language:中文
客服电话:400-811-5388首页

数控机床主轴系统典型故障诊断集锦

时间:2019-12-19 11:47:07来源:中国智能机械云平台阅读量:

龙门加工中心、卧式加工中心或立式加工中心在加工零件时,经常会发现产品表面精度不符合工艺要求,存在平面度、Ra值超差并伴有明显振动波纹,孔径存在圆柱度、圆度等精度超差的现象以及主轴不能正常运转。上述情况的产生,大部分造成的原因都和该设备的主轴系统及装置有着相当大的关系(图一)。

图一  卧式加工中心主轴结构示意

图一 是具有代表性的卧式加工中心主轴装置的结构图.

孔径加工精度超差原因分析:

主轴装置中轴承本身精度的超差和预紧问题

对所有机床来说,主轴装置中的轴承是保证加工产品精度最关键的部件,如果是刚投入运行的新设备就发现,在加工孔径时存在圆度精度超差的现象,那就要首先考虑主轴轴承本身的精度和装配质量问题。机床厂家在设计和装配主轴轴承时,会根据机床的各种技术参数和要求,来正确选择主轴轴承的规格、形式和装配工艺,并且这些主轴轴承都是采用成组成套配对的经过精密测量和人工选配后,并在恒温条件下组装而成的(图二),这些过程在任何一个环节上没有加以严格的质量控制,没有按照正确的装配工艺执行,就会造成上述的精度超差问题。        

图二主轴轴承结构

如果在加工孔径时,孔径表面存在切削刀痕纹乱,在排除刀具和材料因素的情况下,就要考虑主轴轴承预紧力的问题,主轴轴承的预紧力过大,就会造成主轴在运转瞬间轴承温升超过25度,加速轴承的磨损缩短使用寿命直至烧坏。如果主轴轴承的预紧力过小,就会造成孔径表面切削刀痕纹乱,并明显伴有加工无力的现象。预紧力的大小一般可以通过精密测量轴向间隙和轴径方向的变形量获得,也可以凭实际经验用手感来检查预紧力的大小。但是,最终的实际效果还是要通过加工产品来论证。

孔径加工精度超差原因分析:

刀具拉紧装置拉紧力不足故障

目前各种类型的数控机床刀具拉紧装置,基本都采用碟形弹簧拉紧液压松开的结构形式。(图三)

图三  主轴刀具拉紧装置

上图是主轴刀具拉紧装置的结构简图,它的原理是在主轴孔中间拉杆的左面一侧连接着刀具拉钉的拉爪,通过一组碟形弹簧对拉杆的作用力,使拉爪拉紧刀具拉钉实现刀具的锥柄与主轴锥孔紧密配合,这个动作就完成了机床的装刀过程。松刀是通过液压油缸推动拉杆,同时压缩碟形弹簧使拉杆移动到一定的距离后,拉爪会自动打开释放对刀具拉钉的作用力,这时刀具可以通过手动或者自动取下,完成卸刀的过程。整个刀具拉紧和松开的过程就实现了自动化的功能。

但是,我们在这具有自动化功能的机床上加工孔径时,发现加工的孔径有不规则大小、锥度和振痕,经过诊断和分析认为

刀具没有拉紧所至。因为我们经过用数字拉力仪测定,一般主轴锥孔是莫氏50的,它的拉力基本达到2—2.5吨,锥孔是莫氏60的,它的拉力基本达到3吨和超过3吨这个数量等级。拉爪的位移量基本都在7—8mm左右,经过测量发现位移量只有4.5mm,可以肯定主轴刀具拉紧装置的碟形弹簧变形或破损(图四)导致拉爪位移量减少,失去了碟形弹簧应有的拉紧功能。虽然机床能正常执行加工程序,但机床采集的信号只能检测作用于拉杆的液压油缸松开和拉紧的位置,而机床系统本身是不可能及时发现碟形弹簧变形和破损的。在加工产品时就发现上属现象,在88片碟形弹簧组(图五)中就有38片破损,失去了功能。

图四  破损的碟形弹簧

图五  碟形弹簧总成

按照装配的工艺要求,经过更换新的碟形弹簧,重新对产品进行加工,上述问题得到了彻底的解决。

孔径加工精度超差原因分析:

刀具锥柄与主轴锥孔接触不良

这种刀具锥柄与主轴锥孔接触不良,同样会造成在加工孔径时存在圆柱度、圆度等精度超差的现象。发生的原因是在更换刀具时,刀具的中心线与主轴的中心线不在同一轴线上,使刀具的

拉钉端头无意中久而久之地碰撞主轴的锥孔,使刀具锥柄与主轴锥孔接触面达不到70%,这种现象造成了刀具锥柄没有紧密配合与主轴锥孔,刀具在加工工件时有晃动现象的存在。这种不合理的碰撞来原于不正确的手动装刀和机械手自动装刀不在装刀位才会造成,最好的办法是修磨主轴锥孔,也可以通过电动磨轮或者手工进行打磨,尽快给以处理和修复。使二者在集合面能达到75%以上。以上的现象较为普遍应加以重视。

来源:中国智能机械云平台

网站编辑:吴东亚

(投稿箱:如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部, 邮箱:wdy@acmtc.com)

声明:凡资讯来源注明为其他媒体来源的信息,均为转载自其他媒体,并不代表本网站赞同其观点,也不代表本网站对其真实性负责。您若对该文章内容有任何疑问或质疑,请立即与中国智能机械云(www.acmtc.com)联系,本网站将迅速给您回应并做处理。联系方式:010-83629782-805,联系邮箱:wdy@acmtc.com.

