基於加工中心主軸故障診斷與維修
行業科技
作者：張雪
【摘要】本文結合實際生產需要，針對數控加工中心在使用過程主軸經常出現的常見典型故障，舉出典型實例，通過對數控加工中心主軸的結構與工作原理的闡述，剖析了生產中刀架出現的故障，並提出相應的維修方案。
【關鍵字】加工中心，主軸，故障，維修
加工中心在工業生產中的應用日漸廣泛，高自動化、高效率的優勢設備給現代製造增添了強勁的動力，隨之而來的問題是如何維護好這些設備便顯得尤為重要。數控加工中心主軸係統常見的典型故障有外部信號故障、連接器件故障、執行元件故障、各種參數、數據和程序故障、伺服係統故障和數控係統及PLC故障等。本文以自己的實際經驗為指導，對數控加工中心在日常生產中遇到的常見典型的主軸問題逐一進行了分析，希望能給大家提供一些有益的借鑒。
1、加工中心主軸組成及工作原理
加工中心主軸由主軸控製係統、主軸、刀杆、鋼球、空氣噴嘴、套筒、支撐架、拉杆、蝶形彈簧、定位盤、油缸（及活塞）、無觸點開關、滾子、限位開關、定位油缸、開關組成。
當刀具由機械手或其他方法裝到主軸孔後，操作者向數控機床輸入換刀指令，指令傳遞給微機，微機發出換刀信號，由此控製主軸動作，其刀柄後部的拉釘便被送到主軸內拉杆的前端，當接到加緊信號時，液壓缸推杆向主軸後部移動，拉杆在蝶形彈簧的作用下也向後移，其前端圓周上的鋼球或拉鉤在主軸錐孔的逼迫下收縮分布直徑，將刀柄拉釘緊緊拉住；當液壓缸接到數控係統的鬆刀信號時，拉釘克服彈簧的彈簧力向前移動，使鋼球或拉鉤的分布直徑變大，鬆開刀具，鬆開刀柄，以便機械手方便取走刀具。
2.典型故障診斷與維修
2.1故障現象：主軸部件的拉杆鋼球損壞
檢查與分析：檢查發現，主軸鬆刀動作與機械手拔刀動作不協調。這是因為限位開關擋鐵裝在氣液增壓缸的氣缸尾部，雖然氣缸活塞動作到位，增壓缸活塞動作卻沒有到位，致使機械在刀柄還沒有完全鬆開的情況下強行拔刀，損壞拉杆鋼球及拉緊螺釘：
排除方法：清洗增壓油缸，更換密封環，給增壓油缸注油，氣壓調整至0.5～0.8MPa，試用後故障消失。
2.2故障現象：某立式加工中心鏜孔精度下降，圓柱度超差，主軸發熱，噪聲大，但用手撥動主軸轉動阻力較小。
檢查與分析：主軸部件解體檢查，發現故障原因如下：①主軸軸承潤滑脂內混有粉塵和水分，這是因為該加工中心用的壓縮空氣無精濾和幹燥裝置，故氣動吹屑時少量粉塵和水氣竄入主軸軸承潤滑脂內，造成潤滑不良，導致發熱且有噪聲；主軸內錐孔定位表麵有少許碰傷，錐孔與刀柄錐麵配合不良，有微量偏心；②前軸承預緊力下降，軸承遊隙變大；③主軸自動夾緊機構內部分碟形彈簧疲勞失效，刀具未被完全拉緊，有少許竄動。
排除方法：更換前軸承及潤滑脂，調整軸承遊隙，軸向遊隙0.003mm，徑向遊隙士0.002mm；自製簡易研具，手工研磨主軸內錐孔定位麵，用塗色法檢查，保證刀柄與主軸定心錐孔的接觸麵積大於85%；更換碟形彈簧。將修好的主軸裝回主軸箱，用千分表檢查徑向跳動，近端小於0.006mm，遠端150mm處小於0.010mm。試加工，主軸溫升和噪聲正常，加工精度滿足加工工藝要求。