Connaissez-vous les huit défauts courants de la broche d'un centre d'usinage et les méthodes de traitement correspondantes ?

I. Introduction

II. Défauts courants et méthodes de dépannage pour la broche des centres d'usinage

(I) Non-respect des exigences d'exactitude du traitement

• Pendant le transport, la machine-outil peut être soumise à des chocs susceptibles d'endommager la précision des composants de la broche. Par exemple, l'axe de la broche peut se décaler et le boîtier du roulement peut se déformer.
• L'installation est instable, la précision est faible ou des modifications sont constatées. Une fondation inégale de la machine-outil, des boulons de fondation desserrés ou des variations de précision dues au tassement des fondations ou à d'autres facteurs lors d'une utilisation prolongée peuvent affecter la précision de positionnement relative de la broche par rapport aux autres composants, entraînant une baisse de la précision d'usinage.

• Pour les machines-outils impactées pendant le transport, une inspection complète de la précision des composants de la broche est nécessaire, incluant des indicateurs tels que le faux-rond, le faux-rond axial et la coaxialité de la broche. En fonction des résultats de l'inspection, des méthodes de réglage appropriées, telles que le réglage du jeu des roulements et la correction du logement de roulement, sont adoptées pour rétablir la précision de la broche. Si nécessaire, un personnel de maintenance professionnel peut être sollicité pour les réparations.
• Vérifiez régulièrement l'état d'installation de la machine-outil et serrez les boulons de fondation pour garantir une installation solide. En cas de modification de la précision d'installation, des instruments de détection de haute précision doivent être utilisés pour réajuster la planéité de la machine-outil et la précision de la position relative entre la broche et des composants tels que la table de travail. Des équipements tels que les interféromètres laser peuvent être utilisés pour des mesures et des réglages précis.

(II) Vibrations de coupe excessives

• Les vis reliant le boîtier de broche et le lit sont desserrées, ce qui réduit la rigidité de la connexion entre le boîtier de broche et le lit et le rend sujet aux vibrations sous l'action des forces de coupe.
• La précharge des roulements est insuffisante et le jeu est trop important, ce qui fait que les roulements ne peuvent pas supporter efficacement la broche pendant le fonctionnement, ce qui provoque un oscillation de la broche et induit ainsi des vibrations de coupe.
• L'écrou de précharge des roulements est desserré, ce qui provoque un déplacement axial de la broche et détruit la précision de rotation de la broche, ce qui entraîne alors des vibrations.
• Les roulements sont rayés ou endommagés, ce qui entraîne un frottement inégal entre les éléments roulants et les chemins de roulement des roulements et génère des vibrations anormales.
• La broche et le boîtier sont hors tolérance. Par exemple, si la cylindricité ou la coaxialité de la broche ne respecte pas les exigences, ou si la précision des trous de montage des roulements dans le boîtier est insuffisante, la stabilité en rotation de la broche sera affectée et des vibrations se produiront.
• D'autres facteurs, tels qu'une usure inégale de l'outil, des paramètres de coupe déraisonnables (tels qu'une vitesse de coupe excessive, une vitesse d'avance excessive, etc.) et un serrage lâche de la pièce, peuvent également provoquer des vibrations de coupe.
• Sur un tour, les pièces mobiles du porte-outil de la tourelle peuvent être desserrées ou la pression de serrage peut être insuffisante et mal serrée. Lors de l'usinage, l'instabilité du porte-outil se transmet au système de broche, provoquant des vibrations.

