大型五軸數控龍門銑床的維修與保養
2022-7-27 來源：海申機電總廠（象山） 作者：李 峰
摘要：大型五軸數控龍門銑床被廣泛應用于機械加工領域，然而，在大多數情況下，人們只注重各種功能的使用，卻忽視了科學合理的使用方法及日常維護，這無疑對設備正常運行構成了潛在威脅。簡單論述了大型五軸數控龍門銑床的常見故障，包括主軸部分故障、進給伺服系統故障等。介紹了故障的診斷及排除方法，最后簡述了銑床主軸部件、進給傳動鏈、自動換刀裝置的保養。
關鍵詞：大型五軸 數控龍門銑床 保養與維修
隨著我國制造業的迅猛發展，大型五軸數控龍門銑床將會在機械加工范疇內獲得廣泛的應用。大型五軸數控龍門銑床是一類技術量值相對高、加工多元化、操控復雜的機械加工設備。在使用過程中，機械破損、磨損、運作條件相對差、工作者操作規劃性相對小等，導致大型五軸數控龍門銑床發生故障失去效用，給公司生產運作帶來極大的消極影響。由此可見，維護是一項非常重要的工作。大型五軸數控龍門銑床的維護難度遠遠大于普通機床，這就要求維修人員具備一定的維修技能和經驗，并充分了解設備內部結構和工作條件，采取先進可靠的技術手段及時進行維修。
1、大型五軸數控龍門銑床常見故障
1.1 主軸部分常見故障
常規來看，主軸驅動體系理應擁有寬的恒功率區域，加減速時長相對少、調速范疇廣、過載水準高、電機溫值相對低、噪音低。主軸的常規故障包括主軸傳動體系故障、液壓系統故障與主軸的流量測試儀故障。因為大部分電動機利用直流調速或變頻調速，所以其主軸箱架構比常規龍門銑削架構單一化。操作中最可能出現故障的位置是刀具自動調速裝置和主軸中的自動擰緊裝配。
1.2 進給伺服系統常見故障
進給伺服系統可視作大型五軸數控龍門銑床的關鍵部分，也是同常規銑床不同的獨特部件。它定位準確度相對高，對追蹤指定信號響應速度快，平穩性相對較優，確保進給伺服系統的常態化運作。進給伺服系統管控銑床運動零部件的變動，重點是直線運動。常見故障主要集中在伺服控制單元、位置反饋部分和伺服電機。常規的檢測進程是看能否有伺服激活信號，即依據可編程邏輯控制器（PLC）程序查測激活條件是否滿足，而后能夠看到屏幕軸的數值是否變動，伺服軸是否出現移動現象，伺服單元上是否存在命令電壓，來確析位置反饋或伺服電機及機械性難題。
1.3 常見故障案例
國產 17 m 數控銑床的 y 軸伺服系統呈現出 y軸驅動器過度承載。檢查發現沒有機械負載問題，進一步檢查發現機床油泄漏到電機上，導致電機損壞。更換 y 軸伺服電機后，伺服系統恢復正常。交流三相異步電動機故障是最常見的。電動機的接地會增加瞬時電流，進而導致斷路器斷開。輔助電路輸入和輸出點的斷路器故障也很常見。在智能換刀配置發生故障時，常規展現為定位偏差加大，刀庫運動出現損害，機械手運動偏差增大、平穩性下降，機械手握力差。如果故障愈加嚴重，就會導致更換刀具時被卡住，從而導致設備暫停運作。
2、大型五軸數控龍門銑床的故障診斷
2.1 利用數控系統的自診斷功能
數控系統常規上均配置了相對完備的自診斷體系。無論是國產系統還是國外先進系統，都可以在數控系統運行或電氣初始化過程中對每個接口或自身進行相應的自診斷。所以維修工作者一定要熟悉診斷體系提供的各類消息反饋，這是確保修復工作精準有效的基礎。根據指令信息，詳細分析故障范圍，并利用故障分量進行準確定位。進口數控系統故障僅可以到板級，芯片級修復常規上會交由各數控體系制造商的售后組展開。數控設施的故障可分為軟件故障及由外部硬件故障導致的硬件故障。軟件故障是由操作和調整不當引起的，大多數發生在設備初始使用期間或設備用戶的調整期間。硬件故障是維護中常見的故障。常規來講，它是由檢測電源、液壓系統、氣動系統、電動施行器與機器設施的問題導致的。
