數控滾齒機X軸電動機過熱問題分析

蔡進，陳志江

中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司 江蘇常州 213000

1 序言

PHOENIX 400GH數控滾齒機是一臺使用了18年的老設備，主要用于鼓形齒輪的加工，其控制系統采用GE Fanuc Series 160i-M，控制系統比較穩定，各軸運動均采用FANUC伺服電動機驅動，運行可靠，其中X軸傳動采用全閉環系統。使用多年，機床的精度依然保持良好，齒輪的加工精度仍可以達到5級。

2 故障現象

近期，數控滾齒機在加工工件的過程中偶發436號報警，即X軸伺服電動機出現過熱報警。據了解，X軸伺服電動機通過齒輪（見圖1）帶動滾珠絲杠螺母副（見圖2）進行移動，導軌就是普通的滑動導軌。該故障情況簡單，但現象比較奇怪。據操作人員講述，該報警以前也出現過，大概每個月就出現1次，因為復位后仍可以繼續加工，所以沒有在意；現在故障有時1周出現1次，有時1天就會出現3次。故障出現的頻次越來越多，問題越來越嚴重，影響了設備的正常使用。

圖1 齒輪

圖2 滾珠絲杠螺母副

3 診斷方法

針對機床自動加工時，X軸在移動的過程中出現電動機過熱的情況，將從機械和電氣兩個方面來分析這個問題。

（1）機械方面 直接原因是電動機的溫度高，且長時間在高溫下工作。操作人員也反映天熱時報警更加頻繁。間接原因是電動機的負載高。電動機一直在高轉矩大電流的狀態下工作，導致電動機溫度升高。

（2）電氣方面 電動機的溫度檢測開關出現問題，導致故障隨機出現。該檢測過程涉及電動機編碼器、電纜線和驅動模塊。

4 解決措施

1）在檢查電動機溫度不高和手動旋轉X軸絲杠負載不大的情況下，先檢查電氣方面。

X軸電動機的溫度檢測開關是檢查的重點，由于電動機的溫度檢測開關處于電動機的編碼器內部，打開編碼器端蓋檢查，沒有發現異常情況。但為了穩妥起見，更換了電動機，故障仍會出現，又陸續更換編碼器線纜和驅動模塊，情況仍沒有改變。

2）將電氣控制系統檢查完成后，重新梳理思路，再次檢查了X軸的機械傳動系統。

檢查X軸導軌的潤滑，強制開啟油潤滑站，導軌面潤滑油正常，可見部分導軌面沒有出現磨損情況；絲杠的螺母潤滑也是采用一樣的油潤滑，潤滑情況良好；電動機和絲杠是通過小齒輪帶動大齒輪傳動，添加油脂潤滑，而且電動機的位置是固定的，因此也排除齒輪齒合間隙的問題。

3）再次梳理設備的故障信息。排查設備的可疑部位，決定拆卸X軸的傳動系統，這是18年來首次對機床進行拆卸并解體檢查。發現X軸傳動機構中存在著嚴重的問題，軸承內部的油脂稀少而且部分保持架有銹斑，軸承處沒有設計從外部添加油脂的入口，軸承缺少油脂潤滑（見圖3）。在加工工件時，X軸在加工程序中移動速度很慢，從而導致了X軸負載隨機變化，也導致了機床的過熱報警。

圖3 軸承缺少油脂潤滑

5 結束語

這次故障的維修走了不少彎路，維修時間也比較久，最后一個小細節決定了成敗，那就是絲杠固定端內部軸承的油脂潤滑情況。但從中也學到了很多，對待一個棘手的問題，需要有冷靜的思考、團隊的合作和必勝的信心。