王榮幸

（河北省唐山市愛信齒輪有限責任公司，河（hé）北唐山　063033）

　　【摘　要】加工（gōng）中心，簡稱CNC，是現（xiàn）代（dài）計算機技術與傳統機床技術的完美結合，體現了高度的機電控製水平（píng），並且具有多步驟一體完（wán）成的優越性能，是現代自動化機械加工的重要組成部分，一個工廠內加工中心的數量和操作水（shuǐ）平在很大程度上體現著該（gāi）廠的加工能力，但相比於傳統機床，加工中心也有著自己常（cháng）見的問題和故障，本文就加（jiā）工（gōng）中心主軸的主要故障進（jìn）行了總結分析，並給（gěi）出了較為合適的解決途徑，希望對從業者（zhě）有所幫助。

　　【關鍵詞】加工中心；主軸；故障；維修

　　1　前（qián）言

　　20世紀40年代，美國Z先開始研究數控機床，台（tái）數控（kòng）機床在1952年（nián）誕生於美國麻省理工（gōng）學院的伺服機構（gòu）實驗室，在5年後正式投入使用。1958年，美國的一家（jiā）機械製造公（gōng）司將這種數控銑床添加上（shàng）自動換刀裝置，成為了今天我們常見的加工中心的鼻（bí）祖。這種（zhǒng）數控中心的一大特點——也可稱為優勢是可以一次裝卡，多次加工，通過自動換到裝置，將各個步驟一次完成，避免了再反複裝卡的過程中對加工精度的影響。這一發明的誕生對於（yú）機械製（zhì）造業而言具有劃時（shí）代的意義，因此，世界上眾多（duō）工業較為發達的國家都對加工中心和數控機床的研究投入了大量的人力、物力。

　　加工（gōng）中心（xīn）的優點（diǎn）在於一次裝卡，多次加工，切屑（xiè）時間占工序總時間的80%，是普通機床的4到5倍，大大提（tí）高了機加（jiā）工的速度和精度，同時也降低了搬（bān）運、周轉、存放（fàng）的成本，使加工效率有了質的飛躍，因此，加工中心在現代機械加工領域的應用越發廣泛。但其缺點也是顯而易見（jiàn）的（de），數控加工中心要（yào）求機床的數控係統的（de）高精確性和與機加工係統（tǒng）的緊密配合，為了能達到加工（gōng）需要，數控中心通常在三軸（zhóu）以上，高級的加工中（zhōng）心通常有5軸，其機構的複雜性是普（pǔ）通機床難以比擬的，其故障的發生和解決也更加棘手，主軸是加工中心產（chǎn）生問（wèn）題Z為頻繁的部分之一，文本將對主軸的主（zhǔ）要問題進行詳（xiáng）細的描述。

　　2　加工中心主（zhǔ）軸的主要問題和解決辦法

　　加工中心的（de）結構複雜，大部分問題可以通過對（duì）軟（ruǎn）件的調試和重新編寫合適的加工路徑、加工方案來解決。但機加工部分的（de）故障則必須對加（jiā）工中心進行拆解維修，工作的難易（yì）程度迥（jiǒng）然不（bú）同，在加工中心的故障中，主軸的問題尤為常見和難以處理（lǐ），其主要故（gù）障包括：換刀故障、準停故障（zhàng）、定向故障等三類。

　　2.1換刀故障

　　換刀故障占加工中心故障的80%以上，其主要（yào）問題（tí）為信號（hào）不良和執行元件不良，盡管由於（yú）加工中心的型號不同，換刀機（jī）構的結構各（gè）異，但隻要認真分析PLC梯形圖，檢查信號流程（chéng），這類問題還是比較好解決的。以湖北（běi）某廠使用的日本某立式加工中心為例（配FANUC6M係統（tǒng）），該立式加工（gōng）中心在加工（gōng）過（guò）程中無法正（zhèng）常換刀，刀（dāo）庫一直處於（yú）待機狀態，而沒有報錯，這是加工中心的（de）一個常見問題，和（hé）z主軸（zhóu）的位置偏差有直（zhí）接關係，通過對PLC梯形圖的檢查，該廠的工程設備維修人員發現，刀庫待機的根本原因是z軸伺服係統的累積誤差過大，調整DGN802的停止（zhǐ）到位誤差，使其數值在10以（yǐ）下，則問題可以得到解決。

