Знаете ли вы восемь распространенных неисправностей шпинделя обрабатывающего центра и соответствующие методы их устранения?

I. Введение

II. Распространенные неисправности и методы их устранения в шпиндельных узлах обрабатывающих центров

(I) Несоблюдение требований к точности обработки

• Во время транспортировки станок может подвергаться ударам, которые могут нарушить точность деталей шпинделя. Например, может сместиться ось шпинделя или деформироваться корпус подшипника.
• Ненадежная установка, низкая точность установки или имеются изменения. Неровный фундамент станка, ослабленные фундаментные болты или изменение точности установки из-за осадки фундамента и других причин при длительной эксплуатации могут повлиять на точность взаимного расположения шпинделя и других компонентов, что приведет к снижению точности обработки.

• Для станков, подвергшихся ударам при транспортировке, требуется комплексная проверка точности деталей шпинделя, включая такие показатели, как радиальное биение, осевое биение и соосность шпинделя. По результатам проверки выбираются соответствующие методы регулировки, такие как регулировка зазора в подшипнике и регулировка корпуса подшипника, для восстановления точности шпинделя. При необходимости для ремонта могут быть привлечены специалисты по обслуживанию станков.
• Регулярно проверяйте правильность установки станка и затягивайте фундаментные болты для обеспечения надёжности крепления. При обнаружении каких-либо отклонений от точности установки следует использовать высокоточные контрольно-измерительные приборы для повторной регулировки горизонтальности станка и точности взаимного расположения шпинделя и других компонентов, например, рабочего стола. Для точных измерений и регулировки можно использовать такое оборудование, как лазерные интерферометры.

(II) Чрезмерная вибрация при резке

• Ослаблены винты, соединяющие шпиндельную коробку и станину, что снижает жесткость соединения шпиндельной коробки со станиной и делает ее склонной к вибрации под действием сил резания.
• Предварительная нагрузка подшипников недостаточна, а зазор слишком велик, в результате чего подшипники не могут эффективно поддерживать шпиндель во время работы, что приводит к биению шпинделя и, таким образом, вызывает вибрацию при резании.
• Ослаблена гайка предварительного натяжения подшипников, что приводит к осевому перемещению шпинделя и нарушению точности его вращения, что в свою очередь приводит к вибрации.
• Подшипники царапаются или повреждаются, что приводит к неравномерному трению между телами качения и дорожками качения подшипников и появлению аномальной вибрации.
• Шпиндель и корпус не соответствуют допускам. Например, если цилиндричность или соосность шпинделя не соответствуют требованиям, или если точность отверстий для крепления подшипников в корпусе недостаточна, это может повлиять на устойчивость вращения шпинделя и привести к вибрации.
• Другие факторы, такие как неравномерный износ инструмента, необоснованные параметры резания (например, чрезмерная скорость резания, чрезмерная скорость подачи и т. д.) и ослабленный зажим заготовки, также могут вызывать вибрацию при резании.
• В случае токарного станка подвижные части револьверного резцедержателя могут быть ослаблены или зажимное усилие может быть недостаточным и не затянуто должным образом. Во время резания нестабильность резцедержателя будет передаваться на шпиндельную систему, вызывая вибрацию.

• Проверьте винты, соединяющие шпиндельную бабку со станиной. Если они ослаблены, своевременно подтяните их, чтобы обеспечить надёжное соединение и повысить общую жёсткость.
• Отрегулируйте предварительный натяг подшипников. В зависимости от типа подшипников и требований станка используйте соответствующие методы предварительного натяга, например, регулировку с помощью гаек или пружинного предварительного натяга, чтобы установить зазор подшипника в нужном диапазоне и обеспечить стабильную опору шпинделя.
• Проверьте и затяните гайку предварительного натяжения подшипников, чтобы предотвратить осевое перемещение шпинделя. Если гайка повреждена, своевременно замените её.
• В случае задира или повреждения подшипников разберите шпиндель, замените поврежденные подшипники, очистите и осмотрите соответствующие компоненты, чтобы убедиться в отсутствии загрязнений.
• Проверьте точность шпинделя и корпуса. Для деталей, выходящих за пределы допуска, можно использовать такие методы ремонта, как шлифование и шабрение, чтобы обеспечить надлежащее взаимодействие шпинделя и корпуса.
• Проверяйте степень износа инструмента и своевременно заменяйте сильно изношенные инструменты. Оптимизируйте параметры резания, выбирая соответствующие скорости резания, подачи и глубину резания с учетом таких факторов, как материал заготовки, материал инструмента и производительность станка. Убедитесь, что заготовка надежно закреплена. При возникновении проблем с резцедержателем револьверной головки токарного станка проверьте состояние соединения подвижных частей и отрегулируйте усилие зажима, чтобы обеспечить надежное зажатие инструментов.

