加工中心主轴的常见故障分析
加工中心主轴的常见故障分析
【摘 要】加工中心的主轴是加工中心的核心部件,对生产正常运行影响巨
大。本文根据生产实践经验,对加工中心主轴的常见故障现象进行了详细的分析,
并提出了相应的维修措施,为保证加工中心的良好运行提供了有效的技术支撑,
同时对加工中心的使用人员和维修人员有着较好的借鉴作用。
【关键词】加工中心;主轴;故障分析;维修措施
0.引言
加工中心是高速、高精密、高自动化、结构异常复杂的先进加工设备,在现
代制造业生产中发挥着巨大的作用,一旦发生故障,极大的影响企业的生产效率,
虽然加工中心都具有着很好的故障自诊功能,在加工中心发生故障时大部分都会
有报警信息提示,但有时候加工中心的故障是综合形式的,没有报警信息,无法
区分是机械问题、电气问题,还是液气压问题、CNC系统,需要维修人员具有
较多的知识和综合判断能力和丰富的维修经验。本文根据生产实践经验,对加工
中心常见的主轴故障进行了详细的分析,并提出了相应的维修措施,为加工中心
的维修和维护提供了有效的借鉴。
1.加工中心主轴的常见故障分析
加工中心的主轴通常使用伺服调速电动机调速,其结构相对简单,但是加工
中心有刀具自动夹、和切屑自动清除装置以及主轴准停装置,常见的主轴故障也
多发生在这些部位,下面对其进行具体的分析。
1.1主轴发热、旋转精度下降问题
故障发生的现象:加工出来的工件孔精度偏低,圆柱度很差,主轴发热很快,
加工噪声很大。
故障原因分析:经过对机床主轴长期观察可以确定,机床主轴的定心锥孔在
多次换刀过程中受到损伤,主要损伤原因是使用过程中换刀的拔、插到失误,损
伤了主轴定心孔的锥面,仔细分析后发现主轴部件的故障原因有四点:(1)主轴
轴承的润滑脂不合要求,混有粉尘杂质和水分,这些杂质主要来源于该加工中心
用的没有经过精馏和干燥的压缩空气,在气动清屑时,粉尘和水气进入到主轴轴
承的润滑脂内,导致主轴轴承润滑不好,产生大量热河噪声;(2)主轴内用于定
位刀具的锥形孔定位面上有损伤,导致主轴的锥面和刀柄的锥面不能完美配合,
加工的孔出现微量偏心;(3)主轴的前轴承预紧力下降,导致轴承的游隙变大;
(4)主轴内部的自动夹紧装置的弹簧疲劳失效,刀具不能完整拉紧,偏离了原
本位置。
针对以上原因,故障处理措施:(1)更换主轴的前端轴承,使用合格的润滑
脂,并调整轴承游隙;(2)将主轴内锥形孔定位面研磨合格,用涂色法检测保证
与刀柄的接触面不低于90%;(3)更换夹紧装置的弹簧,调整轴承的预紧力。除
此之外,在操作过程中要经常检查主轴的轴孔、刀柄的清洁和配合状况,要增加
空气精滤和干燥装置,要合理安排加工工艺,不可使机器超负荷工作。
1.2加工中心的主轴部件的拉杆钢球损坏问题
故障发生的现象:主轴内刀具自动夹紧机构的拉杆钢球经常损坏,刀具的刀
柄尾部锥面也经常损坏。
故障原因分析:经研究发现,主轴松刀动作与机械手拔刀动作不协调,具体
原因是限位开关安装在增压气缸的尾部,在气缸的活塞动作到位时,增压缸的活
塞不能及时到位,导致在夹紧结构的机械手还未完全松开时就进行了暴力拔刀,
严重损坏了拉杆钢球和拉紧螺钉。
故障处理措施:对油缸和气缸进行清洗,更换密封环,调整压强,使两者动
作协调一致,同时定期对气液增压缸进行检查,及时消除安全隐患。
1.3主轴部件的定位键损坏问题
故障发生的现象:换刀声音较大,主轴前端拨动刀柄旋转的定位键发生局部
变形。
故障原因分析:经过研究发现,换刀过程中的巨大声响发生在机械手插刀阶
段,原因是主轴准停位置有误差问题以及主轴换刀的参考点发生漂移问题。加工
中心通常采用霍尔元件进行定向检测,霍尔元件的固定螺钉在长时间使用后出现
了松动,导致机械手插刀时刀柄的键槽没有对准主轴上的定位键,故而会撞坏定
位键;而主轴换刀的参考点发生漂移可能是CNC系统的电路板发生接触不良、
电气参数变化、接近开关固定松动等,参考点漂移导致刀柄插入到主轴锥孔时,