• Vérifiez les vis reliant le boîtier de broche au banc. Si elles sont desserrées, resserrez-les à temps pour assurer une connexion solide et améliorer la rigidité globale.
• Régler la précharge des roulements. Selon le type de roulement et les exigences de la machine-outil, utiliser des méthodes de précharge appropriées, telles que le réglage par écrous ou la précharge par ressort, pour obtenir un jeu de roulement adéquat et assurer un support stable à la broche.
• Vérifiez et serrez l'écrou de précharge des roulements pour empêcher tout déplacement axial de la broche. Si l'écrou est endommagé, remplacez-le à temps.
• En cas de roulements rayés ou endommagés, démontez la broche, remplacez les roulements endommagés, puis nettoyez et inspectez les composants concernés pour vous assurer qu'aucune impureté ne reste.
• Détecter la précision de la broche et du boîtier. Pour les pièces hors tolérance, des méthodes telles que le meulage et le grattage peuvent être utilisées pour la réparation afin d'assurer une bonne coopération entre la broche et le boîtier.
• Vérifiez l'état d'usure des outils et remplacez-les rapidement. Optimisez les paramètres de coupe en sélectionnant des vitesses, des avances et des profondeurs de coupe adaptées à des facteurs tels que le matériau de la pièce, celui de l'outil et les performances de la machine-outil. Assurez-vous que la pièce est serrée fermement et de manière fiable. En cas de problème avec le porte-outil de la tourelle d'un tour, vérifiez l'état de connexion des pièces mobiles et ajustez la pression de serrage pour assurer un serrage stable des outils.

(III) Bruit excessif dans le boîtier de broche

• L'équilibre dynamique des composants de la broche est défaillant, ce qui génère des forces centrifuges déséquilibrées lors des rotations à grande vitesse, générant vibrations et bruit. Cela peut être dû à une répartition inégale des masses des pièces installées sur la broche (outils, mandrins, poulies, etc.) ou à une perturbation de l'équilibre dynamique des composants de la broche lors de l'assemblage.
• Le jeu d'engrènement des engrenages est irrégulier ou gravement endommagé. L'engrènement peut engendrer des chocs et du bruit. En utilisation prolongée, le jeu d'engrènement des engrenages peut varier en raison de l'usure, de la fatigue ou d'autres facteurs, ou la surface des dents peut présenter des écaillages, des fissures ou d'autres dommages.
• Les roulements sont endommagés ou les arbres de transmission sont tordus. Des roulements endommagés peuvent entraîner un fonctionnement instable de la broche et générer du bruit. Des arbres de transmission tordus peuvent entraîner une excentricité lors de la rotation, provoquant vibrations et bruit.
• Les longueurs des courroies d'entraînement sont incohérentes ou trop lâches, ce qui provoque des vibrations et des frottements des courroies d'entraînement pendant le fonctionnement, générant du bruit et affectant également l'efficacité de la transmission et la stabilité de la vitesse de la broche.
• La précision des engrenages est médiocre. Par exemple, une erreur importante de profil de dent, de pas, etc., entraînera un mauvais engrènement et générera du bruit.
• Mauvaise lubrification. En l'absence d'huile de lubrification suffisante ou lorsque celle-ci se détériore, le frottement des composants tels que les engrenages et les roulements dans le boîtier de broche augmente, ce qui favorise la génération de bruit et accélère l'usure des composants.

• Détectez et corrigez l'équilibrage dynamique des composants de la broche. Un testeur d'équilibrage dynamique peut être utilisé pour détecter la broche et ses pièces. Pour les zones présentant d'importants déséquilibres, des ajustements peuvent être effectués en retirant de la matière (perçage, fraisage, etc.) ou en ajoutant des contrepoids pour que les composants de la broche répondent aux exigences d'équilibrage dynamique.
• Vérifiez l'engrènement des engrenages. Pour les engrenages présentant des jeux d'engrènement irréguliers, le problème peut être résolu en ajustant l'entraxe ou en remplaçant les engrenages très usés. Pour les engrenages dont la surface des dents est endommagée, remplacez-les à temps afin de garantir un bon engrènement.
• Vérifiez les roulements et les arbres de transmission. Si les roulements sont endommagés, remplacez-les par des neufs. Si les arbres de transmission sont tordus, ils peuvent être redressés. Si la courbure est importante, remplacez les arbres de transmission.
• Réglez ou remplacez les courroies d'entraînement pour ajuster leur longueur et leur tension. La tension appropriée des courroies d'entraînement peut être obtenue en ajustant les dispositifs de tension, comme la position de la poulie de tension.
• En cas de faible précision des engrenages, s'il s'agit d'engrenages neufs dont la précision ne répond pas aux exigences, remplacez-les par des engrenages conformes. Si la précision diminue en raison de l'usure, réparez-les ou remplacez-les en fonction de la situation.
• Vérifiez le système de lubrification du boîtier de broche afin de vous assurer que la quantité et la qualité de l'huile sont suffisantes. Remplacez régulièrement l'huile, nettoyez les conduites et les filtres de lubrification pour éviter que des impuretés n'obstruent les passages d'huile et assurer une bonne lubrification de tous les composants.

