淺談數控車床主軸故障維修

徐俊

摘　要：機械制造業(yè)是一個國家國民經濟的主要支柱產業(yè)之一，數控機床作為一種較昂貴的精密設備，如在生產中出現一些故障，將會對正在加工的產品零件精度造成直接或間接的影響。同時，在生產組裝數控車床的過程中，主軸是非常重要的部件，會直接影響到加工零件的尺寸精度，因此，有效的精度調整和及時的診斷維修都非常關鍵。掌握一些高效的恢復主軸精度的方法，能夠為車削零件的尺寸精度提供保障，也促進加工制造業(yè)的良性發(fā)展。

關鍵詞：維修方法；主軸精度調整；數控機床維修

0　引言

數控機床主軸部件由傳動件、軸承、法蘭盤等組成，主要作用是支撐傳動零件，帶動工件以及刀具旋轉。主軸剛度和運動精度直接決定著加工質量與切削效率。在運行時，作為機床主運動部件的主軸是支撐傳動時轉矩，通過機床主軸良好穩(wěn)定的運轉，來帶動其他工件，從而使機床主軸表面形成穩(wěn)定的成形運動。

1　數控車床主軸精度調整方法

CK6140車床的主軸主要作用是用來支撐和夾持回轉類零件，其自身的精度對加工的產品質量起到關鍵作用。安裝車床主軸的過程中，卡盤和軸套屢屢發(fā)生超差或者磨損，造成主軸圓跳動超差，會直接影響到車削零件。因而，在數控車床主軸加工制造中，需要有效控制機床主軸的圓度、同軸度不大于0.01mm。

主軸主要結構參數：主軸前后軸頸的直徑D1、D2，內孔直徑d，前端懸伸量a，主要支承間的跨距L，如圖1所示。

主軸精度調整步驟如下：

①主軸預檢：精確地調整數控車床的主軸精度的步，是預檢主軸生產制造全過程，及時排查出現的問題。預檢的主要內容就是做好整個車床主軸外圓磨損與跳動頻率，將車床主軸的加工生產誤差控制在0.005-0.01mm。

②拆卸主軸前調整幾何精度：CK6140機床主軸前端采用兩只成組角接觸球軸承，通過前支撐套并有螺母預緊，后端采用圓柱滾子軸承，徑向間隙通過兩螺母調節(jié)。若機床主軸剛度較好，此時進行切削加工便有保障。與此同時，在生產實踐中，維修人員還會適時調整和控制車床主軸移動方向和合適間隙，進一步提升車床主軸加工生產效率與加工質量。

③測試主軸動態(tài)精度：做好機床主軸溫升試驗工作，能夠有效規(guī)避在實際測量期間出現誤差，通過監(jiān)測主軸空運行狀態(tài)時相關軸承組件的溫升規(guī)律，采用合適的潤滑方案來合理分配和調整整個主軸溫度的分布狀況。影響機床主軸回轉精度的因素分別是主軸精度、軸承精度和對應的主軸孔精度，因此在主軸單元裝配前首先要保證主軸、軸承、主軸孔的精度才能夠使得主軸在運轉時的動態(tài)誤差在允許值以內。

④對于車床主軸誤差較大，需要拆下進行維修，具體維修流程如圖2所示。

2　數控機床主軸維修方法

2.1 噴涂熱修復檢修方法

噴涂熱修復法是指為了保證整個主軸修復的質量，查閱有關資料并結合機床主軸組織與結構來選用和噴灑相應的材料，其中以金屬材料Z為常用。根據主軸的厚度，合理控制噴涂的材料的厚度，維修實踐表明，一般修復材料厚度控制在0.05-0.2mm之間較為適宜。與此同時，在噴涂作業(yè)中，為了保證始終在低溫的狀態(tài)下工作，積極做好主軸溫度的控制措施，更要避免發(fā)生主軸破損現象。

2.2 刮研修復方法

數控車床主軸在長期運轉過程中會出現圓跳動超差等現象，如該主軸的軸承組件含有錐度套的結構，發(fā)現銅錐度套出現磨損現象，可采用刮研修復法。通過刮研修復作業(yè)可以消除主軸存在的誤差，從而保證數控車床主軸的動態(tài)精度符合要求。在使用該方法的修復作業(yè)時，注意消除在維修過程中的有較大內應力，該修復法需要選擇合適的機床的尺寸和主軸的大小。

2.3 電鍍修復方法

進行修復車床主軸鍍鉻層作業(yè)時，嚴格控制主軸部件的相關尺寸精度，仔細了解該機床的實際使用時的技術要求，有針對性的強化主軸表面硬度，防止修復后在運行期間快速發(fā)生磨損現象。采用電鍍法修復主軸時，鍍鉻層的厚度控制在0.03mm以內。電鍍作業(yè)會產生一些有毒有害物質，在保證質量的前提下，盡量少用鉻金屬，Z大限度減少對周圍環(huán)境的污染。

