任务5.2.3 机床常见故障诊断与排除
一、典型结构的认知
1.Y5132 型插齿机的刀具主轴和让刀机构
Y5132 型插齿机的刀具主轴和让刀机构如图5.2.5 所示。根据机床运动分析，插齿刀的主运动为直线往复运动，而圆周进给运动为旋转运动。因此，机床的刀具主轴结构必须满足既能旋转又能上下往复运动的要求。
图5.2.5 Y5132 型插齿机刀具主轴和让刀机构
1—曲柄机构；2—连杆；3—接杆；4—套筒；5—蜗轮体；6—蜗轮；7—刀架体；8—导向套；9—插齿刀杆；10—让刀楔子；11—蜗杆；12—滑键；13—拉杆；A—让刀凸轮；B—让刀滚子；k—蜗杆线数。
Y5132 型插齿机的让刀运动是由刀具摆动来实现的。让刀机构主要由让刀凸轮A、让刀滚子B、让刀楔子10 等组成。当插齿刀向上移动时，与轴ⅩⅣ同时转动的让刀凸轮A 以它的工作曲线推动让刀滚子B，使让刀楔子10 移动，从而使刀架体7 连同插齿刀杆9 绕刀架体的回转曲线X—X 摆动，实现让刀运动。让刀凸轮A 有两个，A外用于插削外齿轮，A内用于插削内齿轮。由于插削内外齿轮时的让刀方向相反，所以两个凸轮的工作曲线相差180°。
2.Y5132 插齿机的径向切入机构
插齿时，插齿刀要相对于工件做径向切入运动，直至全齿深时刀具与工件再继续对滚至工件转一圈，全部轮齿即切削完毕，这种方法称为一次切入。此外，还有两次切入和三次切入。用两次切入时，第一次切入量为全齿深的90%，为粗切。在第一次切入结束时，工件和插齿刀对滚至工件转一圈。其余部分第二次切完，为精切。三次切入和两次切入相似，第一次切入全齿深的70%，第二次为27%，其余部分第三次切完。
Y5132 型插齿机的径向切入运动是由工作台带动工件向插齿刀移动实现的。加工时，工作台首先快速移动一大段距离使工件接近插齿刀，然后再进行径向切入运动。当工件加工完毕后，工作台又快速退回原位。工作台的运动是由液压操作系统实现的。
Y5132 型插齿机的径向切入机构原理图如图5.2.6 所示。开始径向切入时，液压缸1 推动活塞和凸轮板2 移动，使滚子3 沿着凸轮板的直槽a 进入斜槽b，使丝杠4、螺母5 和活塞杆8 一起向右移动，从而推动缸体和工作台向前移动，实现径向切入运动。当滚子3 进入直槽c 时，切至全齿深位置，径向切入停止。当插齿刀和工件对滚至工件转一圈后，工作台退出。径向切入液压缸1 的液压操作系统可提供快、慢两种速度。两种速度的转换由调整挡块控制。快速用于移进和退出，慢速用于切入时的工作行程。
图5.2.6 Y5132 型插齿机径向切入机构原理图
1、7—液压缸；2—凸轮板；3—滚子；4—丝杠；5—螺母；6—止转板；8—活塞杆；m—液压缸右腔；n—液压缸左腔；g—液压缸前腔；p—液压缸后腔；a、c—凸轮板的直槽；b—凸轮板的斜槽；k—蜗杆线数。(https://www.daowen.com)
二、常见故障诊断与排除
打刀故障由多种因素产生，必须详细了解和分析机床的传动原理。机床的主要运动方式有刀具轴向往复运动、（刀具及工件）圆周进给运动、分齿滚切运动、（工件）径向进给运动、（刀架）让刀运动、工作台快速回转运动和刀具上停运动。针对加工过程中发生打刀的问题，从机床的传动和加工原理，结合现场实际维修时观察到的故障形态这两方面来看，主要是由刀架的机械传动部分、工作台进给运动的液压系统部分，以及电气系统的故障引起的，现将故障原因及现场实际维修方法进行分析介绍。
1.刀架机械传动故障
刀架的运动由刀具主轴往复冲程运动、刀具主轴的让刀运动、刀具主轴上停让刀运动及圆周进给运动组成。
①刀具主轴的往复冲程运动。刀具主轴闷车打刀，刀具一般会崩掉刀齿，此故障分为主传动皮带过度磨损或切削负荷过载，致使皮带断裂或打滑；另外就是主轴皮带轮内波形套长期使用磨损，无法涨紧皮带轮造成传动打滑。维修方法是更换已磨损的皮带轮波形套，或对波形套的内外孔电镀再配磨到尺寸；切削负荷过载原因一般为冲程选用不合适、切削用量分配不均、工作台慢进速度过快等，根据原因进行处理。
插齿机的径向切入机构
②驱动箱主轴轴承间隙大，使切削时不连续，造成打刀。此故障在空车时能听到驱动箱有异响，切削时异响较大，切削不断屑，有积屑瘤，切屑为带状而不是片状，刀具损坏形式为崩齿和崩刀尖，早期加工的零件表面粗糙度较差。产生原因是机床长期运转，驱动箱主轴轴承磨损产生间隙，或由于轴承锁紧螺母预紧力不足而松动，使得驱动箱主轴径向间隙变大，刀具主轴行程变化造成打刀。维修方法是更换轴承或调整轴承工作间隙。
③刀具主轴球头部件间隙大造成打刀。此故障表现形式基本相同，只是噪声较大。产生原因是刀具主轴球头部件运转一定周期后，球头磨损产生间隙，刀具主轴轴向窜动，造成刀具主轴行程变化而打刀。维修方法更换球头部件或配磨调整垫消除间隙。
④曲柄调整螺钉断裂造成曲柄回转半径改变，刀具主轴往复冲程发生变化，造成打刀。故障表现为被加工零件的齿宽超差。产生原因是机床长时间使用，螺钉疲劳。维修方法是更换螺钉，调整曲柄回转半径。
2.切削让刀造成的打刀
此故障表现为切削时噪声大，工作台因主轴无让刀动作而出现退让和抖动，刀具前刀面及刀尖过度磨损，加工的零件有毛刺和飞边，且齿面粗糙度差。产生的原因有让刀同步齿形带脱齿或断裂，让刀量不足或让刀动作反向。维修办法是更换让刀皮带，调整让刀机构，保证让刀动作正确。
3.刀具主轴上停让刀造成打刀
此故障一般多出现在内啮合切削加工，由于刀具没有上停让刀，致使工作台加工完零件退回时撞上刀具。产生的原因是让刀同步齿形带坏，或是上停原位开关坏。维修办法是更换同步齿形带或原位开关。