大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床的維修與保養(yǎng)

李峰

海申機(jī)電總廠（象山）（浙江寧波 315718）

隨著我國(guó)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床將會(huì)在機(jī)械加工范疇內(nèi)獲得廣泛的應(yīng)用。大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床是一類(lèi)技術(shù)量值相對(duì)高、加工多元化、操控復(fù)雜的機(jī)械加工設(shè)備。在使用過(guò)程中，機(jī)械破損、磨損、運(yùn)作條件相對(duì)差、工作者操作規(guī)劃性相對(duì)小等，導(dǎo)致大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床發(fā)生故障失去效用，給公司生產(chǎn)運(yùn)作帶來(lái)極大的消極影響。由此可見(jiàn)，維護(hù)是一項(xiàng)非常重要的工作。大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床的維護(hù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通機(jī)床，這就要求維修人員具備一定的維修技能和經(jīng)驗(yàn)，并充分了解設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作條件，采取先進(jìn)可靠的技術(shù)手段及時(shí)進(jìn)行維修。

1 大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床常見(jiàn)故障

1.1 主軸部分常見(jiàn)故障

常規(guī)來(lái)看，主軸驅(qū)動(dòng)體系理應(yīng)擁有寬的恒功率區(qū)域，加減速時(shí)長(zhǎng)相對(duì)少、調(diào)速范疇廣、過(guò)載水準(zhǔn)高、電機(jī)溫值相對(duì)低、噪音低。主軸的常規(guī)故障包括主軸傳動(dòng)體系故障、液壓系統(tǒng)故障與主軸的流量測(cè)試儀故障。因?yàn)榇蟛糠蛛妱?dòng)機(jī)利用直流調(diào)速或變頻調(diào)速，所以其主軸箱架構(gòu)比常規(guī)龍門(mén)銑削架構(gòu)單一化。操作中最可能出現(xiàn)故障的位置是刀具自動(dòng)調(diào)速裝置和主軸中的自動(dòng)擰緊裝配。

1.2 進(jìn)給伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障

進(jìn)給伺服系統(tǒng)可視作大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床的關(guān)鍵部分，也是同常規(guī)銑床不同的獨(dú)特部件。它定位準(zhǔn)確度相對(duì)高，對(duì)追蹤指定信號(hào)響應(yīng)速度快，平穩(wěn)性相對(duì)較優(yōu)，確保進(jìn)給伺服系統(tǒng)的常態(tài)化運(yùn)作。進(jìn)給伺服系統(tǒng)管控銑床運(yùn)動(dòng)零部件的變動(dòng)，重點(diǎn)是直線運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)故障主要集中在伺服控制單元、位置反饋部分和伺服電機(jī)。常規(guī)的檢測(cè)進(jìn)程是看能否有伺服激活信號(hào)，即依據(jù)可編程邏輯控制器（PLC）程序查測(cè)激活條件是否滿足，而后能夠看到屏幕軸的數(shù)值是否變動(dòng)，伺服軸是否出現(xiàn)移動(dòng)現(xiàn)象，伺服單元上是否存在命令電壓，來(lái)確析位置反饋或伺服電機(jī)及機(jī)械性難題。

1.3 常見(jiàn)故障案例

國(guó)產(chǎn)17 m數(shù)控銑床的y軸伺服系統(tǒng)呈現(xiàn)出y軸驅(qū)動(dòng)器過(guò)度承載。檢查發(fā)現(xiàn)沒(méi)有機(jī)械負(fù)載問(wèn)題，進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)床油泄漏到電機(jī)上，導(dǎo)致電機(jī)損壞。更換y軸伺服電機(jī)后，伺服系統(tǒng)恢復(fù)正常。交流三相異步電動(dòng)機(jī)故障是最常見(jiàn)的。電動(dòng)機(jī)的接地會(huì)增加瞬時(shí)電流，進(jìn)而導(dǎo)致斷路器斷開(kāi)。輔助電路輸入和輸出點(diǎn)的斷路器故障也很常見(jiàn)。在智能換刀配置發(fā)生故障時(shí)，常規(guī)展現(xiàn)為定位偏差加大，刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)損害，機(jī)械手運(yùn)動(dòng)偏差增大、平穩(wěn)性下降，機(jī)械手握力差。如果故障愈加嚴(yán)重，就會(huì)導(dǎo)致更換刀具時(shí)被卡住，從而導(dǎo)致設(shè)備暫停運(yùn)作。

