Чи знаєте ви вісім поширених несправностей шпинделя обробного центру та відповідні методи їх лікування?

I. Вступ

II. Поширені несправності та методи усунення несправностей шпинделя обробних центрів

(I) Невиконання вимог щодо точності обробки

• Під час транспортування верстат може зазнавати ударів, які можуть пошкодити точність компонентів шпинделя. Наприклад, вісь шпинделя може зміститися, а корпус підшипника може деформуватися.
• Встановлення ненадійне, точність встановлення низька або є зміни. Нерівний фундамент верстата, ослаблені фундаментні болти або зміни точності встановлення через осідання фундаменту та інші причини під час тривалого використання можуть вплинути на точність відносного положення шпинделя та інших компонентів, що призведе до зниження точності обробки.

• Для верстатів, що постраждали під час транспортування, потрібна комплексна перевірка точності компонентів шпинделя, включаючи такі показники, як радіальне биття, осьове биття та співвісність шпинделя. На основі результатів перевірки застосовуються відповідні методи регулювання, такі як регулювання зазору підшипника та корекція корпусу підшипника, для відновлення точності шпинделя. За необхідності для ремонту може бути запрошений професійний персонал з обслуговування верстатів.
• Регулярно перевіряйте стан встановлення верстата та затягуйте фундаментні болти, щоб забезпечити надійне встановлення. Якщо виявлено будь-які зміни в точності встановлення, слід використовувати високоточні вимірювальні прилади для повторного регулювання рівня верстата та точності відносного положення між шпинделем та такими компонентами, як робочий стіл. Для точного вимірювання та регулювання можна використовувати таке обладнання, як лазерні інтерферометри.

(II) Надмірна вібрація різання

• Гвинти, що з'єднують шпиндельну коробку та станину, ослаблені, що знижує жорсткість з'єднання між шпиндельною коробкою та станиною та робить її схильною до вібрації під дією сил різання.
• Попередній натяг підшипників недостатній, а зазор занадто великий, в результаті чого підшипники не можуть ефективно підтримувати шпиндель під час роботи, що призводить до коливання шпинделя та, таким чином, до вібрації під час різання.
• Гайка попереднього натягу підшипників ослаблена, що призводить до осьового руху шпинделя та порушення його точності обертання, що, у свою чергу, призводить до вібрації.
• Підшипники мають задираки або пошкодження, що призводить до нерівномірного тертя між тілами кочення та доріжками кочення підшипників та створює аномальну вібрацію.
• Шпиндель та корпус знаходяться поза межами допуску. Наприклад, якщо циліндричність або співвісність шпинделя не відповідає вимогам, або точність отворів для кріплення підшипників у корпусі низька, це вплине на стабільність обертання шпинделя та призведе до вібрації.
• Інші фактори, такі як нерівномірний знос інструменту, невиправдані параметри різання (наприклад, надмірна швидкість різання, надмірна подача тощо) та нещільне затискання заготовки, також можуть спричиняти вібрацію під час різання.
• У випадку токарного верстата рухомі частини револьверного тримача можуть бути ослабленими, або тиск затиску може бути недостатнім і не затягнутим належним чином. Під час різання нестабільність тримача інструменту передаватиметься на шпиндельну систему, спричиняючи вібрацію.

