高精度万能坐标磨床横梁运动过载故障解析

高精度万能坐标磨床横梁运动过载故障解析
高精度万能坐标磨床横梁W轴上下运行时出现“436#W轴soft thermal ”过载报警，无法清除，必须关机重启后报警才可消除。

然而只要运行W轴就会再次出现上述故障。

在无报警状态时空载运行W 轴，进入机床伺服监控界面进行观察，可见W轴负载百分比超过200%，为非常严重的过载状态。

故事其实就是我们理解世界的方式，也是我们期待世界的方式：世界总体而言是一个美好的地方，而且我们可以通过自己的行动让它变得更美好。

对于该故障我们需要从电气和机械两方面进行分析和排除，具体分析如下。

1.电气方面诊断
启动机床之后，在伺服监控画面中观察W轴伺服电动机电流，可以看到当W轴不运动时电动机电流不变化，但空载运行时，电动机电流逐渐增大，直到“436#W轴soft thermal”报警出现。

使用激光测温仪测量W轴电动机外壳温度，工作状态温度＜50℃，在正常温度区间，但机床横梁一侧的立柱丝杠轴承温度在过载时测量已达到81℃，由此可以初步判断W轴负载过大导致报警的主要原因来自于机械传动部分而非伺服电动机本身。

2.机械故障判定
由激光测温仪检测机床出现W轴轴承过热现象，经分析可能有3方面原因：丝杠轴承损坏引起滑动摩擦造成发热；两侧横梁不平衡造成拖拽摩擦传动负载过大引起受力不均；传动机构松动或传动不稳。

(1)随相对冲磨角度的增大，Q235、40Cr和ZL102三种材料的质量磨损强度和体积磨损强度增加到某一峰值后缓慢下降，其最大质量磨损强度和体积磨损强度分别出现在30°，45°和15°附近.
基因进化树分析发现，获得序列在基因树上与标准株（NC001357）、泰国株（GQ180784~GQ180792）和浙江株（KY457836）等同处于HPV18的基因谱系A，见图 2。

机床横梁是采取双丝杠带动，因此依照图1移动Y轴对横梁水平度进行检查。

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通过测量发现横梁沿Y轴方向运动到两侧时，水平误差为0.13mm。

因此判断造成该故障的原因是横梁两侧的传动丝杠存在一高一低现象，横梁不平衡造成上下运动时拖拽负载过大。

针对机床出现横梁不平衡现象，进一步检查两侧丝杠副，未发现螺母松动现象，在机床顶部检查发现横梁传动机构中远离电动机一侧的丝杠端部预紧螺母有松动现象，针对丝杠预紧螺母松动现象初步判断是蜗轮副传动机构存在故障所致。

图1
横梁传动如图2所示。

驱动电动机与传动轴之间的联接如图3所示。

通过联接件4、5将蜗杆轴与光杆轴联接起来，通过螺钉进行锁紧，联接件4锥度侧带有开口槽，锥度面插入联接件5的孔中依靠螺钉锁紧时使得联接件4与蜗杆轴成为一体；依靠联接件1、2、3和4将光杆轴与联接件4联接起来，联接件3套在联接件4的左侧光轴上，涨紧套2放入联接件3内部依靠联接件1通过螺钉联接进行锁死。

通过这些联接就可以将光杆轴与蜗杆轴联接起来。

该机床横梁即W轴运动是依靠一个伺服电动机带动2个蜗杆，蜗杆3和蜗杆7分别与两侧丝杠上的蜗轮进行啮合，实现W轴的上下运动动作。

该机床横梁依靠双丝杠实现上下运动。

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此次培训面向全省所有乡镇卫生院，即每所乡镇卫生院均派出1名全科医生参加培训，能够确保调研对象的代表性和覆盖率。

