大型五轴数控龙门铣床的维修与保养
2022-7-27 来源：海申机电总厂（象山） 作者：李 峰
摘要：大型五轴数控龙门铣床被广泛应用于机械加工领域，然而，在大多数情况下，人们只注重各种功能的使用，却忽视了科学合理的使用方法及日常维护，这无疑对设备正常运行构成了潜在威胁。简单论述了大型五轴数控龙门铣床的常见故障，包括主轴部分故障、进给伺服系统故障等。介绍了故障的诊断及排除方法，最后简述了铣床主轴部件、进给传动链、自动换刀装置的保养。
关键词：大型五轴 数控龙门铣床 保养与维修
随着我国制造业的迅猛发展，大型五轴数控龙门铣床将会在机械加工范畴内获得广泛的应用。大型五轴数控龙门铣床是一类技术量值相对高、加工多元化、操控复杂的机械加工设备。在使用过程中，机械破损、磨损、运作条件相对差、工作者操作规划性相对小等，导致大型五轴数控龙门铣床发生故障失去效用，给公司生产运作带来极大的消极影响。由此可见，维护是一项非常重要的工作。大型五轴数控龙门铣床的维护难度远远大于普通机床，这就要求维修人员具备一定的维修技能和经验，并充分了解设备内部结构和工作条件，采取先进可靠的技术手段及时进行维修。
1、大型五轴数控龙门铣床常见故障
1.1 主轴部分常见故障
常规来看，主轴驱动体系理应拥有宽的恒功率区域，加减速时长相对少、调速范畴广、过载水准高、电机温值相对低、噪音低。主轴的常规故障包括主轴传动体系故障、液压系统故障与主轴的流量测试仪故障。因为大部分电动机利用直流调速或变频调速，所以其主轴箱架构比常规龙门铣削架构单一化。操作中最可能出现故障的位置是刀具自动调速装置和主轴中的自动拧紧装配。
1.2 进给伺服系统常见故障
进给伺服系统可视作大型五轴数控龙门铣床的关键部分，也是同常规铣床不同的独特部件。它定位准确度相对高，对追踪指定信号响应速度快，平稳性相对较优，确保进给伺服系统的常态化运作。进给伺服系统管控铣床运动零部件的变动，重点是直线运动。常见故障主要集中在伺服控制单元、位置反馈部分和伺服电机。常规的检测进程是看能否有伺服激活信号，即依据可编程逻辑控制器（PLC）程序查测激活条件是否满足，而后能够看到屏幕轴的数值是否变动，伺服轴是否出现移动现象，伺服单元上是否存在命令电压，来确析位置反馈或伺服电机及机械性难题。
1.3 常见故障案例
国产 17 m 数控铣床的 y 轴伺服系统呈现出 y轴驱动器过度承载。检查发现没有机械负载问题，进一步检查发现机床油泄漏到电机上，导致电机损坏。更换 y 轴伺服电机后，伺服系统恢复正常。交流三相异步电动机故障是最常见的。电动机的接地会增加瞬时电流，进而导致断路器断开。辅助电路输入和输出点的断路器故障也很常见。在智能换刀配置发生故障时，常规展现为定位偏差加大，刀库运动出现损害，机械手运动偏差增大、平稳性下降，机械手握力差。如果故障愈加严重，就会导致更换刀具时被卡住，从而导致设备暂停运作。
2、大型五轴数控龙门铣床的故障诊断
2.1 利用数控系统的自诊断功能
数控系统常规上均配置了相对完备的自诊断体系。无论是国产系统还是国外先进系统，都可以在数控系统运行或电气初始化过程中对每个接口或自身进行相应的自诊断。所以维修工作者一定要熟悉诊断体系提供的各类消息反馈，这是确保修复工作精准有效的基础。根据指令信息，详细分析故障范围，并利用故障分量进行准确定位。进口数控系统故障仅可以到板级，芯片级修复常规上会交由各数控体系制造商的售后组展开。数控设施的故障可分为软件故障及由外部硬件故障导致的硬件故障。软件故障是由操作和调整不当引起的，大多数发生在设备初始使用期间或设备用户的调整期间。硬件故障是维护中常见的故障。常规来讲，它是由检测电源、液压系统、气动系统、电动施行器与机器设施的问题导致的。
