一、加工中心（xīn）主軸故障

1、加工中心主軸編碼器輸出（chū）軸斷故障的分析與排除

某公司主要生產 73.5 k W( 100 馬力（lì）) 以上輪式拖拉機，NC800 臥式加工中心承（chéng）擔著半軸殼體的加工任務，近段（duàn）時間，在機床使（shǐ）用過程中頻繁出現（xiàn）主（zhǔ）軸報警的故障現象，即在主軸定向時發生主（zhǔ）軸輪廓（kuò）監控報警。經過快速檢查確認，故障原因是主軸位（wèi）置編碼器與主軸箱連接（jiē）的輸出軸斷裂，導致不（bú）能檢測主軸轉速，出現報警。

當時正值高產月，如果不盡快排除故障，將嚴重影（yǐng）響拖（tuō）拉機的生產進度。經查閱相關圖紙資（zī）料，該主軸編（biān）碼器輸出軸結構以及斷裂部位如（rú）圖 1 所示( 圖中未注尺寸（cùn）單位: mm) 。  

圖1 主軸編碼器輸（shū）出軸結構及斷裂部位

針對（duì）該故障，正常的維（wéi）修方法是: 整體拆卸主軸（zhóu）箱，分解傳動機構，拆出輸出軸，測繪尺寸並加工備件，然後進行更換安裝。但此維修方法難度（dù）大，拆卸時間長。綜（zōng）合主軸箱的拆（chāi）卸、解體、安裝，再加上測（cè）繪、加工備件等（děng），整體停機時間應該在一（yī）周以上，費力費時，且對該公司生產任務的完成造成嚴重影響，需（xū）要想盡一切辦法盡快（kuài）排除設備故障，保證（zhèng）正常生產。

經過研究分析，根據編碼（mǎ）器輸出軸（zhóu）現場斷裂部位，以及現場空間大小（xiǎo），可以利用改進主軸箱位置編碼器輸出軸（zhóu）鎖母來解決（jué）該問題。這裏存在的（de）主（zhǔ）要不確定因素是同軸度問（wèn）題（tí），因為編碼器軸跳動應該小（xiǎo）於0．10 mm。決定利用編碼器（qì）輸出軸末（mò）端外螺紋 M20×1.5 加工一根（gēn）內螺紋（wén）軸，原編碼器采用 2 個結合子，現改為一個結合子。

圖2 新設計的輸（shū）出軸（zhóu）鎖母( 圖中未注尺寸單位: mm)

圖2 是新設計的輸出軸鎖（suǒ）母（mǔ）。加工出來的過渡軸安裝後經百分表驗證，跳動僅 0．05 mm，完（wán）全滿足編碼器的精（jīng）度要求。經尺寸測繪、加工、安裝，在多部門的（de）快（kuài）速協助下，該問題迅速得到了解決，僅（jǐn）用時 8 h 即（jí）恢複（fù）了（le）正常（cháng）生產。沒（méi）有拆解（jiě）主軸箱，大大（dà）減少（shǎo）了設備停歇時間，為以後類似故障提供了一個好的解決思（sī）路。

  2、加工中心主軸拉刀機（jī）構的故（gù）障（zhàng）分析與排除

DMC1035C 立式加工中心擔負著（zhe）殼體類零件的主要加工任務。近段時間以來，設備開始出現主軸鬆緊刀嚴重異響的故障現象（xiàng），導致緊刀（dāo）信號不到位，換刀過（guò）程無（wú）法繼續進行，嚴重影響生產任務的順（shùn）利進行。

此台機床是德國進口設備，屬（shǔ）於電主軸結構，沒有圖紙可以查閱主軸拉刀機構的工作原理，在谘詢廠家服務人員後，他們為了技術（shù）保密，直接告訴要更換整套拉（lā）刀機構，而且價格昂貴，服務時間不定。在國產發動機更新換代的背景下（xià），為了不影響高產月的生產任（rèn）務，為了消（xiāo）除主軸（zhóu）拉不緊刀的安（ān）全隱患，經設備部門領導批準，決定自己（jǐ）嚐試拆卸主軸，修（xiū）複主軸鬆緊刀出現的嚴重（chóng）異（yì）響故障。 

1) 拆卸外部防護罩( 見圖 3 ) 。手動方式下，多（duō）次（cì）試驗並觀察主軸的鬆緊刀過（guò）程（chéng），初步確定（dìng）異響的（de）發生（shēng）部位。 

