PART 1
序言
圖1所示龍門銑床于2019年采購，適用于中型柴油機機體、紡織機械、印刷機械、汽車制造、造船機械、航天航空制造及機床制造等行業(yè)，尤其對于多工位、多工序的長方形長箱體零件加工，是必不可少的關鍵設備。機床X、Y、Z進給軸位置檢測均采用德國知名公司生產的金屬直線光柵尺，主軸定向位置檢測裝置采用德國知名公司生產的齒形光電編碼器，具有高精度和高可靠性。在電氣控制方面，采用電器模塊化設計，從而保證了數(shù)控龍門系列機床電氣控制的統(tǒng)一性，便于調試使用和維修。整機配備840D sl數(shù)控系統(tǒng)。該機床配備附件銑頭，采用半自動和自動換刀技術更換各種附件銑頭，能實現(xiàn)對工件一次裝夾后銑、鏜、鉆、鉸及攻螺紋等多工位和多工序的加工。
圖1 龍門銑床外觀
PART 2
故障現(xiàn)象
新設備在安裝調試后，X軸一直存在聲音大、輕微抖動現(xiàn)象，廠家也多次進行優(yōu)化調整，但效果不理想。隨著設備繼續(xù)運行，抖動現(xiàn)象也越來越嚴重，有時還會出現(xiàn)輪廓誤差監(jiān)控報警，已嚴重影響產品的加工精度。
PART 3
X軸傳動結構
蝸桿箱固定在機床床身中部，與工作臺進給箱傳動軸相連接，通過蝸桿與工作臺面下方的蝸母條嚙合，使工作臺（X向）移動。
蝸桿箱中的蝸桿是靜壓蝸桿，運行時液壓系統(tǒng)恒定的壓力油注入蝸桿與蝸母條的嚙合齒面，形成一定厚度的高強度靜壓油膜，使蝸桿與蝸母條形成無摩擦傳動，因而傳動效率和精度高，無磨損，壽命長。
油腔開設在蝸桿齒側面上。靜壓蝸桿采用雙聯(lián)泵供油，即由雙聯(lián)泵引出流量相等的兩條油路，分別向蝸桿左右兩側油腔供油。
靜壓蝸桿除有一套靜壓供油泵組外，還有一套靜壓蝸桿預沖油系統(tǒng)，當蝸桿與蝸母條的油腔脫離嚙合區(qū)時，靜壓油路斷開，預沖油接通，使非嚙合的油腔仍充滿油，防止油路混入空氣，以提高蝸桿油膜的靜壓剛度，保證承載力度。靜壓蝸桿采用軸向配油的形式。靜壓蝸桿結構如圖2所示。
圖2 靜壓蝸桿結構
PART 4
故障原因分析
根據對X軸傳動機構的工作原理分析后認為，造成X 軸抖動的原因有很多，如工作臺靜壓壓力低，蝸桿靜壓壓力低，蝸桿制動沒有打開，工作臺壓板調整間隙過小，伺服電動機本身故障，檢測單元故障，伺服參數(shù)設置不當，以及蝸桿與蝸母條間隙不當?shù)取?/span>
為了避免大量盲目的拆卸，提高維修效率，首先對工作臺靜壓壓力、蝸桿靜壓壓力、蝸桿制動壓力、X軸檢測單元及伺服控制參數(shù)進行檢查，無異常。然后脫開X軸伺服電動機，將X軸改為半閉環(huán)運行試車，電動機運轉正常，無抖動現(xiàn)象，排除伺服電動機本身問題。分析可能導致本次故障的主要影響因素為工作臺壓板調整間隙過小或蝸桿與蝸母條間隙不當。
（1）工作臺壓板調整間隙過小 工作臺采用閉式靜壓導軌，下方共有8塊壓板，機床安裝時壓板間隙調整過小，將會造成工作臺浮起量不夠，出現(xiàn)X軸抖動故障。
（2）蝸桿與蝸母條間隙不當 蝸輪與蝸母條兩者之間是靠恒定的壓力油形成靜壓油膜，使蝸輪蝸桿實現(xiàn)無摩擦傳動，如蝸輪與蝸母條間的間隙過小，則會造成靜壓油膜壓力不穩(wěn)定，出現(xiàn)抖動故障[1]。
PART 5
故障處理
5.1 工作臺壓板間隙檢查
通過查閱機床相關資料，工作臺壓板與導軌的間隙應控制在0.05mm內。間隙過小，工作臺的靜壓浮起量不夠，機床加工時會產生抖動現(xiàn)象；間隙過大，機床又無法保證自身剛性要求。
