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0 引言

一臺(tái)XKA2425×40數(shù)控龍門(mén)銑床，已投入使用多年，該機(jī)床帶有加長(zhǎng)、直角、增速附件頭，并通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)更換附件頭。某次準(zhǔn)備自動(dòng)更換附件頭時(shí)，主軸頻繁正、反向低速小角度局部轉(zhuǎn)動(dòng)且不能停止，無(wú)法更換附件頭。

1 主軸定向功能與主軸定向傳動(dòng)

1.1 主軸定向功能

主軸通常只進(jìn)行速度控制，但在特定的情況下也需要對(duì)主軸進(jìn)行位置（角度）控制。如數(shù)控龍門(mén)銑床自動(dòng)換附件、加工中心自動(dòng)換刀、鏜孔加工中因工藝要求而需要讓刀、以及數(shù)控車床在裝夾工件（車削螺紋有始止要求）時(shí)，都需要主軸準(zhǔn)確地停在一個(gè)特定的位置（角度）上，即通常所說(shuō)的主軸定向功能。

按控制方式不同，主軸定向可分為機(jī)械減速定向、電氣減速定向、電氣減速磁感應(yīng)定向、電氣減速機(jī)械定向、液壓（或氣動(dòng)）定向。XKA2425×40數(shù)控龍門(mén)銑床主軸定向?qū)儆跈C(jī)械減速定向。

1.2 主軸定向傳動(dòng)系統(tǒng)

數(shù)控龍門(mén)銑床主軸使用端面銑刀，刀盤(pán)直徑大，需要的切削力、切削扭矩也大。加工鋁質(zhì)材料需要較高的轉(zhuǎn)速以保證表面光潔度，數(shù)控龍門(mén)銑床通常采用變速箱滿足扭矩、轉(zhuǎn)速的要求，將主軸速度分為高速輕切削（I擋）和重力切削（II擋）2個(gè)擋位。

1.3主軸定向傳動(dòng)鏈

（1）重力切削時(shí)，主軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速/24×24/60×47/78×27/72×47/47；高速輕切削時(shí)，主軸伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速/24×24/60×47/78×78/47×47/47。

（2）主軸轉(zhuǎn)速的擋位切換可以在操作面板上手動(dòng)操作，使用2個(gè)帶互鎖功能的“高速輕切削（I擋）"、“重力切削（II擋）"鍵。也可在編程時(shí)用M41指令實(shí)現(xiàn)重力切削、M42指令實(shí)現(xiàn)高速輕切削的切換。

2 主軸定向傳動(dòng)誤差原因分析XKA2425×40數(shù)控龍門(mén)銑床在準(zhǔn)備自動(dòng)更換附件時(shí)，發(fā)生主軸小角度頻繁正反轉(zhuǎn)動(dòng)、不能停止，主軸定向沒(méi)有實(shí)現(xiàn)在設(shè)定角度停止，分析原因是主軸定向傳動(dòng)鏈中間隙增大，傳動(dòng)鏈中主軸上的編碼器與主軸伺服電機(jī)的編碼器發(fā)出的指令沒(méi)有得到實(shí)現(xiàn)、相互糾正仍不能滿足。

2.1軸、齒輪與鍵的配合間隙切削加工（主軸高速重力切削時(shí)突然停止產(chǎn)生的強(qiáng)力沖擊、斷續(xù)切削產(chǎn)生的沖擊）過(guò)程中，傳動(dòng)鏈中的軸、齒輪與鍵聯(lián)接部位配合面長(zhǎng)期使用變形、磨損造成配合間隙增大。本次故障主要原因是鍵受損變形、磨損明顯（圖2）。傳動(dòng)鏈中的軸、齒輪聯(lián)接配合軸徑與孔徑因磨損間隙增大。主軸高速重力切削突然停止強(qiáng)力沖擊、斷續(xù)切削沖擊使軸產(chǎn)生變形，造成齒輪中心距變化。