劉蛟輝　李知衛　趙陽

（采埃孚（fú）一拖（洛陽）車橋有限公司，河南（nán）洛陽 471000）

　　摘　要：對立式加工中心（xīn）第四軸進行詳細深入的分（fèn）析，確定影響（xiǎng）第四（sì）軸回轉精度、造成工件平行度超差的因素，逐一調節（jiē），調整間隙，Z終恢複第四軸的精度，加工出（chū）合格的產品（pǐn）。在設備維修中，精度的調整是一個相對困難（nán）的問題，設備在使用過程中，都（dōu）會因為磨損，造成配合間隙增大，使精度減低，這就需要對傳（chuán）動的各個環節進行分析，確定間隙過（guò）大的原因和調整方法，然後根據現場情況確定間隙的合適範圍（wéi），調整間隙，Z終達（dá）到恢複精度的（de）目的。

　　關鍵詞：平行度；回（huí）轉精度；間隙；蝸輪蝸杆
　　1　故障現象
　　如圖（tú）1，工件（jiàn）是拖拉機前轉（zhuǎn）向驅動橋的轉向節。在這道工（gōng）序上，由一（yī）台立式加工中心（xīn）完成a、b麵，孔1、2、3、4的粗、精加工。由（yóu）於轉向節工藝尺寸的優化，b麵對a麵的平行度由0.1mm提高到0.05mm，孔1、2公共軸線（xiàn）的位置度又涉及與孔5軸線的空間交點和角（jiǎo）度問題，一個（gè）尺寸的不合格，就可能會引（yǐn）起（qǐ）其他一係列相關尺寸的超差，這就（jiù）在很大程度上提高了加工難度。目前加工出來的工件，b麵的平行度多（duō）數在（zài）0.05mm左右，在超差邊緣線。近來，b麵的平行度超差的情況突然增多，絕大多數都維持在0.07mm，孔1、2的公共軸線位置度（dù）也出（chū）現超差情況，嚴重影響到（dào）了工件的質量。
　　2　故障（zhàng）分（fèn）析（xī）
　　針（zhēn）對工件（jiàn）超差的問題，首先對加工的現場情況進（jìn）行了（le）分析，操作人員完全按照工藝指導書的操作規程進（jìn）行操作，沒（méi）有違章、違規問題，排除掉人員的問題。其次，檢（jiǎn）查毛柸刀具、毛柸不存在硬料（liào）、加工餘量大、前序不合格問題，刀（dāo）具磨損（sǔn）也不嚴重現象，對機床X、Y、Z三軸的（de）重複定位精度、反向間隙都重新（xīn）進行了（le）測量，結果（guǒ）都在正常範圍內。Z後，對第四軸進行檢查，用如圖（tú）1方（fāng）法，將第四軸旋轉（zhuǎn）到一合適位置，放鬆第四軸，把百分（fèn）表（biǎo）架固定（dìng）在卡具體上，表針頂在卡具分度盤盤麵的T型槽內側麵上，將鋼板（bǎn）置於T型槽內，用手臂以大於15～20公斤的力量順時針或逆時針方向旋轉（zhuǎn）刻度盤，旋轉不動時，停止使力並放（fàng）鬆，記下百（bǎi）分表刻度，然（rán）後（hòu）以（yǐ）相同的方法（fǎ），反方向旋轉刻度盤，記下表讀數，讀取兩刻度值之差。總共選擇（zé）四個位置進行測量，相鄰兩位置相差90度，Z終結果顯示平均差值達到0.4mm。確定造成平行度（dù）超差的（de）原（yuán）因是卡具旋轉定位誤差過大，使被加工麵（miàn）平（píng）行度超差。