(III) Чрезмерный шум в шпиндельной коробке

• Нарушение динамической балансировки деталей шпинделя приводит к возникновению неуравновешенных центробежных сил при высокоскоростном вращении, что приводит к вибрации и шуму. Это может быть связано с неравномерным распределением массы деталей, установленных на шпинделе (например, инструментов, патронов, шкивов и т. д.), или с нарушением динамической балансировки деталей шпинделя в процессе сборки.
• Зазоры в зацеплении шестерён неравномерны или серьёзно повреждены. При зацеплении шестерён возникают удары и шум. При длительной эксплуатации зазоры в зацеплении шестерён могут измениться из-за износа, усталости и других причин, а на поверхностях зубьев могут появиться отслоения, трещины и другие повреждения.
• Повреждены подшипники или погнуты приводные валы. Поврежденные подшипники приведут к неустойчивой работе шпинделя и возникновению шума. Погнутые приводные валы приведут к эксцентриситету вращения, вызывая вибрацию и шум.
• Длины приводных ремней неравномерны или они слишком ослаблены, что приводит к вибрации и трению приводных ремней во время работы, создавая шум, а также влияя на эффективность трансмиссии и стабильность скорости шпинделя.
• Низкая точность зубчатых передач. Например, если погрешность профиля зуба, погрешность шага и т. д. велики, это приведет к плохому зацеплению шестерен и возникновению шума.
• Плохая смазка. При отсутствии достаточного количества смазочного масла или при его ухудшении качества трение таких компонентов, как шестерни и подшипники в шпиндельной коробке, увеличивается, что приводит к появлению шума и ускорению износа компонентов.

• Проведите динамическую балансировку и коррекцию компонентов шпинделя. Для проверки шпинделя и связанных с ним деталей можно использовать динамическую балансировочную машину. В областях с большой несбалансированностью массы корректировку можно выполнить, удалив материалы (например, сверлением, фрезерованием и т. д.) или добавив противовесы, чтобы компоненты шпинделя соответствовали требованиям динамической балансировки.
• Проверьте зацепление шестерён. Если зазоры в зацеплении неравномерны, проблему можно решить, отрегулировав межосевое расстояние шестерён или заменив сильно изношенные шестерни. Шестерни с повреждёнными зубьями следует заменять своевременно, чтобы обеспечить надлежащее зацепление шестерён.
• Проверьте подшипники и приводные валы. Если подшипники повреждены, замените их новыми. Погнутые приводные валы можно выпрямить с помощью рихтовочных машин. Если изгиб значительный, замените приводные валы.
• Отрегулируйте или замените приводные ремни, чтобы обеспечить их равномерную длину и правильное натяжение. Правильное натяжение приводных ремней можно обеспечить, отрегулировав устройства натяжения ремней, например, положение натяжного ролика.
• Если проблема с низкой точностью зубчатых передач возникает из-за износа, отремонтируйте или замените их в зависимости от конкретной ситуации.
• Проверьте систему смазки шпиндельной коробки, чтобы убедиться в достаточном количестве и хорошем качестве смазочного масла. Регулярно меняйте смазочное масло, очищайте смазочные трубопроводы и фильтры, чтобы предотвратить засорение масляных каналов загрязнениями и обеспечить качественную смазку всех компонентов.

(IV) Повреждение шестерен и подшипников

• Слишком высокое давление переключения приводит к повреждению шестерен от удара. Во время переключения скоростей станка, если давление переключения слишком высокое, шестерни будут испытывать чрезмерные ударные нагрузки в момент зацепления, что легко может привести к повреждению поверхностей зубьев, трещинам в основании зубьев и другим последствиям.
• Повреждение механизма переключения передач или выпадение фиксирующих штифтов приводит к нарушению процесса переключения передач и нарушению зацепления между шестернями, что приводит к повреждению шестерен. Например, деформация и износ вилок переключения передач, поломка фиксирующих штифтов и т. д. влияют на точность и стабильность переключения.
• Слишком большой предварительный натяг подшипников или отсутствие смазки. Чрезмерный предварительный натяг приводит к тому, что подшипники выдерживают чрезмерные нагрузки, что ускоряет их износ и усталость. Без смазки подшипники работают в режиме сухого трения, что приводит к перегреву, сгоранию и повреждению шариков или дорожек качения подшипников.