2 大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床的故障診斷

2.1 利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能

數(shù)控系統(tǒng)常規(guī)上均配置了相對(duì)完備的自診斷體系。無(wú)論是國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)還是國(guó)外先進(jìn)系統(tǒng)，都可以在數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行或電氣初始化過(guò)程中對(duì)每個(gè)接口或自身進(jìn)行相應(yīng)的自診斷。所以維修工作者一定要熟悉診斷體系提供的各類(lèi)消息反饋，這是確保修復(fù)工作精準(zhǔn)有效的基礎(chǔ)。根據(jù)指令信息，詳細(xì)分析故障范圍，并利用故障分量進(jìn)行準(zhǔn)確定位。進(jìn)口數(shù)控系統(tǒng)故障僅可以到板級(jí)，芯片級(jí)修復(fù)常規(guī)上會(huì)交由各數(shù)控體系制造商的售后組展開(kāi)。數(shù)控設(shè)施的故障可分為軟件故障及由外部硬件故障導(dǎo)致的硬件故障。軟件故障是由操作和調(diào)整不當(dāng)引起的，大多數(shù)發(fā)生在設(shè)備初始使用期間或設(shè)備用戶的調(diào)整期間。硬件故障是維護(hù)中常見(jiàn)的故障。常規(guī)來(lái)講，它是由檢測(cè)電源、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)施行器與機(jī)器設(shè)施的問(wèn)題導(dǎo)致的。

2.2 利用PLC程序的邏輯查找

目前，PLC管控儀是附著在數(shù)控體系之上的。所以控制器展開(kāi)釋析判斷時(shí)，修復(fù)工作者一定要采用梯形圖，因?yàn)閳D形編程器（CRT）能夠清楚明了地察析數(shù)控體系的輸入/輸出（I/O）操控。維修人員通過(guò)對(duì)PLC程序進(jìn)行邏輯分析，可以快速發(fā)現(xiàn)存在故障的具體元件。利用PLC的梯形圖，可以定位數(shù)控機(jī)床（CNC）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和銑床的故障，然后確定故障的位置（液壓、電氣、氣動(dòng)或機(jī)械）。

2.3 與操作人員積極交流溝通

操作工作者對(duì)大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床的運(yùn)作狀態(tài)有相對(duì)深層的了解，也是發(fā)現(xiàn)故障的首要人員。所以，一旦有故障出現(xiàn)，維修工作者通常不能直接開(kāi)展修復(fù)工作。他們必須首先與操作人員積極溝通，確定機(jī)器處于哪種操作狀態(tài)，會(huì)發(fā)生什么后果，哪種類(lèi)型的故障頻繁發(fā)生，以及操作是否符合規(guī)則。操作者提供的信息為維修工作者迅速判析故障原由及修復(fù)提供了可靠的參考數(shù)據(jù)。

3 大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床的保養(yǎng)

3.1 主軸部件保養(yǎng)

由于大多數(shù)大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床都使用調(diào)速電機(jī)，因此它們的主軸箱結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。操控中最可能出現(xiàn)故障的部位是刀具智能化調(diào)速配置及主軸自動(dòng)擰緊架構(gòu)。為了確保在停電或運(yùn)作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)松動(dòng)現(xiàn)象，需用彈簧夾緊刀具的自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，且在銑床上設(shè)置行程開(kāi)關(guān)。若夾緊后不可自動(dòng)松開(kāi)刀片，可對(duì)螺旋彈簧螺母、行程開(kāi)關(guān)或松開(kāi)刀筒的壓力進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)，以使其與縮減彈簧閉合量相適應(yīng)。其次，應(yīng)注意主軸箱的噪音和主軸的加熱情況。需定時(shí)清潔主軸箱，并且添置合適的潤(rùn)滑劑，以保障主軸潤(rùn)滑。另外，還需注意主軸與主軸箱間的摩擦及清潔工作。