横梁维修时需将磨头座固定之后再进行维修分解。

拆卸时需要将蜗轮副断开，断开蜗轮副时需要将电动机以及传送光杆拆卸下来。

拆卸下来之后发现传动光杆存在弯曲现象，怀疑两侧不同步与其有关系，引起横梁负载过大。

光杆尺寸如图4所示。

其中长度为188mm和112mm处主要用来联接蜗杆。

该机床上在长度为1 190mm处的中间位置有一轴承支撑座，用来防止摆动。

分解之后对机床光杆进行修磨处理使其满足要求，并对蜗杆和蜗轮轴承进行检查未发现异常。

重新安装，一切正常。

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图2
1.电动机
2.联轴节 3、7.蜗杆 4.锁紧套 5.锁紧螺母 6.光杆 8.锁紧螺钉9.涨紧环压套 10.涨紧环 11.支撑轴承 12.涨紧套 1
3.卡簧
图3
1、2、3、4、5.联接件
图4
该横梁安装完毕之后，需要对机床横梁水平进行检测和调整。

检测横梁是否水平时，依照图1将千分表固定于主轴磨头，使表针触及工作台上的量块测量面，沿Y轴移动主轴头进行测量，记录千分表在Y 轴前后的误差值，调整时需要在机床正常工作状态下，松开与蜗杆7啮合的蜗轮处的锁紧螺钉，使该蜗轮处的锁紧套松开，这样锁紧环恢复正常状态之后，该蜗轮与光杆就会脱开。

依据测量误差旋转横梁电动机参照系统W轴显示值，按测量值并依据需要调整的方式移动W轴，使移动值与测量值相同之后，再将锁紧螺钉拧紧，使该蜗轮与光杆拧紧。

此时进行横梁水平检测，发现水平在0.01mm以内，完全满足要求，这样与蜗杆3啮合的蜗轮和该蜗轮就可以同步运动。

机床横梁调整完毕之后还需要对机床主轴中心线与工作台垂直度进行检测。

测量时将千分表固定于磨头主轴，使表可以以主轴中心线为轴画出直径为300mm的圆，沿Y轴方向进行检测，若超差则需要用液压千斤顶顶住磨头架，对其进行调整。

柔性作业车间调度问题是机械加工系统中的核心问题之一，在实际生产中，它允许每个工件选择不同工艺路线且每个工序在多个可选机床上加工，提高了加工柔性，也使得工件流转活动更为频繁。

柔性作业车间中合理选择工件加工的工艺路线[7]并将待加工工件分成若干个子批量，相同工件的不同子批量采用独立加工的方式，可以显著减少柔性作业车间能耗、缩短工件加工的完工时间[11]。