• Проверьте систему давления переключения передач и отрегулируйте давление переключения в соответствующем диапазоне. Этого можно добиться, отрегулировав клапаны давления гидравлической системы или устройства регулировки давления пневматической системы. Одновременно проверьте цепи управления переключением передач, электромагнитные клапаны и другие компоненты, чтобы убедиться в точности сигналов переключения передач и плавности их работы, избегая чрезмерных ударов, возникающих из-за нештатного переключения.
• Осмотрите и отремонтируйте механизм переключения передач, отремонтируйте или замените поврежденные вилки переключения передач, фиксирующие штифты и другие компоненты для обеспечения его нормальной работы. В процессе сборки убедитесь в точности установки и надежности соединения всех компонентов.
• Отрегулируйте предварительный натяг подшипников. В соответствии с техническими требованиями к подшипникам и условиями эксплуатации станка используйте соответствующие методы и величины предварительного натяга. Одновременно улучшите систему смазки подшипников, регулярно проверяйте и добавляйте смазочное масло, чтобы обеспечить постоянное хорошее смазывание подшипников. Если подшипники повреждены из-за недостаточной смазки, после их замены на новые тщательно очистите систему смазки, чтобы предотвратить повторное попадание загрязнений.

(V) Неспособность шпинделя изменять скорость

• Выдаётся ли электрический сигнал переключения. Неисправность в электрической системе управления может привести к невозможности передачи правильного сигнала переключения, что приведёт к невозможности шпинделя выполнить операцию переключения скорости. Например, отказы реле в цепи управления, ошибки в программе ПЛК и неисправности датчиков могут повлиять на выходной сигнал переключения.
• Достаточно ли давления? В гидравлических или пневматических системах переключения скоростей недостаточное давление не обеспечивает достаточной мощности для приведения в движение механизма переключения скоростей, что приводит к невозможности изменения скорости шпинделя. Недостаточное давление может быть вызвано неисправностями гидравлических или пневматических насосов, утечками в трубопроводах, неправильной регулировкой клапанов давления и другими причинами.
• Износ или заклинивание гидроцилиндра переключения передач приводит к его неспособности нормально работать и толкать шестерни переключения передач, муфты и другие компоненты для переключения передач. Это может быть вызвано повреждением внутренних уплотнений гидроцилиндра, сильным износом поршня и корпуса цилиндра, а также попаданием загрязнений в гидроцилиндр.
• Заклинивание электромагнитного клапана переключения передач препятствует нормальному изменению направления вращения, что приводит к невозможности подачи гидравлического масла или сжатого воздуха по заданному пути и, следовательно, к нарушению работы механизма переключения передач. Заклинивание электромагнитного клапана может быть вызвано засорением сердечника клапана загрязнениями, повреждением катушки электромагнитного клапана и другими причинами.
• Вилка гидроцилиндра переключения передач отваливается, что приводит к разрушению соединения между гидроцилиндром и шестернями переключения передач и невозможности передачи мощности для переключения передач. Отваливание вилки может быть вызвано ослаблением крепёжных болтов вилки, износом и поломкой вилки, а также другими причинами.
• Утечка масла или внутренняя утечка в гидроцилиндре переключения передач снижает рабочее давление и не позволяет обеспечить достаточное усилие для переключения передач. Утечка масла или внутренняя утечка могут быть вызваны старением уплотнений гидроцилиндра, чрезмерным зазором между поршнем и корпусом цилиндра и другими причинами.
• Неисправность комбинированного переключателя переключения передач. Комбинированный переключатель используется для определения, например, завершена ли смена скорости. Неисправность переключателя приводит к тому, что система управления не может правильно оценить состояние переключения скорости, что влияет на последующие операции переключения скорости или работу станка.

• Проверьте электрическую систему управления. Используйте такие приборы, как мультиметры и осциллографы, для обнаружения выходных линий сигнала смещения и связанных с ними электрических компонентов. При обнаружении неисправности реле замените его. Если в программе ПЛК обнаружена ошибка, отладьте и доработайте её. Если датчик неисправен, замените его новым, чтобы обеспечить нормальную подачу сигнала смещения.
• Проверьте давление в гидравлической или пневматической системе. При недостаточном давлении сначала проверьте исправность гидравлического или пневматического насоса. В случае неисправности отремонтируйте или замените его. Проверьте трубопроводы на наличие утечек. При наличии утечек своевременно устраните их. Отрегулируйте клапаны давления, чтобы давление в системе достигло заданного значения.
• При возникновении проблемы износа или заедания гидроцилиндра переключения передач разберите гидроцилиндр, проверьте состояние износа внутренних уплотнений, поршня и корпуса цилиндра, замените поврежденные уплотнения, отремонтируйте или замените изношенные поршень и корпус цилиндра, очистите внутреннюю часть гидроцилиндра и удалите загрязнения.
• Проверьте электромагнитный клапан переключения передач. Если сердечник клапана забит грязью, разберите и очистите электромагнитный клапан, чтобы удалить загрязнения. Если катушка электромагнитного клапана повреждена, замените её новой, чтобы обеспечить нормальное изменение направления вращения электромагнитного клапана.
• Проверьте вилку гидроцилиндра переключения передач. Если вилка отваливается, установите её на место и затяните крепёжные болты. Если вилка изношена или сломана, замените её новой, чтобы обеспечить надёжное соединение вилки с шестернями переключения передач.
• Устраните проблему утечки масла или внутренней утечки в гидроцилиндре переключения передач. Замените изношенные уплотнения, отрегулируйте зазор между поршнем и гильзой цилиндра. Для улучшения герметичности гидроцилиндра можно использовать такие методы, как замена поршня или гильзы цилиндра на более подходящие по размеру, а также увеличение количества уплотнений.
• Проверьте переключатель переключения передач. Используйте приборы, например, мультиметры, чтобы определить его состояние (вкл./выкл.). Если переключатель неисправен, замените его новым, чтобы он мог точно определять состояние переключения передач и передавать правильный сигнал в систему управления.