　　3　第四（sì）軸旋轉定位精度的校正
　　3.1對卡具結構進行（háng）分析（xī），確定影響第四軸定位精度的要素
　　拆除側麵部分端蓋，初步確定卡具是由伺服電機通過一組齒輪齧合，帶動蝸杆旋轉，蝸杆與蝸輪齧合，蝸（wō）輪直接帶動卡（kǎ）具旋轉（zhuǎn），卡具旋轉到指定的位置時，液壓鎖緊，第四軸定位。
　　通過對卡具工作方式的分析，發現影響第四軸定位精度的因素主要（yào）是電機齒輪與蝸杆上的齒輪之間的齧合間隙、蝸杆蝸輪之間的背隙（xì）、蝸杆的攢動、卡具旋轉軸處的（de）軸承等。
　　3.2對影響定位（wèi）精度各要素的分析與調整
　　觀察卡具油窗和各潤滑點，油量充足，潤（rùn）滑良（liáng）好，旋轉第四（sì）軸，運轉平穩，沒有異響卡頓（dùn），判定選裝軸處的軸承工（gōng）作狀（zhuàng）態良好，出現問題的可能性比較小。
　　觀察電機，電機是通（tōng）過螺栓與卡具主體連接在一起，沒有定位銷（xiāo）。此處，電機位置可能會動，另外，齒輪之間的磨損可能會造成齒側間隙過（guò）大，影響精度。由於蝸輪蝸杆傳動方向不可逆，手動（dòng）旋轉卡具就不能使蝸（wō）杆轉動，因此（cǐ）上麵測量的定位（wèi）精（jīng）度超（chāo）差，問題不在電機處的齒輪（lún）間隙，但齒輪間（jiān）隙會影響旋轉精度。這裏，先擰鬆固定電機的螺栓，用銅棒輕（qīng）擊（jī）電機法蘭，適（shì）當減小齒側（cè）間隙，背緊螺栓，然（rán）後調整伺服（fú）電機的驅動參數（shù），消除電機旋轉的（de）反向間隙，達到調（diào）整精度的目的。但（dàn）由於傳動（dòng）鏈的減速比比較大，電機齒輪處於傳動鏈的環節（jiē），電機齒輪轉動一定角度，卡具隻（zhī）能旋轉一個很小的角（jiǎo）度（dù），因此這裏的齒輪間隙對卡具精（jīng）度的影響非常小，可以忽略不計，可以不調整。
　　查看第四軸如圖（tú）2所示（shì）的圖紙，蝸杆一（yī）端用一對背靠背的圓錐滾子軸承實（shí）現蝸杆的軸向定位，另一端用一套深溝球軸承遊動支撐，軸（zhóu）承可相對殼體移動。蝸杆（gǎn）的軸向定位精度取決（jué）於固定端軸承的軸向遊隙，可以通（tōng）過備緊軸承的鎖緊螺母來調節間（jiān）隙（xì），從而控製蝸杆（gǎn）的軸向攢動量，達到調節精度的目（mù）的。打（dǎ）開蝸杆軸承座一端端蓋，找到鎖緊（jǐn）螺母並調節，適當減小軸承遊隙，減小蝸杆軸向攢動量，若效果不理想，可以考慮更換軸承。細看圖紙，蝸杆固定端軸承座通過M10內六（liù）角螺栓固定（dìng）在殼體上，M6內六角螺栓是頂在殼（ké）體上的，通過這兩組螺栓調節軸（zhóu）承座的位置實（shí）現蝸杆軸向位置的調整，M10螺栓是固定螺栓，M6螺栓是調整螺栓。

