Kennen Sie die acht häufigsten Fehler an der Spindel eines Bearbeitungszentrums und die entsprechenden Behandlungsmethoden?

I. Einleitung

II. Häufige Fehler und Methoden zur Fehlerbehebung bei der Spindel von Bearbeitungszentren

(I) Nichterfüllung der Anforderungen an die Verarbeitungsgenauigkeit

• Während des Transports kann die Werkzeugmaschine Stößen ausgesetzt sein, die die Genauigkeit der Spindelkomponenten beeinträchtigen können. Beispielsweise kann sich die Spindelachse verschieben und das Lagergehäuse kann sich verformen.
• Die Installation ist nicht fest, die Installationsgenauigkeit ist gering oder es gibt Änderungen. Ein unebener Installationsuntergrund der Werkzeugmaschine, lose Fundamentschrauben oder Änderungen der Installationsgenauigkeit aufgrund von Fundamentsetzungen und anderen Gründen während des Langzeitgebrauchs können die relative Positionsgenauigkeit zwischen der Spindel und anderen Komponenten beeinträchtigen, was zu einer Verringerung der Verarbeitungsgenauigkeit führt.

• Bei Werkzeugmaschinen, die während des Transports beschädigt wurden, ist eine umfassende Genauigkeitsprüfung der Spindelkomponenten erforderlich, die Indikatoren wie Rundlauf, Planlauf und Koaxialität der Spindel umfasst. Basierend auf den Prüfergebnissen werden geeignete Einstellmethoden, wie z. B. das Einstellen des Lagerspiels und die Korrektur des Lagergehäuses, angewendet, um die Genauigkeit der Spindel wiederherzustellen. Bei Bedarf kann professionelles Wartungspersonal für Werkzeugmaschinen zur Reparatur hinzugezogen werden.
• Überprüfen Sie regelmäßig den Installationszustand der Werkzeugmaschine und ziehen Sie die Fundamentschrauben fest, um eine sichere Installation zu gewährleisten. Sollten sich Änderungen in der Installationsgenauigkeit ergeben, sollten hochpräzise Messinstrumente eingesetzt werden, um die Ebenheit der Werkzeugmaschine und die relative Positionsgenauigkeit zwischen Spindel und Komponenten wie dem Arbeitstisch neu einzustellen. Geräte wie Laserinterferometer können für präzise Messungen und Einstellungen eingesetzt werden.

(II) Übermäßige Schnittvibrationen

• Die Schrauben, die den Spindelkasten und das Bett verbinden, sind locker, wodurch die Verbindungssteifigkeit zwischen dem Spindelkasten und dem Bett verringert wird und es unter der Einwirkung von Schnittkräften zu Vibrationen neigt.
• Die Vorspannung der Lager ist unzureichend und das Spiel zu groß, was dazu führt, dass die Lager die Spindel während des Betriebs nicht effektiv stützen können, was zu einem Wackeln der Spindel und somit zu Schnittvibrationen führt.
• Die Vorspannmutter der Lager ist locker, wodurch sich die Spindel axial bewegt und die Drehgenauigkeit der Spindel zerstört wird, was wiederum zu Vibrationen führt.
• Die Lager weisen Riefen auf oder sind beschädigt, was zu einer ungleichmäßigen Reibung zwischen den Wälzkörpern und den Laufbahnen der Lager führt und zu ungewöhnlichen Vibrationen führt.
• Die Spindel und das Gehäuse liegen außerhalb der Toleranz. Wenn beispielsweise die Zylindrizität oder Koaxialität der Spindel nicht den Anforderungen entspricht oder die Genauigkeit der Lagerbefestigungslöcher im Gehäuse unzureichend ist, beeinträchtigt dies die Rotationsstabilität der Spindel und führt zu Vibrationen.
• Auch andere Faktoren wie ungleichmäßiger Werkzeugverschleiß, unangemessene Schnittparameter (wie zu hohe Schnittgeschwindigkeit, zu hoher Vorschub usw.) und eine lockere Werkstückspannung können zu Schnittvibrationen führen.
• Bei einer Drehmaschine können die beweglichen Teile des Revolverwerkzeughalters locker sein oder der Klemmdruck ist unzureichend und nicht richtig angezogen. Während des Schneidens wird die Instabilität des Werkzeughalters auf das Spindelsystem übertragen und verursacht Vibrationen.

