曲海波

威海市技術(shù)學(xué)院工業(yè)技術(shù)系 山東威海市

主軸部件是數(shù)控機(jī)床機(jī)械部分中的重要組成部件，主要由主軸、軸承、主軸準(zhǔn)停裝置、自動(dòng)夾緊和切屑清除裝置組成。數(shù)控機(jī)床主軸部件的潤滑、冷卻與密封是機(jī)床使用和維護(hù)中值得重視的幾個(gè)問題。

一、數(shù)控機(jī)床主軸部件結(jié)構(gòu)與調(diào)整

1.主軸部件結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床主軸部件主要由主軸本體及密封裝置，支承主軸的軸承，配置在主軸內(nèi)部的刀具卡緊及吹屑裝置，主軸的準(zhǔn)停裝置等組成。圖1是NT-J320A型數(shù)控銑床主軸部件結(jié)構(gòu)圖，該機(jī)床主軸可作軸向運(yùn)動(dòng)，主軸的軸向運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)為數(shù)控裝置中的Z軸，軸向運(yùn)動(dòng)由直流伺服電機(jī)經(jīng)齒形帶輪與同步帶帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，通過絲杠螺母和螺母支承使主軸套筒帶動(dòng)主軸作軸向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也帶動(dòng)脈沖編碼器，發(fā)出反饋脈沖信號(hào)進(jìn)行控制。

圖1 NT-J320A型數(shù)控銑床主軸部件結(jié)構(gòu)圖

主軸為實(shí)心軸，上端為花鍵，通過花鍵套與變速箱聯(lián)結(jié)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸前端采用兩個(gè)特輕系列角接觸球軸承支承，兩個(gè)軸承背靠背安裝，通過軸承內(nèi)外圈隔套和主軸臺(tái)階與主軸軸向定位，用圓螺母預(yù)緊，消除軸承軸向間隙和徑向間隙。后端采用深溝球軸承與前端組成一個(gè)相對(duì)于套筒的雙支點(diǎn)單固式支承。主軸前端錐孔為7∶24錐度，用于刀柄定位。主軸前端端面鍵，用于傳遞銑削轉(zhuǎn)矩?？鞊Q夾頭用于快速松、夾刀具。

2.主軸部件的拆卸與調(diào)整

（1）主軸部件的拆卸。主軸部件維修拆卸前的準(zhǔn)備工作與前述數(shù)控車床主軸部件拆卸準(zhǔn)備工作相同。在準(zhǔn)備就緒后，即可進(jìn)行拆卸工作。切斷總電源及脈沖編碼器以及主軸電機(jī)等電器的線路；拆下電機(jī)法蘭盤聯(lián)結(jié)螺釘；拆下主軸電機(jī)及花鍵套等部件(根據(jù)具體情況，也可不拆此部分)；拆下罩殼螺釘，卸掉上罩殼；折下絲杠座螺釘；折下螺母支承與主軸套筒的聯(lián)接螺釘；向左移動(dòng)絲杠和螺母支承等部件，卸下同步帶和螺母支承處與主軸套筒聯(lián)接的定位銷；卸下主軸部件；拆下主軸部件前端法蘭和油封；拆下主軸套筒；拆下兩處的圓螺母；拆下前后軸承和以及軸承隔套；卸下快換夾頭。拆卸后的零件、部件應(yīng)進(jìn)行清選和防銹處理，并妥善保管存放。

（2）主軸部件的裝配及調(diào)整。裝配前準(zhǔn)備裝配設(shè)備及工具，熟悉裝配方法，根據(jù)裝配要求和裝配部位的配合性質(zhì)選取合適的裝配方法。裝配順序可大體按拆卸順序逆向操作，機(jī)床主軸部件裝配調(diào)整時(shí)應(yīng)注意：①為保證主軸工作精度，調(diào)整時(shí)應(yīng)注意調(diào)整好預(yù)緊螺母的預(yù)緊量；②前后軸承應(yīng)保證有足夠的潤滑油；③螺母支承與主軸套筒的聯(lián)接螺釘要充分旋緊；④為保證脈沖編碼器與主軸的同步精度，調(diào)整同步帶應(yīng)保證合理張緊。

3.刀具夾緊裝置

在自動(dòng)換刀機(jī)床的刀具自動(dòng)夾緊裝置中，刀具自動(dòng)夾緊裝置的刀桿常采用7∶24的大錐度錐柄，既利于定心，也方便松刀。用碟形彈簧通過拉桿及夾頭拉住刀柄的尾部，使刀具錐柄和主軸錐孔緊密配合，夾緊力達(dá)10kN以上。松刀時(shí)，通過液壓缸活塞推動(dòng)拉桿來壓縮碟形彈簧，使夾頭張開，夾頭與刀柄上的拉釘脫離，刀具就可拔出進(jìn)行新、舊刀具的更換，新刀裝入后，液壓缸活塞后移，新刀具又被碟形彈簧拉緊。在活塞推動(dòng)拉桿松開刀柄的過程中，壓縮空氣由噴氣頭經(jīng)過活塞中心孔和拉桿中的孔吹出，將錐孔清理干凈，防止主軸錐孔中掉入切屑和灰塵，同時(shí)保證刀具的正確位置。

二、數(shù)控銑床主傳動(dòng)鏈的維護(hù)

（1）操作者要熟悉數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)，嚴(yán)禁超性能使用。當(dāng)主傳動(dòng)鏈出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)排除故障。

（2）每天開機(jī)前檢查機(jī)床前機(jī)床的主軸潤滑系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)油量過低時(shí)及時(shí)加油（圖2）。