• Перевірте гвинти, що з'єднують корпус шпинделя та станину. Якщо вони ослаблені, своєчасно підтягніть їх, щоб забезпечити міцне з'єднання та покращити загальну жорсткість.
• Відрегулюйте попереднє натягування підшипників. Відповідно до типу підшипників та вимог верстата, використовуйте відповідні методи попереднього натягування, такі як регулювання за допомогою гайок або використання пружинного попереднього натягування, щоб зазор підшипника досяг відповідного діапазону та забезпечив стабільну опору шпинделя.
• Перевірте та затягніть гайку попереднього натягу підшипників, щоб запобігти осьовому переміщенню шпинделя. Якщо гайка пошкоджена, своєчасно замініть її.
• У разі подряпин або пошкоджень підшипників розберіть шпиндель, замініть пошкоджені підшипники, а також очистіть і перевірте відповідні компоненти, щоб переконатися у відсутності забруднень.
• Визначте точність шпинделя та коробки. Для деталей, які виходять за межі допуску, можна використовувати такі методи ремонту, як шліфування та шабрування, щоб забезпечити хорошу взаємодію між шпинделем та коробкою.
• Перевіряйте стан зносу інструменту та своєчасно замінюйте сильно зношені інструменти. Оптимізуйте параметри різання, вибираючи відповідні швидкості різання, подачі та глибину різання на основі таких факторів, як матеріал заготовки, матеріал інструменту та продуктивність верстата. Переконайтеся, що заготовка міцно та надійно закріплена. У разі проблем з револьверним тримачем токарного верстата перевірте стан з'єднання рухомих частин та відрегулюйте тиск затиску, щоб забезпечити стабільне затискання інструментів.

(III) Надмірний шум у шпиндельній коробці

• Динамічний баланс компонентів шпинделя поганий, що створює незбалансовані відцентрові сили під час обертання на високій швидкості, що спричиняє вібрацію та шум. Це може бути пов'язано з нерівномірним розподілом маси деталей, встановлених на шпинделі (таких як інструменти, патрони, шківи тощо), або порушенням динамічного балансу компонентів шпинделя під час процесу складання.
• Зазор зачеплення шестерень нерівномірний або серйозно пошкоджений. Під час зачеплення шестерень виникають удари та шум. Під час тривалого використання зазор зачеплення шестерень може змінюватися через знос, втому та інші причини, або на поверхнях зубів можуть з'явитися відшаровування, тріщини та інші пошкодження.
• Підшипники пошкоджені або карданні вали погнуті. Пошкоджені підшипники призведуть до нестабільної роботи шпинделя та створення шуму. Погнуті карданні вали призведуть до ексцентриситету під час обертання, що спричинить вібрацію та шум.
• Довжина приводних ременів нерівномірна або занадто вільна, що призводить до вібрації та тертя приводних ременів під час роботи, створюючи шум, а також впливаючи на ефективність передачі та стабільність швидкості шпинделя.
• Точність зубчастої передачі низька. Наприклад, якщо похибка профілю зуба, похибка кроку тощо великі, це призведе до поганого зачеплення зубчастих передач та виникнення шуму.
• Погане змащення. За відсутності достатньої кількості мастила або коли мастило погіршується, тертя компонентів, таких як шестерні та підшипники, у шпиндельній коробці збільшується, що призводить до виникнення шуму та прискорення зносу компонентів.

• Виконайте виявлення та корекцію динамічного балансу компонентів шпинделя. Для виявлення шпинделя та пов'язаних з ним деталей можна використовувати тестер динамічного балансу. У зонах з великими незбалансованими масами коригування можна виконати шляхом видалення матеріалів (наприклад, свердління, фрезерування тощо) або додавання противаг, щоб компоненти шпинделя відповідали вимогам динамічного балансу.
• Перевірте стан зачеплення шестерень. Для шестерень з нерівномірними зазорами зачеплення проблему можна вирішити, відрегулювавши міжосьову відстань шестерень або замінивши сильно зношені шестерні. Для шестерень з пошкодженими поверхнями зубців замінюйте їх своєчасно, щоб забезпечити хороше зачеплення шестерень.
• Перевірте підшипники та карданні вали. Якщо підшипники пошкоджені, замініть їх новими. Погнуті карданні вали можна вирівняти за допомогою методів вирівнювання. Якщо вигин сильний, замініть карданні вали.
• Відрегулюйте або замініть приводні ремені, щоб забезпечити однакову довжину та належний натяг. Відповідний натяг приводних ременів можна досягти, регулюючи пристрої натягу ременя, такі як положення натяжного ролика.
• Якщо точність передач низька, якщо це нещодавно встановлені шестерні, їхня точність не відповідає вимогам, замініть їх на ті, що відповідають вимогам. Якщо точність зменшується через знос під час використання, відремонтуйте або замініть їх відповідно до фактичної ситуації.
• Перевірте систему змащення шпиндельної коробки, щоб переконатися, що кількість мастила достатня, а якість хороша. Регулярно замінюйте мастило, очищуйте мастильні трубопроводи та фільтри, щоб запобігти блокуванню масляних каналів забрудненнями та забезпечити хороше змащення всіх компонентів.

