龙门式加工中心的精修-机床应用

HEATS

      长5000mm、宽2500mm、高3000mm，配置FANUC—BESK-7M数控系统的龙门式加工中心，是中国二手机床调剂中心转手卖给聊城内燃机厂的。经现场检测，发现电器部分不能正常工作，出现08报警，负载表指针达红灯区。刀库来回摆动，不能定位。主轴径跳0.18mm，端跳0.15mm，均严重超差：300mm长度上X轴重复定位误差大于0.15mm，行程误差大于0.18mm，精度严重丧失：300mm长度上Y轴重复定位误差大于0.15mm，行程误差大于0.18mm，精度严重丧失。针对上述状况，考虑到该设备为重大型设备，维修现场没有机械起重设备，特制定了如下维修方案：先修复电器系统，再修复机械部分，以便借助加工中心本身动力进行较大零部件的拆装，从而降低劳动强度，提高装配精度，达到事半功倍的效果。 
      1 电器系统的修复
      08报警修复 查机床维修手册知，08报警为主轴定位故障。根据维修手册的要求，打开电源电器柜，在交流主轴控制器线路板上，找到了7个发光二极管(6绿1红)。这7个二极管从左到右分别表示：定向指令：低速档：磁道峰值检测：减速指令：精定位：定位完成(以上为绿灯)：试验方式。
观测这几个二极管的情况如下：1管亮，3、5管闪烁。表明定位指令已经发出：磁道峰值和定位信号已经检测到。但系统不能完全定位，主轴仍在低速运行，故3、5管不断闪烁。 
      从上述情况分析，怀疑是主轴箱上的放大器有问题。打开主轴防护罩，检测放大器时，发现主轴上的刀具夹紧油缸软管盘绕在主轴上，判定为该软管盘绕致使主轴定位偏移而不能准确定位，造成08报警。重新安装调整后，又将主轴控制器中的RV11(定位点偏移)进行了重新调节，故障排除，报警消失。 
      刀库来回摆动不能定位的修复 经查手册分析认定为接近开关SQ51、SQ52位置不准和U02脉冲编码器数据不一致，造成寻找刀号后刀具来回摆动不能定位。其排除方法为：将刀库停在某一位置，精确调整SQ51、SQ52接近开关位置，同时根据PC地址调整刀号，其PC地址50.5、50.1、50.2组成的8421码为刀号的十位数，50.3、49.0、49.1、47.0组成的8421码为刀号的个位数。依照当前刀库刀号的实际位置，精确调整U02脉冲编码器，使以上两组数据为当前相应刀号，重新启动后，故障排除。
      2 机械部分的修复
      主轴部件修复 因该机为二手设备，没有任何零件图和装配图，考虑到主轴零部件较多，我们把拆下的零件按顺序编号，然后再逐件进行清洗、检测。通过检测我们发现了一个重大问题，即：主轴前端轴承轴径Ø120mm处为圆锥体，而该设备上的轴承却为内孔是圆柱面的4482924轴承。决定把该轴承改为4382924轴承，并把其它轴承更换为相同规格、相同精度的新轴承。安装完毕后，发现主轴径跳降为0.08mm，主轴端跳降为0.06mm。重新调整轴承间隙后，主轴径跳降为0.016mm，端跳降为0.014mm，符合要求。 
      X轴向精修 首先拆去工作台两端的防尘罩及附属设备，利用X轴电动机将工作台移到电动机一侧，露出另一端的轴承座，然后将所有的固定零件拆下。并且，将固定滚珠丝杠副螺母的所有固定零件也拆下。开动X轴进给，利用手摇脉冲发生器缓慢地将滚珠丝杠螺母退出。而后，拆下电动机和减速箱后盖，就能把滚珠丝杠拆下。经检测，滚珠丝杠副为英制标准，公称直径55mm，螺距5/8英寸，外循环、垫片预紧结构。 
      在拆下的滚珠螺母滚道内部，发现有大量的薄片状铁屑，怀疑为滚珠表面剥落所致。经检测发现滚珠的直径差值最大为0.08mm，最大直径为9.903mm，比理论值9.875mm大0.028mm，最小值为9.825mm。判断为原来滚珠精度低，导致滚珠受力不均所致。把所有的零部件清洗干净后，换上直径不一致误差为0.001mm的高精度滚珠，经检测滚珠丝杠副间隙为0.023mm：通过计算决定把原来的调整垫片加厚0.08mm，重新装配后滚珠丝杠副间隙达到技术要求。但发现滚珠丝杠副摩擦力矩较大，重复定位精度为0.025mm。考虑是原滚珠丝杠副的滚道表面存在微观研损和减速器内齿轮副存在间隙所致。把滚珠丝杠副夹持在3米长的CA6140车床上，一边浇20号机械油，一边用手握住滚珠螺母，以21r/min的转速往复跑合100次。清洗后重新装配，摩擦力矩达到技术要求。 
      把滚珠丝杠副装配到机床上，数控系统的间隙补偿值设为0.025mm，以补偿减速箱内齿轮副的间隙。安装调试完毕后，检测结果如下：在300mm长度上，重复定位精度为0.05mm，导程精度为0.023mm，符合产品加工精度要求。 
      Y轴向精修 参照X轴的维修过程，把Y轴的滚珠丝杠副精修完毕，检测结果如下：在300mm长度上，行程变动量为0.046mm。摩擦力矩及手感均符合要求。 
      把滚珠丝杠副安装在机床上以后，经检测发现在任意300mm长度上，机床重复定位精度的变化范围为0.03～0.08mm，且有一定的周期性。怀疑是齿轮减速箱中的齿轮周节存在较大误差。重新打开减速箱，把齿轮拆下，齿轮外观没有太大问题。在万能工具显微镜上检测，发现齿轮周节最大误差为0.13mm，更换新齿轮以后再对机床进行检测，各项指标均达到技术要求。
心得体会：
      在进口国外二手设备时，一定要搜集齐有关技术资料，至少也要把机床型号弄清楚，以便借助类似设备的资料进行修复，以节省修复时间，减少维修费用。 
      在维修时，要尽量地把拆下的零部件检测一遍，以利于正确判断故障原因，避免返工。
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