数控龙门铣x轴驱动故障研究和解决

《数控龙门铣x轴驱动故障研究和解决》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

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

2、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SIEMENS840D。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5〜300

3、0mm/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，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

4、: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=((mW+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+FR

5、F+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)二25・9Nm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=15.6Nm2)惯量与加

6、速度计算工作台与工件折算到电机轴的惯量：JW+T二((mW+mT)*rRi2〕/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/iges2=0.04*10-4kgm2单个行星减速箱的惯量：JG二5.9*10-4kgm2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

7、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)/2n)*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间内可提供的加速度扭矩为：MB=((MgB+(MgB-2*M预紧))*n=3

8、9.7Nm启动加速时间为:tH二(JGes*5nM)/(9.55*MB)二0.25s因此tH