　　另外，加工（gōng）中心的結構精密度較高，使用過程應控製環境（jìng）溫（wēn）度和潔淨度，避免因溫度過高導致的驅動（dòng）模塊燒（shāo）毀和灰塵等汙染物導致的主軸軸承卡（kǎ）死現象。

　　2.2準停故障

　　加工（gōng）中心的一大功（gōng）能是主軸的（de）定向準停，這一功能是（shì）加工過程中，自動換刀、對（duì）刀、讓刀的前提基礎，準停裝置的故障是加工中心Z為常見的故障之一。與（yǔ）此相對的還有電氣準停機構，如磁傳（chuán）感器型主軸準停裝置、編碼器型主軸準（zhǔn）停（tíng）裝置（zhì）和（hé）數控係統控製主軸準停裝置等。現代加（jiā）工中心的準停裝置多采用數控係統控製，一般情況下，該裝置的功能（néng）體現（xiàn）在：當主軸以一定速度運轉加工（gōng）零件時，準停裝置可根據定（dìng）位指令（lìng）對主軸速度進行調整，使（shǐ）其能迅速同步，從而進入位置控製階（jiē）段。常見（jiàn）的（de）故（gù）障為：高速準停失效；準停的（de）位置精（jīng）度過低和準停時速度陡升等。

　　以SIEMENS 810M的立式加（jiā）工中心為例，高速準（zhǔn）停失效的（de）主要原因為主軸實際速度與顯示速度不符，通過調整主軸驅動器的參數（shù），校對實際參數的誤差可以有效解決故障。定位不準的（de）問題則隻要處（chù）在主軸編碼器上（shàng），當主軸準停換刀時，編碼器在主軸停轉（zhuǎn）一周之內發出了（le）多個零位脈衝，導致了主軸的定位不準，這一（yī）問題，多出（chū）在（zài）編碼器的（de）鏈接電纜器上，通過更換編碼器（qì）的電線，增強其電磁屏蔽（bì）功能，可以很好的解決這一問題。速度陡升的原因（yīn）在於位（wèi）置編碼器的極性（xìng）反饋，因為數控係統的閉環反饋，當極性設置相反（fǎn）時，本應該減速的過程，反而速度升高，調整位置編碼器的極（jí）性設置（zhì），使其與加工工序的要求一致可以解決（jué）這一問題。另外，準停過程中（zhōng）的速（sù）度振蕩，也（yě）與位（wèi）置編碼器的極性有關，可以通過修改極性解決。

　　2.3定向故障

　　主軸定向裝置是數控中心的（de）又（yòu）一重要裝置，是刀（dāo）具交換與空位精加工的前提條件（jiàn），在加工過程中，可（kě）以使刀具處（chù）於某一圓周的（de）具體位置（zhì），並可以作（zuò）為下一步精加工的定位點（diǎn），對於加（jiā）工精度和誤差（chà）累積有很大影響。

　　定位問題的主要原因包（bāo）括：PLC的輸出信號無（wú）效；定位電磁閥故障；接近開關故障和定位液壓缸故障等。通過PLC階梯圖分（fèn）析判.定故障範圍，逐（zhú）一檢查排除（chú）可以有效解決問題。另外，定向問（wèn）題還可能電路板和數控原件上，當原件燒壞，控（kòng）製失效時，也無法做（zuò）到位置控製，這時候需要對主軸的機械定位裝置和數字電路分別檢查，測試數字電路的有效性，如果信號輸出和（hé）返回正常，則可判（pàn）定是機械故障，否則為（wéi）電路（lù）故（gù）障。總之，定向問題多涉及液壓、位置檢（jiǎn）測、電路板等三方麵問題，應對此多加注意。

　　3　總結

　　加（jiā）工中（zhōng）心是現代工業（yè）的重（chóng）點研究對象和製造業的先（xiān）鋒力量，目前國內使（shǐ）用（yòng）的主流產品多為美國、日本、德國少數（shù）公司的產品，一旦（dàn）出現（xiàn）故障，不得不（bú）停（tíng）機等待外國專家的解決，其耗時長，成本高，而且多數時候，外（wài）國專家（jiā）走（zǒu）後問題多有反複。故而獨立解決加工中心故障是提高生產效率、降低生產成本的必然要求，希望本文能對工作在（zài）生產（chǎn）線（xiàn）的維修技師們有所（suǒ）幫助。

來源（yuán）：《華東科技：學術版》2012年第4期