锥面直接撞击定心锥孔,产生异响。
故障处理措施:调整霍尔元件的安装位置,并加防松胶紧固,同时调整换刀
参考点,更换主轴前端的定位键。除此之外,在加工中心使用过程中要定期检查
主轴准停位置和主轴换刀参考点的位置变化,发生异常现象要及时检查。
除此之外,加工中心还会发生一些其他的故障,在进行维修时,要本着先外
围后内部、先软件后硬件、先机械后电气的原则,根据加工中心的相关资料和加
工工艺,对故障进行仔细的检查,逐步缩小故障范围,最后确定故障原因,在可
行的范围内提出处理措施并记录下来供以后维修使用。
2.结论
加工中心主轴是加工中心的核心部件,在使用过程中要对它细致的维护和保
养,对于一些常见的机械故障要通过日常的检查及时发现并处理,减少加工中心
的故障停机次数和维修时间,保证加工中心日常运转,延长加工中心的使用寿命,
为企业的生产节省成本。
【参考文献】
[1]钟广明.数控设备故障修理与预防性维护[J].设备管理与维护,2007(02):
23-24.
[2]李建跃,李穗冬.参数检查法在数控机床故障诊断中的应用[J].现代制造工
程,2007(4):42-43.
数控加工中心主轴异响的原因有哪些?
数控加工中心主轴异响的原因有哪些?
数控加工中心主要加工对象是汽车、飞机等各种复杂机械零件。
由于工件要求精度高和交货期短,就希望设备运转效率高,因此如何及时排除故障、正确有效地操纵设备就成为使用中的大问题。
由于主轴的变速系统仍采用若干传动轴、齿轮和轴承,因此在工作中不可避免地要产生振动噪声、摩擦噪声和冲击噪声。
而数控加工中心主传动系统的变速是在机床不停止工作的状态下,由计算机控制完成的,因此它比普通机床产生的噪声更为连续,更具有代表性。
数控加工中心主传动系统工作时,正是由于齿轮、轴承等零部件经过激发响应,并在系统内部传递和辐射而出现了噪声,且这些部件又由于出现了异常情况,使激振力加大从而使噪声变大。
为此,我们探究加工中心主轴有异响的情况有:
1、主轴运转发生异常的声音。
若主轴运转发生异常的声音越来越大造成数控加工中心运转停止,可以判断主轴轴承破损。
一般来说,当加工中心购进几年后,会发生主轴轴承损伤的现象,特别是在铸铁件、铸钢件的重切削加工条件下。
2、因齿轮与传动轴及轴承的装配出现偏心而引起旋转不平衡惯性力,由此产生了与转速相一致的低频振动。
随着轴的旋转,每转一次发出一次共鸣噪声。
注意润滑油对控制噪声的作用。
润滑油在润滑和冷却的同时,还起一定的阻尼作用,噪声随油量和黏度的增加而变小。
若能在齿面上维持一定的油膜厚度,就能防止啮合齿面直接接触,可衰减振动能量,从而降低噪声,所以用黏度大的油对减少噪声有利。
数控机床主轴故障维修
数控机床主轴故障维修数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统,它的性能直接决定了加工工件的表面质量,它结构复杂,机、电、气联动,故障率较高,它的可靠性将直接影响数控机床的安全和生产率。
因此,在数控机床的维修和维护中,主轴驱动系统显得很重要。
维修人员根据维修单,到现场进行故障询问调查,确定维修方案、拟定维修工作计划、计划工时和费用;通过查阅数控机床PLC的相关显示界面和电路原理图、数控系统和就变频器说明书等维修资料,分析故障原因;使用通用工具及万用表,检测判断故障部位,在机床现场快速排除故障,填写维修记录并交接验收。
主轴相关知识数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构,其功能是接受数控系统(CNC)的S码速度指令及M码辅助功能指令,驱动主轴进行切削加工。
它包括主轴驱动装置、主轴电动机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。
