加工中心主軸錐孔嚴(yán)重?fù)p傷簡(jiǎn)易修復(fù)方法

張 強(qiáng)

（山西平陽(yáng)重工機(jī)械有限責(zé)任公司，山西侯馬 0 430020）

0 引言

公司一臺(tái)DMU1O3V 立式加工中心在進(jìn)行工件銑外圓工序時(shí)，出現(xiàn)異常尖叫聲后操作工緊急停車，手動(dòng)恢復(fù)到安全區(qū)域檢查，發(fā)現(xiàn)工件外圓斷續(xù)加工，刀柄在主軸錐孔內(nèi)能夠晃動(dòng)，主軸錐孔口部有嚴(yán)重?cái)D壓損傷。操作工人害怕因設(shè)備損壞受到公司設(shè)備部門處理，就利用手持風(fēng)砂輪對(duì)主軸錐孔損傷部位進(jìn)行打磨，插入刀具后加工工件精度基本喪失，不能滿足工藝要求后申請(qǐng)公司設(shè)備維修部門修理。

1 現(xiàn)場(chǎng)檢查

（1）主軸錐孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

（2）主軸錐孔底部到孔內(nèi)（Z 軸方向）13 mm 左右、深度1 周（1～2）mm 不均勻砂輪打磨痕跡。

圖1 主軸錐孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（3）主軸拉爪鎖緊、松開功能正常，拉爪無(wú)斷裂。

（4）主軸精度檢測(cè)。①L=30 mm時(shí)，主軸徑跳0.02 mm，主軸端跳0.005 mm；②L=300 mm 時(shí)，主軸徑跳0.7 mm，主軸端跳0.01 mm。

（5）主軸檢驗(yàn)棒鎖緊后，用力來(lái)回推能明顯感覺到錐柄在錐孔內(nèi)晃動(dòng)。

（6）損傷及打磨部位是幾乎整個(gè)A 區(qū)。

2 原因分析

（1）錐孔底部損傷應(yīng)該是刀柄與主軸錐孔之間發(fā)生高速相對(duì)位移、摩擦造成的。

（2）造成位移的原因是拉爪機(jī)構(gòu)拉力不足沒(méi)有拉緊、拉爪斷裂損壞、拉釘與拉爪配合過(guò)長(zhǎng)不緊密、刀柄外部有異物造成拉爪沒(méi)拉到位或者沒(méi)拉正，等等。

（3）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)觀察拉爪松開后內(nèi)部磨損痕跡情況判斷，應(yīng)該與拉釘、拉爪有密切關(guān)系，確認(rèn)拉爪完好，最后認(rèn)為可能問(wèn)題出在拉釘上。

（4）過(guò)排查鏈?zhǔn)降稁?kù)所有刀柄發(fā)現(xiàn)有兩把刀柄的拉釘出現(xiàn)松動(dòng)，其中一把松動(dòng)嚴(yán)重的正是出現(xiàn)故障時(shí)所使用的刀柄。

（5）操作工利用風(fēng)砂輪打磨損傷部位又對(duì)主軸錐孔造成二次傷害。

3 查閱資料，市場(chǎng)詢價(jià)

（1）公司設(shè)備維修能力有限，不能及時(shí)制定出維修方案。

（2）查閱設(shè)備出廠隨機(jī)資料獲知該主軸為電主軸，主軸錐孔與電機(jī)轉(zhuǎn)子是一體。

（3）聯(lián)系設(shè)備生產(chǎn)廠家得到答復(fù)是主軸無(wú)法修復(fù)，只能更換整個(gè)主軸，且供貨周期10～12 周，價(jià)格10 萬(wàn)元左右。

（4）互聯(lián)網(wǎng)查閱資料獲知，可利用主軸錐孔研磨機(jī)修復(fù)主軸錐孔，電話聯(lián)系后告知不能上門服務(wù)（因公司在內(nèi)陸地區(qū)，距離較遠(yuǎn)），需將設(shè)備主軸拆解下來(lái)郵寄到對(duì)方公司，維修費(fèi)1 萬(wàn)元左右。將設(shè)備主軸錐孔損傷情況告知對(duì)方后，答復(fù)損傷太嚴(yán)重，修復(fù)可能性不大。

（5）互聯(lián)網(wǎng)查閱資料獲知，《機(jī)床主軸錐孔簡(jiǎn)易修復(fù)方法》一文中提到可利用固定的刀柄、砂紙條，與主軸配合旋轉(zhuǎn)達(dá)到研磨修復(fù)主軸錐孔的目的。但此方法不適合該故障的修復(fù)，修復(fù)的量有限。