(IV) Dommages aux engrenages et aux roulements

• Une pression de changement de vitesse trop élevée peut endommager les engrenages lors des chocs. Lors du changement de vitesse de la machine-outil, une pression de changement de vitesse trop élevée peut entraîner des forces d'impact excessives au moment de l'engrènement, ce qui peut facilement endommager la surface des dents, provoquer des fractures à la racine des dents et autres problèmes.
• Le mécanisme de changement de vitesse est endommagé ou les goupilles de fixation se détachent, ce qui perturbe le processus de changement de vitesse et perturbe l'engrènement entre les pignons, entraînant ainsi des dommages aux pignons. Par exemple, la déformation et l'usure des fourchettes de changement de vitesse, la rupture des goupilles de fixation, etc., peuvent affecter la précision et la stabilité du changement de vitesse.
• La précharge des roulements est trop importante ou il n'y a pas de lubrification. Une précharge excessive soumet les roulements à des charges excessives, accélérant ainsi leur usure et leur fatigue. Sans lubrification, les roulements fonctionnent en frottement sec, ce qui entraîne une surchauffe, des brûlures et des dommages aux billes ou aux chemins de roulement.

• Vérifiez le système de pression de changement de vitesse et réglez-la à une valeur appropriée. Cela peut être réalisé en réglant les soupapes de pression du système hydraulique ou les dispositifs de réglage de pression du système pneumatique. Vérifiez également les circuits de commande de changement de vitesse, les électrovannes et les autres composants afin de garantir la précision des signaux de changement de vitesse et la fluidité des actions, évitant ainsi tout impact excessif dû à un changement de vitesse anormal.
• Inspectez et réparez le mécanisme de changement de vitesse, réparez ou remplacez les fourches, axes de fixation et autres composants endommagés afin de garantir son bon fonctionnement. Lors de l'assemblage, assurez-vous de la précision de l'installation et de la solidité de chaque composant.
• Ajustez la précharge des roulements. En fonction des exigences techniques des roulements et des conditions de fonctionnement de la machine-outil, utilisez des méthodes et des valeurs de précharge appropriées. Parallèlement, renforcez la gestion de la lubrification des roulements : vérifiez et ajoutez régulièrement de l'huile de lubrification pour garantir un bon état de lubrification. En cas de roulements endommagés par une mauvaise lubrification, après leur remplacement, nettoyez soigneusement le système de lubrification afin d'éviter toute nouvelle pénétration d'impuretés.

