提高数控车内锥加工表面方法的探究

吕航鹰

【摘要】数控车床加工内锥型零件，其表面发白，不光是常见的质量问题。实际加工过程中影响内锥质量的原因有很多，如有操作工技术熟练的原因；有夹具没有夹紧的原因；有编程方面的原因；有PLC方面的原因；有刀具方面的原因；有加工材料性质原因；有车床机械方面的原因；也有可能是参数设置的原因。本文结合实际过程中出现的问题，阐述解决问题的方法过程。

【关键词】数控车；发白；内锥；间隙；导轨

本文将以一台经济型数控车床为例，其所用的系统为GSK928TEG系统。简述三个月内，其产品出现车内锥不光，发白等问题及解决办法。

一、故障分析

该数车车内锥出现光洁度不稳定，即锥度表面不光，发白。研磨一下刀头，没做几十个又出现发白，刚开始时可以做二、三百个与正常四，五百个相差不算太大，还以为操作工刀头研磨的不够好，或者是这颗刀头质量不过关造成的。换技术熟练程度最好的员工，并且换另外一台正常生产的刀头。但是结果还是一样车内锥不光。从原来二，三百个到后来只能生产十几个合格的产品，其余内锥表面都达不到要求，与正常的四，五百个相差实在太远。

为了证实该车床确实存在机械方面的原因。查阅该车床说明书，及该车变频器，X、Z轴驱动器的说明书。该车是用东芝变频器，F419号参数可以调节系统对变频命令的相应速度。即调整主轴的刚性，数据调大则刚性加强，调小则刚性减弱。首先把参数Au2的参数调整为2，即矢量控制+自动调整。复位，手动启动主轴，再把参数F419从原来20按说明书上的要求每次增加10%左右，一直调到50，不管调到多大，对车内锥无变化，没车几个内锥，内锥表面就开始发白。又调X轴，Z轴驱动器参数，该驱动器为DA98A交流伺服驱动器，它该调的参数是5号：速度比例增益。6号：速度积分时间常数。7号：转矩制令滤波器。8号：速度检测低通滤波器。9号：位置比例增益。10号：位置前馈增益。按照说明书调大调小增加刚性还是减小刚性，对车内锥光洁度作用不大，还是跟原来一样只能车几十个内锥表面就发白。证实该车存在机械方面的原因很大。

二、机械故障的诊断与维修

该车床从进厂到出毛病，只生产了三个月的合格产品，所以首先考虑的还是增强主轴的刚性，把主轴电机原来110mm的皮带轮换成60mm的皮带轮，利用电机高速转动的惯性来增强主轴的刚性，刚性确实有所提高，但是对车内锥表面光洁度的作用还是不大。换主轴前座NN3011K/P5W33哈尔滨的滚珠轴承及主轴后座7209ACTA/P5DBB哈尔滨的配对轴承，车内锥，内锥表面还是发白。

手动快速移动X轴、Z轴无杂音，X轴、Z轴的丝杠及配对轴承问题应当不大。考虑到电机和丝杠使用梯形齿同步带连接的，梯形齿同步带与圆形齿同步带相比应当是圆形齿的同步带传动性能好，传递的刚性强一些。所以把梯形齿同步带及同步带轮换成圆形齿同步带及同步带轮。最终效果还是不理想，车内锥没几个，内锥表面就发白，没办法，只能把X轴、Z轴的配对轴承都换过，结果还是一样，没车几个内锥，内锥表面就发白。

把百分表固定在Z轴拖板上，针顶着X轴拖板，用单步F20移动X轴，沿正方向移动2mm，又沿负方向移动2mm，百分表的指针相差0.01mm，这样重复5次，每次的结果都一样，证明X轴丝杠及轴承的反相间隙只有0.01mm，符合车床的标准。把百分表的针顶着拖板的左边，左右推动X轴拖板，百分表的指针不动，X轴拖板的赛铁位置正好，说明X向拖板几乎无磨损。

把百分表固定在Z轴V型导轨上，针顶着Z轴拖板，用单步F20移动Z轴，正负方向各1mm，百分表的指针无相差，说明Z轴丝杠及轴承无间隙。左右推动大拖板，百分表的指针在0.02mm范围内转动，说明Z轴拖板与Z轴导轨存在间隙，调紧Z轴赛铁螺丝，每个螺丝只紧1/8圈，再用百分表打出Z周来回移动的间隙，当每个螺丝拧到5/8圈时测出Z轴的反相间隙是0.1mm时，固定赛铁螺丝的螺母。左右推动Z轴拖板，指针纹丝不动，拖板V型槽与V型导轨已经精密配合。夹上产品重新车内锥，又可正常生产四，五百个左右的合格产品，试了几天换了几个刀头都正常，说明故障已经排除。

三、小结

该车在车内锥不光，使人容易想到刀头质量的原因，员工技术的原因，主轴轴承及X轴，Z轴轴承，及丝杠的还坏，其实不然，Z轴拖板，V型槽与Z轴V型导轨的精密配合关系很大，如果有大的间隙，使Z轴丝杠螺母带动Z轴托板移动时，很容易产生抖动，引起做内锥刀尖的脱落（肉眼看不出），才影响车内锥表面发白的现象。

参考文献：

[1]郭士义主编.数控机床故障诊断与维修[M].北京：机械工业出版社，2005

[2]董原编著.数控机床维修实用技术[M].呼和浩特：内蒙古人民出版社，2008

[3]韩鸿鸾主编.数控机床装调维修工[M].北京：化学工业出版社，2011