淺談數(shù)控機床主軸維修與維護

魏永芬 王春志

摘要：作為機床中的關鍵型的零部件的主軸部件，在機床的正常運作中起著重要的作用，作為機床運動的執(zhí)行者，它起著傳遞運動和扭矩、承受切削力和驅(qū)動力等荷載的作用。由于在機床中主軸是直接帶動工件或者具體刀具進行旋轉(zhuǎn)切削的主要工具，因此，機床主軸的精度直接影響著加工工件的精度、表面的粗糙度，和對加工工具的切削效率。

關鍵詞：主軸 ?精度 ?數(shù)控機床 ?維護保養(yǎng)

引言

從普通機床發(fā)展到數(shù)控機床，對于機械加工工業(yè)和機床制造工業(yè)是一場革命。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控機床能否達到加工精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、提高生產(chǎn)效率的目標，這不單單是取決于機床本身的精度和性能，很大程度上是與操作者在生產(chǎn)中能否對數(shù)控機床進行正確的維護保養(yǎng)和使用有密切相關。

本論文主要以實際工作中，通過數(shù)控機床容易發(fā)生的故障，講述維護維修的注意的事項和具體方法。

一、主軸部件

數(shù)控機床主軸部件是影響機床加工精度的主要部件，要求主軸部件具有與本機床工作性能相適應的高回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、耐磨性、和低的溫升，其結(jié)構(gòu)必須很好的解決刀具和工具的裝夾、軸承的配置、軸承間隙調(diào)整和潤滑密封等問題。主軸的結(jié)構(gòu)根據(jù)數(shù)控機床的規(guī)格、精度采用不同的主軸軸承。

二、數(shù)控主軸故障的維修技巧，主軸故障的診斷方法一般采用直觀法和振動法。在診斷前應仔細分析其機械結(jié)構(gòu)，同時還應把各因素綜合考慮。在維修技巧方面應注意以下幾點：

1、注意零件的拆裝順序

主軸維修必須打開主軸箱，拆卸主軸部件。因為數(shù)控的主軸結(jié)構(gòu)復雜、零部件較多，拆下的零部件應按順序編號，然后再逐件進行清洗、檢測，更換失效零件。主軸選擇，品質(zhì)保障，安裝復原時，要遵循拆卸的反順序。

2、拆卸用專用拔銷器

主軸箱頂蓋的拆卸要用拔銷器。頂蓋上面有兩個定位銷。一般用戶沒有專用拔銷器，可自制一個的專用工具，從而把定位銷拔出。

3、波形彈簧組裝

主軸部件組裝時，波形彈簧必須先恢復到拆卸前的壓縮狀態(tài)。這時用拉馬壓縮可能有困難，可制作專用工具完成壓縮。

4、數(shù)控主軸部件常見的故障與排除方法

數(shù)控主軸的回轉(zhuǎn)精度直接影響到工件的加工精度。主軸部件發(fā)生故障的主要形式是主軸發(fā)熱、主軸運轉(zhuǎn)時有噪聲、主軸振動大或夾不住刀具等。產(chǎn)生以上故障的主要原因有主軸長期工作產(chǎn)生磨損、主軸切削負荷過大、主軸維護與潤滑不良。

三、機械主軸常見故障的維修處理措施：

1、主軸發(fā)熱、旋轉(zhuǎn)精度下降問題

故障發(fā)e68a84e79fa5e9819331333366303131生的現(xiàn)象：加工出來的工件孔精度偏低，圓柱度很差，主軸發(fā)熱很快，加工噪聲很大。

故障原因分析：經(jīng)過對機床主軸長期觀察可以確定，機床主軸的定心錐孔在多次換刀過程中受到損傷，主要損傷原因是使用過程中換刀的拔、插到失誤，損傷了主軸定心孔的錐面，維修機械主軸認準機械，專業(yè)品質(zhì)保障，仔細分析后發(fā)現(xiàn)主 ?軸部件的故障原因有四點：

（1）主軸軸承的潤滑脂不合要求，混有粉塵雜質(zhì)和水分，這些雜質(zhì)主要來源于該加工中心用的沒有經(jīng)過精餾和干燥的壓縮空氣，在氣動清屑時，粉塵和水氣進入到主軸軸承的潤滑脂內(nèi)，導致主軸軸承潤滑不好，產(chǎn)生大量熱河噪聲;

（2）主軸內(nèi)用于定位刀具的錐形孔定位面上有損傷，導致主軸的錐面和刀柄的錐面不能完美配合，加工的孔出現(xiàn)微量偏心;

（3）主軸的前軸承預緊力下降，導致軸承的游隙變大;

（4）主軸內(nèi)部的自動夾緊裝置的彈簧疲勞失效，刀具不能完整拉緊，偏離了原本位置。

針對以上原因，故障處理措施：

（1）更換主軸的前端軸承，使用合格的潤滑脂，并調(diào)整軸承游隙;

