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主轴 - 车床 - 故障排除指南

4.2 车床主轴 - 故障排除

Last updated: 05/02/2025

车床主轴 - 故障排除指南

版本 A - 2025 年 4 月

Lathe Spindle Inspection Report

在更换任何零件之前，请先下载并填写下面的车床主轴检查报告清单。

主轴 - 车床 - 服务清单

Section 1: Introduction

注意：尽管本故障排除指南适用于主轴，但症状表中的许多症状都可用于副主轴。 

车床主轴最常见的问题是振动、噪音和表面光洁度。 

振动是由耗尽引起的。首先看看你的工作和材料。确保卡盘体或筒夹鼻真正运行；您的卡爪正确镗孔；您的材料没有用完。如果要喂食杆，请确保衬垫正确贴合材料。如果仍有故障检查液压装置、制动盘和所有适配器的耗尽。

如果您没有通过解决以上振动来固定噪音，则最可能的原因是传动带。确保张力正确;皮带状况良好;轴对齐良好，皮带未强制对滑轮法兰。 

如果您有表面光洁度问题尚未由上述问题解决，则检查应用:速度、进给、工具尖端对齐、冷却液流量等也会检查机器的对齐情况。 

有关更多车床主轴症状，请查看下面的故障排除表。作为参考，主轴传动系统包括以下内容:

  1. 卡盘或筒夹
  2. 拉管
  3. 轴承
  4. 主轴
  5. 非接触式编码器
  6. 链轮
  7. 非接触式编码器读头
  8. 适配器
  9. 液压执行器
  10. 冷却液收集器

Symptom Table

症状 可能的原因 纠正措施

振动

警报 966 刀具不平衡超限

 工件流出 根据直径和主轴速度指示工件出线
长棒料或衬套适配器，配合较差 请勿在液压单元停止后运行棒类零件。仅使用紧密贴合的衬套适配器。大孔径 
大孔径主轴衬套 O 型环不会使衬套相对于拉管和接头居中。

对于以下衬套套件，用 93-3772 替代两个 O 形圈。参见 车床  - 主轴衬套 O 型圈 - 更换

  • 内衬套件 4.00 12
  • LINERKIT-4-ST40
主轴传动系统错位 验证每个组件是否在指定的出界范围内 - 请参见 第 2 部分
主轴速度以机器的谐振频率运行 将主轴加速或减速 10%，直到振动或表面光洁度得到改善
主轴不平衡 运行振动分析仪测试。 使用单元适配器中的固定螺栓平衡高振动 - 请参见 第 3 部分
电机振动 在没有皮带的情况下运行电机，将电机振动与主轴振动隔离
损坏的主轴轴承 运行振动分析仪测试以确定轴承运行状况 - 请参见 第 6 节。 测试主轴润滑系统 - 参见 第 5 部分 和  主轴最小润滑系统故障排除指南
编码器反馈 测试主轴，看看在切断机器功率时振动是否消失，并使主轴滑行到停止
主轴固定环定位 在主轴联接轴头和环之间，使用 001" 垫片进行扫描，查看是否有间隙，如果需要调整环
主处理器 PCB 支架硬件松动或控制柜安装硬件松动或导致卡住。   拧紧主处理器 PCB 支架硬件。松开控制柜安装硬件，紧贴硬件，然后拧下硬件。

仅限 ST-35Y ：

机床缺少主轴电机稳定器。

 请参阅 车床  - 主轴电机稳定器 - 安装 以添加稳定器。
轴承噪音 球轴承和笼子听起来像他们在比赛中滑冰 - 由于预载荷太少造成的 运行振动分析仪测试以确定轴承运行状况。 检查主轴固定环步骤(压在外部轴承圈上)有无永久变形 - 请参见 第 6 节
高音调的抱怨噪音 - 由于预负载过多而引起 运行振动分析器测试以确定轴承运行状况 - 请参见 第 6 节
咔嗒声 - 由轴承的冲毛引起的，当对主轴造成冲击时发生 运行振动分析器测试以确定轴承运行状况 - 请参见 第 6 节
皮带噪声 齿磨损、拉伸断裂、皮带张力不正确 参阅 传动带故障排除指南 和 第 4 部分