通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工,所对应的机床是车床类;主轴驱动切削刀具旋转的是铣削加工,所对应的机床是铣床类。
主轴系统分类及特点全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。
目前,无级变速系统根据控制方式的不同主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种,一般采用直流或交流主轴电机,通过带传动带动主轴旋转,或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。
另外根据主轴速度控制信号的不同可分为模拟量控制的主轴驱动装置和串行数字控制的主轴驱动装置两类。
模拟量控制的的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电动机控制,有通用变频器控制通用电机和专用变频器控制专用电机两种形式。
目前大部分的经济型机床均采用数控系统模拟量输出+变频器+感应(异步)电机的形式,性价比很高,这时也可以将模拟主轴称为变频主轴。
串行主轴驱动装置一般由各数控公司自行研制并生产,如西门子公司的611系列,日本发那克公司的α系列等。
1、普通笼型异步电动机配齿轮变速箱这是最经济的一种方法主轴配置方式,但只能实现有级调速,由于电动机始终工作在额定转速下,经齿轮减速后,在主轴低速下输出力矩大,重切削能力强,非常适合粗加工和半精加工的要求。
浅谈三菱E60加工中心主轴定向准停抖动故障的分析与排除
图2
1 . 2 主轴传动 的结构
我校立式加工 中心 的主轴驱动系统是采 用交流主轴伺服 电机产 生动力源直接通过同步齿形带传动至主轴 传动路线如 图 3所示。该 方式主轴箱及主轴结构简单 、 主轴部件刚性好 、 传动平稳 、 效 率高 、 噪
G4 PI O o o M0 5 # 2 3=# 40 0 3
主轴与其他部件连接如图 4 所示 。当需要卸下刀具时 , 气 动顶杆 向下运动将拉杆压下钢球松开 , B T 4 0 刀柄 在重力作用脱离主轴 。 当换 加工 中心 的刀具 交换主要由刀具库 、 自动刀具交换装 ̄ ( AT C) 、 上新刀具后顶杆复位 . 拉杆在蝶形弹簧作用下 向上运动从而利用钢球 主轴等组成 . 通过数控换刀指令来完成 . 并要求做 到迅速 和安全可靠 。 锁紧力刀柄上的拉钉。端面键与 B T 4 0 刀柄上的键槽配合联 接加强刀 1 . 1 刀 具 库 的 结 构 刀具库的种类主要有圆盘型和链 条型两种 圆盘型刀具库用于刀 具 扭 矩 。 具数量较少且换刀方式大都采用无 臂式的换 刀。 换刀速度较慢 。链 条 型刀具库用于数量较多且大都采用有 臂式换刀 . 换刀速度较快 我 校 的立式加工 中心是采用圆盘型无臂 式换刀 . 如图 1 所示 其结构 主要 是 由: 刀库盘 、 刀库盘旋转驱动 电机 、 刀库零位感应元 件( 电磁感应 ) 、 换刀驱动气缸等组成 . 如图 2 ( a ) 、 ( b ) 所示。
科技信息
0机械 与电子0
S C I E N C E&T E C H N O L O G Y I N F O R MA T I O N
2 0 1 3 年
第1 1 期
浅谈三菱 E 6 0 加工中心主轴定 向准停 抖动故障的分析与排除
数控机床主轴换挡原理及故障处理
电机
关键词 : 数控机床 ; 换挡原理 ; 故障处理
中图 分 类 号 : T G 6 5 9
0 概述
数控机床换挡故 障是数控机床维修 中频 繁出现的故 障, 因 换挡控制方式不 同 ,出现故障后进行维修调 整的难易程度也不 相 同,下面以常见的两种控制方式来分析控 制原理及换挡故障
晋 西机 器 工业 集 团有 限 责任 公 司先 后 引进 了 2台 美 国 V F 5立式加工 中心 , 该机 床配置哈斯数控 系统 , , Y, z , A轴具