（2）將主軸內(nèi)錐形孔定位面研磨合格，用涂色法檢測保證與刀柄的接觸面不低于90%;

（3）更換夾緊裝置的彈簧，調(diào)整軸承的預緊力。

除此之外，在操作過程中要經(jīng)常檢查主軸的軸孔、刀柄的清潔和配合狀況，要增加空氣精濾和干燥裝置，要合理安排加工工藝，不可使機器超負荷工作。

2、加工中心的主軸部件的拉桿鋼球損壞問題

故障發(fā)生的現(xiàn)象：主軸內(nèi)刀具自動夾緊機構(gòu)的拉桿鋼球經(jīng)常損壞，刀具的刀柄尾部錐面也經(jīng)常損壞。

故障原因分析：經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，主軸松刀動作與機械手拔刀動作不協(xié)調(diào)，具體原因是限位開關安裝在增壓氣缸的尾部，在氣缸的活塞動作到位時，增壓缸的活塞不能及時到位，導致在夾緊結(jié)構(gòu)的機械手還未完全松開時就進行了暴力拔刀，嚴重損壞了拉桿鋼球和拉緊螺釘。

故障處理措施：對油缸和氣缸進行清洗，更換密封環(huán)，調(diào)整壓強，使兩者動作協(xié)調(diào)一致，同時定期對氣液增壓缸進行檢查，及時消除安全隱患。

3、主軸部件的定位鍵損壞問題

故障發(fā)生的現(xiàn)象：換刀聲音較大，主軸前端撥動刀柄旋轉(zhuǎn)的定位鍵發(fā)生局部變形。

故障原因分析：經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，換刀過程中的巨大聲響發(fā)生在機械手插刀階段，原因是主軸準停位置有誤差問題以及主軸換刀的參考點發(fā)生漂移問題。加工中心通常采用霍爾元件進行定向檢測，霍爾元件的固定螺釘在長時間使用后出現(xiàn)了松動，導致機械手插刀時刀柄的鍵槽沒有對準主軸上的定位鍵，故而會撞壞定位鍵;機械主軸維修認準，而主軸換刀的參考點發(fā)生漂移可能是CNC系統(tǒng)的電路板發(fā)生接觸不良、電氣參數(shù)變化、接近開關固定松動等，參考點漂移導致刀柄插入到主軸錐孔時，錐面直接撞擊定心錐孔，產(chǎn)生異響。

故障處理措施：調(diào)整霍爾元件的安裝位置，并加防松膠緊固，同時調(diào)整換刀參考點，更換主軸前端的定位鍵。除此之外，在加工中心使用過程中要定期檢查主軸準停位置和主軸換刀參考點的位置變化，發(fā)生異常現(xiàn)象要及時檢查。

四、機械主軸的保養(yǎng)：

降低軸承的工作溫度，經(jīng)常采用的辦法是潤滑油。潤滑方式有，油氣潤滑方式、油液循環(huán)潤滑兩種。在使用這兩種方式時要注意以下幾點：

1、在采用油液循環(huán)潤滑時，要保證主軸恒溫油箱的油量足夠充分。

2、油氣潤滑方式剛好和油液循環(huán)潤滑相反，它只要填充軸承空間容量的百分之十時即可。

主軸部件的密封則不僅要防止灰塵、屑末和切削液進入主軸部件，還要防止?jié)櫥偷男孤Ｖ鬏S部件的密封有接觸式和非接觸式密封。對于采用油氈圈和耐油橡膠密封圈的接觸式密封，要注意檢查其老化和破損;對于非接觸式密封，為了防止泄漏，重要的是保證回油能夠盡快排掉，要保證回油孔的通暢。良好的潤滑效果，可以降低軸承的工作溫度和延長使用壽命;為此，在操作使用中要注意到：低速時，采用油脂、油液循環(huán)潤滑;高速時采用油霧、油氣潤滑方式。但是，在采用油脂潤滑時，主軸軸承的封入量通常為軸承空間容積的10%，切忌隨意填滿，因為油脂過多，會加劇主軸發(fā)熱。對于油液循環(huán)潤滑，在操作使用中要做到每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，看油量是否充足，如果油量不夠，則應及時添加潤滑油;同時要注意檢查潤滑油溫度范圍是否合適。

結(jié)論：

數(shù)控機床的主傳動承受主動削力，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度直接影響著機床的加工效率。而主軸部件是保證機床加工精度和自動化程度的主要部件，它們對數(shù)控機床的性能有著決定性的影響。主軸部件工作性能的主要因素是它的剛度特性。

參考文獻

1. 王侃夫，數(shù)控機床控制技術與系統(tǒng)【M】.北京：機械工業(yè)出版社，2002.