大型五轴数控龙门铣床的故障排查与保养指南

发布时间：2024-03-26

我国制造业蓬勃发展，大型五轴数控龙门铣床必将在机械加工领域占据重要地位。这类设备技术含量高、加工多元化、操控繁复。然而，在使用中，机械磨损、运行条件恶劣、操作规划相对疏忽等问题，都可能导致设备故障，进而对公司的生产运营造成严重影响。因此，维护工作显得尤为重要。与普通机床相比，大型五轴数控龙门铣床的维护难度更大，这要求维修人员具备高超的技能和经验，并深入了解设备内部结构和工作条件，以及采用先进可靠的技术手段及时进行维护。

故障探秘

主轴疑云

一般来说，主轴驱动系统应具备宽广的功率范围、短时的加减速、广泛的调速范围、高过载水平、低电机温度和低噪音。主轴的典型故障包括传动系统故障、液压系统故障和流量测试仪故障。鉴于多数电机采用直流或变频调速，其主轴箱架构相对于传统龙门铣床更为简化。操作中容易发生故障的地方是刀具的智能调速和主轴中的自动拧紧装置。

进给伺服系统隐患

进给伺服系统可视为大型五轴数控龙门铣床的关键组成部分，与普通铣床有着不同之处。它具有较高的定位精度、快速响应指定信号、相对较优的平稳性，确保进给伺服系统正常运作。故障主要集中在伺服控制单元、位置反馈和伺服电机。常规检测包括观察是否有伺服激活信号，根据PLC程序检测激活条件是否满足，以及查看屏幕轴数值是否变动，伺服轴是否移动，伺服单元是否有命令电压。

故障案例一瞥

一台国产17米数控铣床的Y轴伺服系统出现过载。经检查，未发现机械负载问题，但发现机床油泄漏到电机上，导致电机损坏。更换Y轴伺服电机后，伺服系统恢复正常。这种交流三相异步电机故障是常见的，接地会增加瞬时电流，导致断路器跳闸。常见的还有辅助电路断路器故障。智能换刀配置故障通常表现为定位偏差加大、刀库运动受损、机械手运动偏差增大、握力下降，严重时可能导致刀具卡住，从而使设备停止运行。

故障诊断

数控系统自我诊断

大多数数控系统都配备了完善的自诊断系统。无论是国产还是进口系统，都能在数控系统运行或电气初始化过程中对每个接口或系统本身进行相应的自诊断。因此，维修人员需熟悉各类自诊断信息，这是确保修复工作准确有效的基础。维修工作者可以根据指令信息，详细分析故障范围，并利用故障分量进行准确定位。对于进口数控系统故障，通常只能进行到板级、芯片级的修复，更高级别的修复则需要数控系统制造商的售后团队介入。数控设施的故障可分为软件故障和由外部硬件故障引起的硬件故障。

PLC程序逻辑查找

目前，PLC管控仪附着在数控系统之上，因此，在判断故障时，维修人员可以通过采用梯形图进行逻辑分析。图形编程器（CRT）清晰明了地展示数控系统的输入/输出（I/O）控制，有助于维修人员通过对PLC程序的逻辑分析，迅速发现存在故障的具体元件。通过梯形图，可以准确定位数控机床（CNC）系统结构和铣床的故障，然后确定故障发生的位置，如液压、电气、气动或机械部分。

与操作人员积极沟通

操作人员对大型五轴数控龙门铣床的运作状态有深入了解，是发现故障的第一手人员。因此，维修工作者在故障发生时不能直接进行修复工作。他们需要积极与操作人员沟通，确定机器的操作状态、可能产生的后果、故障类型的频率以及操作是否符合规范。操作人员提供的信息将为维修人员迅速分析故障原因和修复提供可靠的参考数据。

保养

主轴部件

维护大型五轴数控龙门铣床的关键在于主轴部件，特别是涉及刀具智能化调速和主轴自动拧紧。为避免停电或运作中的自动松动，采用弹簧夹紧刀具的自动夹紧机构，并在铣床上设置行程开关。定期检查螺旋弹簧螺母、行程开关和刀筒的压力，以确保夹紧后刀片不会自动松开。同时，关注主轴箱的噪音和主轴的加热情况，定期清洁主轴箱并添加适量润滑剂，以确保主轴的良好润滑。

进给传动链

进给传动系统通常采用多种导轨和螺母副。当进给链出现故障时，运动质量可能会显著下降，表现为机械零件运动不畅、操作中断、定位精度下降等。为提升传动精度，科学调节齿轮的预紧力，对松动零部件进行适当调控。增强传动刚度，通过适度调节支撑构件和螺母副的预紧力，选择合适的螺钉，以减少传动链的相关度。此外，注意传动链的反向死区，以确保传输准确性。

自动换刀装置

对于自动换刀装置，正确的储存、组装和使用方法至关重要。制造商应提供详细的操作说明，包括存储环境、安装步骤、使用方法以及常见故障排除。定期检查弹簧的储存、组装和修复，确保刀具夹紧正常。维护联轴器，及时拧紧螺钉以防止刀库无法?常旋转。在刀具库运动不规范时，通过调整电机传动误差或旋转误差，确保刀具能够准确到达指定位置。科学调整工具套筒上的螺钉，拧紧弹簧以确保刀具能够正常展开夹紧工作。如果刀套未完全就位，检查叉子的位置并对限位开关进行调整。通过这些维护步骤，可有效提升自动换刀装置的稳定性和寿命。

结语

大型五轴数控龙门铣床内部结构复杂，修复技术要求较高，对操作和维修人员提出了相当的挑战。操作人员应精准掌握操作流程，随时观察设备的运行状况。维修人员需要熟练掌握维修技术和丰富的专业知识，以便及时排除故障，同时要做好日常维护工作，降低故障发生率。技术研究单位应加强技术研究，积极引进国际先进技术，提升大型五轴数控龙门铣床的运行平稳性、加工精准度和加工速率。在制造业风起云涌的今天，我们对这些先进设备的保养和维修势在必行。只有通过科学而细致的护理，我们才能确保这些巨大的数控龙门铣床能够在高强度运作中始终如一地发挥出色性能。

无论是主轴部件、进给传动链还是自动换刀装置，都需要我们细心呵护。主轴箱结构的简单性使得其护理相对直接，但也需要定期清洁和润滑，确保主轴在高速旋转中保持顺畅。进给传动链的护理要注重传动精度和刚度，通过科学调节，我们能使其运动更加稳定、精确。而自动换刀装置则需要我们关注弹簧的夹紧力，确保刀具在工作中牢固可靠。

在故障排除方面，数控系统的自我诊断功能和PLC程序逻辑查找成为了不可或缺的工具。维修人员需要善于利用数控系统提供的自诊断信息，通过合理的逻辑分析迅速定位故障。而PLC程序逻辑查找则是一项高效的手段，通过梯形图的逻辑分析，维修人员可以快速发现故障元件。

临末，与操作人员的积极沟通显得尤为重要。操作人员对设备的了解是深入而直观的，他们的反馈能够为维修人员提供宝贵的信息。通过合作和沟通，我们能够更快、更准确地定位故障，提高维修效率。

在未来，我们需要不断提升技术水平，加强设备的研发和改进，以适应制造业的不断发展。同时，操作和维修人员也需要不断学习新知识，提高维护和修复的技能水平。只有通过共同的努力，我们才能确保大型五轴数控龙门铣床在制造业中持续稳定地发挥重要作用。

来源：《商情》23年11期