數控機床主軸部件調整與故障維護

曲海波

威海市技術學院工業技術系 山東威海市

主軸部件是數控機床機械部分中的重要組成部件，主要由主軸、軸承、主軸準停裝置、自動夾緊和切屑清除裝置組成。數控機床主軸部件的潤滑、冷卻與密封是機床使用和維護中值得重視的幾個問題。

一、數控機床主軸部件結構與調整

1.主軸部件結構

數控機床主軸部件主要由主軸本體及密封裝置，支承主軸的軸承，配置在主軸內部的刀具卡緊及吹屑裝置，主軸的準停裝置等組成。圖1是NT-J320A型數控銑床主軸部件結構圖，該機床主軸可作軸向運動，主軸的軸向運動坐標為數控裝置中的Z軸，軸向運動由直流伺服電機經齒形帶輪與同步帶帶動絲杠轉動，通過絲杠螺母和螺母支承使主軸套筒帶動主軸作軸向運動，同時也帶動脈沖編碼器，發出反饋脈沖信號進行控制。

圖1 NT-J320A型數控銑床主軸部件結構圖

主軸為實心軸，上端為花鍵，通過花鍵套與變速箱聯結帶動主軸旋轉，主軸前端采用兩個特輕系列角接觸球軸承支承，兩個軸承背靠背安裝，通過軸承內外圈隔套和主軸臺階與主軸軸向定位，用圓螺母預緊，消除軸承軸向間隙和徑向間隙。后端采用深溝球軸承與前端組成一個相對于套筒的雙支點單固式支承。主軸前端錐孔為7∶24錐度，用于刀柄定位。主軸前端端面鍵，用于傳遞銑削轉矩。快換夾頭用于快速松、夾刀具。

2.主軸部件的拆卸與調整

（1）主軸部件的拆卸。主軸部件維修拆卸前的準備工作與前述數控車床主軸部件拆卸準備工作相同。在準備就緒后，即可進行拆卸工作。切斷總電源及脈沖編碼器以及主軸電機等電器的線路；拆下電機法蘭盤聯結螺釘；拆下主軸電機及花鍵套等部件(根據具體情況，也可不拆此部分)；拆下罩殼螺釘，卸掉上罩殼；折下絲杠座螺釘；折下螺母支承與主軸套筒的聯接螺釘；向左移動絲杠和螺母支承等部件，卸下同步帶和螺母支承處與主軸套筒聯接的定位銷；卸下主軸部件；拆下主軸部件前端法蘭和油封；拆下主軸套筒；拆下兩處的圓螺母；拆下前后軸承和以及軸承隔套；卸下快換夾頭。拆卸后的零件、部件應進行清選和防銹處理，并妥善保管存放。

（2）主軸部件的裝配及調整。裝配前準備裝配設備及工具，熟悉裝配方法，根據裝配要求和裝配部位的配合性質選取合適的裝配方法。裝配順序可大體按拆卸順序逆向操作，機床主軸部件裝配調整時應注意：①為保證主軸工作精度，調整時應注意調整好預緊螺母的預緊量；②前后軸承應保證有足夠的潤滑油；③螺母支承與主軸套筒的聯接螺釘要充分旋緊；④為保證脈沖編碼器與主軸的同步精度，調整同步帶應保證合理張緊。

3.刀具夾緊裝置

在自動換刀機床的刀具自動夾緊裝置中，刀具自動夾緊裝置的刀桿常采用7∶24的大錐度錐柄，既利于定心，也方便松刀。用碟形彈簧通過拉桿及夾頭拉住刀柄的尾部，使刀具錐柄和主軸錐孔緊密配合，夾緊力達10kN以上。松刀時，通過液壓缸活塞推動拉桿來壓縮碟形彈簧，使夾頭張開，夾頭與刀柄上的拉釘脫離，刀具就可拔出進行新、舊刀具的更換，新刀裝入后，液壓缸活塞后移，新刀具又被碟形彈簧拉緊。在活塞推動拉桿松開刀柄的過程中，壓縮空氣由噴氣頭經過活塞中心孔和拉桿中的孔吹出，將錐孔清理干凈，防止主軸錐孔中掉入切屑和灰塵，同時保證刀具的正確位置。