• Überprüfen Sie die Schrauben, die den Spindelkasten und das Bett verbinden. Wenn sie locker sind, ziehen Sie sie rechtzeitig fest, um eine feste Verbindung zu gewährleisten und die Gesamtsteifigkeit zu verbessern.
• Passen Sie die Vorspannung der Lager an. Verwenden Sie je nach Lagertyp und Anforderungen der Werkzeugmaschine geeignete Vorspannungsmethoden, z. B. das Einstellen über Muttern oder die Verwendung einer Federvorspannung, um das Lagerspiel auf einen geeigneten Bereich zu bringen und eine stabile Lagerung der Spindel zu gewährleisten.
• Überprüfen und ziehen Sie die Vorspannmutter der Lager fest, um eine axiale Bewegung der Spindel zu verhindern. Wenn die Mutter beschädigt ist, ersetzen Sie sie rechtzeitig.
• Bei Riefen oder beschädigten Lagern ist die Spindel zu zerlegen, die beschädigten Lager auszutauschen und die entsprechenden Bauteile zu reinigen und zu prüfen, um sicherzustellen, dass keine Verunreinigungen zurückbleiben.
• Überprüfen Sie die Genauigkeit von Spindel und Gehäuse. Für Teile, die außerhalb der Toleranz liegen, können Methoden wie Schleifen und Schaben zur Reparatur verwendet werden, um eine gute Zusammenarbeit zwischen Spindel und Gehäuse zu gewährleisten.
• Überprüfen Sie den Werkzeugverschleiß und ersetzen Sie stark abgenutzte Werkzeuge rechtzeitig. Optimieren Sie die Schnittparameter durch die Auswahl geeigneter Schnittgeschwindigkeiten, Vorschübe und Schnitttiefen basierend auf Faktoren wie Werkstückmaterial, Werkzeugmaterial und Werkzeugleistung. Stellen Sie sicher, dass das Werkstück fest und zuverlässig gespannt ist. Bei Problemen mit dem Revolverhalter einer Drehmaschine überprüfen Sie den Verbindungszustand der beweglichen Teile und passen Sie den Spanndruck an, um eine stabile Klemmung der Werkzeuge zu gewährleisten.

(III) Übermäßiger Lärm im Spindelkasten

• Die dynamische Balance der Spindelkomponenten ist schlecht, wodurch bei Hochgeschwindigkeitsrotationen ungleichmäßige Zentrifugalkräfte entstehen, die Vibrationen und Lärm verursachen. Dies kann auf eine ungleichmäßige Massenverteilung der an der Spindel montierten Teile (wie Werkzeuge, Spannfutter, Riemenscheiben usw.) oder eine Störung der dynamischen Balance der Spindelkomponenten während des Montageprozesses zurückzuführen sein.
• Das Eingriffsspiel der Zahnräder ist ungleichmäßig oder stark beschädigt. Beim Eingriff der Zahnräder entstehen Stöße und Geräusche. Bei längerem Gebrauch kann sich das Eingriffsspiel der Zahnräder aufgrund von Verschleiß, Ermüdung und anderen Gründen verändern, oder die Zahnoberflächen können Abplatzungen, Risse oder andere Schäden aufweisen.
• Die Lager sind beschädigt oder die Antriebswellen verbogen. Beschädigte Lager führen zu einem unruhigen Spindellauf und Geräuschentwicklung. Verbogene Antriebswellen führen zu Exzentrizitäten während der Rotation, was Vibrationen und Geräusche verursacht.
• Die Längen der Antriebsriemen sind uneinheitlich oder zu locker, wodurch die Antriebsriemen während des Betriebs vibrieren und reiben, was zu Geräuschen führt und außerdem die Übertragungseffizienz und die Stabilität der Spindeldrehzahl beeinträchtigt.
• Die Zahnradgenauigkeit ist schlecht. Wenn beispielsweise der Zahnprofilfehler, der Teilungsfehler usw. groß sind, führt dies zu einem schlechten Zahneingriff und erzeugt Geräusche.
• Schlechte Schmierung. Wenn nicht genügend Schmieröl vorhanden ist oder sich die Qualität des Schmieröls verschlechtert, erhöht sich die Reibung von Komponenten wie Zahnrädern und Lagern im Spindelkasten, wodurch es leicht zu Geräuschen kommt und der Verschleiß der Komponenten beschleunigt wird.

