浅谈XK-715B数控铣床回转台故障的维修
浅谈XK-715B数控铣床回转台
故障的维修
摘 要 本文对XK－715B数控铣床上，数控回转工作台使用多年后，产生的抖动故障，经过细致的检查和原因分析，制订了维修保养方法，通过修理、调整，解决了数控回转工作台的抖动故障，并达到了加工工艺的要求。
关键字 数控回转工作台 故障维修
引 言
XK－715B数控铣床配置数控回转工作台后成为四坐标（四轴联动）数控铣床，它集计算机系统、机械系统、液压系统和无级调速系统于一体，具有技术含量高，自动化程度完善，是提高质量、改善劳动强度的理想设备。在机械制造与加工中满足了新品试制和小批生产，有生产周期短，出效快、质量好的特点。解决了高难度工件在通用机床上所无法保证的工艺要求，但是一旦产生故障、维修难度较大，如不及时排除故障，所产生的问题会影响到机床的其它方面和设备的正常运行。
一、问题的提出
XK－715B数控铣床，在单位主要用于新品试制、凸轮槽筒和增压气叶轮的加工，回转工作台的使用频率较高，它在生产中保证了产质量的前提下，解决了大量的手工操作，几年的频繁使用，发现所加工的零件表面逐渐有条纹形产生，粗糙度值有所增加，质量不如从前，一些时间后，粗加工工件有断刀现象，精加工铣削表面高底不平，质量明显下降，机床工作台面有振动感，于是检查发现回转工作台往复抖动较大且抖动频率较高，已不能正常加工生产，因此，必须停车检查分析、找出故障产生原因，制订故障维修方案，解决问题。
二、产生故障的原因分析
为解决故障，首先要了解故障产生的原因，通过操作者对情况解释和工件检查，发现条纹痕迹比较严重，并伴有较多细小扎刀痕迹，粗糙度质量明显下降，工件质量不符技术要求。其次观察机床的运行情况，单轴转动x、y、z轴的直线往返运动都比较平稳，无异常现象，当检查回转工作台旋转运动时，出现了抖动现象并引起工作台面有振动感。最后把工件的质量情况和回转台运行情况结合起来分析，所产生的故障原因较为一致，故确定为数控回转台产生故障。
通过查阅资料和相关书籍，对数控回转工作台的运行结构进行了解分析，回转台工作直径为?500，往复运动方式由伺服电动机通过联轴器联接蜗杆，由蜗杆带动蜗轮致工作台，且蜗杆通过调整可恢复配合精度，因蜗杆采用了单螺距渐厚形式，只要移动蜗杆的轴向距离，并微调右端轴承坐的位置，即可调整配合要求。蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆从头到尾逐渐增厚，由于同一侧的螺距是相同的，仍可保持着正常的啮合。根据原理，初步分析故障产生的原因如下：
1．控制回转工作台运动的直流伺服电机上，有六组电刷，电机旋转时，电刷与换向器摩擦而逐渐磨损，电刷异常或过度磨损使之吻合不紧密，接触不良，引起抖动。
2．电刷磨损的碳粉粘结在换向器的触点间绝缘槽内，特别是雨季，湿度高易粘结，产生绕组断路，使之转动不平稳，引起抖动。
3．蜗杆轴上右端装有二只单列向心推力球轴承，因长期受力传动，产生磨损间隙增大，导致传动不平稳引起抖动。
4．回转工作台的频繁使用，使蜗轮、蜗杆的啮合面因长期摩擦产生磨损，增大了配合间隙，使之超差引起抖动。
三、数控回转工作台的维修保养
针对以上几点情况的分析，对数控回转工作台产生的抖动故障因素，制订了分步检测、维修保养和调整方法。
1．数控回转工作台直流伺服电动机
取出直流电动机上的六组电刷，与完整电刷比较磨损量，磨损35%左右，接触处有磨损丝条痕，四周有锋角，电刷表面有粉尘。拆开联接线，卸下电动机罩壳，取出测速电机，检查换向器触点绝缘槽内，有电刷粉尘粘结，针对原因，伺服电动机换向器部分需要进行维修和清理保养。
方法：
（1）用100％的无水乙醇对电刷和换向器进行擦洗，用竹制成小片刮除所有触点槽内的粘结粉尘，使之无任何杂质。