(V) Incapacité de la broche à changer de vitesse

• Déterminer si le signal de changement de vitesse électrique est émis. En cas de défaut du système de commande électrique, celui-ci peut ne pas être en mesure d'envoyer le signal de changement de vitesse correct, ce qui empêche la broche d'effectuer le changement de vitesse. Par exemple, des défaillances de relais dans le circuit de commande, des erreurs dans le programme de l'automate programmable et des dysfonctionnements de capteurs peuvent affecter la sortie du signal de changement de vitesse.
• La pression est-elle suffisante ? Pour les systèmes de changement de vitesse hydrauliques ou pneumatiques, une pression insuffisante empêche la puissance nécessaire au mouvement du mécanisme de changement de vitesse, ce qui empêche la broche de changer de vitesse. Une pression insuffisante peut être due à une défaillance des pompes hydrauliques ou pneumatiques, à des fuites de canalisations, à un mauvais réglage des soupapes de pression, etc.
• Le vérin hydraulique de changement de vitesse est usé ou bloqué, ce qui l'empêche de fonctionner normalement et d'actionner les engrenages, les embrayages et autres composants nécessaires au changement de vitesse. Cela peut être dû à des joints internes endommagés, à une usure importante entre le piston et le corps du vérin, et à la pénétration d'impuretés dans le vérin.
• L'électrovanne de changement de vitesse est bloquée, ce qui l'empêche de changer de direction normalement. L'huile hydraulique ou l'air comprimé ne peut donc pas circuler selon la trajectoire prédéfinie, ce qui affecte le fonctionnement du mécanisme de changement de vitesse. Le blocage de l'électrovanne peut être dû à des impuretés dans le corps de la vanne, à un endommagement de la bobine de l'électrovanne, ou à d'autres causes.
• La fourche du vérin hydraulique de changement de vitesse se détache, ce qui entraîne une défaillance de la liaison entre le vérin et le mécanisme de changement de vitesse, empêchant ainsi la transmission de la puissance nécessaire au changement de vitesse. La chute de la fourche peut être due à des boulons de fixation desserrés, à l'usure ou à la rupture de la fourche, ou à d'autres causes.
• Le vérin hydraulique de changement de vitesse présente une fuite d'huile ou une fuite interne, ce qui réduit la pression de travail et l'empêche de fournir la force nécessaire au changement de vitesse. Une fuite d'huile ou une fuite interne peut être due au vieillissement des joints du vérin hydraulique, à un jeu excessif entre le piston et le corps du vérin, ou à d'autres causes.
• Dysfonctionnement du commutateur de changement de vitesse. Ce commutateur sert à détecter des signaux indiquant, par exemple, si le changement de vitesse est terminé. Un dysfonctionnement empêche le système de commande d'évaluer correctement l'état du changement de vitesse, ce qui affecte les opérations de changement de vitesse ultérieures ou le fonctionnement de la machine-outil.

• Vérifiez le système de contrôle électrique. Utilisez des outils tels que des multimètres et des oscilloscopes pour détecter les lignes de sortie du signal de décalage et les composants électriques associés. En cas de défaillance d'un relais, remplacez-le. En cas d'erreur dans le programme de l'automate, corrigez-le et corrigez-le. En cas de dysfonctionnement d'un capteur, remplacez-le par un neuf afin de garantir la sortie normale du signal de décalage.
• Vérifiez la pression du système hydraulique ou pneumatique. En cas de pression insuffisante, vérifiez d'abord le fonctionnement de la pompe hydraulique ou pneumatique. En cas de panne, réparez-la ou remplacez-la. Vérifiez l'absence de fuites dans les canalisations. Si nécessaire, réparez-les à temps. Réglez les soupapes de pression pour que la pression du système atteigne la valeur spécifiée.
• En cas de problème d'usure ou de blocage du vérin hydraulique de changement de vitesse, démontez le vérin hydraulique, vérifiez l'état d'usure des joints internes, du piston et du corps du vérin, remplacez les joints endommagés, réparez ou remplacez le piston et le corps du vérin usés, nettoyez l'intérieur du vérin hydraulique et éliminez les impuretés.
• Vérifiez l'électrovanne de changement de vitesse. Si le noyau de la valve est obstrué par des impuretés, démontez et nettoyez l'électrovanne pour éliminer les impuretés. Si la bobine de l'électrovanne est endommagée, remplacez-la par une bobine neuve pour garantir un changement de direction normal.
• Vérifiez la fourche du vérin hydraulique de changement de vitesse. Si elle se détache, réinstallez-la et resserrez les boulons de fixation. Si la fourche est usée ou cassée, remplacez-la par une fourche neuve pour garantir une connexion fiable entre la fourche et les pignons de changement de vitesse.
• Résolvez les problèmes de fuite d'huile ou de fuite interne du vérin hydraulique de changement de vitesse. Remplacez les joints usés et ajustez le jeu entre le piston et le corps du vérin. Des méthodes telles que le remplacement du piston ou du corps du vérin par des tailles appropriées et l'augmentation du nombre de joints peuvent améliorer l'étanchéité du vérin hydraulique.
• Vérifiez le commutateur de changement de vitesse. Utilisez des outils tels qu'un multimètre pour détecter son état marche/arrêt. En cas de dysfonctionnement, remplacez-le par un neuf afin de garantir une détection précise du changement de vitesse et un signal correct au système de commande.