• Führen Sie eine dynamische Unwuchtprüfung und -korrektur an den Spindelkomponenten durch. Ein dynamischer Unwuchttester kann zur Prüfung der Spindel und zugehöriger Teile verwendet werden. In Bereichen mit großen Unwuchten können Anpassungen durch Entfernen von Material (z. B. Bohren, Fräsen usw.) oder Hinzufügen von Gegengewichten vorgenommen werden, um die Spindelkomponenten an die Anforderungen an die dynamische Unwucht anzupassen.
• Überprüfen Sie den Eingriffszustand der Zahnräder. Bei Zahnrädern mit ungleichmäßigem Eingriffsspiel kann das Problem durch Anpassen des Achsabstands der Zahnräder oder Austausch stark verschlissener Zahnräder gelöst werden. Zahnräder mit beschädigten Zahnoberflächen sollten rechtzeitig ausgetauscht werden, um einen einwandfreien Eingriff der Zahnräder zu gewährleisten.
• Überprüfen Sie die Lager und Antriebswellen. Sind die Lager beschädigt, ersetzen Sie sie durch neue. Verbogene Antriebswellen können mit Richtverfahren begradigt werden. Bei starker Verbiegung müssen die Antriebswellen ausgetauscht werden.
• Passen Sie die Antriebsriemen an oder ersetzen Sie sie, um eine gleichmäßige Länge und die richtige Spannung zu gewährleisten. Die richtige Spannung der Antriebsriemen kann durch Einstellen der Riemenspannvorrichtungen, z. B. der Position der Spannrolle, erreicht werden.
• Bei mangelnder Zahnradgenauigkeit: Wenn es sich um neu eingebaute Zahnräder handelt und die Genauigkeit nicht den Anforderungen entspricht, ersetzen Sie diese durch Zahnräder, die die Genauigkeitsanforderungen erfüllen. Wenn die Genauigkeit aufgrund von Verschleiß während des Gebrauchs nachlässt, reparieren oder ersetzen Sie sie je nach der tatsächlichen Situation.
• Überprüfen Sie das Schmiersystem des Spindelkastens, um sicherzustellen, dass ausreichend Schmieröl vorhanden ist und die Qualität stimmt. Wechseln Sie regelmäßig das Schmieröl, reinigen Sie die Schmierleitungen und Filter, um zu verhindern, dass Verunreinigungen die Ölkanäle verstopfen, und sorgen Sie für eine gute Schmierung aller Komponenten.

(IV) Schäden an Getrieben und Lagern

• Der Schaltdruck ist zu hoch, wodurch die Zahnräder durch Stöße beschädigt werden. Wenn beim Geschwindigkeitswechsel der Werkzeugmaschine der Schaltdruck zu hoch ist, wirken beim Eingriff übermäßige Stoßkräfte auf die Zahnräder, was leicht zu Schäden an den Zahnoberflächen, Brüchen an den Zahnwurzeln und anderen Situationen führen kann.
• Der Schaltmechanismus ist beschädigt oder die Befestigungsstifte fallen ab. Dies führt zu Störungen beim Schaltvorgang und einer Störung des Eingriffs zwischen den Zahnrädern, was zu Schäden an den Zahnrädern führt. Beispielsweise beeinträchtigen Verformung und Verschleiß der Schaltgabeln, Brüche der Befestigungsstifte usw. die Genauigkeit und Stabilität des Schaltvorgangs.
• Die Lager sind zu stark vorgespannt oder es liegt keine Schmierung vor. Eine zu hohe Vorspannung führt dazu, dass die Lager übermäßig belastet werden, was zu Verschleiß und Ermüdung der Lager führt. Ohne Schmierung arbeiten die Lager im Trockenreibungszustand, was zu Überhitzung, Verbrennungen und Schäden an den Kugeln oder Laufbahnen der Lager führt.

