電主軸維修常見的故障及排除方法

電主軸是最近十年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，它是高速數(shù)控機(jī)床的“核心"部件，它的性能直接決定了機(jī)床的高速加工性能。

由于電主軸是高速精密元件，定期維護(hù)是非常有必要的。電主軸定期維護(hù)如下：

1、電主軸的軸向跳動(dòng)一般要求為0.002mm(2μm)，每年檢測(cè)2次。

2、電主軸內(nèi)錐孔的徑向跳動(dòng)一般要求為0.002mm(2μm)，每年檢測(cè)2次。

3、電主軸芯棒遠(yuǎn)端(250mm)徑向跳動(dòng)一般要求為：0.012mm(12μm)，每年檢測(cè)2次。

4、蝶形彈簧的漲緊力要求為：16~27KN(以HSK63為例)每年檢測(cè)2次。

5、拉刀桿松刀時(shí)伸出的距離為：10.5±0.1mm(以HSK63為例)每年檢測(cè)4次。

主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重的分析及處理過程：

電主軸運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)熱和溫升問題始終是研究的焦點(diǎn)。電主軸單元的內(nèi)部有兩個(gè)主要熱源：一是主軸軸承，另一個(gè)是內(nèi)藏式主電動(dòng)機(jī)。

電主軸單元最凸出的問題是內(nèi)藏式主電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。由于主電動(dòng)機(jī)旁邊就是主軸軸承，如果主電動(dòng)機(jī)的散熱問題解決不好，還會(huì)影響機(jī)床工作的可靠性。主要的解決方法是采用循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)，分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，冷卻介質(zhì)可以是水或油，使電動(dòng)機(jī)與前后軸承都能得到充分冷卻。

主軸軸承是電主軸的核心支承，也是電主軸的主要熱源之一。當(dāng)前高速電主軸，大多數(shù)采用角接觸陶瓷球軸承。因?yàn)樘沾汕蜉S承具有以下特點(diǎn)：

①由于滾珠重量輕，離心力小，動(dòng)摩擦力矩小。

②因溫升引起的熱膨脹小，使軸承的預(yù)緊力穩(wěn)定。

③彈性變形量小，剛度高，壽命長。由于電主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度高，因此對(duì)主軸軸承的動(dòng)態(tài)、熱態(tài)性能有嚴(yán)格要求。合理的預(yù)緊力，良好而充分的潤滑是保證主軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。

采用油霧潤滑，霧化發(fā)生器進(jìn)氣壓為0.25~0.3MPa，選用20#透平油，油滴速度控制在80~100滴/min。潤滑油霧在充分潤滑軸承的同時(shí)，還帶走了大量的熱量。前后軸承的潤滑油分配是非常重要的問題，必須加以嚴(yán)格控制。進(jìn)氣口截面大于前后噴油口截面的總和，排氣應(yīng)順暢，各噴油小孔的噴射角與軸線呈15o夾角，使油霧直接噴入軸承工作區(qū)。

電主軸維修工藝的要點(diǎn)：

1、根據(jù)電主軸的損壞情況，測(cè)量靜態(tài)、動(dòng)態(tài)徑向跳動(dòng)及抬起間隙和軸向竄動(dòng)量。

2、用自制的專用工具拆卸電主軸。清洗并測(cè)量轉(zhuǎn)子擺差和磨損情況。

3、選配軸承。每組軸承的內(nèi)孔及外徑的一致性誤差均要≤0.002~0.003mm，與套筒的內(nèi)孔保持0.004~0.008mm的間隙；與主軸保持0.0025~0.005mm的間隙。在實(shí)際操作中，以雙手大拇指能將軸承推入套筒的配合為最好。過緊會(huì)引起軸承外環(huán)變形，軸承溫升過高，過松則降低磨頭的剛度。

4、軸承的清潔，是保證軸承正常工作及使用壽命的重要環(huán)節(jié)，切勿用壓縮空氣吹轉(zhuǎn)軸承，因壓縮空氣中的硬性微粒會(huì)使?jié)L道拉毛。

