耿海洋

　　摘　要：FOOKE加工中心是高速動(dòng)車組生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行狀態(tài)直接影響動(dòng)車組的生產(chǎn)，由于國(guó)內(nèi)使用加工中心的部門對(duì)其故障均處于探索階段，沒(méi)有現(xiàn)成的故障分析手段。文章針對(duì)高速動(dòng)車組生產(chǎn)車間加工中心電主軸常見(jiàn)故障，根據(jù)電主軸的結(jié)構(gòu)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)電主軸常見(jiàn)故障形成的原因進(jìn)行了分析，并提出了電主軸常見(jiàn)故障的分析程序以及解決電主軸常見(jiàn)故障的對(duì)策。
　　關(guān)鍵詞：FOOKE；電主軸；常見(jiàn)故障；分析；對(duì)策

　　1　概述
　　唐車公司現(xiàn)有大小FOOKE加工中心20余臺(tái)，主要承擔(dān)著350 km高速動(dòng)車組鋁合金車體的加工任務(wù)。是350公里高速動(dòng)車組生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，是車體生產(chǎn)的物質(zhì)保證。電主軸是加工中心上的核心部件，電主軸的好壞直接影響著加工中心的工作狀態(tài)，隨著加工中心超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)以及使用年限的增長(zhǎng)，電主軸故障明顯增多。電主軸故障的多少、處理故障的周期長(zhǎng)短直接制約著350公里動(dòng)車組鋁合金車體的生產(chǎn)。輕則延緩生產(chǎn)周期，重則會(huì)加工出不合格產(chǎn)品，給公司帶來(lái)不可估量的損失。
　　2　FOOKE加工中心電主軸的結(jié)構(gòu)
　　FOOKE加工中心所采用電主軸是“高頻主軸”（High Frequency Spindle）的簡(jiǎn)稱，有時(shí)也稱作“直接傳動(dòng)主軸”（Direct Drive Spindle），是內(nèi)裝式電機(jī)主軸單元。它把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”。其主要特征是將電機(jī)內(nèi)置于主軸內(nèi)部直接驅(qū)動(dòng)主軸，實(shí)現(xiàn)電機(jī)、主軸一體化的功能。是省略齒輪傳動(dòng)、變速裝置（如皮帶、聯(lián)軸節(jié)）等中間傳動(dòng)件的直接驅(qū)動(dòng)方式。通俗的說(shuō)法就是：將主軸電機(jī)和機(jī)械主軸做在一起，工作時(shí)內(nèi)部一般有循環(huán)油或是循環(huán)水冷卻，油霧潤(rùn)滑。
　　FOOKE加工中心所用電主軸由無(wú)外殼電機(jī)、主軸、軸承、主軸單元?dú)んw、驅(qū)動(dòng)模塊和冷卻裝置等組成。電機(jī)的轉(zhuǎn)子采用壓配方法與主軸做成一體，主軸則由前后軸承支承。電機(jī)的定子通過(guò)冷卻套安裝于主軸單元的殼體中。主軸的變速由主軸驅(qū)動(dòng)模塊控制， 而主軸單元內(nèi)的溫升由冷卻裝置限制。在主軸的后端裝有測(cè)速、測(cè)角位移傳感器，前端的內(nèi)錐孔和端面用于安裝刀具。如圖1所示。

　　高速精密軸承是電主軸的核心支承部件；轉(zhuǎn)軸是電主軸的主要回轉(zhuǎn)體，轉(zhuǎn)軸主要功能是將電機(jī)產(chǎn)生的扭矩傳送到刀具；高速電主軸的定子由具有高磁導(dǎo)率的優(yōu)質(zhì)矽鋼片疊壓而成，疊壓成型的定子內(nèi)腔帶有沖制嵌線槽；轉(zhuǎn)子是由鐵心、鼠籠、轉(zhuǎn)軸三部分組成，是中頻電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，它的功能是將定子的電磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；軸殼是電主軸的主要部件。軸殼用來(lái)安裝固定轉(zhuǎn)軸、軸承、定子和轉(zhuǎn)子等部件，軸殼中開(kāi)有很多冷卻管路用來(lái)冷卻軸承和電機(jī)。
　　3　FOOKE加工中心電主軸常見(jiàn)故障分析及對(duì)策
　　3.1 電主軸換刀時(shí)主軸無(wú)刀報(bào)警
　　FOOKE加工中心在換刀過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)主軸無(wú)刀報(bào)警，換刀動(dòng)作無(wú)法完成，加工中心無(wú)法繼續(xù)加工。
　　3.1.1 電主軸換刀時(shí)主軸無(wú)刀故障分析
　　①主軸拉刀機(jī)構(gòu)拉力不夠，不能夾緊刀具；
　?、谥鬏S刀具到位PLC信號(hào)沒(méi)到位，檢測(cè)無(wú)刀；
　?、奂庸ぶ行募庸み^(guò)程中震動(dòng)大，造成拉釘緊固螺栓松動(dòng)。
　　3.1.2 電主軸換刀時(shí)主軸無(wú)刀故障處理對(duì)策：
　?、賹毫z測(cè)工具加緊在電主軸上，檢測(cè)拉刀機(jī)構(gòu)拉力，若拉力小于41 kN，就需要調(diào)整拉釘長(zhǎng)度。增大拉刀機(jī)構(gòu)拉力。將拉釘緊固螺栓松開(kāi)，使拉釘伸出長(zhǎng)度在12.8～13.2 mm之間，再用拉力檢測(cè)工具檢測(cè)拉力。拉力大于41 kN，故障消除。
　?、陔娭鬏S刀具夾緊放松PLC電氣圖，如圖2所示。根據(jù)圖2，檢查PLC狀態(tài)，E39.3刀具夾緊，E39.5刀具放松狀態(tài)是否正確。若狀態(tài)不正確，檢查傳感器，檢查PLC接線是否有問(wèn)題，根據(jù)檢查結(jié)果逐一進(jìn)行排除。