(IV) Пошкодження шестерень та підшипників

• Тиск перемикання занадто високий, що призводить до пошкодження шестерень внаслідок удару. Під час зміни швидкості верстата, якщо тиск перемикання занадто високий, шестерні будуть відчувати надмірні ударні сили в момент зачеплення, що легко може призвести до пошкодження поверхонь зубів, тріщин у коренях зубів та інших ситуацій.
• Механізм перемикання пошкоджений або фіксуючі штифти відпадають, що порушує процес перемикання та зачеплення між шестернями, що призводить до пошкодження шестерень. Наприклад, деформація та знос вилок перемикання, поломка фіксуючих штифтів тощо впливають на точність та стабільність перемикання.
• Попереднє навантаження підшипників занадто велике або відсутнє змащення. Надмірне попереднє навантаження призводить до надмірного навантаження на підшипники, що прискорює їх знос та втому. Без змащення підшипники працюватимуть у режимі сухого тертя, що призведе до перегріву, згоряння та пошкодження кульок або доріжок кочення підшипників.

• Перевірте систему тиску перемикання та відрегулюйте тиск перемикання у відповідному діапазоні. Цього можна досягти, регулюючи клапани тиску гідравлічної системи або пристрої регулювання тиску пневматичної системи. Водночас перевірте схеми керування перемиканням, електромагнітні клапани та інші компоненти, щоб переконатися в точності сигналів перемикання та плавності дій, уникаючи надмірного впливу передачі через ненормальне перемикання.
• Перевірте та відремонтуйте механізм перемикання передач, відремонтуйте або замініть пошкоджені вилки перемикання, кріпильні штифти та інші компоненти, щоб забезпечити нормальну роботу механізму перемикання. Під час складання переконайтеся в точності встановлення та надійному з'єднанні кожного компонента.
• Відрегулюйте попереднє натягнення підшипників. Відповідно до технічних вимог до підшипників та умов роботи верстата, використовуйте відповідні методи попереднього натягування та відповідні величини попереднього натягування. Водночас посиліть керування змащенням підшипників, регулярно перевіряйте та додавайте мастило, щоб забезпечити належний стан змащення підшипників. Для підшипників, пошкоджених через погане змащення, після заміни на нові підшипники ретельно очистіть систему змащення, щоб запобігти повторному потраплянню забруднень у підшипники.

