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延長CNC機(jī)床壽命的5種方法
閱讀：73 發(fā)布時(shí)間：2023-2-20
于大多數(shù)制造商而言，其計(jì)算機(jī)數(shù)控CNC機(jī)床的生產(chǎn)率可以在幾分之一秒內(nèi)進(jìn)行測量，不僅包括切削或磨削循環(huán)時(shí)間，還包括換刀間隔。主軸的性能對(duì)該生產(chǎn)率產(chǎn)生了巨大影響。
當(dāng)出現(xiàn)操作問題（例如過度振動(dòng)或顫振）而影響加工效率時(shí)，生產(chǎn)率可能會(huì)下降，直到更換主軸為止。如果沒有可用的備件，則可能需要花費(fèi)數(shù)周的時(shí)間來維修或重新制造主軸，這實(shí)際上會(huì)使機(jī)器停工。
要從CNC機(jī)床上獲得更高的性能并延長其使用壽命，就需要采取多種措施來防止主軸過早失效，并堅(jiān)持要求再制造商在出現(xiàn)故障后提供全面的CNC主軸維修服務(wù)，并提出修改和操作建議，以確保更長的主軸磨損壽命。 。 
以下準(zhǔn)則可以幫助機(jī)器操作員實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)：
確定何時(shí)維修
通常，在拉動(dòng)主軸時(shí)，這是由于零件質(zhì)量問題和/或噪音水平升高所致。
“噪音通常是由軸承損壞引起的，振動(dòng)會(huì)最終導(dǎo)致震顫，而振動(dòng)會(huì)不斷加劇。”
顫動(dòng)的另一個(gè)直接而嚴(yán)重的后果與主軸效率有關(guān)。許多制造商通過將加工參數(shù)設(shè)置得較低來應(yīng)對(duì)震顫。因此，顫動(dòng)不是限制金屬去除率的工具強(qiáng)度和主軸馬力，而是使該過程無法發(fā)揮其潛力的限制因素。
“切削刀具的顫動(dòng)和主軸的振動(dòng)是主軸需要注意或可能發(fā)生災(zāi)難性故障的指標(biāo)，”具有30多年經(jīng)驗(yàn)的CNC機(jī)床主軸專家Kirkpatrick補(bǔ)充道。
在某些情況下，當(dāng)振動(dòng)不會(huì)引起零件質(zhì)量問題時(shí)，，操作員必須在機(jī)器發(fā)生災(zāi)難性故障之前運(yùn)行機(jī)器，這可能是非常昂貴的決定。
數(shù)控機(jī)床操作員的解決方案是預(yù)測性維護(hù)。這需要定期監(jiān)視操作參數(shù)并維護(hù)詳細(xì)記錄。例如，振動(dòng)分析應(yīng)按適當(dāng)?shù)拈g隔進(jìn)行監(jiān)視和記錄，可能每季度甚至每月一次。
“振動(dòng)分析的頻率取決于應(yīng)用程序，”主軸的溫度也應(yīng)受到監(jiān)控。重要的是，專家必須確定在零件超出公差范圍或發(fā)生電機(jī)損壞之前應(yīng)將主軸關(guān)閉。另外，如果可以在周末更換主軸，那么車間可以避免嚴(yán)重的停機(jī)時(shí)間。”
尋求再制造專家
當(dāng)需要CNC主軸維修或更換時(shí)，再制造專家通常可以提供更全面的服務(wù)，有時(shí)還包括維修相關(guān)的電動(dòng)機(jī)，編碼器，接近傳感器和拉桿。一些再制造商甚至提供一站式維修服務(wù)。由于主軸性能與其他組件的正常功能之間存在直接關(guān)系，因此維修機(jī)構(gòu)能夠評(píng)估和維修所有主軸組件至關(guān)重要。
評(píng)估過程從拆卸超出規(guī)格或發(fā)生故障的主軸開始。該評(píng)估可能包括電動(dòng)機(jī)，保持力和所有電子設(shè)備（編碼器，接近傳感器，軸承傳感器等）。
“維修技術(shù)人員應(yīng)精心拆卸并檢查每個(gè)主軸是否符合原始制造商的規(guī)格，” “隨后是使用電子測量設(shè)備進(jìn)行的幾何檢查，該設(shè)備可在微米范圍內(nèi)重復(fù)。保留數(shù)字照片記錄以確保所有維修報(bào)價(jià)和故障分析報(bào)告盡可能準(zhǔn)確是有利的。接下來，應(yīng)該由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員使用*的制造設(shè)備進(jìn)行研磨，加工和平衡。”
