数控铣床主轴箱突然下滑故障的排除

     引言

    使用大约两年后，发现机床在开机或加工过程中遇急停状态时，主轴箱（Z轴）出现瞬间向下滑行约15cm的现象，给人身和设备产生严重的安全隐患。试图通过以下三种方法来维修：

    （1）怀疑Z轴电机抱闸磨损引起摩擦力变小，更换电机；（2）增加平衡块的重量；（3）调整Z轴导轨与镶条的间隙，结果都未能解决Z轴下滑问题。最后通过对电气控制线路的认真分析，提出抱闸的电气控制电路的改进，解决了主轴箱突然下滑问题，消除了安全隐患，节省了制造厂提出更换数控系统的昂贵费用。

    1、机床抱闸电气控制原理和故障分析

    1.1机床抱闸的电气控制原理

    机床使用GSK990M开环控制数控系统，Z轴伺服电机带抱闸制动装置，抱闸的工作电源为DC24V，通过外部接触器、继电器控制而不是数控系统内部控制，抱闸得电打开，失电抱紧。Z轴上的主轴箱通过链条与床身后的重量平衡装置相连且主轴箱与平衡块重量相当，抱闸信号是重力轴控制下滑的有效手段，通常将伺服系统准备好信号作为抱闸打开的一个必要条件。理论上，只要抱闸信号与伺服电机驱动使能信号的时序符合控制要求，在开机、加工过程突然断电或遇紧急停止情况时，即使抱闸信号由于负载动作的延时也不会大幅度地下滑。

    1.2机床的故障分析

    数控铣床经过两年的使用，在机械装置方面，抱闸制动器、链轮、丝杆、导轨等由于机械磨损引起摩擦力变小，会产生主轴箱与平衡块出现不平衡状态，同时产生主轴箱下滑的原因还有控制伺服电机抱闸装置的线路设计不合理、系统参数设置不合理、电机选型不当（制动器额定力矩偏小）等引起。本文所提及的数控铣床是由于机床电气线路设计不合理引起机床在开机或加工过程中遇急停状态时，主轴箱（Z轴）出现瞬间向下滑行。从机床的控制线路可以看出，机床在开机时，抱闸得电即时打开，而伺服驱动器从得电到伺服电机激励需要一定的延时，这样出现了抱闸得电时间超前伺服电机激励的时间，引起主轴箱因重力下滑；当机床遇急停状态时，抱闸处于得电打开状态，伺服电机无励磁，同样引起主轴箱因重力惯性下滑。