(V) Неможливість зміни швидкості шпинделя

• Чи виводиться електричний сигнал перемикання. Якщо в електричній системі керування є несправність, вона може не надсилати правильний сигнал перемикання, що призводить до неможливості шпинделя виконувати операцію зміни швидкості. Наприклад, відмови реле в ланцюзі керування, помилки в програмі ПЛК та несправності датчиків можуть впливати на вихідний сигнал перемикання.
• Чи достатній тиск. У гідравлічних або пневматичних системах зміни швидкості, якщо тиск недостатній, він не може забезпечити достатню потужність для руху механізму зміни швидкості, що призводить до того, що шпиндель не може змінювати швидкість. Недостатній тиск може бути спричинений несправностями гідравлічних або пневматичних насосів, витоками з трубопроводів, неправильним регулюванням клапанів тиску та іншими причинами.
• Гідравлічний циліндр перемикання передач зношений або заклинив, що робить його нездатним нормально працювати та переміщувати шестерні перемикання швидкостей, зчеплення та інші компоненти для виконання дії зміни швидкості. Це може бути спричинено пошкодженням внутрішніх ущільнень гідравлічного циліндра, сильним зносом між поршнем і корпусом циліндра, а також потраплянням забруднень у гідравлічний циліндр.
• Заклинення електромагнітного клапана перемикання передач перешкоджає нормальній зміні напрямку руху електромагнітного клапана, що призводить до неможливості потоку гідравлічної оливи або стисненого повітря вздовж заданого шляху, що впливає на роботу механізму зміни швидкості. Заклинення електромагнітного клапана може бути спричинене забрудненням сердечника клапана, пошкодженням котушки електромагнітного клапана та іншими причинами.
• Вилка гідравлічного циліндра перемикання передач відпадає, що призводить до порушення з'єднання між гідравлічним циліндром та шестернями перемикання швидкостей та неможливості передачі потужності для зміни швидкості. Відпадання вилки може бути спричинене ослабленим кріпленням болтів вилки, зносом та поломкою вилки, а також іншими причинами.
• Гідроциліндр перемикання передач протікає масло або має внутрішній витік, що знижує робочий тиск гідроциліндра та не може забезпечити достатнє зусилля для завершення дії зміни швидкості. Витік масла або внутрішній витік можуть бути спричинені старінням ущільнень гідроциліндра, надмірним зазором між поршнем і корпусом циліндра та іншими причинами.
• Несправність складеного перемикача перемикання. Складений перемикач використовується для виявлення сигналів, таких як завершення зміни швидкості. Несправність перемикача призведе до того, що система керування не зможе правильно оцінити стан зміни швидкості, що вплине на наступні операції зміни швидкості або роботу верстата.

• Перевірте електричну систему керування. Використовуйте такі інструменти, як мультиметри та осцилографи, для виявлення вихідних ліній сигналу зсуву та пов'язаних з ними електричних компонентів. Якщо виявлено несправність реле, замініть його. Якщо в програмі ПЛК є помилка, налагодьте та змініть її. Якщо датчик несправний, замініть його новим, щоб забезпечити нормальне виведення сигналу зсуву.
• Перевірте тиск у гідравлічній або пневматичній системі. Якщо тиск недостатній, спочатку перевірте робочий стан гідравлічного або пневматичного насоса. У разі несправності відремонтуйте або замініть його. Перевірте наявність витоків у трубопроводах. Якщо є витоки, своєчасно їх усуньте. Відрегулюйте напірні клапани, щоб тиск у системі досяг заданого значення.
• У разі зносу або заклинювання гідравлічного циліндра перемикання, розберіть гідравлічний циліндр, перевірте стан зносу внутрішніх ущільнень, поршня та корпусу циліндра, замініть пошкоджені ущільнення, відремонтуйте або замініть зношений поршень та корпус циліндра, очистіть внутрішню частину гідравлічного циліндра та видаліть забруднення.
• Перевірте електромагнітний клапан перемикання. Якщо сердечник клапана застряг через забруднення, розберіть та очистіть електромагнітний клапан, щоб видалити забруднення. Якщо котушка електромагнітного клапана пошкоджена, замініть її новою, щоб забезпечити нормальну зміну напрямку обертання електромагнітного клапана.
• Перевірте вилку гідроциліндра перемикання швидкостей. Якщо вилка відвалилася, встановіть її назад та затягніть кріпильні болти. Якщо вилка зношена або зламана, замініть її новою, щоб забезпечити надійне з'єднання між вилкою та шестернями перемикання швидкостей.
• Вирішіть проблему витоку оливи або внутрішнього витоку з гідравлічного циліндра перемикання передач. Замініть старі ущільнення, відрегулюйте зазор між поршнем і корпусом циліндра. Для покращення герметичності гідравлічного циліндра можна використовувати такі методи, як заміна поршня або корпусу циліндра на відповідні розміри та збільшення кількості ущільнень.
• Перевірте складний перемикач перемикання передач. Використовуйте такі інструменти, як мультиметри, щоб визначити стан перемикача (увімкнено/вимкнено). Якщо перемикач несправний, замініть його новим, щоб переконатися, що він може точно визначати стан зміни швидкості та подавати правильний сигнал до системи керування.