圖3 主軸外部防護罩的拆除

2) 在多次觀（guān）察主軸裝卸刀的過程（chéng）中，發現主軸在鬆刀時會發出“嘭”的異響，而且（qiě）響聲比較大。摘掉主軸（zhóu）上的刀具，檢查拉爪並沒有發現明顯磨損的情況，排除了拉爪與刀柄撞擊發出異響的可能( 見圖 4) 。 

圖4 主（zhǔ）軸拉爪（zhǎo）並沒有發現明顯的撞擊痕跡

3) 一般主軸的拉（lā）刀機構都（dōu）可以通過調整（zhěng）缸體帶動拉刀杆的行程來滿足主軸鬆緊刀的（de）程度，於是（shì）想通過調整拉刀行程來嚐試消除拉刀的異響故障，但是這樣就必須（xū）脫開主軸電機，由於此（cǐ）台設備屬於電主軸結構，所以需要拆出整個主軸才能觀（guān）察到（dào）內部缸體與拉刀杆的結構原理。

4) 拆出整個主軸後( 見圖 5) ，我們發現拉刀機構的行程是由（yóu） 2 個氣缸組成的增壓缸( 見圖 6) 來控（kòng）製（zhì），而增壓缸末端有一個卡簧發生了明顯的位移與變形，分析後發現（xiàn）此卡簧正（zhèng）是起到增壓缸末端活塞的限位作用。由於（yú）卡簧限不住位，所以缸體的活（huó）塞在縮回時縮不到位，攏不住氣，即導致鬆刀時出現異響。

圖5 拆出（chū）主軸，脫出拉刀機構

圖6 2個缸（gāng）體（tǐ）組成的（de）增壓缸

圖7 拆除損壞的卡簧與密封

5) 更換損壞（huài）的卡簧和密封( 見（jiàn）圖 7) 後，利用壓（yā）縮空氣接（jiē）兩路氣管進行了鬆緊刀的試驗，沒（méi）有出現鬆刀異響的（de）故障現象，於是重新安裝調試，解（jiě）決了這（zhè）一疑難故障。

經過 2 個月（yuè）的修複，完成了從拆卸拉刀機構、清（qīng）理髒（zāng）灰，到（dào）分析問題、掌握其工作原理（lǐ）、更換備件?一係列維修工作（zuò）( 見圖 8) ，有效（xiào）地解決了換刀故障頻繁發生的問題，提高了設備使用效（xiào）率，生產效率大大提（tí）高。 

圖（tú）8 故（gù）障排除後設備運行正常

3、加工中心鏜孔圓度誤（wù）差的故障（zhàng）分析與（yǔ）排除

該公司加工中心種類繁多，加工工藝複雜多變。加工中心在加工傳動箱殼（ké）體類（lèi）零件的鏜孔時圓度誤差不穩定，有時超差達到 0． 05 mm 左右，X 軸相對於工作（zuò）台回轉中心機械原點的（de）位（wèi）置也極不穩定，反映到箱體的加工精度很難保證，嚴重影響了（le）傳動箱殼（ké）體（tǐ）類零件（jiàn）的加工精度，直接影響了產品質量的提升。為了提升產（chǎn）品質量，解決鏜孔圓度誤差及確保 X 軸零點穩定就顯（xiǎn）得尤為重要（yào）。

1) 針對各機床的不同情況，製定合理的（de）解決方案（àn）。例如: Ｒ1200－U 加工中心在加（jiā）工過程（chéng）中出（chū）現鏜孔橢圓現象，是拉刀不緊導致; Storm1400 加（jiā）工（gōng）中心的鏜孔橢圓現象是主軸軸（zhóu）承磨損導致; HPC800 加工中心（xīn）鏜（táng）孔圓度誤差及 X 軸零點不穩是絲杠與（yǔ）軸承之間的傳動間隙過大導致。

2) 首先（xiān）檢查各機床的主軸跳（tiào）動，檢查主軸（zhóu）拉（lā）刀機構，必要時更換，保證拉刀（dāo）可靠。例如: Ｒ1200－U加工中心（xīn）更換拉刀杆與碟簧後，有效（xiào）地降低（dī）了圓度誤差。

3) 檢查（chá）主（zhǔ）軸軸承是否因磨損導致軸承預（yù）緊不夠（gòu）而影響主軸跳動。如果發現軸承磨損，則更換主軸軸承，例如: Storm1400 加工中心在（zài）更（gèng）換主軸軸承後明顯改善了加工過（guò）程中的鏜孔橢（tuǒ）圓問題。

