浅谈数控机床主轴维修与维护

魏永芬 王春志

摘要：作为机床中的关键型的零部件的主轴部件，在机床的正常运作中起着重要的作用，作为机床运动的执行者，它起着传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等荷载的作用。由于在机床中主轴是直接带动工件或者具体刀具进行旋转切削的主要工具，因此，机床主轴的精度直接影响着加工工件的精度、表面的粗糙度，和对加工工具的切削效率。

关键词：主轴  精度  数控机床  维护保养

引言

从普通机床发展到数控机床，对于机械加工工业和机床制造工业是一场革命。在工业生产中，数控机床能否达到加工精度高、产品质量稳定、提高生产效率的目标，这不单单是取决于机床本身的精度和性能，很大程度上是与操作者在生产中能否对数控机床进行正确的维护保养和使用有密切相关。

本论文主要以实际工作中，通过数控机床容易发生的故障，讲述维护维修的注意的事项和具体方法。

一、主轴部件

数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，要求主轴部件具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性、和低的温升，其结构必须很好的解决刀具和工具的装夹、轴承的配置、轴承间隙调整和润滑密封等问题。主轴的结构根据数控机床的规格、精度采用不同的主轴轴承。

二、数控主轴故障的维修技巧，主軸故障的诊断方法一般采用直观法和振动法。在诊断前应仔细分析其机械结构，同时还应把各因素综合考虑。在维修技巧方面应注意以下几点：

1、注意零件的拆装顺序

主轴维修必须打开主轴箱，拆卸主轴部件。因为数控的主轴结构复杂、零部件较多，拆下的零部件应按顺序编号，然后再逐件进行清洗、检测，更换失效零件。主轴选择，品质保障，安装复原时，要遵循拆卸的反顺序。

2、拆卸用专用拔销器

主轴箱顶盖的拆卸要用拔销器。顶盖上面有两个定位销。一般用户没有专用拔销器，可自制一个的专用工具，从而把定位销拔出。

3、波形弹簧组装

主轴部件组装时，波形弹簧必须先恢复到拆卸前的压缩状态。这时用拉马压缩可能有困难，可制作专用工具完成压缩。

4、数控主轴部件常见的故障与排除方法

数控主轴的回转精度直接影响到工件的加工精度。主轴部件发生故障的主要形式是主轴发热、主轴运转时有噪声、主轴振动大或夹不住刀具等。产生以上故障的主要原因有主轴长期工作产生磨损、主轴切削负荷过大、主轴维护与润滑不良。

三、机械主轴常见故障的维修处理措施：

1、主轴发热、旋转精度下降问题

故障发e68a84e79fa5e9819331333366303131生的现象：加工出来的工件孔精度偏低，圆柱度很差，主轴发热很快，加工噪声很大。

故障原因分析：经过对机床主轴长期观察可以确定，机床主轴的定心锥孔在多次换刀过程中受到损伤，主要损伤原因是使用过程中换刀的拔、插到失误，损伤了主轴定心孔的锥面，维修机械主轴认准机械，专业品质保障，仔细分析后发现主  轴部件的故障原因有四点：

（1）主轴轴承的润滑脂不合要求，混有粉尘杂质和水分，这些杂质主要来源于该加工中心用的没有经过精馏和干燥的压缩空气，在气动清屑时，粉尘和水气进入到主轴轴承的润滑脂内，导致主轴轴承润滑不好，产生大量热河噪声;

（2）主轴内用于定位刀具的锥形孔定位面上有损伤，导致主轴的锥面和刀柄的锥面不能完美配合，加工的孔出现微量偏心;

（3）主轴的前轴承预紧力下降，导致轴承的游隙变大;

（4）主轴内部的自动夹紧装置的弹簧疲劳失效，刀具不能完整拉紧，偏离了原本位置。

针对以上原因，故障处理措施：

（1）更换主轴的前端轴承，使用合格的润滑脂，并调整轴承游隙;

