塊尺寸相近墊片，均布于油缸安裝面并緊固油缸安裝。

（12）再次手動強制活塞桿檢查高低擋位與活塞桿上下行程極限對應(yīng)情況。高擋時活塞行程上端極限，傳動齒輪組嚙合92%，各齒輪組無干涉現(xiàn)象；低擋時活塞行程下端極限，傳動齒輪組嚙合>92%，高擋齒輪在低擋狀態(tài)下與低擋齒輪間隙3.5 mm，不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。

（13）恢復安裝主軸電機、各拆卸油管，設(shè)備上電并換擋測試，檢查主軸高擋和低擋狀態(tài)下各齒輪組相互均無干涉，可明顯觀察間隙量足夠。但觀察到主軸擋位切換時箱體檔位齒輪內(nèi)相互嚙合沖擊明顯，尤其是切換至低擋時，觀察到活塞桿動作太過迅速，多次調(diào)整擋位切換的調(diào)壓閥至最佳狀態(tài)，沖擊有所減小，但齒輪相互嚙合還是不夠柔和。

（14）檢查主軸換擋壓力表指示為8 MPA，調(diào)整降低壓力并觀察換擋沖擊及檔位到位情況，當壓力調(diào)整至4 MPA 時換擋比較柔和，且能迅速換擋到位，觀察變速箱處無沖擊現(xiàn)象，確認壓力適中；測試主軸松拉刀功能及附件頭松夾功能正常，確定換擋壓力的調(diào)整未影響主軸松拉刀功能及附件頭松夾功能。

（15）恢復變速箱蓋板并做密封處理，低擋各轉(zhuǎn)速段運轉(zhuǎn)主軸測試噪聲正常，高擋各轉(zhuǎn)速段運轉(zhuǎn)主軸測試噪聲正常，交用戶各轉(zhuǎn)速測試后確認故障消除，恢復滑枕防護罩，清理現(xiàn)場環(huán)境，交付用戶觀察使用。

2 結(jié)束語

對設(shè)備主軸低速擋位噪聲異常故障的分析、處理、排除，發(fā)現(xiàn)該系列機床出現(xiàn)換擋油缸活塞斷裂及換擋撥叉齒輪的損壞原因是換擋壓力調(diào)整不合適，導致主軸換擋時活塞桿沖擊較大。故障維修詳細記錄幫助維修人員更快更好的處理設(shè)備故障，提高設(shè)備維修效率。