5、圓錐軸承或角接觸球軸承一定注意軸承安裝方向，否則達(dá)不到回轉(zhuǎn)精度要求。整個(gè)裝配過程采用專用工具，以消除裝配誤差，保證裝配質(zhì)量。

6、當(dāng)套筒內(nèi)孔變形、圓度超差，或與軸承配合過松時(shí)，可采用局部電鍍法進(jìn)行補(bǔ)償再研磨至要求，軸頸處也可采用此法。

7、電主軸上的圓螺母、油封蓋等零件的端面分別與軸承內(nèi)外環(huán)的端面緊密接觸，因而其螺紋部分與端面的垂直度要求很高，可以采用涂色法檢查接觸情況。若接觸率<80%，可研磨端面，使之達(dá)到垂直度要求。此項(xiàng)工作很重要，它的精度會(huì)影響磨床主軸接長桿的徑向跳動(dòng)，從而影響到磨削工件的表面粗糙度。

8、裝配后的電主軸進(jìn)行軸向調(diào)整（調(diào)整時(shí)用拉簧秤測(cè)量），同時(shí)應(yīng)測(cè)量靜態(tài)、動(dòng)態(tài)徑向跳動(dòng)及抬起間隙，直至達(dá)到裝配工藝要求。

9、在機(jī)器實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，排除裝配、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的熱變形等因素的影響，在一定轉(zhuǎn)速下，應(yīng)用動(dòng)平衡儀對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡。

電主軸常見故障的維修分析與排除方法：

1、主軸發(fā)熱

（1）主軸軸承預(yù)緊力過大，造成主軸回轉(zhuǎn)時(shí)摩擦過大，引起主軸溫度急劇升高。

故障排除方法：可以通過重新調(diào)整主軸軸承預(yù)緊力加以排除。

（2）主軸軸承研傷或損壞，也會(huì)造成主軸回轉(zhuǎn)時(shí)摩擦過大，引起主軸溫度急劇升高。

故障排除方法：可以通過更換新軸承加以排除。

（3）主軸潤滑油臟或有雜質(zhì)，也會(huì)造成主軸回轉(zhuǎn)時(shí)阻力過大，引起主軸溫度升高。

故障排除方法：通過清洗主軸箱，重新?lián)Q油加以排除。

（4）主軸軸承潤滑油脂耗盡或潤滑油脂過多，也會(huì)造成主軸回轉(zhuǎn)時(shí)阻力、摩擦過大，引起主軸溫度升高。

故障排除方法：通過重新涂抹潤滑脂加以排除。

2、主軸強(qiáng)力切削時(shí)停轉(zhuǎn)

（1）主軸電動(dòng)機(jī)與主軸連接的傳動(dòng)帶過松，造成主軸傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小，強(qiáng)力切削時(shí)主軸轉(zhuǎn)矩不足，產(chǎn)生報(bào)警，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)停機(jī)。

故障排除方法：通過重新調(diào)整主軸傳動(dòng)帶的張緊力，加以排除。

（2）主軸電動(dòng)機(jī)與主軸連接的傳動(dòng)帶表面有油，造成主軸傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)帶打滑，強(qiáng)力切削時(shí)主軸轉(zhuǎn)矩不足，產(chǎn)生報(bào)警，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)停機(jī)。

故障排除方法：通過用汽油或酒精清洗后擦干凈加以排除。

（3）主軸電動(dòng)機(jī)與主軸連接的傳動(dòng)帶使用過久而失效，造成主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?zé)o法傳動(dòng)，強(qiáng)力切削時(shí)主軸轉(zhuǎn)矩不足，產(chǎn)生報(bào)警，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)停機(jī)。

