BK3型6轴数控立式铣床C轴抖动故障

喻晓浩

（首都航天机械公司 北京）

一、故障现象

BK3型数控立式铣床C轴（旋转工作台）在加工时，出现抖动情况。空运转测试C轴，发现在来回切换进给倍率（10%～100%），尤其是倍率由高到低的时候，C轴会出现明显抖动情况。数控机床进给轴抖动故障，通常有几种原因：机械传动部件（丝杠丝母或者蜗轮蜗杆）磨损或松动，出现间隙，导致进给不均匀产生抖动。导轨面磨损导致进给时负载过大，出现爬行（类似抖动）现象。位置反馈元件（全闭环控制的数控设备），例如光栅尺，编码器等出现故障，造成位置检测信号出现误差造成抖动。电气驱动元件故障或者驱动参数不合理导致。

二、故障排查

（1）机床C轴采用蜗轮蜗杆传动方式，全闭环控制。伺服电机通过齿形带传动带动蜗杆。检查齿形带预紧力，正常。电机和蜗杆两端的皮带轮预紧也正常。检查蜗轮端头轴承及锁紧螺母预紧力，未发现松动及间隙。拆下电机，发现蜗轮蜗杆之间的传动间隙过大，用手转动有较大空转量，正常情况下只能有轻微活动量。查图纸可知蜗轮蜗杆间隙可以通过调整垫调节。将调整垫多次配磨，消除蜗轮蜗杆之间的间隙后测试C轴，抖动现象有一定好转，但工作台装上工件（重0.5 t）后测试时，又出现抖动现象。

（2）检查位于工作台中心下部的C轴位置编码器，外观有轻微锈蚀，使用PMW9光栅尺检测仪器对编码器进行检测，各种输出参数均处于正常状态。

（3）分别更换了C轴的伺服驱动模块、控制板进行测试，没有明显效果。系统参数方面，恢复了出厂时的正常NC及PLC备份，比较同型号机床C轴位置环、速度环增益的参数，进行修改测试，故障现象没有本质变化。

（4）设备导轨的润滑采用全自动润滑加油装置，操作者反映，导轨油均按时加注并且消耗正常。通过检查蜗轮蜗杆部分，也得到验证。

三、故障定位

仔细研究工作台机械图纸后，对工作台中心部分进行检查。将百分表针压在工作台中心基准孔处，在工作台旋转过程中观察表针发现，工作台旋转中心有明显的偏移（＞0.2 mm）。工作台中心精度靠轴承保障，正常情况下的误差≤0.02 mm。怀疑是工作台轴承有磨损，编码器位置反馈出现误差而抖动。拆下工作台，检查C轴轴承，轴承已经完全锈蚀且磨损严重。

四、原因分析

由于厂家将机床冷却液的回流槽设计为暗槽，通过工作台T形槽的两个排水孔及内部排水槽与底座下方的回流槽连通。但下方回流槽深度过低（最深处＜15 mm），且该机床未配备切削液过滤系统，切削液使用超过一定时间后会逐渐变得粘稠，导致回流不畅。此时工作台轴承会一直处在较为潮湿的状态中，逐渐锈蚀磨损。该设备所加工的绝大部分零件都需要C轴参与联动加工，一旦轴承锈蚀，磨损会急剧加速，最终导致上述故障发生。

五、故障修理

要想从根本上解决问题，只能更换工作台组合轴承。该轴承为INA公司制作的双列轴向滚子和一列径向滚子组成的组合转台轴承（型号YRT 325C）。通过精细装配，将新轴承安装完毕，并多次配磨轴承调整垫，保证轴承的预紧力。工作完成后，测试机床工作台，空载情况下运转平稳。为保证加工效果，找一个重约1 t的试件放在工作台上，进行反复运转测试，并不断切换C轴进给倍率，工作台运转平稳，达到预期维修效果。为了保证工作精度，在维修工作结束后又利用激光干涉仪，对C轴的位置精度进行检测及补偿，最终定位精度8.4″，重复定位2″，反向间隙1.4″，完全符合出厂标准。

六、预防措施

由于在加工时经常用到机床的C轴，为保证维修后工作台使用的稳定性，防止发生类似故障，必须保证冷却液回流畅通。为此，在冷却液箱体上安装一套过滤除油系统，将冷却液中的油泥及杂质除去，保证冷却液在工作台下方的回流畅通。避免再次出现因冷却液回流不及时，造成轴承锈蚀的问题。