(VI) Отказ шпинделя от вращения

• Выдаётся ли команда на вращение шпинделя. Аналогично невозможности изменения скорости шпинделя, неисправность в электрической системе управления может привести к невозможности выдачи команды на вращение шпинделя, что делает невозможным запуск шпинделя.
• Защитный выключатель не нажат или неисправен. Обрабатывающие центры обычно оснащены защитными выключателями, такими как выключатель дверцы шпиндельной бабки, выключатель фиксации зажима инструмента и т. д. Если эти выключатели не нажаты или неисправны, станок блокирует вращение шпинделя по соображениям безопасности.
• Патрон не зажимает заготовку. В некоторых токарных станках или обрабатывающих центрах с патронами, если патрон не зажимает заготовку, система управления станком ограничивает вращение шпинделя, чтобы предотвратить вылет заготовки во время обработки и возникновение опасности.
• Повреждён переключатель системы переключения передач. Неисправность переключателя системы переключения передач может повлиять на передачу сигнала запуска шпинделя или определение состояния вращения шпинделя, что приведёт к невозможности нормального вращения шпинделя.
• Внутренняя утечка в электромагнитном клапане переключения передач приводит к нестабильности давления в системе переключения передач или невозможности его достижения, что влияет на вращение шпинделя. Например, в гидравлической системе переключения передач утечка в электромагнитном клапане может привести к тому, что гидравлическое масло не сможет эффективно толкать такие компоненты, как муфты или шестерни, что приведет к потере мощности шпинделя.

• Проверьте выходные линии управления вращением шпинделя в электрической системе управления и связанные с ней компоненты. При обнаружении неисправности отремонтируйте или замените их своевременно, чтобы обеспечить нормальную передачу команды вращения шпинделя.
• Проверьте состояние защитных выключателей и убедитесь, что они нормально нажаты. В случае неисправности защитных выключателей отремонтируйте или замените их, чтобы обеспечить нормальную работу защитной функции станка, не влияя на нормальный запуск шпинделя.
• Проверьте положение зажимного патрона, чтобы убедиться в надёжности зажима заготовки. Если патрон неисправен, например, недостаточное усилие зажима или износ кулачков, своевременно отремонтируйте или замените патрон, чтобы он работал нормально.
• Проверьте переключатель передач. Если он поврежден, замените его новым, чтобы обеспечить нормальную передачу сигнала запуска шпинделя и точное определение состояния вращения.
• Проверьте электромагнитный клапан переключения передач на наличие утечек. Для оценки состояния можно использовать такие методы, как испытание под давлением и наблюдение за утечкой масла вокруг электромагнитного клапана. Если электромагнитный клапан имеет утечку, разберите его, очистите, проверьте сердечник клапана и уплотнения, замените поврежденные уплотнения или весь электромагнитный клапан, чтобы обеспечить надлежащую герметичность и стабильное давление в системе переключения передач.

(VII) Перегрев шпинделя

• Слишком большой предварительный натяг подшипников шпинделя, что приводит к увеличению внутреннего трения подшипников и чрезмерному нагреву, что приводит к перегреву шпинделя. Это может быть вызвано неправильной сборкой или регулировкой предварительного натяга подшипников, а также использованием неподходящих методов и величин предварительного натяга.
• Подшипники задираются или повреждаются. В процессе работы подшипники могут задираться или повреждаться из-за недостаточной смазки, перегрузки, попадания посторонних предметов и т. д. В этот момент трение в подшипниках резко возрастает, что приводит к выделению большого количества тепла и перегреву шпинделя.
• Смазочное масло загрязнено или содержит примеси. Загрязнённое смазочное масло увеличивает коэффициент трения между подшипниками и другими движущимися частями, снижая эффективность смазки. Примеси могут