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（湖南天雁機械有限責(zé)任公司， 421005）中圖分類號：TG659 文獻標(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箱直連（參見圖2），傳動箱傳動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)無任何報警的停車。仔細觀察發(fā)現(xiàn)只有采用恒線速切削時才會出現(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停。此時我們開始懷疑主軸轉(zhuǎn)速或檢測有問題，仔細觀察發(fā)現(xiàn)，采用恒定主軸轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，當(dāng)設(shè)定轉(zhuǎn)速在400rpm以上時系統(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)電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，用其它儀表檢測主軸實際轉(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。首先把似乎有點松的皮帶緊了緊，

3、似乎也正常了，但只正常使用了幾個小時就又故障依舊。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，筆者懷疑與編碼器相連的傳動箱有問題。拆下皮帶檢查發(fā)現(xiàn)皮帶輪軸竟然有明顯的晃動現(xiàn)象。估計傳動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箱殼拆下檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)傳動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轉(zhuǎn)中會晃動。那么，為何這樣的晃

4、動會造成檢測失準(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、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箱外殼的配合有問題，還是編碼器與傳動箱的配合有問題，造成編碼器軸晃動，就都會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 編碼器與傳動箱的連接把傳動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。至今已正常運行3個月。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、改進建議在檢修過程中發(fā)現(xiàn)，編碼器很難與傳動箱分離。強行分離導(dǎo)致編碼器損壞。咨詢機床廠家售后服務(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，由于編碼器是個非常輕的負(fù)荷，鍵與皮帶輪軸上鍵槽的配合不必過盈，宜為間隙配合