• Überprüfen Sie das Schaltdrucksystem und stellen Sie den Schaltdruck auf einen geeigneten Bereich ein. Dies kann durch Einstellen der Druckventile des Hydrauliksystems oder der Druckeinstellvorrichtungen des Pneumatiksystems erreicht werden. Überprüfen Sie gleichzeitig die Schaltsteuerkreise, Magnetventile und andere Komponenten, um sicherzustellen, dass die Schaltsignale genau und die Schaltvorgänge reibungslos ablaufen, um übermäßige Gangwechsel durch abnormales Schalten zu vermeiden.
• Überprüfen und reparieren Sie den Schaltmechanismus. Reparieren oder ersetzen Sie beschädigte Schaltgabeln, Befestigungsstifte und andere Komponenten, um die normale Funktion des Schaltmechanismus sicherzustellen. Achten Sie während des Montagevorgangs auf die Installationsgenauigkeit und die feste Verbindung aller Komponenten.
• Passen Sie die Vorspannung der Lager an. Verwenden Sie entsprechend den technischen Anforderungen der Lager und den Betriebsbedingungen der Werkzeugmaschine geeignete Vorspannungsmethoden und -größen. Verbessern Sie gleichzeitig das Schmiermanagement der Lager, prüfen Sie regelmäßig und füllen Sie Schmieröl nach, um sicherzustellen, dass die Lager stets gut geschmiert sind. Reinigen Sie bei Lagern, die durch mangelnde Schmierung beschädigt wurden, nach dem Austausch durch neue Lager das Schmiersystem gründlich, um ein erneutes Eindringen von Verunreinigungen in die Lager zu verhindern.

(V) Unfähigkeit der Spindel, die Geschwindigkeit zu ändern

• Ob das elektrische Schaltsignal ausgegeben wird. Liegt ein Fehler im elektrischen Steuerungssystem vor, kann es sein, dass das korrekte Schaltsignal nicht gesendet wird, was dazu führt, dass die Spindel die Drehzahländerung nicht durchführen kann. Beispielsweise können Relaisausfälle im Steuerkreis, Fehler im SPS-Programm und Fehlfunktionen von Sensoren die Ausgabe des Schaltsignals beeinträchtigen.
• Ob der Druck ausreichend ist. Bei hydraulischen oder pneumatischen Drehzahlwechselsystemen kann bei unzureichendem Druck nicht genügend Kraft für die Bewegung des Drehzahlwechselmechanismus bereitgestellt werden, wodurch die Spindel ihre Drehzahl nicht ändern kann. Unzureichender Druck kann durch Ausfälle von Hydraulik- oder Pneumatikpumpen, Rohrleitungslecks, falsche Einstellung von Druckventilen und andere Gründe verursacht werden.
• Der Hydraulikzylinder ist verschlissen oder blockiert. Dadurch funktioniert er nicht mehr normal und kann die Gänge, Kupplungen und andere Komponenten nicht mehr bewegen, um den Gangwechsel durchzuführen. Mögliche Ursachen sind Schäden an den inneren Dichtungen des Hydraulikzylinders, starker Verschleiß zwischen Kolben und Zylinderrohr oder das Eindringen von Verunreinigungen in den Hydraulikzylinder.
• Das Schaltmagnetventil klemmt und kann seine Richtung nicht mehr normal ändern. Dadurch kann weder Hydrauliköl noch Druckluft den vorgegebenen Weg fließen, was wiederum die Funktion des Gangwechselmechanismus beeinträchtigt. Das Feststecken des Magnetventils kann durch Verunreinigungen im Ventilkern, eine Beschädigung der Magnetventilspule oder andere Ursachen verursacht werden.
• Die Gabel des Hydraulikzylinders fällt ab, wodurch die Verbindung zwischen Hydraulikzylinder und Gangschaltung unterbrochen wird und die Kraft zum Gangwechsel nicht mehr übertragen werden kann. Das Abfallen der Gabel kann durch lose Befestigungsschrauben der Gabel, Verschleiß oder Bruch der Gabel und andere Gründe verursacht werden.
• Der Hydraulikzylinder verliert Öl oder weist eine interne Leckage auf. Dadurch sinkt der Arbeitsdruck des Hydraulikzylinders und die Kraft reicht nicht mehr aus, um den Geschwindigkeitswechsel abzuschließen. Öllecks oder interne Leckagen können durch Alterung der Dichtungen des Hydraulikzylinders, übermäßiges Spiel zwischen Kolben und Zylinderlauf und andere Ursachen verursacht werden.
• Der Schalthebel für den Verbundschalter funktioniert nicht richtig. Der Verbundschalter dient zur Erkennung von Signalen, z. B. ob der Gangwechsel abgeschlossen ist. Eine Fehlfunktion des Schalters führt dazu, dass die Steuerung den Gangwechselzustand nicht richtig beurteilen kann, was nachfolgende Gangwechsel oder den Betrieb der Werkzeugmaschine beeinträchtigt.