3.2 進(jìn)給傳動(dòng)鏈保養(yǎng)

在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般采用塑料導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓螺母副和滾珠絲杠副。因此，當(dāng)進(jìn)給鏈發(fā)生故障時(shí)，其主要的外部性能表現(xiàn)是運(yùn)動(dòng)質(zhì)量大大降低。例如，內(nèi)部機(jī)械零件不向相應(yīng)零件移動(dòng)、蠕變、中斷操作、加寬反向間隙、降低定位精度、增加軸承噪音。針對(duì)此類(lèi)故障，可以采取下列措施：（1）提升傳動(dòng)精度?？茖W(xué)調(diào)節(jié)每對(duì)齒輪運(yùn)動(dòng)的預(yù)緊力，對(duì)松動(dòng)的零部件進(jìn)行恰當(dāng)?shù)恼{(diào)控，以完全消除傳動(dòng)中的間隙，縮減傳動(dòng)鏈的相關(guān)度值。也可以在傳動(dòng)鏈上安裝多個(gè)齒輪減速器。（2）提高傳動(dòng)剛度。若設(shè)施內(nèi)部剛度不充分，則需適度調(diào)節(jié)支撐構(gòu)件和螺母副間的預(yù)緊力，且選用合適的螺釘，這會(huì)對(duì)滑架與工作臺(tái)的振動(dòng)及爬行產(chǎn)生一定影響。傳動(dòng)鏈還可能存在反向死區(qū)，這將直接影響傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

3.3 自動(dòng)換刀裝置

若刀具沒(méi)有夾緊，則需在彈簧的儲(chǔ)放、組裝使用及修復(fù)中夾緊彈簧。因此制造商應(yīng)編寫(xiě)操作說(shuō)明，指定存儲(chǔ)環(huán)境、安裝和使用方法，分析常見(jiàn)故障和故障排除方法并同時(shí)交付產(chǎn)品。正確引導(dǎo)用戶按期保管、使用、維護(hù)、維修和更換防水電連接器將大大降低用戶成本。如果蝸桿軸與電機(jī)軸之間的聯(lián)軸器松動(dòng)或機(jī)械連接緊密，則刀庫(kù)將無(wú)法正常旋轉(zhuǎn)，因此必須及時(shí)擰緊聯(lián)軸器上的螺釘。如果刀具庫(kù)的運(yùn)動(dòng)不規(guī)范，不能到達(dá)指定位置，可歸因于電機(jī)傳動(dòng)誤差或旋轉(zhuǎn)誤差。若不能通過(guò)工具套筒對(duì)工具展開(kāi)夾緊工作，則需科學(xué)調(diào)整工具套筒上的螺釘且擰緊彈簧，從而擰緊夾緊銷(xiāo)。如果刀套未完全就位，先檢查叉子的位置或?qū)ο尬婚_(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)整。

4 結(jié)語(yǔ)

大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床內(nèi)部架構(gòu)與修復(fù)技藝相對(duì)繁雜，對(duì)操作工作者與修復(fù)工作者提出了相對(duì)高的要求。操作工作者理應(yīng)精準(zhǔn)把控操作流程，隨時(shí)觀察設(shè)施的運(yùn)作狀況。維修人員需掌握熟練的維修技術(shù)以及大量專(zhuān)業(yè)知識(shí)以便及時(shí)排除故障，同時(shí)要做好日常維護(hù)工作以降低故障發(fā)生率。技術(shù)探研單位理應(yīng)增強(qiáng)技術(shù)的探研力度，主動(dòng)引進(jìn)國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，提升大型五軸數(shù)控龍門(mén)銑床的運(yùn)行平穩(wěn)性、加工精準(zhǔn)值與加工速率。