（2）用整形锉修锉电刷因磨损产生的锋角和磨痕丝条，并用金相砂纸对接触面细心修磨，使之能正常接触。
（3）在确认保养维修完成后再清洗一次，进行安装，最后安装罩壳时，将不干密封胶均匀地涂在各固定联接处，确保工作中冷却润滑油不易渗入换向器内，避免造成意外故障。
2．蜗轮、蜗杆
在静态情况下，用二次检测的方法，测量蜗轮、蜗杆之间实际间隙和蜗杆的轴向窜动量，蜗轮副正常的配合间隙<0.01 mm。
（1）用扛杆百分表安装在回转台面上的T型槽侧面上，正向和反向扳动回转台，测得总的间隙为0.06 mm。
（2）调整，消除蜗杆轴的轴向窜动，再次正向和反向扳动回转台，测得间隙为0.038 mm，此数值为蜗轮、蜗杆之间的实际啮合间隙。
通过检测明确了二者之间产生间隙的实际情况，所调整蜗杆轴向的窜动量为0.06－0.038＝0.022 mm。
分析得出，实测数值己超出正常配合间隙数值，因此需要维修调整。拆卸蜗杆轴，检查轴承情况，为46208单列向心推力球轴承，内外跑道，情况基本正常，只有较小的线圈型痕迹。因使用多年，为保证传动精度的稳定性，利于回转工作台的长期使用，减少维修率，故决定更换轴承。
蜗轮、蜗杆传动中的蜗轮是半浸在润滑油中运动，因摩擦而产生的磨损较小，表面粗糙度比较好，无明显磨损痕迹，存在的问题是如何来调整这二者之间的配合间隙。由于此蜗杆为高精度单头渐厚蜗杆，只要移动蜗杆的轴向位置，即可调整配合间隙，达到正常传动效果。方法，计算出蜗杆上每一毫米内渐增厚量，即可算出蜗杆轴向的移动距离，相应磨去调整垫片的厚度值，就可达到基本配合要求，避免多次修磨、安装调整。
计算方法：
已知和实际测量的数据
1．蜗杆左端面齿厚最小B小＝3.5 mm，右端面齿厚最大B大＝5.3mm，蜗杆长度L＝85 mm
2．蜗轮、蜗杆实际间隙A1＝0.038 mm
3．蜗轮、蜗杆正常配合间隙A2＜0.01mm
求蜗轮、蜗杆配合的超差间隙△A、蜗杆齿厚每一毫米内的渐增量△B增、调整垫片应磨去的相应值△B。
1．△A＝A1－A2＝0.038－0.01＝0.028mm
2．△B增＝＝＝0.0212 mm
3．△B＝＝＝1.32mm
通过计算调整垫片△B的数值1.32mm，相应磨去垫片厚度值1.4mm，通过安装和调整，最后检测蜗轮、蜗杆配合间隙在0.007左右。手转动蜗杆轴使蜗轮转动一周，无轻重不匀感觉，进行空运转试车情况正常，传动比较平稳，最后试削，加工增压气叶轮，观察情况正常，无抖动现象，工件符合技术要求，无异常现象。
结束语
通过对数控回转台的故障分析和维修，得出产生故障的主要原因有二。一是电刷磨损的碳粉粘结在换向器的触点间绝缘槽内，特别是当时梅雨季节，高湿度的情况下易粘结，引起绕组断路现象，致使工作电流不稳定，是产生抖动的主要原因。二是回转工作台的频繁使用，蜗轮、蜗杆的吻合面因长期摩擦有所磨损，加上蜗杆轴向窜动量，增大了实际间隙，使之超差是粗糙度质量下降，是产生故障原因之二。而两个原因合在一起时，加快了故障的产生并使之更严重。
对回转台的故障分析到维修解决的过程，从中体会到，要解决自动化程度较高的机床故障，不仅要有过硬的技术水平，还要有相应的理论专业知识，一个故障的产生，要分析到相关的几个方面，必须遵循科学，才能正确有效的解决问题。懂得了渐厚式蜗杆的应用及其调整方法，深感社会在不断进步，科学在不断发展，设备在不断更新，而我们只有不断努力、不断学习、不断掌握高新技术，才能适应现代工作环境的需要，正真做到与时俱进。
参考文献：
1．《数控机床故障诊断及维护》王侃夫主编，机械工业出版社
2．《数控机床》第三版，吴祖育、秦鹏飞主编，上海科学技术出版社
3．《机械另件设计手册》第二版，中册，冶金工业出版社
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