電主軸維修常見(jiàn)的故障及排除方法

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

由于電主軸是高速精密元件，定期維護是非常有必要的。電主軸定期維護如下：

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

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

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

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

主軸高速旋轉時(shí)發(fā)熱嚴重的分析及處理過(guò)程：

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

電主軸單元最凸出的問(wèn)題是內藏式主電動(dòng)機的發(fā)熱。由于主電動(dòng)機旁邊就是主軸軸承，如果主電動(dòng)機的散熱問(wèn)題解決不好，還會(huì )影響機床工作的可靠性。主要的解決方法是采用循環(huán)冷卻結構，分外循環(huán)和內循環(huán)兩種，冷卻介質(zhì)可以是水或油，使電動(dòng)機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。當前高速電主軸，大多數采用角接觸陶瓷球軸承。因為陶瓷球軸承具有以下特點(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，使軸承的預緊力穩定。

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

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(wèn)題，必須加以嚴格控制。進(jìn)氣口截面大于前后噴油口截面的總和，排氣應順暢，各噴油小孔的噴射角與軸線(xiàn)呈15o夾角，使油霧直接噴入軸承工作區。

電主軸維修工藝的要點(diǎn)：

1、根據電主軸的損壞情況，測量靜態(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(zhuān)用工具拆卸電主軸。清洗并測量轉子擺差和磨損情況。

3、選配軸承。每組軸承的內孔及外徑的一致性誤差均要≤0.002~0.003mm，與套筒的內孔保持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(guò)緊會(huì )引起軸承外環(huán)變形，軸承溫升過(guò)高，過(guò)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，切勿用壓縮空氣吹轉軸承，因壓縮空氣中的硬性微粒會(huì )使滾道拉毛。

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

6、當套筒內孔變形、圓度超差，或與軸承配合過(guò)松時(shí)，可采用局部電鍍法進(jìn)行補償再研磨至要求，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，使之達到垂直度要求。此項工作很重要，它的精度會(huì )影響磨床主軸接長(cháng)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)行軸向調整（調整時(shí)用拉簧秤測量），同時(shí)應測量靜態(tài)、動(dòng)態(tài)徑向跳動(dòng)及抬起間隙，直至達到裝配工藝要求。

9、在機器實(shí)際運轉條件下，排除裝配、機器運轉時(shí)的熱變形等因素的影響，在一定轉速下，應用動(dòng)平衡儀對轉子進(jìn)行動(dòng)平衡。

電主軸常見(jiàn)故障的維修分析與排除方法：

1、主軸發(fā)熱

（1）主軸軸承預緊力過(guò)大，造成主軸回轉時(shí)摩擦過(guò)大，引起主軸溫度急劇升高。

故障排除方法：可以通過(guò)重新調整主軸軸承預緊力加以排除。

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

故障排除方法：可以通過(guò)更換新軸承加以排除。

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

故障排除方法：通過(guò)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(guò)多，也會(huì )造成主軸回轉時(shí)阻力、摩擦過(guò)大，引起主軸溫度升高。

故障排除方法：通過(guò)重新涂抹潤滑脂加以排除。

2、主軸強力切削時(shí)停轉

（1）主軸電動(dòng)機與主軸連接的傳動(dòng)帶過(guò)松，造成主軸傳動(dòng)轉矩過(guò)小，強力切削時(shí)主軸轉矩不足，產(chǎn)生報警，數控機床自動(dòng)停機。

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

（2）主軸電動(dòng)機與主軸連接的傳動(dòng)帶表面有油，造成主軸傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)帶打滑，強力切削時(shí)主軸轉矩不足，產(chǎn)生報警，數控機床自動(dòng)停機。

故障排除方法：通過(guò)用汽油或酒精清洗后擦干凈加以排除。

（3）主軸電動(dòng)機與主軸連接的傳動(dòng)帶使用過(guò)久而失效，造成主軸電動(dòng)機轉矩無(wú)法傳動(dòng)，強力切削時(shí)主軸轉矩不足，產(chǎn)生報警，數控機床自動(dòng)停機。

故障排除方法：通過(guò)更換新的主軸傳動(dòng)帶加以排除。

（4）主軸傳動(dòng)機構中的離合器、聯(lián)軸器連接、調整過(guò)松或磨損，造成主軸電動(dòng)機轉矩傳動(dòng)誤差過(guò)大，強力切削時(shí)主軸振動(dòng)強烈。產(chǎn)生報警，數控機床自動(dòng)停機。

故障排除方法：通過(guò)調整、更換離合器或聯(lián)軸器加以排除。

3、主軸工作時(shí)噪聲過(guò)大

（1）主軸部件動(dòng)平衡不良，使主軸回轉時(shí)振動(dòng)過(guò)大，引起工作噪聲。

故障排除方法：需要機床生產(chǎn)廠(chǎng)家的專(zhuān)業(yè)人員對所有主軸部件重新進(jìn)行動(dòng)平衡檢查與調試。

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

故障排除方法：需要機床生產(chǎn)廠(chǎng)家的專(zhuān)業(yè)人員對主軸傳動(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，使主軸回轉間隙過(guò)大，回轉時(shí)沖擊、振動(dòng)過(guò)大，引起工作噪聲。

故障排除方法：需要機床生產(chǎn)廠(chǎng)家的專(zhuān)業(yè)人員對軸承進(jìn)行檢查、維修或更換。

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

故障排除方法：通過(guò)調整或更換傳動(dòng)帶加以排除。

4、刀具無(wú)法夾緊

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

故障排除方法：通過(guò)調整碟形彈簧行程長(cháng)度加以排除。

（2）彈簧夾頭損壞，使主軸夾緊裝置無(wú)法夾緊刀具。

故障排除方法：通過(guò)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(wú)法運動(dòng)到達正確位置，刀具無(wú)法夾緊。

故障排除方法：通過(guò)更換新碟形彈簧加以排除。

（4）刀柄上拉釘過(guò)長(cháng)，頂撞到主軸抓刀、夾緊裝置，使其無(wú)法運動(dòng)到達正確位置，刀具無(wú)法夾緊。

故障排除方法：通過(guò)調整或更換拉釘，并正確安裝加以排除。

5、刀具夾緊后不能松開(kāi)

（1）松刀液壓缸壓力和行程不夠。

故障排除方法：通過(guò)調整液壓力和行程開(kāi)關(guān)位置加以排除。

（2）碟形彈簧壓合過(guò)緊，使主軸夾緊裝置無(wú)法*運動(dòng)到達正確位置，刀具無(wú)法松開(kāi)。

故障排除方法：通過(guò)調整碟形彈簧上的螺母，減小彈簧壓合量加以排除。

電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪音低、響應快等優(yōu)點(diǎn)，可以減少齒輪傳動(dòng)，簡(jiǎn)化機床外形設計，易于實(shí)現主軸定位，是高速主軸單元中一種理想結構。電主軸作為高速數控機床最關(guān)鍵部件，其性能好壞在很大程度上決定了整臺高速機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，它將機床主軸與交流伺服電機軸合二為一，即將主軸電機的定子、轉子直接裝入主軸組件的內部，并經(jīng)過(guò)精確的動(dòng)平衡校正，具有良好的回轉精度和穩定性，形成一個(gè)wan美的高速主軸單元，也被稱(chēng)為內裝式電主軸，其間不再使用皮帶齒輪傳動(dòng)副，從而實(shí)現機床主軸系統的“零傳動(dòng)"，通電后轉子直接帶動(dòng)主軸運轉。