中高速機(jī)械主軸維修實(shí)踐

付云升 富大為

（大連三洋壓縮機(jī)整備中心 遼寧大連）

一、簡介

公司機(jī)械加工車間各種進(jìn)口品牌的多軸聯(lián)動(dòng)加工中心很多，設(shè)備使用的各類主軸種類也很多，然而故障后由于維修費(fèi)用昂貴，又涉及技術(shù)保密協(xié)議等，給主軸維修工作帶來較大困難。經(jīng)過不斷實(shí)踐探索，現(xiàn)已經(jīng)掌握了一些基本維修技術(shù)，能夠?qū)λ善諱C-600VF立式加工中心，MC-600H-40-PC2S臥式加工中心，寧夏小巨人VTC-20C立式加工中心，新瀉CL-3臥式，新機(jī)械技研SD系列等加工中心的中高速主軸進(jìn)行自主維修調(diào)試。以下就松浦MAM-600HG臥式加工中心的高速主軸維修作簡單介紹。

二、松浦MAM-600HG臥式加工中心高速主軸維修

設(shè)備是日本松浦機(jī)械1998年制造的產(chǎn)品，主軸最高工作轉(zhuǎn)速8000 r/min，采用脂潤滑，無潤滑脂添加裝置，主軸使用壽命短（公司實(shí)行24 h不停機(jī)連續(xù)作業(yè)的倒班制度），一般2年左右就需要返日本維修更換，到后期維修頻次更快，僅能夠使用半年，時(shí)間和資金浪費(fèi)嚴(yán)重。從日本廠家要來主軸圖，受技術(shù)保密協(xié)議限制在此僅給出主軸簡圖（圖1）。

圖1 松浦600HG主軸簡圖

經(jīng)過研究決定，公司內(nèi)自主維修主軸，事前編制了《松浦600HG主軸維修流程》，詳細(xì)規(guī)定了拆卸順序、相互裝配標(biāo)識、清洗檢測以及安裝試運(yùn)轉(zhuǎn)的注意事項(xiàng)。尤其是檢測，為保證測量的準(zhǔn)確度，將全部零部件放置在相對恒溫的計(jì)量室中24 h后，再進(jìn)行精確測量。主軸使用的軸承和潤滑劑品質(zhì)，決定著主軸的精度和使用壽命，原主軸前端使用的是一對DB組合NSK公司80BNC10SN陶瓷球角接觸球軸承，后端使用的是SKF單列圓柱滾子軸承N1014KTN/SP，使用潤滑脂不詳。通過查閱最新軸承樣本手冊，確定使用80BNC10SN的升級換代產(chǎn)品80BNR10-HTYNSUELP4Y。單列圓柱滾子仍使用原品牌和型號SKF N1014KTN/SP，潤滑脂選用德國NOK-KLUBER15。此次維修的主軸是2011年5月更換，2011年10月故障停機(jī)，停機(jī)原因是工作噪聲大。拆卸主軸前后法蘭和壓蓋檢查，發(fā)現(xiàn)前端角接觸軸承保持架損壞，見圖2。

主軸上的零部件由于使用工況不同，會(huì)或多或少地產(chǎn)生很多油污及銹蝕現(xiàn)象，一般可先用煤油進(jìn)行清洗，然后采用超聲波清洗機(jī)對其進(jìn)行超聲清洗，清洗干凈后，放置在恒溫的計(jì)量室內(nèi)24 h，然后進(jìn)行測量。同時(shí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的預(yù)壓量和調(diào)整范圍，準(zhǔn)備墊環(huán)。