数控机床主轴系统典型故障诊断集锦

首页 >  资讯 > 行业动态 > 技术前沿12-19

龙门加工中心、卧式加工中心或立式加工中心在加工零件时,经常会发现产品表面精度不符合工艺要求,存在平面度、Ra值超差并伴有明显振动波纹,孔径存在圆柱度、圆度等精度超差的现象以及主轴不能正常运转。上述情况的产生,大部分造成的原因都和该设备的主轴系统及装置有着相当大的关系(图一)。

图一  卧式加工中心主轴结构示意

图一 是具有代表性的卧式加工中心主轴装置的结构图.

孔径加工精度超差原因分析:

主轴装置中轴承本身精度的超差和预紧问题

对所有机床来说,主轴装置中的轴承是保证加工产品精度最关键的部件,如果是刚投入运行的新设备就发现,在加工孔径时存在圆度精度超差的现象,那就要首先考虑主轴轴承本身的精度和装配质量问题。机床厂家在设计和装配主轴轴承时,会根据机床的各种技术参数和要求,来正确选择主轴轴承的规格、形式和装配工艺,并且这些主轴轴承都是采用成组成套配对的经过精密测量和人工选配后,并在恒温条件下组装而成的(图二),这些过程在任何一个环节上没有加以严格的质量控制,没有按照正确的装配工艺执行,就会造成上述的精度超差问题。        

图二主轴轴承结构

如果在加工孔径时,孔径表面存在切削刀痕纹乱,在排除刀具和材料因素的情况下,就要考虑主轴轴承预紧力的问题,主轴轴承的预紧力过大,就会造成主轴在运转瞬间轴承温升超过25度,加速轴承的磨损缩短使用寿命直至烧坏。如果主轴轴承的预紧力过小,就会造成孔径表面切削刀痕纹乱,并明显伴有加工无力的现象。预紧力的大小一般可以通过精密测量轴向间隙和轴径方向的变形量获得,也可以凭实际经验用手感来检查预紧力的大小。但是,最终的实际效果还是要通过加工产品来论证。

孔径加工精度超差原因分析:

刀具拉紧装置拉紧力不足故障

目前各种类型的数控机床刀具拉紧装置,基本都采用碟形弹簧拉紧液压松开的结构形式。(图三)

图三  主轴刀具拉紧装置

上图是主轴刀具拉紧装置的结构简图,它的原理是在主轴孔中间拉杆的左面一侧连接着刀具拉钉的拉爪,通过一组碟形弹簧对拉杆的作用力,使拉爪拉紧刀具拉钉实现刀具的锥柄与主轴锥孔紧密配合,这个动作就完成了机床的装刀过程。松刀是通过液压油缸推动拉杆,同时压缩碟形弹簧使拉杆移动到一定的距离后,拉爪会自动打开释放对刀具拉钉的作用力,这时刀具可以通过手动或者自动取下,完成卸刀的过程。整个刀具拉紧和松开的过程就实现了自动化的功能。

但是,我们在这具有自动化功能的机床上加工孔径时,发现加工的孔径有不规则大小、锥度和振痕,经过诊断和分析认为

刀具没有拉紧所至。因为我们经过用数字拉力仪测定,一般主轴锥孔是莫氏50的,它的拉力基本达到2—2.5吨,锥孔是莫氏60的,它的拉力基本达到3吨和超过3吨这个数量等级。拉爪的位移量基本都在7—8mm左右,经过测量发现位移量只有4.5mm,可以肯定主轴刀具拉紧装置的碟形弹簧变形或破损(图四)导致拉爪位移量减少,失去了碟形弹簧应有的拉紧功能。虽然机床能正常执行加工程序,但机床采集的信号只能检测作用于拉杆的液压油缸松开和拉紧的位置,而机床系统本身是不可能及时发现碟形弹簧变形和破损的。在加工产品时就发现上属现象,在88片碟形弹簧组(图五)中就有38片破损,失去了功能。

图四  破损的碟形弹簧

图五  碟形弹簧总成

按照装配的工艺要求,经过更换新的碟形弹簧,重新对产品进行加工,上述问题得到了彻底的解决。

孔径加工精度超差原因分析:

刀具锥柄与主轴锥孔接触不良

这种刀具锥柄与主轴锥孔接触不良,同样会造成在加工孔径时存在圆柱度、圆度等精度超差的现象。发生的原因是在更换刀具时,刀具的中心线与主轴的中心线不在同一轴线上,使刀具的

拉钉端头无意中久而久之地碰撞主轴的锥孔,使刀具锥柄与主轴锥孔接触面达不到70%,这种现象造成了刀具锥柄没有紧密配合与主轴锥孔,刀具在加工工件时有晃动现象的存在。这种不合理的碰撞来原于不正确的手动装刀和机械手自动装刀不在装刀位才会造成,最好的办法是修磨主轴锥孔,也可以通过电动磨轮或者手工进行打磨,尽快给以处理和修复。使二者在集合面能达到75%以上。以上的现象较为普遍应加以重视。

来源:中国智能机械云平台

网站编辑:吴东亚

(投稿箱:如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部, 邮箱:wdy@acmtc.com)

声明:凡资讯来源注明为其他媒体来源的信息,均为转载自其他媒体,并不代表本网站赞同其观点,也不代表本网站对其真实性负责。您若对该文章内容有任何疑问或质疑,请立即与中国智能机械云(www.acmtc.com)联系,本网站将迅速给您回应并做处理。联系方式:010-83629782-805,联系邮箱:wdy@acmtc.com.