警报 9918 串行编码器故障

警报 9959 序列编码器电缆故障

警报 4.103 主轴伺服误差太大

 编码器间隙不正确 参阅 主轴编码器故障排除指南 和第 7 部分
编码器环损坏
编码器电缆损坏或松动
警报 174 超过刀具负载 插入磨损 如有必要，检查并更换刀片
工具加载限制不正确 查看高级工具管理 (ATM) 选项卡以调整用户定义的刀具负载限制
激进的进给率 调整程序以调换更保守的进给率
警报 4.116 S（主轴）主轴定向故障 工件夹具已更换，主轴负载参数未正确设置 遵循设置 413 步骤正确设置主轴负载类型参数。 
警报 12.116 SS（副主轴）定向故障 副主轴用 M119 定向时发生警报 检查 mocon 选项卡通道 14 [SS] 原点开关并手动缓慢移动主轴，如果未检查原点开关或跳闸标志是否正常工作，则验证位变化。 
主轴定向位置在机床断电并重新上电后发生变化。 如果主轴原点开关正好位于两个编码器 Z 脉冲位置的中间，则上电。  根据机床启动后的第一个主轴旋转方向，主轴可能会选取不同的编码器 Z 脉冲作为主轴 Z 脉冲的参考，这可能导致主轴定向不一致。  将机床更新到最新版本的软件和配置。
  • 不可重复的主轴在重启电源之间定向。
  • C 轴啮合警报。
  • 在重启电源之间重新运行丝锥和螺纹。

2022 年 8 月 1 日 之后的ST-15/20/25 车床和变体已从安装在主轴上的 5.6" 非接触式编码器变为安装在电机输出轴上的 3"NCE。 已在主轴上添加了一个原点开关，以确保在通电时可重复的主轴方向。这些机床的参数未启用此原点开关。

对于 2021 年 1 月 1 日 之后制造的 NGC ST-50/55 机床，参数也未启用原点开关。

将机床软件更新至最新版，通过服务门户下载和加载最新配置文件。

HSG-A  02-7-2023
机床在主轴减速、通过 M19 进行主轴定向、C 轴啮合，或更改至新的大/小工件或大/小零件警报后，都会出现问题。警报： 650 直流总线过压， 4.994  秒 （主轴）放大器过载， 4.116  秒（主轴）主轴定向故障， 9989 C 轴无法接合。 机器参数未针对所安装的零件或工件夹具微调。

带警报的机床： 650 直流总线过压/ 4.994 秒 参见 第 8 章。

按 设置 413 步骤 正确设置主轴负载类型参数。

设置 413 适用于启用了 New Mocon、且软件版本为 100.21.000.1111 或以上的机床。New Mocon 是一种运动控制算法，通过参数更好地控制机床轴。按 Diagnostic（诊断）并浏览 System（系统）选项卡。Mocon 版本参见 Software（软件）部分。Mocon 版本 1.16  .S. 为 New Mocon。如果 Mocon 版本是 1.16 或 1.16 .K，则您使用的是旧版 Mocon。

注意： 目前，我们在现场没有将机床更新到 New Mocon。
警报  4.108 秒 （主轴）轴伺服过载
 大量恒定的表面速度 (CSS) 会导致加速/减速。持续的加速/减速会导致负载计超过 100%。如果负载计保持高于 100% 的时间过长，您将获得此警报。 如果随时间推移的平均负载高于 100%，也可能发生这种情况。 将粗加工恒定表面速度 (CSS) 更改为固定主轴速度。
警报 12.9107 SS（第二主轴）检查您的原点开关 ST 车床上无法命令精加工主轴。 验证副主轴原点开关是否可运行。请参阅以下“精加工主轴”部分。

Section 2: Spindle Drivetrain Alignment

 注意： 为了方便说明，卡盘已被拆下。不应拆下卡盘以执行以下检查。
 
检查以下位置的流出情况，并在必要时进行调整:
  • 钢条上液压执行器旋转体的径向流出 [2] - NTE(不超过) 0.0005" TIR(指示的总流出量)
  • 内径孔上的液压执行器适配器径向流出 [1] - NTE  0,0254 mm TIR 
  • 伸缩管内径径的径向流出 [5]
    •  如果超过0,254 mm TIR 这可能表明伸缩管不垂直于液压执行器活塞的孔
    • 这会导致过度振动，需要重新安装拉管
  • 在旋转主轴时，测量液压执行器静态主体 [3] 或冷却液收集器 [4] 的侧面偏转。如果超过 .0015" TIR 测量，这将引起过度振动。您可以尝试松开将执行器固定在适配器板上的螺钉，然后轻轻敲击执行器的旋转主体，直到减少静态主体上的偏转流出。使用振动分析仪查看这如何改变振动位移和速度图。
  • 使用 0.001" 垫片检查固定环(前主轴盖)和主轴轴头之间的间隙。要对齐:
    • 松开固定环螺栓
    • 点击固定环将间隙设置为 0.001"
    • 以星形模式逐渐拧紧螺栓，直到达到 Haas 扭矩表中规定的扭矩
    • 使用 0.001" 验证间隙 垫片

Section 3: Spindle Balancing

车床轴平衡适用于重新启动 ST 机器。在尝试平衡主轴时，使用 Octavis 振动分析仪程序查看位移图。如果您没有固定螺栓来平衡主轴，您可以订购套件 93-2867 。