拆開X軸兩邊的防護罩，將工作臺靜壓關掉，使用塞尺逐個對壓板與導軌的間隙進行檢查，發(fā)現(xiàn)8塊壓板與導軌的間隙都在允許范圍0.05mm內[2]。
工作臺壓板間隙檢查如圖3所示。
圖3 工作臺壓板間隙檢查
5.2 蝸桿與蝸母條間隙檢查與調整
通過調整蝸桿箱安裝座下方的墊片厚度，可實現(xiàn)蝸桿與蝸母條間隙的調整。因蝸桿箱位于床身的中間位置，故調整時需將工作臺移開，露出蝸桿箱，然后拆出墊片實現(xiàn)間隙調整。具體的實施步驟如下。
1）將PLC狀態(tài)點DB99.DBX1.1設置1，DB99.DBX1.2設置0，X軸由全閉環(huán)改為半閉環(huán)，然后斷開蝸桿靜壓泵空開，修改PLC程序，屏蔽其報警功能。關掉蝸桿靜壓主要是為了更好地檢測出蝸桿與蝸母條的實際間隙。
2）準備好百分表，對蝸桿與蝸母條的實際間隙進行檢測。用手輪先正向慢速移動一段距離（注意一定要慢，因為蝸桿靜壓關掉了，蝸桿、蝸母條之間無靜壓油膜，同時移動時還需監(jiān)控X軸的電流），然后反向移動0.01mm，測出的間隙為0.03mm。測出的蝸桿與蝸母條間隙偏小，間隙正常值應為0.06mm[3]。
3）將X軸光柵尺讀數(shù)頭及安裝支座拆掉，做好防護后用密封袋封好。
4）將X軸硬限位開關和兩邊的電纜拖鏈固定支座拆掉，然后打開蝸桿靜壓，使X軸正向移動，直至蝸桿與蝸母條快脫開時，在PLC程序屏蔽X軸后多頭泵的壓力報警。因為工作臺往后端移動時有一段靜壓壓力建立不起來。
5）關停蝸桿靜壓泵，在工作臺的正向位置安裝一個手動葫蘆，最后一段距離內用手動葫蘆拉著工作臺輕微受力，同時正向緩慢轉動蝸桿，直至蝸桿與蝸母條全部脫開。
6）拆掉蝸桿箱8個定位銷和14個M17內六角固定螺釘，然后在蝸桿箱兩端的下方各放置一個螺紋頂，用兩個螺紋頂將蝸桿箱輕微頂起，拿出蝸桿箱與床身之間的墊片，共４塊，做好記號，方便后面安裝。
7）可根據蝸桿與蝸母條的夾角確定墊片厚度調整的具體數(shù)值，最終計算結果是需要將拿出來的墊片磨掉0.3mm，這樣可以增加蝸輪蝸桿的間隙0.03mm左右。
8）墊片加工好，按記號進行裝配，打入蝸桿箱定位銷，擰緊固定螺釘?？辙D蝸桿，用手將蝸桿上面的臟東西清理干凈。
9）連接蝸桿與蝸母條，將正向蝸桿端沒有齒的半圈轉至朝上，用千斤頂將工作臺慢慢往負向頂，直至工作臺蝸母條前端面與蝸桿齒的端面接觸，這時千斤頂輕微受力，機床開啟蝸桿靜壓，慢慢轉動蝸桿，使蝸桿與蝸母條連接上。之后緩慢移動X軸，監(jiān)控其電流是否正常和有無異響。
10）將上述步驟拆掉的部件，按之前做的記號依次裝好，同時按上述蝸桿與蝸母條間隙的檢測方法，對其反向間隙進行檢測，反向間隙為0.06mm，檢測正常。然后將X軸改為全閉環(huán)，將PLC屏蔽的報警全部打開，編輯循環(huán)程序對X軸的運轉狀態(tài)進行檢查，試車正常，抖動故障消除。
PART 6
結束語
蝸母蝸桿傳動機構作為大型數(shù)控龍門鏜銑床的重要機械傳動部件，其加工精度、裝配精度和控制精度要求較高；同時蝸母蝸桿機構作為機床進給軸的動力傳遞方式，由于其需要承受主要的切削力和不規(guī)則振動，因此故障率相對較高。
此次故障處理耗時較長，同時又是機械、液壓和電控等一系列問題的結合，處理此類故障時需要對傳動機構的機械部分、液壓控制部分和PLC控制系統(tǒng)有一定水平的認知。在充分分析故障和了解機床結構后，對蝸桿與蝸母條的間隙進行檢測和調整，可有效消除機床抖動故障現(xiàn)象。