• Überprüfen Sie die elektrische Steuerung. Verwenden Sie Multimeter und Oszilloskope, um die Ausgangsleitungen des Schaltsignals und die zugehörigen elektrischen Komponenten zu erkennen. Bei einem defekten Relais muss dieses ausgetauscht werden. Bei einem Fehler im SPS-Programm muss dieser behoben und korrigiert werden. Bei einem defekten Sensor muss dieser durch einen neuen ersetzt werden, um die normale Ausgabe des Schaltsignals sicherzustellen.
• Überprüfen Sie den Druck des Hydraulik- oder Pneumatiksystems. Bei unzureichendem Druck prüfen Sie zunächst den Betriebszustand der Hydraulik- oder Pneumatikpumpe. Bei einem Defekt reparieren oder ersetzen Sie die Pumpe. Überprüfen Sie die Rohrleitungen auf Undichtigkeiten. Reparieren Sie diese rechtzeitig. Stellen Sie die Druckventile so ein, dass der Systemdruck den angegebenen Wert erreicht.
• Wenn der Hydraulikzylinder verschlissen ist oder festsitzt, zerlegen Sie den Hydraulikzylinder, überprüfen Sie den Verschleißzustand der inneren Dichtungen, des Kolbens und des Zylinders, ersetzen Sie die beschädigten Dichtungen, reparieren oder ersetzen Sie den verschlissenen Kolben und den Zylinder, reinigen Sie das Innere des Hydraulikzylinders und entfernen Sie Verunreinigungen.
• Überprüfen Sie das Schaltmagnetventil. Wenn der Ventilkern durch Verunreinigungen blockiert ist, zerlegen und reinigen Sie das Magnetventil, um die Verunreinigungen zu entfernen. Wenn die Magnetventilspule beschädigt ist, ersetzen Sie sie durch eine neue Spule, um sicherzustellen, dass das Magnetventil die Richtung normal ändern kann.
• Überprüfen Sie die Gabel des Hydraulikzylinders. Wenn die Gabel abfällt, montieren Sie sie erneut und ziehen Sie die Befestigungsschrauben fest. Ist die Gabel verschlissen oder gebrochen, ersetzen Sie sie durch eine neue, um eine zuverlässige Verbindung zwischen Gabel und Gangschaltung zu gewährleisten.
• Beheben Sie das Problem von Öllecks oder internen Leckagen am Hydraulikzylinder. Ersetzen Sie die alten Dichtungen und passen Sie den Abstand zwischen Kolben und Zylinderrohr an. Durch den Austausch des Kolbens oder Zylinderrohrs durch geeignete Größen und die Erhöhung der Anzahl der Dichtungen kann die Dichtleistung des Hydraulikzylinders verbessert werden.
• Überprüfen Sie den Schalthebel. Verwenden Sie Werkzeuge wie Multimeter, um den Ein-/Aus-Zustand des Schalters zu ermitteln. Wenn der Schalter nicht funktioniert, ersetzen Sie ihn durch einen neuen, um sicherzustellen, dass er den Gangwechselzustand genau erkennt und das richtige Signal an die Steuerung zurückgibt.

