淺談數(shù)控車床主軸故障維修

徐俊

摘　要：機(jī)械制造業(yè)是一個國家國民經(jīng)濟(jì)的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一，數(shù)控機(jī)床作為一種較昂貴的精密設(shè)備，如在生產(chǎn)中出現(xiàn)一些故障，將會對正在加工的產(chǎn)品零件精度造成直接或間接的影響。同時，在生產(chǎn)組裝數(shù)控車床的過程中，主軸是非常重要的部件，會直接影響到加工零件的尺寸精度，因此，有效的精度調(diào)整和及時的診斷維修都非常關(guān)鍵。掌握一些高效的恢復(fù)主軸精度的方法，能夠?yàn)檐囅髁慵某叽缇忍峁┍Ｕ?，也促進(jìn)加工制造業(yè)的良性發(fā)展。

關(guān)鍵詞：維修方法；主軸精度調(diào)整；數(shù)控機(jī)床維修

0　引言

數(shù)控機(jī)床主軸部件由傳動件、軸承、法蘭盤等組成，主要作用是支撐傳動零件，帶動工件以及刀具旋轉(zhuǎn)。主軸剛度和運(yùn)動精度直接決定著加工質(zhì)量與切削效率。在運(yùn)行時，作為機(jī)床主運(yùn)動部件的主軸是支撐傳動時轉(zhuǎn)矩，通過機(jī)床主軸良好穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，來帶動其他工件，從而使機(jī)床主軸表面形成穩(wěn)定的成形運(yùn)動。

1　數(shù)控車床主軸精度調(diào)整方法

CK6140車床的主軸主要作用是用來支撐和夾持回轉(zhuǎn)類零件，其自身的精度對加工的產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵作用。安裝車床主軸的過程中，卡盤和軸套屢屢發(fā)生超差或者磨損，造成主軸圓跳動超差，會直接影響到車削零件。因而，在數(shù)控車床主軸加工制造中，需要有效控制機(jī)床主軸的圓度、同軸度不大于0.01mm。

主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：主軸前后軸頸的直徑D1、D2，內(nèi)孔直徑d，前端懸伸量a，主要支承間的跨距L，如圖1所示。

主軸精度調(diào)整步驟如下：

①主軸預(yù)檢：精確地調(diào)整數(shù)控車床的主軸精度的步，是預(yù)檢主軸生產(chǎn)制造全過程，及時排查出現(xiàn)的問題。預(yù)檢的主要內(nèi)容就是做好整個車床主軸外圓磨損與跳動頻率，將車床主軸的加工生產(chǎn)誤差控制在0.005-0.01mm。

②拆卸主軸前調(diào)整幾何精度：CK6140機(jī)床主軸前端采用兩只成組角接觸球軸承，通過前支撐套并有螺母預(yù)緊，后端采用圓柱滾子軸承，徑向間隙通過兩螺母調(diào)節(jié)。若機(jī)床主軸剛度較好，此時進(jìn)行切削加工便有保障。與此同時，在生產(chǎn)實(shí)踐中，維修人員還會適時調(diào)整和控制車床主軸移動方向和合適間隙，進(jìn)一步提升車床主軸加工生產(chǎn)效率與加工質(zhì)量。

③測試主軸動態(tài)精度：做好機(jī)床主軸溫升試驗(yàn)工作，能夠有效規(guī)避在實(shí)際測量期間出現(xiàn)誤差，通過監(jiān)測主軸空運(yùn)行狀態(tài)時相關(guān)軸承組件的溫升規(guī)律，采用合適的潤滑方案來合理分配和調(diào)整整個主軸溫度的分布狀況。影響機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度的因素分別是主軸精度、軸承精度和對應(yīng)的主軸孔精度，因此在主軸單元裝配前首先要保證主軸、軸承、主軸孔的精度才能夠使得主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時的動態(tài)誤差在允許值以內(nèi)。

