BK3型6軸數(shù)控立式銑床C軸抖動(dòng)故障

喻曉浩

（首都航天機(jī)械公司 北京）

一、故障現(xiàn)象

BK3型數(shù)控立式銑床C軸（旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)）在加工時(shí)，出現(xiàn)抖動(dòng)情況?？者\(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試C軸，發(fā)現(xiàn)在來(lái)回切換進(jìn)給倍率（10%～100%），尤其是倍率由高到低的時(shí)候，C軸會(huì)出現(xiàn)明顯抖動(dòng)情況。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸抖動(dòng)故障，通常有幾種原因：機(jī)械傳動(dòng)部件（絲杠絲母或者蝸輪蝸桿）磨損或松動(dòng)，出現(xiàn)間隙，導(dǎo)致進(jìn)給不均勻產(chǎn)生抖動(dòng)。導(dǎo)軌面磨損導(dǎo)致進(jìn)給時(shí)負(fù)載過大，出現(xiàn)爬行（類似抖動(dòng)）現(xiàn)象。位置反饋元件（全閉環(huán)控制的數(shù)控設(shè)備），例如光柵尺，編碼器等出現(xiàn)故障，造成位置檢測(cè)信號(hào)出現(xiàn)誤差造成抖動(dòng)。電氣驅(qū)動(dòng)元件故障或者驅(qū)動(dòng)參數(shù)不合理導(dǎo)致。

二、故障排查

（1）機(jī)床C軸采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)方式，全閉環(huán)控制。伺服電機(jī)通過齒形帶傳動(dòng)帶動(dòng)蝸桿。檢查齒形帶預(yù)緊力，正常。電機(jī)和蝸桿兩端的皮帶輪預(yù)緊也正常。檢查蝸輪端頭軸承及鎖緊螺母預(yù)緊力，未發(fā)現(xiàn)松動(dòng)及間隙。拆下電機(jī)，發(fā)現(xiàn)蝸輪蝸桿之間的傳動(dòng)間隙過大，用手轉(zhuǎn)動(dòng)有較大空轉(zhuǎn)量，正常情況下只能有輕微活動(dòng)量。查圖紙可知蝸輪蝸桿間隙可以通過調(diào)整墊調(diào)節(jié)。將調(diào)整墊多次配磨，消除蝸輪蝸桿之間的間隙后測(cè)試C軸，抖動(dòng)現(xiàn)象有一定好轉(zhuǎn)，但工作臺(tái)裝上工件（重0.5 t）后測(cè)試時(shí)，又出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。

（2）檢查位于工作臺(tái)中心下部的C軸位置編碼器，外觀有輕微銹蝕，使用PMW9光柵尺檢測(cè)儀器對(duì)編碼器進(jìn)行檢測(cè)，各種輸出參數(shù)均處于正常狀態(tài)。

（3）分別更換了C軸的伺服驅(qū)動(dòng)模塊、控制板進(jìn)行測(cè)試，沒有明顯效果。系統(tǒng)參數(shù)方面，恢復(fù)了出廠時(shí)的正常NC及PLC備份，比較同型號(hào)機(jī)床C軸位置環(huán)、速度環(huán)增益的參數(shù)，進(jìn)行修改測(cè)試，故障現(xiàn)象沒有本質(zhì)變化。

（4）設(shè)備導(dǎo)軌的潤(rùn)滑采用全自動(dòng)潤(rùn)滑加油裝置，操作者反映，導(dǎo)軌油均按時(shí)加注并且消耗正常。通過檢查蝸輪蝸桿部分，也得到驗(yàn)證。

三、故障定位

仔細(xì)研究工作臺(tái)機(jī)械圖紙后，對(duì)工作臺(tái)中心部分進(jìn)行檢查。將百分表針壓在工作臺(tái)中心基準(zhǔn)孔處，在工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)過程中觀察表針發(fā)現(xiàn)，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心有明顯的偏移（＞0.2 mm）。工作臺(tái)中心精度靠軸承保障，正常情況下的誤差≤0.02 mm。懷疑是工作臺(tái)軸承有磨損，編碼器位置反饋出現(xiàn)誤差而抖動(dòng)。拆下工作臺(tái)，檢查C軸軸承，軸承已經(jīng)完全銹蝕且磨損嚴(yán)重。

四、原因分析

由于廠家將機(jī)床冷卻液的回流槽設(shè)計(jì)為暗槽，通過工作臺(tái)T形槽的兩個(gè)排水孔及內(nèi)部排水槽與底座下方的回流槽連通。但下方回流槽深度過低（最深處＜15 mm），且該機(jī)床未配備切削液過濾系統(tǒng)，切削液使用超過一定時(shí)間后會(huì)逐漸變得粘稠，導(dǎo)致回流不暢。此時(shí)工作臺(tái)軸承會(huì)一直處在較為潮濕的狀態(tài)中，逐漸銹蝕磨損。該設(shè)備所加工的絕大部分零件都需要C軸參與聯(lián)動(dòng)加工，一旦軸承銹蝕，磨損會(huì)急劇加速，最終導(dǎo)致上述故障發(fā)生。

五、故障修理

要想從根本上解決問題，只能更換工作臺(tái)組合軸承。該軸承為INA公司制作的雙列軸向滾子和一列徑向滾子組成的組合轉(zhuǎn)臺(tái)軸承（型號(hào)YRT 325C）。通過精細(xì)裝配，將新軸承安裝完畢，并多次配磨軸承調(diào)整墊，保證軸承的預(yù)緊力。工作完成后，測(cè)試機(jī)床工作臺(tái)，空載情況下運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。為保證加工效果，找一個(gè)重約1 t的試件放在工作臺(tái)上，進(jìn)行反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)測(cè)試，并不斷切換C軸進(jìn)給倍率，工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，達(dá)到預(yù)期維修效果。為了保證工作精度，在維修工作結(jié)束后又利用激光干涉儀，對(duì)C軸的位置精度進(jìn)行檢測(cè)及補(bǔ)償，最終定位精度8.4″，重復(fù)定位2″，反向間隙1.4″，完全符合出廠標(biāo)準(zhǔn)。

六、預(yù)防措施

由于在加工時(shí)經(jīng)常用到機(jī)床的C軸，為保證維修后工作臺(tái)使用的穩(wěn)定性，防止發(fā)生類似故障，必須保證冷卻液回流暢通。為此，在冷卻液箱體上安裝一套過濾除油系統(tǒng)，將冷卻液中的油泥及雜質(zhì)除去，保證冷卻液在工作臺(tái)下方的回流暢通。避免再次出現(xiàn)因冷卻液回流不及時(shí)，造成軸承銹蝕的問題。