备 4轴联动功能 , 可完成 铣削 、 钻孔 、 倒角 、 刚性 攻丝 等加工任 没有检测到换挡到位信号 ; ③主轴换挡顶齿。
,
应 的 液 压 阀 线 圈 ,换 挡 机 构 开 始 换
换挡指令完成。如果在换挡设定时间 内没有检测 到换挡 到位信 号, 系统报警 , 停止换 挡动作 。主轴换挡结构图见图 2 。
2 常 见 故 障 及 处 理流 程
挡动 作 , 当 主轴 检测 到换挡
到位信号后
主轴 停 止 摆 动 ,换 挡 指 令 完 成 。 如
的维修。 1 数控 机床 主轴换挡原理
1 . 1 主 轴 摆 动 换 挡 原理
挡 到 位 信 号 ,系统报 警 ,停 止换 挡动作。主 主轴
轴 换 挡 结 构
图见 图 1 。
电 机编 码器
当主轴 转速 超 过换 挡转 速 或执 行 M 4 1 、 M4 2等换 挡指 令 时, 通过 系统 P M C控制 主轴电机实现摆动控制 ( 以较 低的转速
[ 编辑
凌
瑞]
囤 设 备 管 理 与 维 修2 0 1 7 № l
专题一:数控机床故障与诊断
轨上
图2-7 滚珠导轨的预紧
例9
由某龙门数控铣削中心加工的零件,在检验中发
现工件Y轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不 规则的偏差。该数控机床布局如图2-8所示。
图2-8 龙门数控铣削中心
从数控机床控制的角度来说,零件在Y轴方向的尺寸 偏差是由机床的Y轴在进给过程中产生的偏差所造成。该 机床数控系统为SINUMERIK 810M,伺服系统为SIMODRIVE 611A驱动装臵,Y轴进给电动机为带内装式ROD302编码器 的1FT5交流伺服电动机。 1)通过检查Y轴有关位臵参数(如反向间隙、夹紧允许
2)因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引 起的故障。 3)因机械零件的损坏、连接不良等原因引起的故障等。
(2)电气控制系统故障
电气控制系统故障通常分为“强电”故障和“弱电”
故障两大类 ;“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之 分
2.按故障的性质分类
(1)确定性故障
确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只 要满足一定的条件,数控机床必然会发生的故障。 (2)随机性故障 随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生
的故障。
3.按故障的指示形式分类
(1)有报警显示的故障
1)指示灯报警显示
2)显示器报警显示
(2)无报警显示的故障 4.按故障产生的原因分类 (1)数控机床自身故障 (2)数控机床外部故障
1.2
数控机床故障诊断原则
1.先外部后内部 2.先机械后电气
3.先静态后动态
4.先简单后复杂
1.3
数控机床的故障诊断技术
1.5 数控机床维修后的开机调试
1.6 维修调试后的技术处理
练习
1.1 数控机床故障分类
浅谈数控机床的故障分析及清除措施 毕业论文
浅谈数控机床的故障分析及清除措施目录摘要正文一、数控机床简介………………………………………………二、数控机床的维护……………………………………………三、数控机床故障诊断及处理的基本原则……………………四、一般故障的分析方法………………………………………五、主要机械部件故障诊断……………………………………六、液压传动系统故障诊断……………………………………七、数控系统故障诊断…………………………………………八、数控机床机械结构故障分析与清除措施…………………九、数控机床电气系统故障与分析……………………………十、直流伺服系统的故障诊断(分析)与清除措施……………十一、可编程控制器模块的故障诊断与清除措施……………十二、故障分析图与清除措施…………………………………十三、HN-100T数控车床系统参考图……………………………致谢………………………………………………数机床典型故障分析与清除措施摘要数控机床是一种技术含量很高的自动化机床,它集机、电、仪于一体,综合的了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新技术成果。
