數(shù)控機床主軸故障判斷與維護保養(yǎng)

楊 晉

（中國重汽集團大同齒輪有限公司， 山西 大同 037000）

1 數(shù)控主軸特點及其性能要求

目前，機床都是傳統(tǒng)的臥式，整體設(shè)計具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、外型美觀、性能穩(wěn)定、精度高、噪音低等特點。機床在數(shù)控系統(tǒng)中控制伺服電機、車床主軸和轉(zhuǎn)位刀架，當(dāng)然，機床也可以在自動、手動兩種方式下操作傳動系統(tǒng)。在這樣的要求下，主軸是受切削力的主要部件，轉(zhuǎn)速范圍要求也比較大。

主軸部件的運動精度以及部件本身的結(jié)構(gòu)剛度在加工質(zhì)量、切削效率中起著重要作用。通過旋轉(zhuǎn)精度和速度穩(wěn)定性可以判斷主軸性能。為了滿足生產(chǎn)要求，設(shè)備正常運行，主軸部件應(yīng)該滿足以下要求：

1）良好的回轉(zhuǎn)精度。主軸在沒有受載時，一般使用千分表檢測，主軸轉(zhuǎn)動時前端的徑向跳動，與前端的軸向跳動，總稱為主軸的回轉(zhuǎn)精度。在生產(chǎn)中，回轉(zhuǎn)精度的測量一般分為兩種，一種叫做靜態(tài)測量，現(xiàn)在在生產(chǎn)中一般都是采用靜態(tài)測量，另一種叫做動態(tài)測量[1]。

2）優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，即強度和塑性。在受到外力時，主軸應(yīng)該擁有良好的韌性，使得主軸可以抵抗自身形狀變化。如果剛性不滿足要求，在刀具切削工件時，主軸會發(fā)生一定的形狀改變。如果發(fā)生上述情況時，現(xiàn)實生產(chǎn)加工不僅對工件的加工誤差產(chǎn)生重大影響，還有可能損壞軸承，造成磨損。

3）良好的運動精度，即工作狀態(tài)下主軸旋轉(zhuǎn)時的精度。它和日常所說的低速回轉(zhuǎn)精度不一樣，在運動旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)精度與軸承本身性能、主軸的工作旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)。

4）主軸溫升。主軸在運轉(zhuǎn)過程中，假如溫度升高過快，會造成兩個影響，首先主軸和箱體受熱，直接對加工零件的尺寸精度產(chǎn)生影響；其次，軸承正常潤滑的環(huán)境發(fā)生一定程度的改變，導(dǎo)致軸承潤滑不到位，影響軸承的正常工作。

5）在特殊條件下制作軸的材料，應(yīng)具有一些特殊性能，比如耐磨性，主軸總承只有具備滿足要求的耐磨性，才能在長時間運行過程中保持精度，確保主軸的運行正常。這樣，主軸旋轉(zhuǎn)有一部分關(guān)鍵位置，這些部位要經(jīng)過特殊的熱處理[2]。

2 數(shù)控機床主軸故障判斷

加工零件主要是通過主傳動系統(tǒng)來完成，通過傳動機構(gòu)的機械能轉(zhuǎn)換成主軸上的刀具、切割機，配合高速運轉(zhuǎn)完成主要的動力運動。因此，主傳動系統(tǒng)是零件加工的外部成型的主要環(huán)節(jié)，它的精度高低對零件成品的精度有決定性的影響。筆者將結(jié)合自己的工作經(jīng)驗，對主軸中經(jīng)常出現(xiàn)的故障進(jìn)行總結(jié)，并給出相應(yīng)的解決方法。

1）主軸部位夾緊裝置沒有動作。這里說的主軸故障，主要發(fā)生于應(yīng)用液壓系統(tǒng)夾緊工件的立式、臥式加工中心和數(shù)控車床[3]，主要問題是液壓系統(tǒng)的壓力不足，無法滿足設(shè)定值。如果出現(xiàn)這種情況，首先要檢查液壓站的液壓泵是否正常運行，如果液壓泵運行不正常，先從電氣入手，主要檢查跟泵連接的電路是否有短路或者斷路，其次再檢查機械部分，泵體的軸承是否燒壞等。若問題仍未解決，可能管路等有堵塞，再檢查過濾器和換向閥是否被堵塞，堵塞的部件要拆開用煤油清洗，損壞的部件要及時更換。

2）主軸溫度過高。機械加工過程中，有時會出現(xiàn)主軸運行過程中溫度偏高的現(xiàn)象，這可能是由于摩擦生熱導(dǎo)致的。在處理該問題時，首先檢查潤滑系統(tǒng)是否出現(xiàn)油管斷裂，保證潤滑系統(tǒng)正常提供潤滑脂。其次，在其他部件正常的情況下，檢查主軸兩端是否有周期性的異響，判斷軸承是否有燒傷導(dǎo)致?lián)p壞，出現(xiàn)軸承有問題，組織人員進(jìn)行軸承更換。

3）主軸位置精度差。主軸精度指的是機床的實際進(jìn)給值與指令值產(chǎn)生的差值，該精度值若超過出廠技術(shù)說明書上允許的限定值，即精度出現(xiàn)問題，需立即解決。相應(yīng)的解決辦法為，電氣方面，檢查CNC控制系統(tǒng)和驅(qū)動放大模塊之間、與位置檢測器之間的接線是否出現(xiàn)差錯。機械方面，只能檢查電動機主軸與傳動部件之間的配合情況，這部分一般由主軸廠家進(jìn)行維修。針對上面的幾個問題，電氣部分找到故障發(fā)生位置，進(jìn)行電氣元件更換，機械部分可以組織維修，更換失去精度的部件，恢復(fù)主軸部件精度[4-5]。

4）機床主軸定位精度不準(zhǔn)。導(dǎo)致該問題出現(xiàn)的原因為滑軌運行時，阻力偏大，位置環(huán)的增益或減速環(huán)的低頻增益太低，機械傳動部分有反向間隙,位置環(huán)或速度環(huán)的零點平衡調(diào)整參數(shù)不合理。出現(xiàn)這類情況時，優(yōu)先選擇的維修方法是給滑軌添加潤滑油，減小滑軌與主軸的摩擦力，降低對滑軌的影響，從而達(dá)到調(diào)整預(yù)緊和增益環(huán)更合理的目的。

與此同時，主軸維修完成后，在確保拆除安裝主軸工作結(jié)束和旋轉(zhuǎn)沒問題后，當(dāng)然，還應(yīng)對主軸系統(tǒng)進(jìn)行大約6 h的空轉(zhuǎn)檢查，對電動機轉(zhuǎn)速、負(fù)載指示、兩端軸承溫度進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，電氣機械要保持一致，溫度不會急劇升高[6]。

3 數(shù)控機床主軸日常維護保養(yǎng)

在日常工作過程中，對于工作正常的主軸系統(tǒng)，日常維護保養(yǎng)至關(guān)重要，平時應(yīng)進(jìn)行如下日常維護：

1）操作人員每天在加工過程中，實時監(jiān)控觀察主軸的旋轉(zhuǎn)速度、聲音、溫度等狀態(tài)；

2）電柜的空氣過濾器按照要求進(jìn)行月檢，并且清掃一次；

3）設(shè)備維護人員按照半年周期，組織相關(guān)技術(shù)人員對主軸的絕緣電阻、速度、兩端軸承、潤滑系統(tǒng)進(jìn)行檢測，查看運行是否正常。