柔性作业车间调度包含工件子批量的划分、工艺路线和机床的选择、在机床上加工顺序的安排等问题，与流水车间、作业车间相比，柔性作业车间调度问题更为复杂，节能潜力更大。

调整时打开机床磨头座前挡板可以看到上部的2个锁紧螺钉，打开底部前端盖上的黑色塑料防护盖可以看到另外1个锁紧螺钉，最后打开手轮旁边的防护盖可以看到第4个锁紧螺钉。

然后用14mm的内六方扳手松开磨头座上的4个固定螺钉并用铜棒轻轻击打磨头座进行调整，依据6GCN检验标准要求，使其在X、Y方向的误差值在0.006mm以内即可。

观察横梁运动时的负载情况，发现负载在40%左右，完全满足要求，至此机床横梁修理工作才算全部完结。

机床工作半年之后，在加工工件时再次出现W轴负载过大报警。

经排查，主要是由于W轴驱动电动机抱闸存在故障，导致在需要打开时抱闸不能完全打开，锁紧时又不能完全锁紧。

实验时将该电动机分解之后给抱闸加送24VDC电压，转动电动机轴发现转动起来特别费劲，说明抱闸没有完全打开。

在撤掉24VDC电压之后用手还能转动电动机轴，说明抱闸没有锁死。

该电动机需要更换抱闸。

更换抱闸之后并将其装入机床，将横梁调整水平之后，运行时发现运动过程中存在异响，但机床负载不大。

为找出故障点，往复运行时发现电动机侧的蜗轮副润滑油冒烟，用手触摸，电动机温度正常，传动光杆温度正常，机床
顶部支架下端丝杠温度正常。

而机床丝杠顶部锁紧螺母的温度特别高，从蜗轮副注油孔将手指深入触摸蜗杆发现烫手，可以断定蜗轮副传动存在问题导致温度升高。

将蜗轮副润滑油排放之后，发现润滑油中的铜末特别多，因此可以确定蜗轮副传动存在故障。

拆卸横梁丝杠时，横梁尽可能靠近工作台，并用木方支撑后再进行分解操作。

将W轴电动机及联轴节和支架拆卸之后。

进行丝杠分解时，首先需要将丝杠顶部M30×1.5mm的锁紧备帽松开；然后依次将轴承压盖及滚针轴承拆下；随后将蜗杆安装架的定位销以及安装螺钉拆下；将蜗杆传动所用光杆从蜗杆中退出后，就可将蜗杆取出。

蜗轮、丝杠依靠锁紧环通过套环用压盖进行锁紧，要取出丝杠需要将丝杠上所连的蜗轮用轴承抓取下（蜗轮底部的防护圈不用拆卸，可以一起取出），丝杠需要从机床上架与横梁之间取出，取出丝杠时一定要保证螺母没有从丝杠上分离。

在取出丝杠时需要向中间倾斜方可取出，若取出时出现角度不够的现象则需要上下旋转螺母来解决。

取出后可以发现丝杠与机床上盖联接部位没有轴承，只有1个防护套。

拆卸之后对丝杠锁紧螺母重新制作，同时对丝杠顶部螺纹进行修理，并全程检查丝杠副是否存在故障。

若还存在疑问尽可能对横梁直线导轨滑座进行检查（每个导轨上有3个滑座），查看是否存在隐患，必要时进行更换。

安装时，先将两侧蜗轮安装到位后，从电动机侧将光杆通过蜗杆1插入，插入到中间支撑点时需要将支撑点处的支撑锁紧套装入到光杆，当光杆通过中间支撑之后需将支撑锁紧螺母旋入光杆，再将光杆插入蜗杆2。

将卡簧装入光杆，继续装入光杆，直到到位之后，将支撑处的锁紧螺母和锁紧套拧紧。

在蜗杆2处光杆与蜗杆之间依靠光杆端部锁紧垫片和端部M10螺钉进行锁紧，电动机侧的蜗杆与光杆依靠该处的锁紧套使蜗杆轴径变形与光杆锁紧进行传动。

电动机和光杆轴之间依靠花瓣联轴节进行联接，实现动力传动。

由此可见，产生相似的故障现象可能是由多样的故障原因导致的，在设备维修过程中切忌盲目判断、经验主义，而应根据可疑的故障点逐一分析、排除，最终保障设备的良好运行。

随着建筑行业的快速发展，建筑结构逐渐向超高层、大跨度和结构体系复杂化的方向发展，[1]这对混凝土的力学性能和施工性能提出了更高要求，也大大推进了混凝土泵送施工技术的发展。

然而，采用水胶比较低的高强混凝土往往带来新拌混凝土粘度大、流速慢等问题，从而导致施工难度提高。

因此，解决降低高标号混凝土的粘度的难题迫在眉睫。

参考文献：
[1]《机床设计手册》编写组.机床设计手册（第三册）[M].北京：机械工业出版社，1986.
2018年1～9月全国机械工业企业利润情况
2018年1～9月，全国机械工业企业实现利润总额10 618.72亿元，同比增加293.83亿元，增长2.85%，较1～8月回落1.24个百分点，是2018年自6月以来第3个月回落，接近3月增速最低水平，较全国工业低11.89个百分点。

从行业看，非汽车行业实现利润6 018.55亿元，在机械工业利润中比重56.68%，同比增长8.64%，高于机械工业增速5.79个百分点，贡献率162.86%，拉动机械工业利润增长4.64个百分点。

汽车行业实现利润4 600.17亿元，同比下降3.86%，较1～8月降幅加深1.76个百分点，低于机械工业增速6.71个百分点。

在非汽车工业13个大行业中，利润总额累计同比增速10升3降。