　　若PLC狀態(tài)正確，報(bào)警依然存在，還是無(wú)法執(zhí)行換刀動(dòng)作，則進(jìn)入系統(tǒng)界面，查看電壓檢測(cè)參數(shù)：14514。
　　14514 WZ-INI： ohne WZ [V] （7.40） 7.4 tight not tool
　　14514 WZ-INI： mit WZ [V] （5.95） 5.95 tight with tool
　　14514 WZ-INI： WZ geloest [V] （1.10） 1.10 tool relaxed
　　電主軸裝夾刀具電壓電氣圖，如圖3所示。根據(jù)圖3，看電主軸有刀夾緊、無(wú)刀夾緊、放松電壓是否在正常范圍內(nèi)，如不在，進(jìn)行參數(shù)修改，解決此故障。

　　對(duì)電主軸拉刀機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，看拉釘緊固螺栓是否松動(dòng)，若松動(dòng)，按照拉釘需要的長(zhǎng)度，緊固拉釘螺栓。為防止加工過(guò)程中振動(dòng)過(guò)大造成拉釘緊固螺栓松動(dòng)，加工時(shí)應(yīng)減小加工吃刀量，減緩進(jìn)給速度，要合理的運(yùn)用刀具以及應(yīng)用合適的切削參數(shù)。
　　3.2 電主軸強(qiáng)力切削時(shí)停轉(zhuǎn)（俗稱悶車）
　　加工中心在加工工件過(guò)程中，若進(jìn)給過(guò)大，吃刀量大，倍率100%加工時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電主軸停轉(zhuǎn)故障。電主軸猛地停住，刀具卡在工件上。加工無(wú)法繼續(xù)。
　　3.2.1 電主軸強(qiáng)力切削時(shí)停轉(zhuǎn)故障分析
　?、僦鬏S電動(dòng)機(jī)與主軸連接的傳動(dòng)帶過(guò)松，造成主軸傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小，強(qiáng)力切削時(shí)主軸轉(zhuǎn)矩不足，產(chǎn)生報(bào)警，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)停機(jī)。
　　②主軸電動(dòng)機(jī)與主軸連接的傳動(dòng)帶表面有油，造成主軸傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)帶打滑，強(qiáng)力切削時(shí)主軸轉(zhuǎn)矩不足，產(chǎn)生報(bào)警，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)停機(jī)。
　?、壑鬏S電動(dòng)機(jī)與主軸連接的傳動(dòng)帶使用過(guò)久而失效，造成主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?zé)o法傳動(dòng)，強(qiáng)力切削時(shí)主軸轉(zhuǎn)矩不足，產(chǎn)生報(bào)警，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)停機(jī)。
　?、苤鬏S傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的離合器、聯(lián)軸器連接、調(diào)整過(guò)松或磨損，造成主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)誤差過(guò)大，強(qiáng)力切削時(shí)主軸振動(dòng)強(qiáng)烈。產(chǎn)生報(bào)警，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)停機(jī)。
　　3.2.2 電主軸強(qiáng)力切削時(shí)停轉(zhuǎn)故障處理對(duì)策
　　①手動(dòng)檢查主軸電動(dòng)機(jī)與主軸連接的傳動(dòng)帶張緊度，若過(guò)松，通過(guò)重新調(diào)整主軸傳動(dòng)帶的張緊力，加以排除。
　　②手動(dòng)檢查主軸電動(dòng)機(jī)與主軸連接的傳動(dòng)帶表面是否有油污或者臟物，造成主軸傳動(dòng)時(shí)打滑，若有，則用汽油或酒精清洗后擦干凈來(lái)排除故障。
　?、塾^測(cè)傳送帶是否有效，是否可以繼續(xù)工作，若有異常。則更換新的主軸傳動(dòng)帶。
　　④需要采用專業(yè)的儀器，測(cè)量連接距離，觀察磨損情況。然后根據(jù)測(cè)量或者觀察結(jié)果，通過(guò)調(diào)整、更換離合器或聯(lián)軸器來(lái)解決此故障。
　　4　結(jié)語(yǔ)
　　電主軸是加工中心的核心部件，電主軸的好壞直接影響著加工中心能否正常工作。是加工中心可靠性的重要保障。尤其近幾年，公司產(chǎn)品多元化，生產(chǎn)異常緊張。加工中心都是長(zhǎng)期超負(fù)荷工作，這就對(duì)加工中心電主軸的可靠性提出了更高的要求。
　　在數(shù)控中心廣大數(shù)控工程技術(shù)人員的努力下，通過(guò)對(duì)電主軸的常見(jiàn)故障分析、并對(duì)常見(jiàn)故障的處理提出了一套切實(shí)可行的辦法。確保了在維護(hù)之余能快速、有效地分析判斷故障、及時(shí)有效地處理故障。提高了電主軸的可靠性、縮短了加工中心停機(jī)時(shí)間。為動(dòng)車組的生產(chǎn)保駕護(hù)航！
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來(lái)源：《企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)·中旬刊》2016年10期