　　查看蝸輪蝸杆的相關資料，發現有一種雙導程蝸杆又稱變齒厚蝸杆，可以通過調整蝸杆的（de）軸向位置來（lái）消除蝸輪副的齧合間隙。雙導程蝸輪副與普通蝸輪副的區別是，雙導（dǎo）程蝸杆齒的（de）左、右兩側麵具有不同的（de）導程（chéng），而同一（yī）側的導程則是相等的。固然蝸（wō）杆齒左右側麵具有不同的（de）齒（chǐ）距（即不同的模數），但因同一（yī）側麵的齒距相同，故沒有（yǒu）破（pò）壞齧合條件（jiàn）。由於該蝸（wō）杆的齒厚從蝸杆的一端向另一端均勻地逐漸增厚或減薄，故可用軸向移動蝸杆的方法來消除或調整蝸（wō）輪副的齧合間（jiān）隙。
　　由（yóu）上述資料，可（kě）以判定這裏用的就是雙（shuāng）導程（chéng）蝸杆，可以通過調整間隙來恢複第四軸（zhóu）精度（dù）。調整方法如下：鬆開四個緊固螺栓→逆時針旋轉調整（zhěng）螺釘（間隙過大時，逆時針調整，間隙（xì）過小（xiǎo）時，順時針調整）→鎖（suǒ）緊四個緊固（gù）螺（luó）栓→用如圖2的方法測量（liàng）間隙。反複調整，直至調整到合適的間隙。蝸輪（lún）蝸杆間隙過大時，會影響（xiǎng）旋轉精度，甚至造成傳動不良，降低使用壽命等；間隙過小時，會增加傳動阻力，產生過多的熱，易燒結、膠合等。因此，間隙的調整既不能（néng）過大，也不能過小。查看（kàn）相關資料，雙導程蝸杆間隙可以調整到很小，可調整至0.01～0.015mm，普通蝸杆可調整至0.03～0.08mm，但在實際的調整過程中，必須根據現場的使（shǐ）用情況和工況，調整出合適的間隙。調整時，由（yóu）於選擇的測量位置在轉盤上，測量點測量結果會（huì）將齒側間隙放大，大約在3倍。反（fǎn）複調整後，各測量點的間隙值Z終調（diào）整至0.05～0.12mm之間，在係統中查看B軸（zhóu）負載，卡具靜止時在5%左右，穩定旋轉（zhuǎn）時在（zài）15%左（zuǒ）右，瞬時值較大。當調整間隙小於0.05mm時，B軸負（fù）載比較大，卡具靜止時就（jiù）達到10%，穩定旋轉時可（kě）達25%，會使（shǐ）驅動器電流過大，易出現過熱過（guò）載等報警，影響驅動器使用壽命。當調整間隙大於0.20mm時，就不能保證卡具的旋轉精度，生產（chǎn）出不合格的產（chǎn）品，起不到調整的目的。
　　調整好蝸杆齒測間隙後，測量第四（sì）軸反向間隙。如圖1的方法，將卡具旋轉到某一位置，百分表表頭頂（dǐng）在旋轉盤T型槽上，表架固（gù）定在卡具本體上。手動正方向旋轉卡具，使T型槽壓住百（bǎi）分表表頭；再走程序，使卡具正方向旋轉0.2度，記下卡具旋轉0.2度百分表走的（de）數值為0.35mm；保持百分表不動，用手撥（bō）動表盤對表，使表針（zhēn）指向0刻度線；走程序使卡具反方向旋轉0.2度，這時發現表針（zhēn）反向走（zǒu）了0.13mm，說明B軸反向間隙反映（yìng）在在百分表上（shàng）是（shì）0.22mm（由於是圓周上，這裏的間隙值將實際值（zhí）放大了）。這時調整係統中1851參數中B軸的數值，將該（gāi）數值增加了2500（調整過程（chéng）發（fā）現該數值變動（dòng）100，百分表變動量（liàng）約0.01mm），再反複調整間隙，直到反向間隙在0.05mm以（yǐ）內。可以將卡具旋轉到多個不同位置調整間隙，使各位置（zhì）間隙調整至合適（shì）範圍（wéi）。重啟係統，空走程序，一切正常。試加工零件，測量b麵平行度為0.03mm，在（zài）三坐（zuò）標測量儀上測量其他空間尺寸也都符（fú）合要求。連續加工十餘件零件，均（jun1）符合技術要求，平行度（dù）維持在0.02～0.03mm之間，完（wán）成（chéng）立加第四軸精度的恢複。
　　4　結語（yǔ）
　　這次對旋轉（zhuǎn）卡具的調整，每一步都進行了詳細細致的剖析，確保一次調整到位，縮短不必要的維修時（shí）間，遵循先易後難，先調整易（yì）判斷、易調整、易驗證的要素，再（zài）進行（háng）難拆解、難調整、難驗證的（de）要素，達到高效快（kuài）速修複設備的目的。
　　參考文獻
　　[1]丁海萍，楊晶，徐呈藝.FANUC0I係統在XH713型立式加工中心改（gǎi）造中的應用[J].機床與液壓，2016（04）.
　　[2]許鵬飛.數控機床增加第四軸改造方（fāng）式的研究探索[J].矽穀，2013（24）：132-133.

來源：《中（zhōng）小企業管理與科技》2016年第（dì）22期