DM6040大型龙门数控钻故障分析与维修

西安协力动力科技有限公司 (陕西 710119) 李 昊

我公司2010年购置的大型龙门数控钻，配有2个钻削动力头，数控系统使用的是西班牙的FAGOR8055M，使用大约半年左右，2号动力头就出现故障，故障现象为2号动力头 (见图1)在W方向运行时，声音异常，滚珠丝杠表面有细微的金属屑，滚珠丝母手感温度较1号动力头偏高，此处的润滑为人工润滑，2次/班。初步判断故障可能是操作者润滑不到位造成的，清洗滚珠丝杠与丝母，加装自动润滑系统，以确保滚珠丝杠润滑良好。

图1 2号动力头传动系统图

加装自动润滑系统后，运行状况稍有改变，继续运行2周后，系统报警，显示2号动力头W方向伺服电动机过载。

拆下滚珠丝杠传动部分检查，发现丝母在滚珠丝杠上转动不畅，有卡涩，滚珠丝杠中部有轻微磨损痕迹。更换新滚珠丝杠及丝母，运行大约半年，又出现类似故障，仔细检查自动润滑系统，滚珠丝杠副润滑良好，看来产生故障的原因并非润滑不良。

仔细检查损坏的滚珠丝杠，分析动力头系统传动情况，寻找产生故障的原因，丝母和动力头滑板通过销和螺杆紧密联接在一起，丝母除了上下移动，其他方向的自由度被直线导轨副与滚珠丝杠副同时限制，两者有重合限制的部分。滚珠丝杠除了转动外，其他方向的自由度被上下固定轴承座与动力头滑板同时限制，也有重合限制的部分，重合限制自由度，就有可能产生干涉 (见图2)。

图2 滚珠丝杠模拟干涉形变图

如果各部分的安装调试精度足够高，干涉可能不会发生，如果各关键控制点安装调试精度稍差一点，各部分的误差累计就有可能发生干涉。

由图2看，如果直线导轨在竖直方向的平直度调整不好，误差较大，滚珠丝杠可能会受到前后方向的变形应力，同理，如果两根直线导轨的平行度调整不好，误差较大，滚珠丝杠就会受到左右方向的变形应力，在这两种变形应力的共同作用下，滚珠丝杠就会产生应力变形，而实际上滚珠丝杠的上下端均由轴承座固定，丝母也被动力头滑板限制了所有方向的自由度，这时滚珠丝杠的变形应力就作用在丝母与固定轴承座之间，哪个环节薄弱，哪个环节就会损坏。

根据以上分析，要消除这种变形应力，只有提高动力头滑块导轨在竖直方向的平直度及2根导轨的平行度，但要实现这两个目标，维修工作量太大，维修成本也太高，不经济。既然不能在提高原有导轨的精度上解决问题，那只能通过调整滚珠丝杠来迁就直线导轨。

首先把原来滚珠丝杠上端的轴承座加宽，将原来的平面推力轴承+向心球轴承结构改为双组调心推力滚柱轴承，下端轴承座改固定为浮动，将原来的轴承座改成圆形，再做一个轴承座固定盒，原轴承座与轴承盒之间加一层2 mm的橡胶板，这样滚珠丝杠产生的变形应力就被具有弹性的橡胶板吸收，这样就保护了滚珠丝杠和丝母 (见图3)。

图3 滚珠丝杠下轴承座更改示意图

修改过的滚珠丝杠系统试运行3个月，每4 h监测一次运行数据，监测结果:滚珠丝杠丝母运行声音正常，丝母手感温度比1号动力头丝母低1～2℃，此次维修效果较好，达到了预期目标。到目前为止，已经运行了20多个月，滚珠丝杠丝母运行正常。

通过此次设备维修，我们积累了一些经验，关键是积累了一些设备维修的新思路，这对以后的维修工作会有所帮助。