④對于車床主軸誤差較大，需要拆下進(jìn)行維修，具體維修流程如圖2所示。

2　數(shù)控機(jī)床主軸維修方法

2.1 噴涂熱修復(fù)檢修方法

噴涂熱修復(fù)法是指為了保證整個主軸修復(fù)的質(zhì)量，查閱有關(guān)資料并結(jié)合機(jī)床主軸組織與結(jié)構(gòu)來選用和噴灑相應(yīng)的材料，其中以金屬材料Z為常用。根據(jù)主軸的厚度，合理控制噴涂的材料的厚度，維修實(shí)踐表明，一般修復(fù)材料厚度控制在0.05-0.2mm之間較為適宜。與此同時，在噴涂作業(yè)中，為了保證始終在低溫的狀態(tài)下工作，積極做好主軸溫度的控制措施，更要避免發(fā)生主軸破損現(xiàn)象。

2.2 刮研修復(fù)方法

數(shù)控車床主軸在長期運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)圓跳動超差等現(xiàn)象，如該主軸的軸承組件含有錐度套的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)銅錐度套出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，可采用刮研修復(fù)法。通過刮研修復(fù)作業(yè)可以消除主軸存在的誤差，從而保證數(shù)控車床主軸的動態(tài)精度符合要求。在使用該方法的修復(fù)作業(yè)時，注意消除在維修過程中的有較大內(nèi)應(yīng)力，該修復(fù)法需要選擇合適的機(jī)床的尺寸和主軸的大小。

2.3 電鍍修復(fù)方法

進(jìn)行修復(fù)車床主軸鍍鉻層作業(yè)時，嚴(yán)格控制主軸部件的相關(guān)尺寸精度，仔細(xì)了解該機(jī)床的實(shí)際使用時的技術(shù)要求，有針對性的強(qiáng)化主軸表面硬度，防止修復(fù)后在運(yùn)行期間快速發(fā)生磨損現(xiàn)象。采用電鍍法修復(fù)主軸時，鍍鉻層的厚度控制在0.03mm以內(nèi)。電鍍作業(yè)會產(chǎn)生一些有毒有害物質(zhì)，在保證質(zhì)量的前提下，盡量少用鉻金屬，Z大限度減少對周圍環(huán)境的污染。

2.4 主軸部件維修后的精度檢查

完成主軸檢查和維修作業(yè)后，為了保證數(shù)控機(jī)床主軸單元的動態(tài)精度和穩(wěn)定性要求，有專業(yè)維修人員和操作工合作對整?機(jī)床主軸單元技術(shù)狀況進(jìn)行檢測和跟蹤。分別檢測靜態(tài)精度和動態(tài)精度，在完成機(jī)床主軸的靜動態(tài)精度檢查之后，需填寫和完善記錄表格，做好檢測單和記錄表格歸檔管理工作，以便將來維修時隨時調(diào)用和參考查閱。

3　主傳動系統(tǒng)常見故障維修實(shí)例

故障現(xiàn)象：一臺CK6140數(shù)控車床主軸箱噪聲過大。

首先要判斷是否因電機(jī)故障而造成，脫開傳動帶，單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)，聲音正常。

接下來需從以下幾個方面逐一進(jìn)行排查：主軸部件的動平衡沒有達(dá)到預(yù)定值;齒輪嚙合間隙不均勻或齒輪制造精度差;軸承損壞;傳動軸發(fā)生彎曲變形;傳動帶長度過長或松動、磨損;潤滑不良，主軸傳動部位缺油。

故障排除方法：動平衡問題需要將主軸單元拆下重新做動平衡;調(diào)整齒輪嚙合間隙或者更換齒輪;更換新軸承;更換傳動軸或者研磨修正;調(diào)整傳動帶松緊度或者更換新帶;更換潤滑脂、添加潤滑油，保證潤滑油路暢通。

機(jī)床的維修工作，不要僅僅局限于已發(fā)生故障時，被動地去做排除當(dāng)前故障和修復(fù)磨損變形零件的工作，還應(yīng)注意機(jī)床的規(guī)范使用，注重日常保養(yǎng)，長期堅(jiān)持做好預(yù)防性維修維護(hù)工作。