2.2 利用 PLC 程序的逻辑查找
目前，PLC 管控仪是附着在数控体系之上的。所以控制器展开释析判断时，修复工作者一定要采用梯形图，因为图形编程器（CRT）能够清楚明了地察析数控体系的输入 / 输出（I/O）操控。维修人员通过对 PLC 程序进行逻辑分析，可以快速发现存在故障的具体元件。利用 PLC 的梯形图，可以定位数控机床（CNC）系统结构和铣床的故障，然后确定故障的位置（液压、电气、气动或机械）。
2.3 与操作人员积极交流沟通
操作工作者对大型五轴数控龙门铣床的运作状态有相对深层的了解，也是发现故障的首要人员。所以，一旦有故障出现，维修工作者通常不能直接开展修复工作。他们必须首先与操作人员积极沟通，确定机器处于哪种操作状态，会发生什么后果，哪种类型的故障频繁发生，以及操作是否符合规则。操作者提供的信息为维修工作者迅速判析故障原由及修复提供了可靠的参考数据。
3、大型五轴数控龙门铣床的保养
3.1 主轴部件保养
由于大多数大型五轴数控龙门铣床都使用调速电机，因此它们的主轴箱结构非常简单。操控中最可能出现故障的部位是刀具智能化调速配置及主轴自动拧紧架构。为了确保在停电或运作时不会出现自动松动现象，需用弹簧夹紧刀具的自动夹紧机构，且在铣床上设置行程开关。若夹紧后不可自动松开刀片，可对螺旋弹簧螺母、行程开关或松开刀筒的压力进行一定的调节，以使其与缩减弹簧闭合量相适应。其次，应注意主轴箱的噪音和主轴的加热情况。需定时清洁主轴箱，并且添置合适的润滑剂，以保障主轴润滑。另外，还需注意主轴与主轴箱间的摩擦及清洁工作。
3.2 进给传动链保养
在进给传动系统中，一般采用塑料导轨、静压导轨、滚动导轨、静压螺母副和滚珠丝杠副。因此，当进给链发生故障时，其主要的外部性能表现是运动质量大大降低。例如，内部机械零件不向相应零件移动、蠕变、中断操作、加宽反向间隙、降低定位精度、增加轴承噪音。针对此类故障，可以采取下列措施：
（1）提升传动精度。科学调节每对齿轮运动的预紧力，对松动的零部件进行恰当的调控，以完全消除传动中的间隙，缩减传动链的相关度值。也可以在传动链上安装多个齿轮减速器。（2）提高传动刚度。若设施内部刚度不充分，则需适度调节支撑构件和螺母副间的预紧力，且选用合适的螺钉，这会对滑架与工作台的振动及爬行产生一定影响。传动链还可能存在反向死区，这将直接影响传输的准确性。
3.3 自动换刀装置
若刀具没有夹紧，则需在弹簧的储放、组装使用及修复中夹紧弹簧。因此制造商应编写操作说明，指定存储环境、安装和使用方法，分析常见故障和故障排除方法并同时交付产品。正确引导用户按期保管、使用、维护、维修和更换防水电连接器将大大降低用户成本。如果蜗杆轴与电机轴之间的联轴器松动或机械连接紧密，则刀库将无法正常旋转，因此必须及时拧紧联轴器上的螺钉。如果刀具库的运动不规范，不能到达指定位置，可归因于电机传动误差或旋转误差。若不能通过工具套筒对工具展开夹紧工作，则需科学调整工具套筒上的螺钉且拧紧弹簧，从而拧紧夹紧销。如果刀套未完全就位，先检查叉子的位置或对限位开关进行调整。
4、结语
大型五轴数控龙门铣床内部架构与修复技艺相对繁杂，对操作工作者与修复工作者提出了相对高的要求。操作工作者理应精准把控操作流程，随时观察设施的运作状况。维修人员需掌握熟练的维修技以及大量专业知识以便及时排除故障，同时要做好日常维护工作以降低故障发生率。技术探研单位理应增强技术的探研力度，主动引进国际先进技术，提升大型五轴数控龙门铣床的运行平稳性、加工精准值与加工速率。
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