2.4 主軸部件維修后的精度檢查

完成主軸檢查和維修作業(yè)后，為了保證數控機床主軸單元的動態(tài)精度和穩(wěn)定性要求，有專業(yè)維修人員和操作工合作對整?機床主軸單元技術狀況進行檢測和跟蹤。分別檢測靜態(tài)精度和動態(tài)精度，在完成機床主軸的靜動態(tài)精度檢查之后，需填寫和完善記錄表格，做好檢測單和記錄表格歸檔管理工作，以便將來維修時隨時調用和參考查閱。

3　主傳動系統(tǒng)常見故障維修實例

故障現象：一臺CK6140數控車床主軸箱噪聲過大。

首先要判斷是否因電機故障而造成，脫開傳動帶，單獨運轉電機，聲音正常。

接下來需從以下幾個方面逐一進行排查：主軸部件的動平衡沒有達到預定值;齒輪嚙合間隙不均勻或齒輪制造精度差;軸承損壞;傳動軸發(fā)生彎曲變形;傳動帶長度過長或松動、磨損;潤滑不良，主軸傳動部位缺油。

故障排除方法：動平衡問題需要將主軸單元拆下重新做動平衡;調整齒輪嚙合間隙或者更換齒輪;更換新軸承;更換傳動軸或者研磨修正;調整傳動帶松緊度或者更換新帶;更換潤滑脂、添加潤滑油，保證潤滑油路暢通。

機床的維修工作，不要僅僅局限于已發(fā)生故障時，被動地去做排除當前故障和修復磨損變形零件的工作，還應注意機床的規(guī)范使用，注重日常保養(yǎng)，長期堅持做好預防性維修維護工作。

4　數控車床系統(tǒng)性維護

①操作人員每班嚴格按照設備操作規(guī)程規(guī)范操作，操作者和維修人員嚴格執(zhí)行維修維護制度。

②保持電氣柜和強電柜的密封性，防止空氣中的油霧、灰塵及金屬粉末吸附在數控系統(tǒng)內的電路板或電子元件上，灰塵堆積會使元器件間絕緣電阻下降，甚至導致電路板損壞。炎熱天氣嚴禁采用打開數控柜門的方式來散熱，始終保持換氣扇或電柜上空調的良好運轉。

③定期清掃電器柜的散熱通風裝置，每月清理清潔防塵墊和過濾網，及時更換破損的過濾網等防塵裝置。防止因散熱通風通道堵塞而引起電器柜內溫度過高。

④對于數控系統(tǒng)的輸入/輸出裝置在日常使用時要用力合適，禁止野蠻操作，按鍵等出現松動要及時維修更換，不能帶故障進行操作。

⑤數控機床運行時注意運轉部件的聲音，發(fā)現有異響，要及時排查，如果是電動機運轉聲音過大，需要檢查是否是直流電動機電刷的磨損過渡，磨損的電刷會影響電動機的性能。因此，每年應對數控車床電動機電刷進行檢查或更換。

⑥當FANNUC系統(tǒng)出現BAT報警時，一定要在系統(tǒng)上電時進行新電池的更換，防止造成系統(tǒng)參數的丟失。數控機床長期不用時也要經常通電運轉，每月至少通電運轉一兩次。

⑦注意做好主傳動鏈的預防性維護工作，定期檢查和調整主軸傳動帶的松緊度和磨損情況，避免發(fā)生因帶傳動打滑造成的打轉現象。

⑧定期檢查數控機床各部位的潤滑情況，對潤滑油箱、油杯等要及時補充油量，及時更換新油和清洗過濾網。

⑨對于加工精度要求較高的場合，要定期進行數控車床整體精度的維護工作，可以通過對車床水平重新校正和機械精度檢查恢復的途徑進行。

⑩數控車床機械精度的修正方法分為軟硬兩種。其中，軟件方法主要是通過系統(tǒng)參數補償的方式進行，譬如滾珠絲杠傳動的反向間隙補償、修正坐標定位誤差的補償量等;硬件修正方法是在車床大修時進行，如導軌修刮、鏟磨、滾珠絲杠螺母副預緊調整、鑲條的更換等。

5　結束語

車床主軸是機床結構部件中非常關鍵的部分，主軸具有高速度，高精度，高效率，低噪音的特點，及時有效的做好預防性維修維護工作以及操作者每班次規(guī)范的操作與維護保養(yǎng)，都會直接或間接影響機床的整體精度。同時，科學規(guī)范的對數控系統(tǒng)進行維修維護也會大大降低數控機床的故障率和停機率。

總之，機床良好的技術狀態(tài)需要操作者、維修工和生產管理者在日常工作中保持協(xié)調一致和齊心合力。

參考文獻：

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[3]鄭廣明.車床主軸維修工藝的技術改進分析[J].橡塑技術與裝備，2016（22）.

來源：《內燃機與配件》2020年