数控龙门铣X轴驱动故障研究和解决

1、数控龙门铳x轴驱动故障研究和解决摘要本文根据xk241x90数控定梁龙门镇铳床在使用过程中出现的x轴减速箱损毁故障，进行分析、探讨, 主要进行了机床x轴方向受力计算。通过计算结果并结合现 场情况提出了合理有效的解决方案，此方案具有推广价值。关键词机床静压；切削抗力；离心式净油器中图分类号tg659文献标识码a文章编号1674-6708（2013） 100-0185-020引言我公司引进的xk2414x90数控定梁龙门铠铳床是济南 二机床集团有限公司结合国外的先进技术的基础上开发研 制的产品。该机床的结构特点是：固定式床身；移动工作台 （x轴）；固定龙门框架；滑枕式主铳头可随溜板在横梁导轨 上水

2、平移动（y轴）；亦可沿溜板导轨垂直移动（z轴）；配 置60kw主铳头；数控系统采用siemens 840d。该机床共3 个运动轴：x轴-工作台沿固定床身导轨纵向水平移动。y轴-溜板沿横梁导轨横向移动。z轴-铢头滑枕沿溜板上、下垂直移动。1故障现象及分析日前在使用过程中，x轴出现异常响声，机床无法正常 运行。经过检查后发现该机床的x轴减速箱损坏。该机床的 x轴是工作台沿固定床身导轨水平纵向往复运动。具体参数 如下：工作台纵向行程9500mm工作台工作进给速度53000mm/min工作台快速移动速度8000mm/min传动方式：采用两个交流伺服电机驱动，通过齿形带减 速经传动轴驱动预载齿轮进给箱，

3、与安装在工作台上的齿条 啮合，实现工作台的x轴直线运动。导轨形式：静压导轨副。反馈装置：采用绝对值编码器，实现半闭环控制反馈。 根据上述故障现象进行分析，初步怀疑减速箱的输出扭 矩无法满足机床加工的需求。于是进行了 x轴方向的受力分 析：1）切削抗力fvl计算铳头功率：60kw主轴转速:nn=113r/min每齿进给量：0. 35mm/z铳刀直径：320mm切削深度：70mm铳削宽度：30mm刀具齿数:16轴向力:fvt二9934nx轴切削抗力为：fvl二9366n2) 静压导轨摩擦力frf计算工作台重量mw+mt二40000kg导轨的摩擦系数hf=0. 004静压导轨摩擦力为：frf= (m

4、w+mt)*g+ fvt)=1608n3) 钢板防护罩摩擦力fabd计算相对于钢板护罩长度而言，宽度lm： 180n/m2m： 220n/m钢板护罩最大宽度1.5m时的系数为：(180+220 )/2二200n/m钢板护罩最大长度：32m钢板防护罩摩擦力为：fabd二32*200二6400n机床满功率切削所需的力为：f满功率二fvl+frf+fabd二17400n4) 减速箱计算单个直角行星减速箱可提供的额定扭矩：m2n二1700nm直角行星减速箱的总传动比:iges=115. 5直角行星减速箱的效率：ng=0. 92x轴传动链效率为：n= ng *0. 95=0. 87单个行星减速箱允许输入

5、的额定扭矩：mgn=m2n/(iges*ng) =16. 9nm单个行星减速箱允许输入的加速扭矩：mgb=m2n/(iges* ng)二259nm齿轮半径:rri=o. 09m机床所需的电机额定输入力矩为：m 满功率二(f 满功率* rri ) /iges) /* n =15. 6nm5) 惯量与加速度计算工作台与工件折算到电机轴的惯量：jw+t二(mw+mt) * rri 2/iges2=242. 9*10-4kgm2单个小齿轮的惯量：jr=0. 0478kgm2单个小齿轮折算到电机轴的惯量：jri=jr/iges 2=0. 04*10-4kgm2单个行星减速箱的惯量：jg二5. 9*10-

6、4kgm2负载总传动惯量：jl二jw+t+jri+jg二254. 8*10-4kgm2 单个1f6105-8ac71伺服电机转动惯量： jm=168*10-4kgm2jl/jm=0. 76/1负载转动惯量为电机转动惯量的0.76倍，没有超过电机转动惯量的2倍，惯量匹配合理。系统总惯量：jges二几+2*jm二590. 8*10-4kgm2机床给定加速度：aw=0. 5m/s2机床速度与减速时间：tb= (8/60) /0. 5=0. 27s机床快速运动时所对应的电机转速增量为：5nm=(8000/90) /2 n ) *115. 5=1634r/min电气消隙预紧量按单个行星减速箱允许输入额定扭矩 mgn=15.6nm的20%进行预紧，预紧扭矩为m预紧 =15. 6*20%二3. inm双电机电气消隙在短时