2×6米龍門銑主軸旋轉故障修理淺析

付成龍

摘 要：2x6米龍門銑是我公司重點設備之一，現出現旋轉銑頭精度超差現象，根據可能引起故障的因素一一分析排查并提出解決辦法，使機床達到最好的加工狀態。

關鍵詞：主軸；銑頭；精度；C軸；分度端面齒

1 設備概述

2×6米數控龍門銑床是我公司高精度機械加工設備之一，銑頭旋轉精度的好壞是衡量龍門銑加工能力的關鍵指標。機床坐標系中橫梁在立柱上移動為W軸，滑板在橫梁上移動為Y軸，工作臺移動方向為X軸，滑枕移動方向為Z軸，銑頭旋轉方向為C軸。

在實際切削加工長孔的過程中，因局限于刀具的長度和孔的深度，在用短直角銑頭加工一側孔后，需要銑頭調轉180°加工另一側的孔。經過檢查發現兩孔接刀處有接刀紋，百分表徑向找正一側孔，然后檢查另一側孔的徑向跳動0.08mm，說明兩個孔的同軸度誤差為0.04mm，超出生產圖紙要求的0.02mm的同軸度誤差。

2 精度檢驗及故障排查

2.1 銑頭端面鍵因素排查

在排除刀具和銑頭錐孔配合因素后，用400mm長芯軸檢測銑頭旋轉180°的旋轉誤差。其間直角銑頭置于+X向，用百分表檢查軸向100mm和400mm的徑向跳動合格，開動Z軸滑枕，表尖找到芯軸側母線，然后開動X軸，得到芯軸側母線的偏差值+0.02mm。然后銑頭調轉180°，芯軸轉動180°來排除芯軸和銑頭錐孔配合干擾誤差，同樣檢查得到芯軸側母線的偏差值+0.06mm，說明銑頭400mm長度上同軸度偏差值0.04mm。

分析是銑頭4個端面鍵與主軸鍵槽配合不好導致。利用耐磨修補劑重新固定該直角銑頭端面的四個鍵，但效果收效甚微，重復上述檢測方法，得到的同軸度偏差值不盡相同，排除端面定位鍵對銑頭旋轉精度的影響因素。

2.2 滑枕偏斜因素排查

把1200×1200×1200mm大理石方箱坐在工作臺的3個墊鐵上，拉表找正方箱上面的X向和Y向，然后找正方箱側面的X向，使滑枕在一定高度上正垂直于方箱，然后開動Z軸滑枕向下，兩只百分表分別檢測方箱棱角兩邊的Z向，用于檢查滑枕在橫向和縱向的垂直度誤差。經檢測垂直度均為1000mm長度上偏差0.01mm，垂直度合格，排除滑枕傾斜因素對銑頭旋轉精度的影響。

2.3 分度端面齒因素排查

用上下兩面平行的墊鐵放置于上述找正后的方箱上，杠桿表表座吸附在墊鐵上，移動墊鐵使杠桿表表針分別檢測主軸軸套端面相隔90°的四個點并記錄數值。然后每次旋轉主軸軸套90°，同樣重復上述步驟并記錄。四個點之間的偏差不能超過0.02mm，否則需要更換分度端面齒。實測數值為偏差0.04，顯然已經找出故障的癥結。

3 C軸分度剖析

3.1 C軸旋轉過程

圖1為滑枕內部裝配簡圖，該直角銑頭在旋轉180°這個過程中，油腔5進油，推動滑枕內部主軸1和軸套2下降，使C軸分度端面齒3和4脫開，與此同時油腔6進油，推動滑移齒輪7向前，主軸通過齒輪7把動力傳遞給軸套2，使主軸、軸套和銑頭旋轉一個控制角度。然后油腔8進油，油腔5和6回油，齒輪7在彈簧的作用力下和主軸齒脫開嚙合，銑頭和軸套以及分度端面齒3向上升，并由分度端面齒3和4嚙合保證精確的旋轉定位，完成C軸分度過程。

3.2 分度端面齒介紹

因為C軸旋轉定位精度主要靠端面齒3和4保證，所以分度端面齒具有極高的機械加工精度。從機床生產廠家采購一對分度端面齒要3萬歐元左右。其齒盤上共有360個齒牙，每轉一個齒，主軸旋轉1°，安裝過程中要保證銑頭的四個端面鍵插入軸套2的鍵槽時，上下兩個分度端面齒也要正好嚙合在一起，如何消除這個1°之內的誤差成為安裝分度端面齒的關鍵。分度端面齒上有一圈10.9級把合螺栓和φ8錐銷定位孔以及φ8安裝工藝直銷孔，其中錐銷定位孔處為φ8錐銷底孔。安裝工藝孔為該對端面齒在廠家嚙合在一起配鉆配鉸加工而出。

4 分度端面齒的更換

更換主軸分度端面齒的過程中，首先要把滑枕落于工作臺上，打開銑頭旋轉硬限位9，拆除一圈油管10的旋轉接頭和電線電纜插頭，其間要注意用堵接頭封住油管接頭做好防塵工作以及做好管線的標記工作。緊接著拆卸主軸的兩個定位銷11，然后上升滑枕，主軸便和滑枕脫開，卸下分度端面齒3和4，準備安裝新的分度端面齒。把兩根φ8的直銷從端面齒4的安裝工藝孔插入滑枕安裝孔里，同時用力矩扳手對稱把和螺栓，使端面齒4固定，手動鉸一圈φ8錐銷孔后安裝錐銷，此時完成端面齒4的安裝。因機床在制造的過程中兩個工藝孔中心和軸套2上的鍵槽中心在同一個平面上，φ8的直銷插入該對分度端面齒上時，兩個端面齒剛好嚙合，所以只需讓端面齒3的工藝孔和軸套2上的鍵槽中心在同一平面上，這樣就能保證銑頭的4個端面鍵插入滑枕鍵槽內時，兩個分度端面齒也正好處于嚙合狀態，便可以精確的消除1°安裝誤差。找一個平面度高的平臺，上面放置兩塊同樣大小的V型鐵，吊運主軸使其橫臥于該V型鐵上，新端面齒3把合在主軸上，不要把合過緊，安裝工藝銷子插入端面齒3（軸套2上無φ8直銷孔）。平臺上放置上下兩面平行度高的墊鐵，千分表表座座于該墊鐵上，表針檢測主軸的鍵槽12和13的側面，轉動主軸找正兩側讀數。然后轉動端面齒3，推動墊鐵使表針找正銷子上母線，然后用力矩扳手對稱較緊把合螺栓，手動鉸φ8錐銷孔后安裝錐銷，此時完成端面齒3的安裝。

回裝過程中首先吊運主軸使其立于工作臺上，找正兩個工藝銷，使兩個工藝銷處于機床的Y向。其次開動機床找正主軸外圓并得到主軸中心點坐標，把滑枕開動到中心點坐標處，拔出安裝工藝銷，滑枕從上方往下落，落到位置后安裝兩個主軸定位銷11。最后，恢復各管路與線路，完成修理更換。

5 結束語

2×6米龍門銑主軸旋轉故障修理的過程中利用排除法最終找到故障的根本原因，并采用先進的修理工藝方法完成修理工作。經過更換分度端面齒，現在機床銑頭C軸分度已經達到0.015mm的旋轉精度，完全滿足生產加工要求。