五轴AC轴抖动的可能原因
一、机械部件相关原因
传动轴自身问题
弯曲变形而偏心:如果五轴机床的传动轴长期使用,特别是在工作环境中有较大振动或者在运输过程中受到撞击等情况,就像汽车传动轴在凸凹不平路面行驶时一样,前后部件的相对运动可能致使传动轴弯曲变形、失去平衡,进而产生振抖。这种情况下,传动轴在旋转时由于形状改变,质量分布不再均匀,就会出现抖动现象。
失去平衡:除了弯曲变形,传动轴的总成装配误差超限,零件尺寸不精确以及在使用中的磨损变形等情况,都会使传动轴沿长度方向质量分布不均。例如加工传动轴时尺寸存在偏差,或者长时间使用后某些部位磨损,造成传力不平衡,在运转中产生附加弯矩,不仅会使配合件冲击发响,还会增强传动轴的弯曲振动,导致AC轴抖动。
平衡片问题:如果传动轴上的平衡片脱落,或者两端的安装位置改变(应位于同一平面内,输入轴、输出轴与传动轴的两夹角相等),就会破坏传动轴的平衡状态,也破坏了等速传力条件。这会使驱动部件产生冲击,引起传动轴运转不稳定,从而增强抖动和异响。就像在一些高精度传动设备中,平衡片的状态对传动轴的稳定运行至关重要。
万向节问题
磨损:万向节(十字轴颈和滚针轴承)磨损会使配合间隙逐渐增大,出现不平衡的情况,从而引起振动。在五轴机床的AC轴传动中,万向节不断地改变传动角度,如果其部件磨损,会直接影响到传动的平稳性,导致抖动。
连接部件问题
花键磨损:变速盖第二轴花键齿与传动轴叉内花键严重磨损,或者第二轴轴承严重磨损,在使用中不断发生轴向运动和功率传递时,磨损会逐渐加剧,导致连接松动或者传动不稳定,从而引起AC轴抖动。这种情况类似于汽车传动系统中,当类似部件磨损后会影响动力传输的稳定性,进而产生抖动。
螺栓松动:传动轴后桥突缘连接螺栓松动,这会使传动轴后端窜动,导致传动轴振抖。在五轴设备中,如果AC轴相关的连接螺栓松动,会破坏整个传动结构的稳定性,引起抖动。
二、电气系统相关原因
电机问题(如果AC轴由电机驱动)
电机运转时,如果电机偏心,则会导致电机轴承不同位置承受不同的负荷,出现不平衡的运动状态,从而导致电机轴跳动,最终引起AC轴抖动。例如电机安装时定位不准确或者在使用过程中电机底座发生位移等情况,都可能导致电机偏心。
电机运行时,由于轴承润滑不良或散热不够,导致电机过热,会引起电机轴跳动。过量的热量会导致轴承变形和变硬,导致电机轴承摩擦系数升高,进而导致电机轴跳动,这种跳动会传递到AC轴,引起AC轴抖动。就像电机长时间高负荷运行且缺乏有效散热措施时,容易出现过热导致的轴跳动问题。
当电机运转时,如果轴承受到过大的冲击或载荷,轴承很容易出现损坏,导致轴承间隙增大或产生摆动。这样一来,电机运行时会出现跳跃、震动等问题,进而影响AC轴的稳定性,导致抖动。例如在频繁启停或者负载突然变化的工作条件下,电机轴承容易出现这种问题。
电机轴承损坏
电机过热
电机偏心
三、其他可能原因
负载不均匀:如果五轴AC轴在工作过程中负载分布不均匀,例如加工工件时切削力不均匀,一侧受力过大,就会对AC轴产生不均匀的扭矩,导致AC轴出现抖动现象。
润滑不足:AC轴的各个运动部件如果缺乏足够的润滑,摩擦系数增大,运动阻力增加,容易产生卡顿和抖动。比如在长时间运行后,润滑油消耗或者变质,没有及时补充或更换,就会出现这种情况。