0 引言
一臺XKA2425×40數(shù)控龍門銑床，已投入使用多年，該機床帶有加長、直角、增速附件頭，并通過程序?qū)崿F(xiàn)自動更換附件頭。某次準備自動更換附件頭時，主軸頻繁正、反向低速小角度局部轉(zhuǎn)動且不能停止，無法更換附件頭。
1 主軸定向功能與主軸定向傳動
1.1 主軸定向功能
主軸通常只進行速度控制，但在特定的情況下也需要對主軸進行位置（角度）控制。如數(shù)控龍門銑床自動換附件、加工中心自動換刀、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，都需要主軸準確地停在一個特定的位置（角度）上，即通常所說的主軸定向功能。
按控制方式不同，主軸定向可分為機械減速定向、電氣減速定向、電氣減速磁感應(yīng)定向、電氣減速機械定向、液壓（或氣動）定向。XKA2425×40數(shù)控龍門銑床主軸定向?qū)儆跈C械減速定向。
1.2 主軸定向傳動系統(tǒng)
數(shù)控龍門銑床主軸使用端面銑刀，刀盤直徑大，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個擋位。
1.3主軸定向傳動鏈
（1）重力切削時，主軸伺服電機轉(zhuǎn)速/24×24/60×47/78×27/72×47/47；高速輕切削時，主軸伺服電機轉(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操作，使用2個帶互鎖功能的“高速輕切削（I擋）”、“重力切削（II擋）”鍵。也可在編程時用M41指令實現(xiàn)重力切削、M42指令實現(xiàn)高速輕切削的切換。
2 主軸定向傳動誤差原因分析XKA2425×40數(shù)控龍門銑床在準備自動更換附件時，發(fā)生主軸小角度頻繁正反轉(zhuǎn)動、不能停止，主軸定向沒有實現(xiàn)在設(shè)定角度停止，分析原因是主軸定向傳動鏈中間隙增大，傳動鏈中主軸上的編碼器與主軸伺服電機的編碼器發(fā)出的指令沒有得到實現(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突然停止產(chǎn)生的強力沖擊、斷續(xù)切削產(chǎn)生的沖擊）過程中，傳動鏈中的軸、齒輪與鍵聯(lián)接部位配合面長期使用變形、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。
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提高主軸定向精度的措施
（1）加工中心、數(shù)控龍門銑床在編寫加工程序時，杜絕主軸從高速突然降為零的方式，應(yīng)采用分級逐步降低，減少沖擊對傳動鏈精度的損壞，如1000→800→600→400→200→0（r/min）。
（2）大型結(jié)構(gòu)件加工前裝夾固定時，合理分布支撐緊固點，增加剛性、降低加工振動，采用合理切削參數(shù)。
（3）設(shè)備合理維護、定期保養(yǎng)，日常檢查逐一觀察潤滑情況。（4）條件許可時，適當提高主軸傳遞鏈中齒輪精度、齒輪齒面硬度。