(VI) Défaillance de la rotation de la broche

• Si la commande de rotation de la broche est émise. De même que l'impossibilité pour la broche de changer de vitesse, un défaut du système de commande électrique peut entraîner l'impossibilité d'émettre la commande de rotation de la broche, empêchant ainsi le démarrage de la broche.
• L'interrupteur de protection n'est pas actionné ou fonctionne mal. Les centres d'usinage sont généralement équipés d'interrupteurs de protection, tels que l'interrupteur de porte du boîtier de broche, l'interrupteur de détection de serrage d'outil, etc. Si ces interrupteurs ne sont pas actionnés ou fonctionnent mal, la machine-outil bloquera la rotation de la broche pour des raisons de sécurité.
• Le mandrin ne serre pas la pièce. Sur certains tours ou centres d'usinage équipés de mandrins, si le mandrin ne serre pas la pièce, le système de contrôle de la machine-outil limite la rotation de la broche pour éviter que la pièce ne soit projetée hors de l'usinage et ne présente un danger.
• Le commutateur de décalage est endommagé. Son dysfonctionnement peut affecter la transmission du signal de démarrage de la broche ou la détection de son état de fonctionnement, ce qui peut entraîner une rotation normale de la broche.
• Une fuite interne dans l'électrovanne de changement de vitesse rend la pression du système de changement de vitesse instable ou l'empêche d'atteindre une pression normale, affectant ainsi la rotation de la broche. Par exemple, dans un système de changement de vitesse hydraulique, une fuite de l'électrovanne peut empêcher l'huile hydraulique de pousser efficacement des composants tels que les embrayages ou les engrenages, empêchant ainsi la broche d'obtenir de la puissance.

• Vérifiez les lignes de sortie de la commande de rotation de la broche du système de contrôle électrique et des composants associés. En cas de défaut, réparez-les ou remplacez-les à temps pour garantir le bon fonctionnement de la commande de rotation de la broche.
• Vérifiez l'état des interrupteurs de protection pour vous assurer qu'ils sont correctement actionnés. En cas de dysfonctionnement, réparez ou remplacez-les afin de garantir le bon fonctionnement de la machine-outil sans affecter le démarrage normal de la broche.
• Vérifiez le serrage du mandrin pour vous assurer que la pièce est bien serrée. En cas de défaut, comme une force de serrage insuffisante ou une usure des mors, réparez ou remplacez le mandrin à temps pour qu'il fonctionne normalement.
• Vérifiez le commutateur de changement de vitesse. S'il est endommagé, remplacez-le par un neuf pour garantir la transmission normale du signal de démarrage de la broche et la détection précise de l'état de fonctionnement.
• Vérifiez l'étanchéité de l'électrovanne de changement de vitesse. Des méthodes telles que le test de pression et l'observation d'éventuelles fuites d'huile autour de l'électrovanne peuvent être utilisées pour le diagnostic. En cas de fuite, démontez, nettoyez, vérifiez le corps et les joints de l'électrovanne, puis remplacez les joints endommagés ou l'électrovanne entière afin de garantir une bonne étanchéité et une pression stable du système de changement de vitesse.

(VII) Surchauffe de la broche

• La précharge des roulements de broche est trop importante, ce qui augmente le frottement interne et génère une chaleur excessive, entraînant une surchauffe de la broche. Cela peut être dû à une mauvaise manipulation lors du montage ou du réglage de la précharge des roulements, ou à l'utilisation de méthodes et d'amplitudes de précharge inappropriées.
• Les roulements sont rayés ou endommagés. Pendant le fonctionnement, les roulements peuvent être rayés ou endommagés en raison d'une mauvaise lubrification, d'une surcharge, de la pénétration de corps étrangers, etc. Le frottement des roulements augmente alors fortement, générant une chaleur importante et provoquant une surchauffe de la broche.
• L'huile de lubrification est sale ou contient des impuretés. Une huile sale augmente le coefficient de frottement entre les roulements et les autres pièces mobiles, réduisant ainsi l'efficacité de la lubrification. Parallèlement, des impuretés peuvent se former.