魏永芬 王春志

摘要：作為機(jī)床中的關(guān)鍵型的零部件的主軸部件，在機(jī)床的正常運(yùn)作中起著重要的作用，作為機(jī)床運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行者，它起著傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩、承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等荷載的作用。由于在機(jī)床中主軸是直接帶動(dòng)工件或者具體刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削的主要工具，因此，機(jī)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(duì)加工工具的切削效率。

關(guān)鍵詞：主軸 ?精度 ?數(shù)控機(jī)床 ?維護(hù)保養(yǎng)

引言

從普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床，對(duì)于機(jī)械加工工業(yè)和機(jī)床制造工業(yè)是一場(chǎng)革命。在工業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控機(jī)床能否達(dá)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(biāo)，這不單單是取決于機(jī)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(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行正確的維護(hù)保養(yǎng)和使用有密切相關(guān)。

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

一、主軸部件

數(shù)控機(jī)床主軸部件是影響機(jī)床加工精度的主要部件，要求主軸部件具有與本機(jī)床工作性能相適應(yīng)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(jī)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(dòng)法。在診斷前應(yīng)仔細(xì)分析其機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)還應(yīng)把各因素綜合考慮。在維修技巧方面應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

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?yàn)閿?shù)控的主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件較多，拆下的零部件應(yīng)按順序編號(hào)，然后再逐件進(jìn)行清洗、檢測(cè)，更換失效零件。主軸選擇，品質(zhì)保障，安裝復(fù)原時(shí)，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(gè)定位銷。一般用戶沒有專用拔銷器，可自制一個(gè)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(shí)，波形彈簧必須先恢復(fù)到拆卸前的壓縮狀態(tài)。這時(shí)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有噪聲、主軸振動(dòng)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(fù)荷過大、主軸維護(hù)與潤滑不良。

三、機(jī)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(duì)機(jī)床主軸長期觀察可以確定，機(jī)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(jī)械主軸認(rèn)準(zhǔn)機(jī)械，專業(yè)品質(zhì)保障，仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)主 ?軸部件的故障原因有四點(diǎn)：

（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(dòng)清屑時(shí)，粉塵和水氣進(jìn)入到主軸軸承的潤滑脂內(nèi)，導(dǎo)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(dǎo)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(yù)緊力下降，導(dǎo)致軸承的游隙變大;

（4）主軸內(nèi)部的自動(dòng)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(duì)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(cè)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(yù)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(jī)器超負(fù)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(dòng)夾緊機(jī)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(dòng)作與機(jī)械手拔刀動(dòng)作不協(xié)調(diào)，具體原因是限位開關(guān)安裝在增壓氣缸的尾部，在氣缸的活塞動(dòng)作到位時(shí)，增壓缸的活塞不能及時(shí)到位，導(dǎo)致在夾緊結(jié)構(gòu)的機(jī)械手還未完全松開時(shí)就進(jìn)行了暴力拔刀，嚴(yán)重?fù)p壞了拉桿鋼球和拉緊螺釘。

故障處理措施：對(duì)油缸和氣缸進(jìn)行清洗，更換密封環(huán)，調(diào)整壓強(qiáng)，使兩者動(dòng)作協(xié)調(diào)一致，同時(shí)定期對(duì)氣液增壓缸進(jìn)行檢查，及時(shí)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(dòng)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(jī)械手插刀階段，原因是主軸準(zhǔn)停位置有誤差問題以及主軸換刀的參考點(diǎn)發(fā)生漂移問題。加工中心通常采用霍爾元件進(jìn)行定向檢測(cè)，霍爾元件的固定螺釘在長時(shí)間使用后出現(xiàn)了松動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)械手插刀時(shí)刀柄的鍵槽沒有對(duì)準(zhǔn)主軸上的定位鍵，故而會(huì)撞壞定位鍵;機(jī)械主軸維修認(rèn)準(zhǔn)，而主軸換刀的參考點(diǎn)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(guān)固定松動(dòng)等，參考點(diǎn)漂移導(dǎo)致刀柄插入到主軸錐孔時(shí)，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(shí)調(diào)整換刀參考點(diǎn)，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(zhǔn)停位置和主軸換刀參考點(diǎn)的位置變化，發(fā)生異常現(xiàn)象要及時(shí)檢查。

四、機(jī)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(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

1、在采用油液循環(huán)潤滑時(shí)，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(shí)即可。

主軸部件的密封則不僅要防止灰塵、屑末和切削液進(jìn)入主軸部件，還要防止?jié)櫥偷男孤?。主軸部件的密封有接觸式和非接觸式密封。對(duì)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(duì)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(shí)，采用油脂、油液循環(huán)潤滑;高速時(shí)采用油霧、油氣潤滑方式。但是，在采用油脂潤滑時(shí)，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?yàn)橛椭^多，會(huì)加劇主軸發(fā)熱。對(duì)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(yīng)及時(shí)添加潤滑油;同時(shí)要注意檢查潤滑油溫度范圍是否合適。

結(jié)論：

數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)承受主動(dòng)削力，它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度直接影響著機(jī)床的加工效率。而主軸部件是保證機(jī)床加工精度和自動(dòng)化程度的主要部件，它們對(duì)數(shù)控機(jī)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(xiàn)

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