随着数控车床、数控机床、加工中心等数控加工产品用量的剧增,培养一大批能够熟练掌握现代数控机床编程、操作和维修的应用型人才的日益迫切。
不同的数控机床其数控系统虽然在结构和性能上有所区别,但在故障诊断分析上却有一定的共性,正是在此基础上对数控机床典型故障进行维修。
本设计共计五部分内容,包括数控机床简单介绍,数控机床出现机械结构故障、电气系统故障、伺服系统故障、可编程控制器模块故障时的现象描述,故障可能产生原因的理论分析。
故障诊断与维修是本设计的重点。
故障分析故障清除本设计是为了能够让维修人员更加快速准确的查出机械故障原因并排除机械故障而进行论文写作的。
当前,高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和技术水平的重要标志之一,成为一个国家在激烈的国际市场上获胜的关键因素.如今,中国已成为制造业大国,但还不是制造业强国我们要从制造业大国走向制造业强国,必须大力发展以数控技术为主的先进制造技术,提高计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)的技术水一、数控机床简介数控机床是一种典型的机电一体化产品,能实现机械加工的高速度,高精度和高自动化,代表了机床的发展方向。
输入指令主轴不转(精)
VF5立式加工中心主轴和A轴典型故障处理
晋 西机 器 工业 集 团有 限 责任 公 司先 后 引进 了 2台 美 国 V F 5立式加工 中心 , 该机 床配置哈斯数控 系统 , , Y, z , A轴具
备 4轴联动功能 , 可完成 铣削 、 钻孔 、 倒角 、 刚性 攻丝 等加工任 没有检测到换挡到位信号 ; ③主轴换挡顶齿。
/
控制 阀是 否动 作
上, 在 MD I 状态下执行指令 S P O S = 1 8 0 , 然后手动将主轴调整到
换刀位置 ,用显示屏上显示的主轴当前角度减 1 8 0 。 后 的值 , 添
\\
/
//\
加到周参数 “ M D 3 4 0 9 0 ( 1 ) ” 中主轴重新 回零点 , 再次执行 S P O S =
1 8 0来确认换 刀位 置是否 : E 确 ,如 主轴位 置不正确按步骤 3方 法重 调 , 正确后进行下一步 。④在高挡位旋转 主轴 1 个角度 , 进 行高低挡位切换 , 寻找高低挡位能够顺 畅切换 的位置 , 把该位置 主轴显示 的角度输入到轴参数“ MD 3 5 0 1 2 ( 2 ) ” 中调整完成 。 经上
在参数调整 、 元件更换和元件装 配过程 中的注意事项。
关键词 : 加工 中心 ; 主轴 ; 变速箱 ; 故障处理
中 图分 类 号 : T G 6 5 9 0 前 言 文 献 标识 码 : B
务, 其 立式 圆盘刀 库可 安装 3 0把 各种 刀具 , 并带有 雷尼 绍测
量 系统 , 能 进行 自动换 刀 、 自动对 刀 。设备使 用多年 来其 中一 些故 障具有一定 的代表 , 有必 要对这些 故障进行 分析 、 整理 和总结 。
认 换 刀位 置 是 否 正 确 ,如 主 轴位 置 不 正 确 可 按 上述 步 骤 重 新 调
加工中心主轴的故障与维修