2.2 利用 PLC 程序的邏輯查找
目前，PLC 管控儀是附著在數控體系之上的。所以控制器展開釋析判斷時，修復工作者一定要采用梯形圖，因為圖形編程器（CRT）能夠清楚明了地察析數控體系的輸入 / 輸出（I/O）操控。維修人員通過對 PLC 程序進行邏輯分析，可以快速發現存在故障的具體元件。利用 PLC 的梯形圖，可以定位數控機床（CNC）系統結構和銑床的故障，然后確定故障的位置（液壓、電氣、氣動或機械）。
2.3 與操作人員積極交流溝通
操作工作者對大型五軸數控龍門銑床的運作狀態有相對深層的了解，也是發現故障的首要人員。所以，一旦有故障出現，維修工作者通常不能直接開展修復工作。他們必須首先與操作人員積極溝通，確定機器處于哪種操作狀態，會發生什么后果，哪種類型的故障頻繁發生，以及操作是否符合規則。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提供了可靠的參考數據。
3、大型五軸數控龍門銑床的保養
3.1 主軸部件保養
由于大多數大型五軸數控龍門銑床都使用調速電機，因此它們的主軸箱結構非常簡單。操控中最可能出現故障的部位是刀具智能化調速配置及主軸自動擰緊架構。為了確保在停電或運作時不會出現自動松動現象，需用彈簧夾緊刀具的自動夾緊機構，且在銑床上設置行程開關。若夾緊后不可自動松開刀片，可對螺旋彈簧螺母、行程開關或松開刀筒的壓力進行一定的調節，以使其與縮減彈簧閉合量相適應。其次，應注意主軸箱的噪音和主軸的加熱情況。需定時清潔主軸箱，并且添置合適的潤滑劑，以保障主軸潤滑。另外，還需注意主軸與主軸箱間的摩擦及清潔工作。
3.2 進給傳動鏈保養
在進給傳動系統中，一般采用塑料導軌、靜壓導軌、滾動導軌、靜壓螺母副和滾珠絲杠副。因此，當進給鏈發生故障時，其主要的外部性能表現是運動質量大大降低。例如，內部機械零件不向相應零件移動、蠕變、中斷操作、加寬反向間隙、降低定位精度、增加軸承噪音。針對此類故障，可以采取下列措施：
（1）提升傳動精度。科學調節每對齒輪運動的預緊力，對松動的零部件進行恰當的調控，以完全消除傳動中的間隙，縮減傳動鏈的相關度值。也可以在傳動鏈上安裝多個齒輪減速器。（2）提高傳動剛度。若設施內部剛度不充分，則需適度調節支撐構件和螺母副間的預緊力，且選用合適的螺釘，這會對滑架與工作臺的振動及爬行產生一定影響。傳動鏈還可能存在反向死區，這將直接影響傳輸的準確性。
3.3 自動換刀裝置
若刀具沒有夾緊，則需在彈簧的儲放、組裝使用及修復中夾緊彈簧。因此制造商應編寫操作說明，指定存儲環境、安裝和使用方法，分析常見故障和故障排除方法并同時交付產品。正確引導用戶按期保管、使用、維護、維修和更換防水電連接器將大大降低用戶成本。如果蝸桿軸與電機軸之間的聯軸器松動或機械連接緊密，則刀庫將無法正常旋轉，因此必須及時擰緊聯軸器上的螺釘。如果刀具庫的運動不規范，不能到達指定位置，可歸因于電機傳動誤差或旋轉誤差。若不能通過工具套筒對工具展開夾緊工作，則需科學調整工具套筒上的螺釘且擰緊彈簧，從而擰緊夾緊銷。如果刀套未完全就位，先檢查叉子的位置或對限位開關進行調整。
4、結語
大型五軸數控龍門銑床內部架構與修復技藝相對繁雜，對操作工作者與修復工作者提出了相對高的要求。操作工作者理應精準把控操作流程，隨時觀察設施的運作狀況。維修人員需掌握熟練的維修技以及大量專業知識以便及時排除故障，同時要做好日常維護工作以降低故障發生率。技術探研單位理應增強技術的探研力度，主動引進國際先進技術，提升大型五軸數控龍門銑床的運行平穩性、加工精準值與加工速率。
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