（2）将主轴内锥形孔定位面研磨合格，用涂色法检测保证与刀柄的接触面不低于90%;

（3）更换夹紧装置的弹簧，调整轴承的预紧力。

除此之外，在操作过程中要经常检查主轴的轴孔、刀柄的清洁和配合状况，要增加空气精滤和干燥装置，要合理安排加工工艺，不可使机器超负荷工作。

2、加工中心的主轴部件的拉杆钢球损坏问题

故障发生的现象：主轴内刀具自动夹紧机构的拉杆钢球经常损坏，刀具的刀柄尾部锥面也经常损坏。

故障原因分析：经研究发现，主轴松刀动作与机械手拔刀动作不协调，具体原因是限位开关安装在增压气缸的尾部，在气缸的活塞动作到位时，增压缸的活塞不能及时到位，导致在夹紧结构的机械手还未完全松开时就进行了暴力拔刀，严重损坏了拉杆钢球和拉紧螺钉。

故障处理措施：对油缸和气缸进行清洗，更换密封环，调整压强，使两者动作协调一致，同时定期对气液增压缸进行检查，及时消除安全隐患。

3、主轴部件的定位键损坏问题

故障发生的现象：换刀声音较大，主轴前端拨动刀柄旋转的定位键发生局部变形。

故障原因分析：经过研究发现，换刀过程中的巨大声响发生在机械手插刀阶段，原因是主轴准停位置有误差问题以及主轴换刀的参考点发生漂移问题。加工中心通常采用霍尔元件进行定向检测，霍尔元件的固定螺钉在长时间使用后出现了松动，导致机械手插刀时刀柄的键槽没有对准主轴上的定位键，故而会撞坏定位键;机械主轴维修认准，而主轴换刀的参考点发生漂移可能是CNC系统的电路板发生接触不良、电气参数变化、接近开关固定松动等，参考点漂移导致刀柄插入到主轴锥孔时，锥面直接撞击定心锥孔，产生异响。

故障处理措施：调整霍尔元件的安装位置，并加防松胶紧固，同时调整换刀参考点，更换主轴前端的定位键。除此之外，在加工中心使用过程中要定期检查主轴准停位置和主轴换刀参考点的位置变化，发生异常现象要及时检查。

四、机械主轴的保养：

降低轴承的工作温度，经常采用的办法是润滑油。润滑方式有，油气润滑方式、油液循环润滑两种。在使用这两种方式时要注意以下几点：

1、在采用油液循环润滑时，要保证主轴恒温油箱的油量足够充分。

2、油气润滑方式刚好和油液循环润滑相反，它只要填充轴承空间容量的百分之十时即可。

主轴部件的密封则不仅要防止灰尘、屑末和切削液进入主轴部件，还要防止润滑油的泄漏。主轴部件的密封有接触式和非接触式密封。对于采用油毡圈和耐油橡胶密封圈的接触式密封，要注意检查其老化和破损;对于非接触式密封，为了防止泄漏，重要的是保证回油能够尽快排掉，要保证回油孔的通畅。良好的润滑效果，可以降低轴承的工作温度和延长使用寿命;为此，在操作使用中要注意到：低速时，采用油脂、油液循环润滑;高速时采用油雾、油气润滑方式。但是，在采用油脂润滑时，主轴轴承的封入量通常为轴承空间容积的10%，切忌随意填满，因为油脂过多，会加剧主轴发热。对于油液循环润滑，在操作使用中要做到每天检查主轴润滑恒温油箱，看油量是否充足，如果油量不够，则应及时添加润滑油;同时要注意检查润滑油温度范围是否合适。

结论：

数控机床的主传动承受主动削力，它的功率大小与回转速度直接影响着机床的加工效率。而主轴部件是保证机床加工精度和自动化程度的主要部件，它们对数控机床的性能有着决定性的影响。主轴部件工作性能的主要因素是它的刚度特性。

参考文献

1. 王侃夫，数控机床控制技术与系统【M】.北京：机械工业出版社，2002.