执行器适配器 [1] 上提供了平衡孔。目标是以测试运行速度的哪个速度使位移峰值达到尽可能低的值。

  • 如果位移尖在添加权重时减小，则继续增加插入孔的重量量，直到峰值达到尽可能低的值。检查移动重量或向周围孔添加重量是否也不会降低尖峰。
  • 如果位移峰值增加，则移除重物并移动到单元适配器上的下一个平衡孔，直到位移峰值达到尽可能低的值。试验小重量和大重量，以获得最佳效果。

Section 4: Belt Noise

检查主轴传动带的状况和张力。皮带太紧或太松会引起不良振动。ST-30 NGC 变速箱皮带过早磨损，需要 ST-30 变速箱非接触式编码器升级套件

请参见 传动带故障排除指南 以获取更多信息。

Section 5: Lubrication System

通过完成，验证主轴是否获得足够的润滑瓶测试

  • 机油不足会导致轴承过早失效，从而引起振动
  • 过量的机油会导致轴承过热并过早失效

请参阅下面的润滑系统故障排除链接:

Section 6: Bearing Noise

使用 Octavis 振动分析仪监控轴承运行状况。 将加速度计放在主轴头固定环或电机安装件的侧面。

  • 在机器的整个 RPM 范围内运行振动测试，同时注意以下事项:
    • 笼子嘎嘎声 - 听起来像是滚珠轴承在比赛上滑行，或者笼子在晃动 - [Velocity Plot 1]
    • 由球缺陷或比赛损坏引起的高音调的尖叫声或尖叫声- [Velocity Plot 2]
    • 如果遇到机器发出噪音的 RPM，请检查速度图是否有轴承损坏或保持架咔嗒声的迹象
    • 当谐波节点被放大时， 机器位移被放大 - 这些看起来像在位移图上值峰值突然增加。 这些谐波节点是否与机器振动的转速相关? 如果是这样 - 机器正在与谐振频率作斗争。
  • 如果注意到任何轴承损坏迹象，请执行以下检查以验证主轴的机械健全性:
    • 检查机器历史记录，了解机器崩溃的任何迹象
    • 检查主轴的前部和后部移动，主轴鼻端上带有一个指示器。 移动应小于 0.0005" 如果用手推动，指标应返回零在 0.0001 内"
    • 检查主轴鼻端的轴向和径向跳动。 流出应小于 0.0005" TIR
  • 纠正措施包括:
    • 尝试以 10% 的间隔增加或降低主轴速度，以减少谐振频率的影响
    • 以所有者最使用主轴的速度平衡主轴，以减少位移尖峰并降低速度图上看到的噪声
    • 验证主轴是否收到足够的机油 (第 5 部分)
    • 检查机器水平，并验证机床在水平支脚上是否过高
    • 检查主轴固定器上的步骤，看其是否具有永久性变形。 必须拆下固定器才能执行此检查。
  • 如果没有任何减震，则主轴可能处于使用寿命的末端，需要更换。 如果在保修期内，请联系Haas服务进行审批。

Section 7: Motor Encoder Feedback

Haas 主轴驱动系统是一个闭环系统，需要来自编码器的连续反馈，以便通过电机精确控制主轴速度。编码器反馈不足可能导致主轴传动系统振动和噪音。在运行主轴时关闭设备电源，让主轴滑行，从而测试编码器反馈。如果断电时振动消失，则对编码器/编码器带/怀-德尔塔接触器/或矢量驱动器进行故障排除。

  • 如果机床配备了非接触式主轴编码器，则使用提供的垫片检查读取头校准（读取头校准不正确可能会导致反馈不可靠）。

有关编码器故障排除信息，请参阅 主轴编码器 - 故障排除指南。

有关矢量驱动故障排除信息，请参阅 矢量驱动 - 故障排除指南。

有关皮带故障排除信息，请参阅 驱动皮带 - 故障排除指南。

Section 8: Lathe Spindle Inertia Load Type Setting

当机床显示警报 650/警报 4.994 实，需要执行以下操作：

  1. 从车床上拆下卡盘
  2. 运行负载校准
  3. 获取错误报告，并将其提供给 Haas Service

注意： 有关负载校准的信息，请参见车床 - 主轴惯量负载类型设定 

Finishing Spindle : Alarm 12.9107

ST 系列机床上使用的 Haas 精加工主轴使用原点开关，与 DS 系列车床中的辅助主轴不同。

拆下钣金护罩并检查原点开关 【1】 的功能。

欲知更多详细信息，请参阅接近传感器 - 故障排除指南。

Setting 413 – Main Spindle Load Type

设置 413适用于启用了 New Mocon、且软件版本为100.21.000.1111或以上的机床。New Mocon 是一种运动控制算法，通过参数更好地控制机床轴。按 Diagnostic（诊断）并浏览 System（系统）选项卡。Mocon 版本参见 Software（软件）部分。Mocon 版本1.16  .S. 为 New Mocon。如果 Mocon 版本是1.16 或 1.16 .K，则您使用的是旧版 Mocon。

注意： 目前，我们在现场没有将机床更新到 New Mocon。