故障排除方法：通過更換新的主軸傳動(dòng)帶加以排除。

（4）主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的離合器、聯(lián)軸器連接、調(diào)整過松或磨損，造成主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)誤差過大，強(qiáng)力切削時(shí)主軸振動(dòng)強(qiáng)烈。產(chǎn)生報(bào)警，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)停機(jī)。

故障排除方法：通過調(diào)整、更換離合器或聯(lián)軸器加以排除。

3、主軸工作時(shí)噪聲過大

（1）主軸部件動(dòng)平衡不良，使主軸回轉(zhuǎn)時(shí)振動(dòng)過大，引起工作噪聲。

故障排除方法：需要機(jī)床生產(chǎn)廠家的專業(yè)人員對(duì)所有主軸部件重新進(jìn)行動(dòng)平衡檢查與調(diào)試。

（2）主軸傳動(dòng)齒輪磨損，使齒輪嚙合間隙過大，主軸回轉(zhuǎn)時(shí)沖擊振動(dòng)過大，引起工作噪聲。

故障排除方法：需要機(jī)床生產(chǎn)廠家的專業(yè)人員對(duì)主軸傳動(dòng)齒輪進(jìn)行檢查、維修或更換。

（3）主軸支承軸承拉毛或損壞，使主軸回轉(zhuǎn)間隙過大，回轉(zhuǎn)時(shí)沖擊、振動(dòng)過大，引起工作噪聲。

故障排除方法：需要機(jī)床生產(chǎn)廠家的專業(yè)人員對(duì)軸承進(jìn)行檢查、維修或更換。

（4）主軸傳動(dòng)帶松弛或磨損，使主軸回轉(zhuǎn)時(shí)摩擦過大，引起工作噪聲。

故障排除方法：通過調(diào)整或更換傳動(dòng)帶加以排除。

4、刀具無法夾緊

（1）碟形彈簧位移量太小，使主軸抓刀、夾緊裝置無法到達(dá)正確位置，刀具無法夾緊。

故障排除方法：通過調(diào)整碟形彈簧行程長度加以排除。

（2）彈簧夾頭損壞，使主軸夾緊裝置無法夾緊刀具。

故障排除方法：通過更換新彈簧夾頭加以排除。

（3）碟形彈簧失效，使主軸抓刀、夾緊裝置無法運(yùn)動(dòng)到達(dá)正確位置，刀具無法夾緊。

故障排除方法：通過更換新碟形彈簧加以排除。

（4）刀柄上拉釘過長，頂撞到主軸抓刀、夾緊裝置，使其無法運(yùn)動(dòng)到達(dá)正確位置，刀具無法夾緊。

故障排除方法：通過調(diào)整或更換拉釘，并正確安裝加以排除。

5、刀具夾緊后不能松開

（1）松刀液壓缸壓力和行程不夠。

故障排除方法：通過調(diào)整液壓力和行程開關(guān)位置加以排除。

（2）碟形彈簧壓合過緊，使主軸夾緊裝置無法*運(yùn)動(dòng)到達(dá)正確位置，刀具無法松開。

故障排除方法：通過調(diào)整碟形彈簧上的螺母，減小彈簧壓合量加以排除。

電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪音低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，可以減少齒輪傳動(dòng)，簡(jiǎn)化機(jī)床外形設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)主軸定位，是高速主軸單元中一種理想結(jié)構(gòu)。電主軸作為高速數(shù)控機(jī)床最關(guān)鍵部件，其性能好壞在很大程度上決定了整臺(tái)高速機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)效率，電主軸作為加工中心的核心部件，它將機(jī)床主軸與交流伺服電機(jī)軸合二為一，即將主軸電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子直接裝入主軸組件的內(nèi)部，并經(jīng)過精確的動(dòng)平衡校正，具有良好的回轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性，形成一個(gè)wan美的高速主軸單元，也被稱為內(nèi)裝式電主軸，其間不再使用皮帶齒輪傳動(dòng)副，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸系統(tǒng)的“零傳動(dòng)"，通電后轉(zhuǎn)子直接帶動(dòng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)。