4 主軸錐孔修復(fù)思路

臨摹《機(jī)床主軸錐孔簡(jiǎn)易修復(fù)方法》一文的主軸錐孔修復(fù)方法，采用將內(nèi)螺紋車刀固定在工作臺(tái)上，伸入主軸錐孔內(nèi)將損傷部位車削掉，制作一個(gè)孔套采用過(guò)盈配合方式鑲?cè)肫渲?，再用?nèi)螺紋車刀加工其錐度，保證與刀柄配合嚴(yán)密，恢復(fù)設(shè)備主軸精度。

5 制定方案

（1）將上述修復(fù)思路告知工藝技術(shù)人員后，協(xié)助提供加工刀具、夾具，制定孔套的加工工藝。

（2）將主軸錐孔A 區(qū)損傷區(qū)域沿X，Z 軸方向車削成圓柱孔，如圖2 所示。

（3）制作如圖3 所示孔套，材料40cr 或45#調(diào)質(zhì)。

（4）將孔套鑲?cè)雸D2 孔內(nèi)，之后與刀柄配合精車7∶24 錐孔，直至刀柄錐面與錐孔配合嚴(yán)密。

圖2 圓柱孔

圖3 孔套

6 修復(fù)實(shí)施

（1）查閱資料JT40 主軸錐孔半錐角為8.297 145°。

（2）按照?qǐng)D3 要求加工孔套，制作完成后放入冷凍箱，-20 ℃，2 h 以上。

（3）如圖4 所示，用平口虎鉗將內(nèi)螺紋車刀（公司自制，四方刀柄）垂直工作臺(tái)鎖緊，虎鉗與工作臺(tái)T 形槽平行且固定在工作臺(tái)中央?yún)^(qū)域。

（4）根據(jù)刀具情況實(shí)時(shí)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速，利用內(nèi)徑千分尺以及深度尺，按照?qǐng)D2 要求車削主軸錐孔。加工過(guò)程中要嚴(yán)密觀察刀具穩(wěn)定、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)情況，防致對(duì)主軸再次造成傷害。

（5）確認(rèn)主軸錐孔及孔套尺寸符合圖2 和圖3 要求后，將儲(chǔ)存于冷凍箱的孔套強(qiáng)行裝入主軸錐孔，保證孔套的上表面及側(cè)面與主軸錐孔完全接觸。安裝完成后錐孔、孔套如圖5 所示。

圖4 垂直工作臺(tái)鎖緊

圖5 錐孔、孔套

（6）啟動(dòng)主軸，轉(zhuǎn)速5 r/min。

（7）移動(dòng)設(shè)備X，Z 軸，將刀尖接近主軸錐孔A 區(qū)無(wú)打磨區(qū)域的一點(diǎn)，如圖5 中D 點(diǎn)，直至刀尖與錐孔接觸，設(shè)此點(diǎn)為工件原點(diǎn)。

（8）編制車削錐度加工程序。

（9）通過(guò)不斷平移工件坐標(biāo)系（改變X 軸的坐標(biāo)值），執(zhí)行上述程序配合主軸檢驗(yàn)棒檢測(cè)主軸精度，最終測(cè)得精度結(jié)果：L=300 mm 時(shí)，主軸徑跳0.01 mm，主軸端跳0.005 mm。

（10）用400 號(hào)砂紙拋光主軸錐孔孔內(nèi)及底部，主軸檢驗(yàn)棒檢測(cè)精度無(wú)變化。

（11）執(zhí)行手動(dòng)換刀、自動(dòng)換刀程序，動(dòng)作靈活、無(wú)卡頓。

（12）試切工件，精度能滿足工藝要求。

7 方案特點(diǎn)

（1）無(wú)需拆解主軸，無(wú)需維修機(jī)械工具。

（2）維修周期短，共需半天時(shí)間。

（3）維修費(fèi)用低廉，所需部件全部自制。

（4）對(duì)維修人員、操作人員要求較高，需要熟悉設(shè)備操作、編制程序、夾具使用。

8 后期使用效果

該設(shè)備主軸錐孔采用此方法修復(fù)至今一年多，主軸手動(dòng)、自動(dòng)換刀靈活，錐孔內(nèi)側(cè)基本無(wú)磨損，加工工件能夠滿足工藝要求，可以說(shuō)基本恢復(fù)了該設(shè)備主軸幾何精度，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。