表1 檢測主軸各部振動(dòng)量值

圖2 主軸前端角接觸軸承保持架損壞

三、主軸軸承的裝配

軸承的裝配是主軸維修過程中直接影響主軸精度、壽命的最重要環(huán)節(jié)，即使細(xì)小的塵埃也會(huì)給軸承帶來不利影響，適宜在環(huán)境清潔干凈、恒溫的房間進(jìn)行。按照《松浦600HG主軸維修流程》拆卸部分的相反步驟進(jìn)行裝配。為了維持原主軸動(dòng)平衡狀態(tài)，各部件與軸的位置角度關(guān)系保持不變（根據(jù)拆卸時(shí)的標(biāo)識），如鎖緊螺母不能回原位置鎖緊，可以墊適當(dāng)厚度的間隙墊環(huán)，以保證其與軸的角度關(guān)系。在裝配經(jīng)過清洗、脫脂、添加定量NOK-KLUBER15潤滑脂后的軸承時(shí)，為了避免裝配時(shí)對精密軸承的傷害，軸承內(nèi)圈與軸的過盈配合采用加熱軸承的熱裝方式。根據(jù)80BNR10HTYNSUELP4Y軸承微預(yù)壓的裝配要求，考慮高速主軸工作時(shí)的溫升，主軸前端DB組合角接觸軸承預(yù)壓量設(shè)計(jì)為-0.008 mm（加150 μm墊環(huán)），主軸后端圓柱滾子軸承調(diào)整量設(shè)計(jì)為0.4 mm，保證鎖緊螺母鎖緊時(shí)圓柱滾子軸承零游隙或負(fù)游隙，外環(huán)加100 μm墊環(huán)，保證主軸尾端壓蓋壓緊外環(huán)，各法蘭的緊固螺栓全部按標(biāo)準(zhǔn)安全力矩分3次以上緊固。主軸安裝完成后檢測，尾端偏擺0.004 mm，前端錐孔偏擺0.001 mm，主軸軸向串動(dòng)0.002 mm，達(dá)到了日本廠家維修返回的檢測指標(biāo)。

四、主軸試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整

主軸維修完成后，還需要滿足生產(chǎn)使用要求，必須對主軸進(jìn)行安裝、調(diào)試和動(dòng)平衡檢測。按照《松浦600HG主軸維修流程》，在對主軸聯(lián)軸器、主軸對刀柄夾緊量、主軸承載量進(jìn)行調(diào)整裝配完成后，再對主軸進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)整。在500 r/min下使主軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)12 h，使軸承內(nèi)的潤滑脂均勻分布。

1.動(dòng)平衡檢測調(diào)整

在主軸充分低速運(yùn)轉(zhuǎn)后，逐漸分段短時(shí)間提高主軸轉(zhuǎn)速，使用振動(dòng)測量儀檢測主軸的動(dòng)平衡狀態(tài)，每次增加1000 r/min，利用主軸尾端動(dòng)平衡塊上調(diào)節(jié)螺釘?shù)姆植己托肷疃日{(diào)整動(dòng)平衡狀態(tài)，必要時(shí)拆卸、安裝主軸，反復(fù)調(diào)整。直至轉(zhuǎn)速達(dá)到8000 r/min時(shí)，主軸振動(dòng)數(shù)值在合格范圍內(nèi)，此時(shí)動(dòng)平衡調(diào)整完畢。

2.試運(yùn)轉(zhuǎn)

在1000 r/min轉(zhuǎn)下旋轉(zhuǎn)1 h。在2000 r/min轉(zhuǎn)下旋轉(zhuǎn)1 h。在3000 r/min轉(zhuǎn)下旋轉(zhuǎn)1 h。此時(shí)，觸摸主軸法蘭和后部法蘭，確認(rèn)是否發(fā)熱。每隔5 min確認(rèn)一次。（注意）主軸很熱時(shí)，降低主軸轉(zhuǎn)速30 min以上。待熱度充分降下之后，再恢復(fù)到相同的轉(zhuǎn)速。若可以順利試運(yùn)轉(zhuǎn)30 min而熱度不上升的話，再提升到下一個(gè)轉(zhuǎn)速。特別是轉(zhuǎn)速達(dá)到4000 r/min以上時(shí)發(fā)熱會(huì)增大，所以有必要經(jīng)常確認(rèn)法蘭部周圍的溫度，邊確認(rèn)邊提高轉(zhuǎn)數(shù)。

3.連續(xù)試運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速和時(shí)間

在4000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在2000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在4000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在5000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在2000 r/min下旋轉(zhuǎn) 30 min；在 5000 r/min下旋轉(zhuǎn) 30 min；在6000 r/min下旋轉(zhuǎn) 30 min；在2000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在6000 r/min下旋轉(zhuǎn) 30 min；在7000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在3000 r/min下旋轉(zhuǎn) 30 min；在7000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在8000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在3000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min；在8000 r/min下旋轉(zhuǎn)30 min結(jié)束。

試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)絕對不能中途停止，若是在中途不得不離開機(jī)器旁的情況下，要將轉(zhuǎn)數(shù)降到500 r/min轉(zhuǎn)。夜里也不要停止主軸的旋轉(zhuǎn)。

從3000 r/min開始對主軸及電機(jī)記錄振動(dòng)數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)可知主軸動(dòng)平衡合格。根據(jù)GB/T 9239.1-2006/ISO 1940-1：2003標(biāo)準(zhǔn)，允許振動(dòng)量值＜0.4 mm/s，實(shí)測最大振動(dòng)量值0.26 mm/s（表1）。至此，松浦MAM-600HG臥式加工中心的高速主軸維修完畢。