加工中心主軸的異常故障分析技巧及處理措施

1.引言

加工中心是高速、高精密、高自動(dòng)化、結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備，在現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用，一旦發(fā)生故障，極大的影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，雖然加工中心都具有著很好的故障自診功能，在加工中心發(fā)生故障時(shí)大部分都會(huì)有報(bào)警信息提示，但有時(shí)候加工中心的故障是綜合形式的，沒(méi)有報(bào)警信息，無(wú)法區(qū)分是機(jī)械問(wèn)題、電氣問(wèn)題，還是液氣壓?jiǎn)栴}、CNC系統(tǒng)，需要維修人員具有較多的知識(shí)和綜合判斷能力和豐富的維修經(jīng)驗(yàn)。本文根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)加工中心常見(jiàn)的主軸故障進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并提出了相應(yīng)的維修措施，為加工中心的維修和維護(hù)提供了有效的借鑒。

2.加工中心主軸的常見(jiàn)故障分析

加工中心的主軸通常使用伺服調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是加工中心有刀具自動(dòng)夾、和切屑自動(dòng)清除裝置以及主軸準(zhǔn)停裝置，常見(jiàn)的主軸故障也多發(fā)生在這些部位，下面對(duì)其進(jìn)行具體的分析。

1.1主軸發(fā)熱、旋轉(zhuǎn)精度下降問(wèn)題

故障發(fā)生的現(xiàn)象：

加工出來(lái)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(guò)對(duì)機(jī)床主軸長(zhǎng)期觀察可以確定，機(jī)床主軸的定心錐孔在多次換刀過(guò)程中受到損傷，主要損傷原因是使用過(guò)程中換刀的拔、插到失誤，損傷了主軸定心孔的錐面。

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(rùn)滑脂不合要求，混有粉塵雜質(zhì)和水分，這些雜質(zhì)主要來(lái)源于該加工中心用的沒(méi)有經(jīng)過(guò)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(rùn)滑脂內(nèi)，導(dǎo)致主軸軸承潤(rùn)滑不好，產(chǎn)生大量噪聲；

（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(rùn)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(guò)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。

1.2加工中心的主軸部件的拉桿鋼球損壞問(wèn)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(kāi)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(kāi)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。

1.3主軸部件的定位鍵損壞問(wèn)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(guò)研究發(fā)現(xiàn)，換刀過(guò)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(wèn)題以及主軸換刀的參考點(diǎn)發(fā)生漂移問(wèn)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(zhǎng)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(méi)有對(duì)準(zhǔn)主軸上的定位鍵，故而會(huì)撞壞定位鍵；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(kāi)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(guò)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?，F(xiàn)象要及時(shí)檢查。

除此之外，加工中心還會(huì)發(fā)生一些其他的故障，在進(jìn)行維修時(shí)，要本著先外圍后內(nèi)部、先軟件后硬件、先機(jī)械后電氣的原則，根據(jù)加工中心的相關(guān)資料和加工工藝，對(duì)故障進(jìn)行仔細(xì)的檢查?逐步縮小故障范圍，Z后確定故障原因，在可行的范圍內(nèi)提出處理措施并記錄下來(lái)供以后維修使用。

3.結(jié)束語(yǔ)

加工中心主軸是加工中心的核心部件，在使用過(guò)程中要對(duì)它細(xì)致的維護(hù)和保養(yǎng)，對(duì)于一些常見(jiàn)的機(jī)械故障要通過(guò)日常的檢查及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，減少加工中心的故障停機(jī)次數(shù)和維修時(shí)間，保證加工中心日常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長(zhǎng)加工中心的使用壽命，為企業(yè)的生產(chǎn)節(jié)省成本。

（來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)）