在干凈的工作環(huán)境中重新組裝主軸也很重要。例如，一個(gè)10,000級(jí)的無塵室可以防止空氣中的污染物和濕氣影響主軸性能，并有助于確保每個(gè)主軸恢復(fù)到精確的規(guī)格。
考慮改善型改進(jìn)
在整個(gè)再制造過程中仍有很大的改善空間。在一個(gè)案例中，他的公司與一家主要的汽車制造商合作，每次更換主軸時(shí)，該制造商都會(huì)出現(xiàn)過多的停機(jī)時(shí)間（超過31小時(shí)）。通過一些特定的修改，可以延長主軸壽命。結(jié)果，制造商的平均主軸停機(jī)時(shí)間減少到少于10小時(shí)。
“在制造環(huán)境中，如果您可以將周期時(shí)間縮短甚至一秒鐘，那將有很大的不同，”柯克帕特里克說。“因此，相對(duì)于節(jié)省20多個(gè)小時(shí)的停機(jī)時(shí)間而言，這是非常重要的。”
要求失敗報(bào)告
對(duì)于每次CNC主軸維修，客戶都應(yīng)該期望收到包括文字和圖片的詳細(xì)故障報(bào)告。
還可以提供建議，以幫助延長主軸使用壽命。例如，應(yīng)用工程師可能會(huì)建議使用陶瓷（氮化硅）球軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼球軸承。陶瓷球軸承的質(zhì)量比鋼球軸承大30％，并允許主軸以更高的速度運(yùn)行。
期待高級(jí)測試和驗(yàn)證
主軸再制造之后，至關(guān)重要的是，必須對(duì)它們進(jìn)行的測試和驗(yàn)證。如果有問題的相關(guān)組件，例如電子設(shè)備或電動(dòng)機(jī)，則也應(yīng)進(jìn)行測試和驗(yàn)證。
“高級(jí)測試包括振動(dòng)分析和在西門子或Fanuc驅(qū)動(dòng)器上運(yùn)行主軸閉環(huán)，”解釋說。“我們的技術(shù)人員還使用特殊軟件對(duì)齊編碼器。我們還測試了電動(dòng)機(jī)熱敏電阻，軸承熱敏電阻和接近傳感器。”
此外，每個(gè)重建的主軸都需要按照設(shè)計(jì)的運(yùn)行速度“磨合”。在整個(gè)磨合過程中應(yīng)監(jiān)測振動(dòng)分析和溫度，這可能需要長達(dá)18個(gè)小時(shí)才能完成。在離開測試設(shè)備之前，應(yīng)生成詳細(xì)的報(bào)告，以供質(zhì)量保證技術(shù)人員進(jìn)行驗(yàn)證。
為幫助確保CNC機(jī)床的停機(jī)時(shí)間最少且生產(chǎn)率，請(qǐng)使用上述步驟來增加兩次主軸故障之間的平均時(shí)間。
當(dāng)出現(xiàn)操作問題（例如過度振動(dòng)或顫振）而影響加工效率時(shí)，生產(chǎn)率可能會(huì)下降，直到更換主軸為止。如果沒有可用的備件，則可能需要花費(fèi)數(shù)周的時(shí)間來維修或重新制造主軸，這實(shí)際上會(huì)使機(jī)器停工。
要從CNC機(jī)床上獲得更高的性能并延長其使用壽命，就需要采取多種措施來防止主軸過早失效，并堅(jiān)持要求再制造商在出現(xiàn)故障后提供全面的CNC主軸維修服務(wù)，并提出修改和操作建議，以確保更長的主軸磨損壽命。 。
確定何時(shí)維修
通常，在拉動(dòng)主軸時(shí)，這是由于零件質(zhì)量問題和/或噪音水平升高所致。
“噪音通常是由軸承損壞引起的，振動(dòng)會(huì)最終導(dǎo)致震顫，而振動(dòng)會(huì)不斷加劇。”
顫動(dòng)的另一個(gè)直接而嚴(yán)重的后果與主軸效率有關(guān)。許多制造商通過將加工參數(shù)設(shè)置得較低來應(yīng)對(duì)震顫。因此，顫動(dòng)不是限制金屬去除率的工具強(qiáng)度和主軸馬力，而是使該過程無法發(fā)揮其潛力的限制因素。
“切削刀具的顫動(dòng)和主軸的振動(dòng)是主軸需要注意或可能發(fā)生災(zāi)難性故障的指標(biāo)，”具有30多年經(jīng)驗(yàn)的CNC機(jī)床主軸專家Kirkpatrick補(bǔ)充道。
在某些情況下，當(dāng)振動(dòng)不會(huì)引起零件質(zhì)量問題時(shí)，，操作員必須在機(jī)器發(fā)生災(zāi)難性故障之前運(yùn)行機(jī)器，這可能是非常昂貴的決定。