（3）操作者應(yīng)注意觀察主軸油箱溫度，檢查主軸潤滑恒溫油箱，調(diào)節(jié)溫度范圍，使油量充足。機(jī)床運(yùn)行時(shí)間過長時(shí)，要檢查主軸的恒溫系統(tǒng)，如果溫度表溫度過高，應(yīng)馬上停機(jī)，檢查主軸冷卻系統(tǒng)是否有問題（圖 3）。

（4）使用帶傳動(dòng)的主軸系統(tǒng)，需定期觀察調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)皮帶的松緊程度，防止因皮帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。調(diào)整步驟：① 用手在垂直于V形帶的方向上拉V形帶，作用力必須在兩輪中間。② 擰緊電機(jī)底座上4個(gè)安裝螺栓。③ 擰動(dòng)調(diào)整螺栓移動(dòng)電機(jī)底座使V形帶具有適度的松緊度。④ V形帶輪槽必須清理干凈，V形帶輪槽溝內(nèi)若有油、污物、灰塵等會(huì)使V形帶打滑，縮短V形帶的使用壽命。

（5）用液壓系統(tǒng)平衡主軸箱重量的平衡系統(tǒng)，需定期觀察液壓系統(tǒng)的壓力表，當(dāng)油壓低于要求值時(shí)，要進(jìn)行補(bǔ)油。使用液壓撥叉變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)，必須在主軸停車后變速。使用嚙合式電磁離合器變速的主傳動(dòng)系統(tǒng)，離合器必須在＜1～2r/min的轉(zhuǎn)速下變速。注意保持主軸與刀柄聯(lián)結(jié)部位及刀柄的清潔，防止主軸機(jī)械碰擊。

（6）每年對(duì)主軸潤滑恒溫油箱中的潤滑油更換一次，并清洗過濾器。每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵濾油器。每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使其油量充足，工作正常。防止各種雜質(zhì)進(jìn)入潤滑油箱，保持油液清潔。經(jīng)常檢查各處密封，觀察軸端是否有滲油現(xiàn)象，防止?jié)櫥彤a(chǎn)生大的泄漏。

（7）刀具夾緊裝置長時(shí)間使用后，會(huì)使活塞桿和拉桿間的間隙加大，造成拉桿位移量減少，使碟形彈簧張閉伸縮量不夠，影響刀具的夾緊，故需及時(shí)調(diào)整液壓缸活塞的位移量。

（8）經(jīng)常檢查壓縮空氣氣壓，并調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)要求值，足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰塵清理徹底。

（9）定期檢查主軸電機(jī)上的散熱風(fēng)扇（圖4），發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)修理或更換，以免電機(jī)產(chǎn)生的熱量傳遞到主軸上，影響加工精度。

圖2 主軸潤滑系統(tǒng)

圖3 主軸恒溫系統(tǒng)

圖4 散熱風(fēng)扇

三、主軸傳動(dòng)常見故障診斷及排除

1.切削振動(dòng)大

切削振動(dòng)大，可能是主軸箱和床身連接螺釘松動(dòng)，主軸與箱體精度超差或刀具與切削工藝問題?；謴?fù)精度后緊固連結(jié)螺釘，檢查刀具或切削工藝問題，修理主軸或箱體，使其配合精度達(dá)到要求。

2.主軸箱噪聲大

主軸部件動(dòng)平衡不好，齒輪嚙合間隙不均或嚴(yán)重?fù)p傷，齒輪精度差，傳動(dòng)帶過緊或過松，潤滑不良。重新進(jìn)行動(dòng)平衡，調(diào)整間隙或更換齒輪，調(diào)整或更換傳動(dòng)帶，不能新舊混用，更換齒輪，調(diào)整潤滑油量，保持主軸箱的清潔度。

3.主軸無變速

壓力是否足夠，變擋液壓缸研損或卡死，變擋復(fù)合開關(guān)失靈，變擋液壓缸撥叉脫落，變擋液壓缸竄油或內(nèi)泄，變擋電磁閥卡死。變擋復(fù)合開關(guān)失靈。根據(jù)問題可檢測(cè)并調(diào)整工作壓力，修復(fù)有毛刺和研傷的液壓缸，清洗變擋復(fù)合開關(guān)后重裝或更換新開關(guān)，修復(fù)或更換密封圈，檢修清洗電磁閥。

4.主軸不轉(zhuǎn)動(dòng)

保護(hù)開關(guān)沒有壓合或失靈，主軸與電機(jī)連結(jié)帶過松，變擋電磁閥體內(nèi)泄漏，卡盤未夾緊工件，變擋復(fù)合開關(guān)損壞，主軸拉桿未拉緊夾持刀具的拉釘?？蓹z修壓合保護(hù)開關(guān)或更換，調(diào)整或更換傳動(dòng)帶，調(diào)整主軸拉桿拉釘結(jié)構(gòu)，調(diào)整或修理卡盤，更換電磁閥及復(fù)合開關(guān)。

5.主軸發(fā)熱

冷卻潤滑油不足，潤滑油臟或有雜質(zhì)。補(bǔ)充冷卻潤滑油，調(diào)整供油量，清洗主軸箱，更換新油。

6.刀具夾不緊

刀具松夾彈簧上的螺母松動(dòng)，夾刀碟形彈簧位移量較小或拉刀液壓缸動(dòng)作不到位。調(diào)整碟形彈簧行程長度及調(diào)整拉刀液壓缸行程。擰緊刀具松夾彈簧上的螺母，使其最大工作載荷都達(dá)到13kN。

7.刀具夾緊后不能松開

液壓缸壓力和行程不夠，松刀彈簧壓合過緊。調(diào)整松刀彈簧壓合螺母，使其最大工作載荷符合13kN即可。調(diào)整液壓壓力和活塞行程開關(guān)位置。