(VI) Несправність шпинделя для обертання

• Чи виводиться команда обертання шпинделя. Подібно до неможливості зміни швидкості шпинделя, несправність в електричній системі керування може призвести до неможливості виведення команди обертання шпинделя, що унеможливлює його запуск.
• Захисний вимикач не натиснутий або несправний. Обробні центри зазвичай мають деякі захисні вимикачі, такі як вимикач дверцят шпиндельної коробки, вимикач виявлення затискання інструменту тощо. Якщо ці вимикачі не натиснуті або несправні, з міркувань безпеки верстат заборонить обертання шпинделя.
• Патрон не затискає заготовку. У деяких токарних верстатах або обробних центрах з патронами, якщо патрон не затискає заготовку, система керування верстатом обмежує обертання шпинделя, щоб запобігти вильоту заготовки під час процесу обробки та створенню небезпеки.
• Пошкоджено перемикач зсуву. Несправність перемикача зсуву може вплинути на передачу сигналу запуску шпинделя або на виявлення робочого стану шпинделя, що призведе до неможливості нормального обертання шпинделя.
• У електромагнітному клапані перемикання передач є внутрішній витік, що призводить до нестабільного тиску в системі зміни швидкості або неможливості встановити нормальний тиск, що впливає на обертання шпинделя. Наприклад, у гідравлічній системі зміни швидкості витік електромагнітного клапана може призвести до неможливості гідравлічної оливи ефективно штовхати такі компоненти, як зчеплення або шестерні, що робить шпиндель нездатним отримувати потужність.

• Перевірте вихідні лінії команди обертання шпинделя в електричній системі керування та пов'язаних з нею компонентах. Якщо виявлено несправність, своєчасно відремонтуйте або замініть їх, щоб забезпечити нормальне виведення команди обертання шпинделя.
• Перевірте стан захисних вимикачів, щоб переконатися, що вони нормально натиснуті. У разі несправності захисних вимикачів їх слід відремонтувати або замінити, щоб забезпечити нормальну функцію захисту верстата, не впливаючи на нормальний запуск шпинделя.
• Перевірте стан затискання патрона, щоб переконатися, що заготовка надійно затиснута. Якщо є несправність патрона, така як недостатнє зусилля затискання або знос кулачків патрона, вчасно відремонтуйте або замініть патрон, щоб він працював нормально.
• Перевірте перемикач зсуву. Якщо він пошкоджений, замініть його новим, щоб забезпечити нормальну передачу сигналу запуску шпинделя та точне визначення робочого стану.
• Перевірте стан витоку електромагнітного клапана перемикання передач. Для оцінки можна використовувати такі методи, як випробування під тиском та спостереження за наявністю витоку оливи навколо електромагнітного клапана. Для електромагнітних клапанів з витоком їх слід розібрати, очистити, перевірити серцевину клапана та ущільнення, замінити пошкоджені ущільнення або весь електромагнітний клапан, щоб забезпечити хорошу герметичність та стабільний тиск у системі зміни швидкості.

(VII) Перегрів шпинделя

• Попереднє натягування підшипників шпинделя занадто велике, що збільшує внутрішнє тертя підшипників та створює надмірне тепло, що призводить до перегріву шпинделя. Це може бути пов'язано з неправильною експлуатацією під час складання або регулювання попереднього натягу підшипника, або з використанням невідповідних методів попереднього натягу та величин попереднього натягу.
• Підшипники мають задираки або пошкодження. Під час роботи підшипники можуть мати задираки або пошкодження через погане змащування, перевантаження, потрапляння сторонніх предметів тощо. У цей час тертя підшипників різко зростає, що призводить до виділення великої кількості тепла та перегріву шпинделя.
• Мастило брудне або містить домішки. Брудне мастило збільшує коефіцієнт тертя між підшипниками та іншими рухомими частинами, зменшуючи ефект змащування. Тим часом домішки можуть