數(shù)控機(jī)床操作員的解決方案是預(yù)測性維護(hù)。這需要定期監(jiān)視操作參數(shù)并維護(hù)詳細(xì)記錄。例如，振動(dòng)分析應(yīng)按適當(dāng)?shù)拈g隔進(jìn)行監(jiān)視和記錄，可能每季度甚至每月一次。
“振動(dòng)分析的頻率取決于應(yīng)用程序，”主軸的溫度也應(yīng)受到監(jiān)控。重要的是，專家必須確定在零件超出公差范圍或發(fā)生電機(jī)損壞之前應(yīng)將主軸關(guān)閉。另外，如果可以在周末更換主軸，那么車間可以避免嚴(yán)重的停機(jī)時(shí)間。”
尋求再制造專家
當(dāng)需要CNC主軸維修或更換時(shí)，再制造專家通常可以提供更全面的服務(wù)，有時(shí)還包括維修相關(guān)的電動(dòng)機(jī)，編碼器，接近傳感器和拉桿。一些再制造商甚至提供一站式維修服務(wù)。由于主軸性能與其他組件的正常功能之間存在直接關(guān)系，因此維修機(jī)構(gòu)能夠評(píng)估和維修所有主軸組件至關(guān)重要。
評(píng)估過程從拆卸超出規(guī)格或發(fā)生故障的主軸開始。該評(píng)估可能包括電動(dòng)機(jī)，保持力和所有電子設(shè)備（編碼器，接近傳感器，軸承傳感器等）。
“維修技術(shù)人員應(yīng)精心拆卸并檢查每個(gè)主軸是否符合原始制造商的規(guī)格，” “隨后是使用電子測量設(shè)備進(jìn)行的幾何檢查，該設(shè)備可在微米范圍內(nèi)重復(fù)。保留數(shù)字照片記錄以確保所有維修報(bào)價(jià)和故障分析報(bào)告盡可能準(zhǔn)確是有利的。接下來，應(yīng)該由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員使用*的制造設(shè)備進(jìn)行研磨，加工和平衡。”
在干凈的工作環(huán)境中重新組裝主軸也很重要。例如，一個(gè)10,000級(jí)的無塵室可以防止空氣中的污染物和濕氣影響主軸性能，并有助于確保每個(gè)主軸恢復(fù)到精確的規(guī)格。
考慮改善型改進(jìn)
在整個(gè)再制造過程中仍有很大的改善空間。在一個(gè)案例中，他的公司與一家主要的汽車制造商合作，每次更換主軸時(shí)，該制造商都會(huì)出現(xiàn)過多的停機(jī)時(shí)間（超過31小時(shí)）。通過一些特定的修改，可以延長主軸壽命。結(jié)果，制造商的平均主軸停機(jī)時(shí)間減少到少于10小時(shí)。
“在制造環(huán)境中，如果您可以將周期時(shí)間縮短甚至一秒鐘，那將有很大的不同，”柯克帕特里克說。“因此，相對(duì)于節(jié)省20多個(gè)小時(shí)的停機(jī)時(shí)間而言，這是非常重要的。”
要求失敗報(bào)告
對(duì)于每次CNC主軸維修，客戶都應(yīng)該期望收到包括文字和圖片的詳細(xì)故障報(bào)告。
還可以提供建議，以幫助延長主軸使用壽命。例如，應(yīng)用工程師可能會(huì)建議使用陶瓷（氮化硅）球軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼球軸承。陶瓷球軸承的質(zhì)量比鋼球軸承大30％，并允許主軸以更高的速度運(yùn)行。
期待高級(jí)測試和驗(yàn)證
主軸再制造之后，至關(guān)重要的是，必須對(duì)它們進(jìn)行的測試和驗(yàn)證。如果有問題的相關(guān)組件，例如電子設(shè)備或電動(dòng)機(jī)，則也應(yīng)進(jìn)行測試和驗(yàn)證。
“高級(jí)測試包括振動(dòng)分析和在西門子或Fanuc驅(qū)動(dòng)器上運(yùn)行主軸閉環(huán)，”解釋說。“我們的技術(shù)人員還使用特殊軟件對(duì)齊編碼器。我們還測試了電動(dòng)機(jī)熱敏電阻，軸承熱敏電阻和接近傳感器。”
此外，每個(gè)重建的主軸都需要按照設(shè)計(jì)的運(yùn)行速度“磨合”。在整個(gè)磨合過程中應(yīng)監(jiān)測振動(dòng)分析和溫度，這可能需要長達(dá)18個(gè)小時(shí)才能完成。在離開測試設(shè)備之前，應(yīng)生成詳細(xì)的報(bào)告，以供質(zhì)量保證技術(shù)人員進(jìn)行驗(yàn)證。
為幫助確保CNC機(jī)床的停機(jī)時(shí)間最少且生產(chǎn)率，請(qǐng)使用上述步驟來增加兩次主軸故障之間的平均時(shí)間。