4) 臨末檢查 X 軸絲杠（gàng）及軸承間隙。如果間隙調整未果時就要更換軸承及絲杠，從而徹底消除傳動（dòng）間隙（xì）。例如: HPC800 加工中心（xīn）鏜孔圓度誤差及 X軸零點不穩就是（shì）絲杠與軸承的傳動間隙過大（dà）導致的。在更換 X 軸軸承與絲杠之後（hòu），調整 X 軸平衡，檢驗 X 軸零點，有效地控製（zhì）了（le）鏜孔圓度誤（wù）差及 X 軸零點（diǎn）不穩這一現象的發生。

二、加工中心機械手故障的分析與排除

HP1250 銥鎦數（shù）控鏜（táng）銑床擔負（fù）著箱體類零件主要的加（jiā）工任務。2019 年（nián） 3 月以（yǐ）來，該設備開始頻繁出現（xiàn）機械手換刀故障，導致換刀過程無（wú）法繼（jì）續進行，嚴重影響生產任務的順利進行。此機床起（qǐ）初隻是普通數控鏜銑床（chuáng），後來為滿足加工需求，配套了刀庫係統（tǒng），使（shǐ）之成為同加工中（zhōng）心一樣的數控設備。由於長期使用，並且機床本體在與刀庫係統的（de）配合上（shàng）存在不足，此台機床在機械手換刀時，經常會出現機械手旋轉、伸縮（suō）和歸刀時的一係列故（gù）障問題，而且故障頻（pín）發，嚴重影響生產任務（wù）。

1) 觀察機械手換刀過程，分析機械手在換刀過（guò）程中的伸（shēn）縮、旋轉、滑移和歸刀（dāo）等換刀分段動（dòng）作，初步（bù）確定造成（chéng）換刀（dāo）故障的原因。

2) 在多次換刀觀察後發現機（jī）械手在旋轉時總（zǒng）會出現旋轉無力的現（xiàn）象，旋轉過程中有死（sǐ）點存在（zài），輕敲才會進行接下來（lái）的換刀動作，排除了液壓馬達的問題。在（zài）緊固連接處的油管（guǎn）接（jiē）頭、改良密封、拆掉機械手（shǒu）、清理缸套內壁、更換掉旋轉的兩套軸承( ＲST010)後，這一現象得到了明顯（xiǎn）好轉。圖 9 為機械手旋轉馬（mǎ）達（dá），圖 10 為清（qīng）理機械手內壁並更換（huàn）軸承。

圖9 機械手旋轉馬達

圖10 清理（lǐ）機械手內壁並更換軸承

3) 此外（wài），該（gāi）設備的（de）機械（xiè）手在歸刀過程中，總會出現歸不進刀的（de）情況，容易造成掉刀。在多次觀察後發現歸刀位置存在偏差。由於該機床刀庫係統屬於（yú）改造後的係統，無法通過參數調整（zhěng）刀庫機械手換刀位置的高低，所以隻能通過機（jī）械調整。

4) 該機械手的換刀位置高低可（kě）以通過調整機械手轉軸兩端的鎖母( 見（jiàn）圖 11) 來控製。經檢查發現（xiàn）機床原有的鎖母無鎖緊功能，長時間使用會（huì）造（zào）成軸向的輕微移動，故過段時間就出現歸刀故障（zhàng）。

圖11 旋轉軸鎖母

5) 為了徹（chè）底解決歸刀故障，決定改進原有鎖母，更換為本身帶有自鎖功能（néng）的鎖母，以達到限位要求。經過2 個月左右的徹底（dǐ）修複，完成了從機械手旋（xuán）轉油缸螺釘的緊固、油管接頭的密封及緊固（gù），到（dào）機械手伸縮軸承的更換及（jí）其缸套（tào）內壁的清理等一係列工作，有效地解決了機械手故障頻繁發生的問題。

三 、結語（yǔ）  

加工中心主軸是加工中心的核心部件，機械手在（zài）加工中心（xīn）是（shì）執行（háng）部位。通（tōng）過日常（cháng）檢查及時發現並處理加工中心常見的機械故障，減少加工中心的故障停機次數和維修時間，保證加工（gōng）中心的日常運轉，延長加（jiā）工中心的使用壽命，為企業生產節省成本。

結合日常維修中的典型實例對（duì）加工中心主軸和機械手的故障進行分析與總結，及時（shí）有效地排除故障，提高了主軸的可靠性和機械手的穩定性，縮短了加（jiā）工中心停機（jī）時間，為拖拉機生產保駕護航! 同時也為後期維修提供了寶貴的經驗。

文章來源：OK智（zhì）能製造

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