(VI) Drehstörung der Spindel

• Ob der Spindeldrehbefehl ausgegeben wird. Ähnlich wie bei der Unfähigkeit der Spindel, die Geschwindigkeit zu ändern, kann ein Fehler im elektrischen Steuerungssystem dazu führen, dass der Spindeldrehbefehl nicht ausgegeben werden kann, wodurch die Spindel nicht gestartet werden kann.
• Der Schutzschalter ist nicht gedrückt oder funktioniert nicht richtig. Bearbeitungszentren verfügen in der Regel über einige Schutzschalter, wie z. B. den Türschalter des Spindelkastens, den Schalter zur Erkennung der Werkzeugspannung usw. Wenn diese Schalter nicht gedrückt sind oder eine Fehlfunktion aufweisen, verhindert die Werkzeugmaschine aus Sicherheitsgründen die Drehung der Spindel.
• Das Spannfutter klemmt das Werkstück nicht. Bei einigen Drehmaschinen oder Bearbeitungszentren mit Spannfutter begrenzt die Werkzeugmaschinensteuerung die Drehung der Spindel, wenn das Spannfutter das Werkstück nicht klemmt, um zu verhindern, dass das Werkstück während des Bearbeitungsprozesses herausfliegt und Gefahren verursacht.
• Der Schaltverbundschalter ist beschädigt. Eine Fehlfunktion des Schaltverbundschalters kann die Übertragung des Spindelstartsignals oder die Erkennung des Spindelbetriebszustands beeinträchtigen, was dazu führt, dass sich die Spindel nicht mehr normal drehen kann.
• Das Schaltmagnetventil weist eine interne Leckage auf. Dadurch wird der Druck im Drehzahlschaltsystem instabil oder kann keinen Normaldruck aufbauen, was die Drehung der Spindel beeinträchtigt. Beispielsweise kann bei einem hydraulischen Drehzahlschaltsystem eine Leckage des Magnetventils dazu führen, dass das Hydrauliköl Komponenten wie Kupplungen oder Getriebe nicht effektiv antreiben kann, wodurch die Spindel keine Kraft mehr erhält.

• Überprüfen Sie die Ausgangsleitungen des Spindeldrehbefehls im elektrischen Steuerungssystem und den zugehörigen Komponenten. Wenn ein Fehler festgestellt wird, reparieren oder ersetzen Sie diese rechtzeitig, um sicherzustellen, dass der Spindeldrehbefehl normal ausgegeben werden kann.
• Überprüfen Sie den Status der Schutzschalter, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß gedrückt sind. Reparieren oder ersetzen Sie defekte Schutzschalter, um sicherzustellen, dass die Sicherheitsschutzfunktion der Werkzeugmaschine normal funktioniert, ohne den normalen Start der Spindel zu beeinträchtigen.
• Überprüfen Sie die Spannsituation des Spannfutters, um sicherzustellen, dass das Werkstück fest eingespannt ist. Wenn ein Fehler am Spannfutter vorliegt, z. B. unzureichende Spannkraft oder Verschleiß der Spannbacken, reparieren oder ersetzen Sie das Spannfutter rechtzeitig, damit es wieder normal funktioniert.
• Überprüfen Sie den Schaltverbundschalter. Wenn er beschädigt ist, ersetzen Sie ihn durch einen neuen, um die normale Übertragung des Spindelstartsignals und die genaue Erkennung des Betriebszustands sicherzustellen.
• Überprüfen Sie die Dichtheit des Schaltmagnetventils. Methoden wie Druckprüfung und die Beobachtung, ob Öl um das Magnetventil herum austritt, können zur Beurteilung herangezogen werden. Bei undichten Magnetventilen müssen Sie das Ventil zerlegen, reinigen, den Ventileinsatz und die Dichtungen prüfen und die beschädigten Dichtungen oder das gesamte Magnetventil austauschen, um eine gute Dichtleistung und einen stabilen Druck des Gangwechselsystems zu gewährleisten.

(VII) Spindelüberhitzung

• Die Vorspannung der Spindellager ist zu groß, wodurch die innere Reibung der Lager zunimmt und übermäßige Wärme entsteht, was zu einer Überhitzung der Spindel führt. Dies kann auf unsachgemäße Bedienung bei der Montage oder Einstellung der Lagervorspannung oder die Verwendung ungeeigneter Vorspannungsmethoden und Vorspannungsgrößen zurückzuführen sein.
• Die Lager sind beschädigt oder verkratzt. Während des Betriebs können die Lager aufgrund von mangelhafter Schmierung, Überlastung, eindringenden Fremdkörpern usw. beschädigt oder verkratzt werden. Dadurch steigt die Reibung der Lager stark an, wodurch große Wärmemengen entstehen und die Spindel überhitzt.
• Das Schmieröl ist verschmutzt oder enthält Verunreinigungen. Verschmutztes Schmieröl erhöht den Reibungskoeffizienten zwischen Lagern und anderen beweglichen Teilen und verringert so die Schmierwirkung. Verunreinigungen können