4　數(shù)控車床系統(tǒng)性維護(hù)

①操作人員每班嚴(yán)格按照設(shè)備操作規(guī)程規(guī)范操作，操作者和維修人員嚴(yán)格執(zhí)行維修維護(hù)制度。

②保持電氣柜和強(qiáng)電柜的密封性，防止空氣中的油霧、灰塵及金屬粉末吸附在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的電路板或電子元件上，灰塵堆積會使元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致電路板損壞。炎熱天氣嚴(yán)禁采用打開數(shù)控柜門的方式來散熱，始終保持換氣扇或電柜上空調(diào)的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。

③定期清掃電器柜的散熱通風(fēng)裝置，每月清理清潔防塵墊和過濾網(wǎng)，及時更換破損的過濾網(wǎng)等防塵裝置。防止因散熱通風(fēng)通道堵塞而引起電器柜內(nèi)溫度過高。

④對于數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出裝置在日常使用時要用力合適，禁止野蠻操作，按鍵等出現(xiàn)松動要及時維修更換，不能帶故障進(jìn)行操作。

⑤數(shù)控機(jī)床運(yùn)行時注意運(yùn)轉(zhuǎn)部件的聲音，發(fā)現(xiàn)有異響，要及時排查，如果是電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音過大，需要檢查是否是直流電動機(jī)電刷的磨損過渡，磨損的電刷會影響電動機(jī)的性能。因此，每年應(yīng)對數(shù)控車床電動機(jī)電刷進(jìn)行檢查或更換。

⑥當(dāng)FANNUC系統(tǒng)出現(xiàn)BAT報(bào)警時，一定要在系統(tǒng)上電時進(jìn)行新電池的更換，防止造成系統(tǒng)參數(shù)的丟失。數(shù)控機(jī)床長期不用時也要經(jīng)常通電運(yùn)轉(zhuǎn)，每月至少通電運(yùn)轉(zhuǎn)一兩次。

⑦注意做好主傳動鏈的預(yù)防性維護(hù)工作，定期檢查和調(diào)整主軸傳動帶的松緊度和磨損情況，避免發(fā)生因帶傳動打滑造成的打轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

⑧定期檢查數(shù)控機(jī)床各部位的潤滑情況，對潤滑油箱、油杯等要及時補(bǔ)充油量，及時更換新油和清洗過濾網(wǎng)。

⑨對于加工精度要求較高的場合，要定期進(jìn)行數(shù)控車床整體精度的維護(hù)工作，可以通過對車床水平重新校正和機(jī)械精度檢查恢復(fù)的途徑進(jìn)行。

⑩數(shù)控車床機(jī)械精度的修正方法分為軟硬兩種。其中，軟件方法主要是通過系統(tǒng)參數(shù)補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行，譬如滾珠絲杠傳動的反向間隙補(bǔ)償、修正坐標(biāo)定位誤差的補(bǔ)償量等;硬件修正方法是在車床大修時進(jìn)行，如導(dǎo)軌修刮、鏟磨、滾珠絲杠螺母副預(yù)緊調(diào)整、鑲條的更換等。

5　結(jié)束語

車床主軸是機(jī)床結(jié)構(gòu)部件中非常關(guān)鍵的部分，主軸具有高速度，高精度，高效率，低噪音的特點(diǎn)，及時有效的做好預(yù)防性維修維護(hù)工作以及操作者每班次規(guī)范的操作與維護(hù)保養(yǎng)，都會直接或間接影響機(jī)床的整體精度。同時，科學(xué)規(guī)范的對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行維修維護(hù)也會大大降低數(shù)控機(jī)床的故障率和停機(jī)率。

總之，機(jī)床良好的技術(shù)狀態(tài)需要操作者、維修工和生產(chǎn)管理者在日常工作中保持協(xié)調(diào)一致和齊心合力。

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來源：《內(nèi)燃機(jī)與配件》2020年