瑞士T200车床主轴电磁离合器故障维修

fanuc_zgj

1故障现象及主要原因分析
T200车床为瑞士20世纪70年代生产的设备，使用多年，车床精度等参数仍然良好，但两台T200车床近期先后出现主轴丢转、主轴不转的故障，经检查排除，丢转原因是主轴电磁离合器电刷磨损严重，无法与导电滑环良好接触，摩擦片处于似吸非吸状态，导致离合器线圈无法正常得电。
2故障排除
主轴传动电磁离合器为德国生产的滑环湿式多片电磁离合器，由于电刷严重磨损无法使用，根据电刷在轴套中的位置状况，用QSn6.5-0.1制作电刷，使用了三个月左右后，机床主轴出现丢转，检查发现是电刷圆周上有毛边，导致电刷与滑环不能良好接触，更换另一种材料为H59和H62，两种材料效果均没有QSn6.5-0.1效果好。为了增大电刷的耐磨性和导电性，后采用QBe2，导电性优于H59、H62、QSn6.5-0.1，电刷使用寿命长的有两个多月。对原电刷材料成份在试验室进行了材质分析，成份为：Cu 66.7%，Zn 31.9%，Cs 0.689%，Mn 0.179%。按此结果对照国产金属材料牌号，认为目前国内尚无与此电刷材料相同的金属材料。原电刷中Cs金属是一种熔点很低（28℃）的金属，其在常温下基本为液态，摩擦时极易释放正离子。Cs属于碱金属族元素，其核外电子层的最外层电子数为1，Cs又是化学反应中活性较强的元素之一，在摩擦或化学反应中，Cs最容易失去其最外层的电子而成为正离子。所以在铜合金中加入Cs的作用是当电刷与滑环摩擦时，电刷材料中的Cs弥散释放电子形成正离子致使电刷与滑环之间形成一层导电的电子氛围，使电刷与滑环之间在虚接的情况下也能正常工作，这样就极大地延长了电刷的工作寿命。据此确定电刷材料选用原则为：材料应具有较高的弹性和良好的耐磨性、良好的导电性、硬度适中（与滑环硬度相差30-50 Hv）等，可选定的材料有QSn6.5-0.1、QSn6.5-0.4、QSn7.0.2、QBe1.9、QBe1.7、QBe2.0等，或稀贵金属类合金，如AuNi5、AuNi9、AuNi12、PdIr18、AuCuNiZnMn等。
3 ^9 z6 {& A  [# Y, g1 K; \在进行电刷材料选择的同时，对影响电刷寿命的其它因素进行了分析、排除：如电路方面电磁离合器线圈供电电源电压为DC24 V，经检查工作正常。对油料的质量进行了检查，按照T200车床说明书上主轴箱推荐用油为：2.8°E/50 ℃，或BP:Energol HP 10；或MOBILTE Light（Mobil Vacuoline Oil 1405）；或SHELL:Tellus 27，对应国产油牌号为L-HG32液压油，旧牌号为20号液压导轨油，F4铣床、53N铣床、FV111S铣床、102VM车床、3SMO坐标磨床等进口机床均使用的是20号液压导轨油已超过20年，机床均正常工作，油料不会有问题。对电磁离合器的润滑冷却效果进行了检查，离合器工作时必须在摩擦片间加润滑油，T200车床供油方式为外浇油式，油泵在正常工作，管路畅通，润滑没有问题。
在使用QBe2做电刷的过程中，电磁离合器滑环表面质量出现恶化的趋势，滑环表面有电蚀的疤痕，已无法与电刷端面保持良好的接触。由于T200车床主轴电磁离合器属于湿式多片电磁离合器，根据其使用特点，电刷必须要有一定的压力，才能刮掉滑环上的润滑油，保证电刷与滑环良好接触。所以电刷必须要有一定的耐磨性，才能保证一定的寿命；电刷又属于易损件，电刷与滑环接触，只能使电刷损耗，保护滑环。由于T200车床属于20世纪70年代的设备，咨询过进口机床的代理商，帮助查找无果；通过RS公司，提供给电磁离合器型号，也无法查到；后采用天津机床电器总厂生产的湿式多片电磁离合器的电刷，电刷材料为磷铜丝网绕制，与原电刷外形相近，结构相似，完全可以替代。
/ J+ ]; I; c2 F在安装新电刷之前，需先将导电滑环表面质量处理好。由于导电滑环的装配位置所限，无法拆卸，后又制作了专用的拆卸工装，加长钻头、丝锥，制作了拉杆等，在导电滑环的花键轴上打孔攻M8×15的2个孔，才将导电滑环拆下，配磨心轴，保证同轴度在0.02 mm以内，同时更换了皮带轮滚动轴承3件，保证其装配精度，全部装配完毕后，调整主轴轴承的润滑油量，使其润滑充分。先在一台机床上安装，在机床运转1个小时左右后滑环表面无滑痕，表面无损伤。在机床工作10天后，观察导电滑环表面质量无滑痕，电刷损耗极小，小于0.3 mm。在第一台机床运行1个月后，将第二台机床改造安装到位，交付使用。
1 O& T$ q+ h  N  U& {7 Y. a3总结
: r1 c, i$ T  l7 u6 G! _% e7 v通过此次对2台T200车床的修理，总结如下：
5 i& k: K% {) o) X3.1安装电磁离合器电刷时，其中心线应垂直于接触点处离合器滑环外圆的切线，并通过离合器的中心，且相对于滑环的径向和轴向的倾斜度不大于2°。应将电源的正极接于电刷上。
  G" _, O; a- B& o9 t0 u3.2有滑环湿式多片电磁离合器电刷使用压力较大，电刷头的压缩量为电刷头自由伸长的二分之一。压缩量太大，电刷与滑环磨损就严重。
; C( }' E( Y6 N2 n1 ^' l( I5 T3.3保证离合器内摩擦片在花键套上能自由灵活的移动。否则，摩擦片不能完全吸合，出现似吸非吸的状态；或者是摩擦片能吸合，但是电磁离合器上电后，摩擦片不能立即吸合，出现主轴缓慢起动的现象。在拆掉电磁离合器后，如果花键套的花键工作面上有摩擦片撞击的深槽时，更换一个花键套，就可以排除主轴起动慢的现象和主轴丢转。2台T200车床的花键套更换了一个,原件材料为20CrMnTi采用渗碳处理。新制作的材料为38CrMoAlA并采用渗氮处理。
3.4处理好滑环的表面质量，使滑环与电刷能良好接触。磨削滑环时制作芯轴保证滑环与安装孔的同轴度。为防止内外摩擦片相对滑动，可对内外摩擦片进行喷丸处理。
& L* O; N( j6 W" }5 ^  A3.5使电磁离合器得到良好的润滑和冷却。检查润滑油的供油量，定期更换润滑油，保证润滑油的质量，保养调整润滑油泵。

谢建红，田智会（中国航天时代电子公司，721006）

洪哥

1# fanuc_zgj
非常好的资料，感谢前辈的大力支持！