加工中心主轴的故障与维修【摘要】加工中心,简称CNC,是现代计算机技术与传统机床技术的完美结合,体现了高度的机电控制水平,并且具有多步骤一体完成的优越性能,是现代自动化机械加工的重要组成部分,一个工厂内加工中心的数量和操作水平在很大程度上体现着该厂的加工能力,但相比于传统机床,加工中心也有着自己常见的问题和故障,本文就加工中心主轴的主要故障进行了总结分析,并给出了较为合适的解决途径,希望对从业者有所帮助。
【关键词】加工中心;主轴;故障;维修1 前言20世纪40年代,美国最先开始研究数控机床,第一台数控机床在1952年诞生于美国麻省理工学院的伺服机构实验室,在5年后正式投入使用。
1958年,美国的一家机械制造公司将这种数控铣床添加上自动换刀装置,成为了今天我们常见的加工中心的鼻祖。
这种数控中心的一大特点——也可称为优势是可以一次装卡,多次加工,通过自动换到装置,将各个步骤一次完成,避免了再反复装卡的过程中对加工精度的影响。
这一发明的诞生对于机械制造业而言具有划时代的意义,因此,世界上众多工业较为发达的国家都对加工中心和数控机床的研究投入了大量的人力、物力。
加工中心的优点在于一次装卡,多次加工,切屑时间占工序总时间的80%,是普通机床的4到5倍,大大提高了机加工的速度和精度,同时也降低了搬运、周转、存放的成本,使加工效率有了质的飞跃,因此,加工中心在现代机械加工领域的应用越发广泛。
但其缺点也是显而易见的,数控加工中心要求机床的数控系统的高精确性和与机加工系统的紧密配合,为了能达到加工需要,数控中心通常在三轴以上,高级的加工中心通常有5轴,其机构的复杂性是普通机床难以比拟的,其故障的发生和解决也更加棘手,主轴是加工中心产生问题最为频繁的部分之一,文本将对主轴的主要问题进行详细的描述。
2 加工中心主轴的主要问题和解决办法加工中心的结构复杂,大部分问题可以通过对软件的调试和重新编写合适的加工路径、加工方案来解决。
加工中心电主轴的常见故障及维修
轻型汽车技术2019(4-5)制造工艺及设备63制產工艺JS 设备加工中心电主轴的常见故障及维修汪王照李鑫刘家爽(南京汽车集团有限公司)摘 要:本文简述了加工中心电主轴的结构及功能作用,介绍了电主轴机械类和电气类的常见故障,同时指出了有些故障可自主维修,但主轴轴承故障等则不宜 自主维修,应由专业维修公司维修。
以Kessler DMS : 112.AM.4.FOS 型号电主轴为例,详述了自主维修的维修步骤及注意事项等。
关键词:加工中心 电主轴 常见故障 自主维修1引言电主轴(ElectricSpindle , Motor Spindle),顾名 思义就是将电机和主轴融为一体的组件,主要是 解决高转速、高精度、低噪音的难题。
随后为保证 以上要求的实现又会根据实际情况集成另外一些 辅助设施,如冷却装置、换刀装置、内冷装置、位置检测、温度检测等。
根据电机分类可以分为同步电机和异步电机,根据主轴分类可以分为机械主轴和静压主轴,根据速度又可以分为高速和低速,这 样从三个维度进行排列组合就可以组合成八种类型的电主轴;根据使用工况它们的结构也是各不相同。
I n皿图1电主轴结构示意图1-芯抽;2-前锁紧IB 摞母;3-前端盖;4-前端轴承;5-前轴承座;6-冷却液入口;7-转于;8-定于;9-冷却套;10-冷却液出口;11-外壳;12-后轴承■油封;13-后轴承•座;14-后端轴承;15-编码器渎写头;16-缸座;17-油虹组件;18-<i 锥;19-住爰传感器;20-后锁紧國蟀母;21-轴承内压盖;22-轴承外压盖;23-蝶形嘩簧;24-拉杆;25-次气环;26-夹爪;27-HSK 力桶;28-夬紧锥.64制造工艺及设备轻型汽车技术2019(4-5)在发动机生产企业,用于加工缸体、缸盖、曲轴等零件的加工中心电主轴,集成了伺服电机、主轴、换刀及夹紧装置、主轴冷却、刀具内冷、位置检测等。
速度和精度的要求都比较高,速度在5000-10000r/min,主轴精度都要求在微米级,包括端面跳动、内孔跳动、近端跳动、远端跳动、上母和侧母。
