數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速檢測故障一例

1、數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速檢測故障一例周小偉（湖南天雁機(jī)械有限責(zé)任公司， 421005）中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004-0420(200806-0024-021、主軸轉(zhuǎn)速檢測簡述某采用FANUC0i-TA系統(tǒng)、液壓卡盤的數(shù)控車具備恒線速切削功能。因此它裝備了主軸速度檢測。檢測元件使用FANUC增量式光電脈沖編碼器。編碼器安裝方式為編碼器與一傳動(dòng)箱直連（參見圖2），傳動(dòng)箱傳動(dòng)軸上的同步皮帶輪通過同步帶與裝在主軸上的同步皮帶輪相連。2、第一階段故障現(xiàn)象及處理最先的故障現(xiàn)象為加工途中偶爾出現(xiàn)無任何報(bào)警的停車。仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)只有采用恒線速切削時(shí)才會(huì)出現(xiàn)前述現(xiàn)象。繼續(xù)發(fā)展為只要采用恒線速

2、切削就必然中途停車，而不采用恒線速切削就不會(huì)停。此時(shí)我們開始懷疑主軸轉(zhuǎn)速或檢測有問題，仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，采用恒定主軸轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速在400rpm以上時(shí)系統(tǒng)CRT顯示的主軸轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，轉(zhuǎn)速越高，差異越大，而查看SP的MON畫面發(fā)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，用其它儀表檢測主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速也是穩(wěn)定的。FANUC維修部門建議更換編碼器。更換后正常。但在更換中由于編碼器軸與皮帶輪軸之間銹死，拆下編碼器時(shí)損壞了編碼器的脈沖碼盤（碼盤裝在編碼器的軸上，參見下面的圖1、圖2）。3、第二階段故障檢查、分析及處理新的編碼器裝上只用了不到10天就發(fā)現(xiàn)故障依舊。這次不再懷疑編碼器的故障而檢查了其它部分。首先把似乎有點(diǎn)松的皮帶緊了緊，

3、似乎也正常了，但只正常使用了幾個(gè)小時(shí)就又故障依舊。其次檢查了與編碼器的插座相連接的插頭，把似乎焊接不良的腳重新焊接后正常工作了幾天又依舊。再其次更換控制單元及連接電纜也不能解決問題。此時(shí)，筆者懷疑與編碼器相連的傳動(dòng)箱有問題。拆下皮帶檢查發(fā)現(xiàn)皮帶輪軸竟然有明顯的晃動(dòng)現(xiàn)象。估計(jì)傳動(dòng)箱與皮帶輪軸上的軸承外圈或皮帶輪軸與軸承內(nèi)圈間存在間隙或軸承損壞（參見圖2）。吸取前次的教訓(xùn)，不試圖把編碼器與皮帶輪軸分開而從皮帶輪端把傳動(dòng)箱殼拆下檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)箱與皮帶輪軸上的軸承外圈配合尺寸明顯偏大，軸承損壞。這樣，傳動(dòng)箱與皮帶輪軸上軸承外圈間產(chǎn)生了較大的間隙，皮帶輪軸和編碼器軸在運(yùn)轉(zhuǎn)中會(huì)晃動(dòng)。那么，為何這樣的晃

4、動(dòng)會(huì)造成檢測失準(zhǔn)呢？首先，讓我們來看看FANUC增量式光電脈沖編碼器的工作原理。如下圖1所示，編碼器的光學(xué)部分由光源、光欄板、脈沖碼盤和光電（接收）元件組成。圖1 編碼器原理（光學(xué)部分）光源、光欄板和光電元件固定在外殼上。碼盤右邊與編碼器軸相連。光欄板外圈位置上有彼此錯(cuò)開1/4節(jié)距的兩組透光和不透光相間的條紋A和B，用于產(chǎn)生方向和速度信號；里圈還有一組用于找零標(biāo)志的條紋。碼盤是一塊玻璃圓盤，上面鍍了一層不透光的金屬膜，在與光欄板外圈徑向相對應(yīng)的位置刻有一圈透光和不透光相間的條紋，與光欄板里圈徑向相對應(yīng)的位置刻有一條零標(biāo)志透光條紋。從光源中發(fā)出的光通過光欄板、旋轉(zhuǎn)的碼盤后會(huì)產(chǎn)生明暗相間的變化。光

5、電（接收）元件接收到它們并經(jīng)相關(guān)電路處理后就可產(chǎn)生能分辨起點(diǎn)、方向和旋轉(zhuǎn)速度的電信號。從圖1和前述介紹可見，由于光的直線傳播，如果碼盤與其它元件間的相對位置發(fā)生較大的變化就會(huì)導(dǎo)致光電元件無法正確接收到光而使編碼器不能正常工作。通過下圖2可見，不管是編碼器軸與其軸承或其軸承與其外殼的配合有問題，皮帶輪軸與其軸承或其軸承與傳動(dòng)箱外殼的配合有問題，還是編碼器與傳動(dòng)箱的配合有問題，造成編碼器軸晃動(dòng)，就都會(huì)造成光電元件無法正確接收到光而使編碼器不能正常工作的后果。圖2 編碼器與傳動(dòng)箱的連接把傳動(dòng)箱與軸承外圈配合部分鍍鉻后磨削并更換軸承后問題解決。至今已正常運(yùn)行3個(gè)月。從這次處理的結(jié)果看，前次原因也極可能與此次一樣，只不過修理工沒有注意罷了。編碼器還可用，前次拆損壞的編碼器如不拆壞也極可能可用，拆損太可惜了。4、改進(jìn)建議在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，編碼器很難與傳動(dòng)箱分離。強(qiáng)行分離導(dǎo)致編碼器損壞。咨詢機(jī)床廠家售后服務(wù)人員，回答也是這種組件很難拆，編碼器十拆九壞。主要原因就是由于配合過緊或銹蝕，很難把編碼器軸與皮帶輪軸相分離。據(jù)此，我們建議：第一點(diǎn)，由于編碼器是個(gè)非常輕的負(fù)荷，鍵與皮帶輪軸上鍵槽的配合不必過盈，宜為間隙配合