二、數控銑床主傳動鏈的維護

（1）操作者要熟悉數控機床主傳動鏈的結構、性能參數，嚴禁超性能使用。當主傳動鏈出現不正常現象時，應立即停機排除故障。

（2）每天開機前檢查機床前機床的主軸潤滑系統，發現油量過低時及時加油（圖2）。

（3）操作者應注意觀察主軸油箱溫度，檢查主軸潤滑恒溫油箱，調節溫度范圍，使油量充足。機床運行時間過長時，要檢查主軸的恒溫系統，如果溫度表溫度過高，應馬上停機，檢查主軸冷卻系統是否有問題（圖 3）。

（4）使用帶傳動的主軸系統，需定期觀察調整主軸驅動皮帶的松緊程度，防止因皮帶打滑造成的丟轉現象。調整步驟：① 用手在垂直于V形帶的方向上拉V形帶，作用力必須在兩輪中間。② 擰緊電機底座上4個安裝螺栓。③ 擰動調整螺栓移動電機底座使V形帶具有適度的松緊度。④ V形帶輪槽必須清理干凈，V形帶輪槽溝內若有油、污物、灰塵等會使V形帶打滑，縮短V形帶的使用壽命。

（5）用液壓系統平衡主軸箱重量的平衡系統，需定期觀察液壓系統的壓力表，當油壓低于要求值時，要進行補油。使用液壓撥叉變速的主傳動系統，必須在主軸停車后變速。使用嚙合式電磁離合器變速的主傳動系統，離合器必須在＜1～2r/min的轉速下變速。注意保持主軸與刀柄聯結部位及刀柄的清潔，防止主軸機械碰擊。

（6）每年對主軸潤滑恒溫油箱中的潤滑油更換一次，并清洗過濾器。每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵濾油器。每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使其油量充足，工作正常。防止各種雜質進入潤滑油箱，保持油液清潔。經常檢查各處密封，觀察軸端是否有滲油現象，防止潤滑油產生大的泄漏。

（7）刀具夾緊裝置長時間使用后，會使活塞桿和拉桿間的間隙加大，造成拉桿位移量減少，使碟形彈簧張閉伸縮量不夠，影響刀具的夾緊，故需及時調整液壓缸活塞的位移量。

（8）經常檢查壓縮空氣氣壓，并調整到標準要求值，足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰塵清理徹底。

（9）定期檢查主軸電機上的散熱風扇（圖4），發現異常及時修理或更換，以免電機產生的熱量傳遞到主軸上，影響加工精度。

圖2 主軸潤滑系統

圖3 主軸恒溫系統

圖4 散熱風扇

三、主軸傳動常見故障診斷及排除

1.切削振動大

切削振動大，可能是主軸箱和床身連接螺釘松動，主軸與箱體精度超差或刀具與切削工藝問題。恢復精度后緊固連結螺釘，檢查刀具或切削工藝問題，修理主軸或箱體，使其配合精度達到要求。

2.主軸箱噪聲大

主軸部件動平衡不好，齒輪嚙合間隙不均或嚴重損傷，齒輪精度差，傳動帶過緊或過松，潤滑不良。重新進行動平衡，調整間隙或更換齒輪，調整或更換傳動帶，不能新舊混用，更換齒輪，調整潤滑油量，保持主軸箱的清潔度。

3.主軸無變速

壓力是否足夠，變擋液壓缸研損或卡死，變擋復合開關失靈，變擋液壓缸撥叉脫落，變擋液壓缸竄油或內泄，變擋電磁閥卡死。變擋復合開關失靈。根據問題可檢測并調整工作壓力，修復有毛刺和研傷的液壓缸，清洗變擋復合開關后重裝或更換新開關，修復或更換密封圈，檢修清洗電磁閥。

4.主軸不轉動

保護開關沒有壓合或失靈，主軸與電機連結帶過松，變擋電磁閥體內泄漏，卡盤未夾緊工件，變擋復合開關損壞，主軸拉桿未拉緊夾持刀具的拉釘。可檢修壓合保護開關或更換，調整或更換傳動帶，調整主軸拉桿拉釘結構，調整或修理卡盤，更換電磁閥及復合開關。

5.主軸發熱

冷卻潤滑油不足，潤滑油臟或有雜質。補充冷卻潤滑油，調整供油量，清洗主軸箱，更換新油。

6.刀具夾不緊

刀具松夾彈簧上的螺母松動，夾刀碟形彈簧位移量較小或拉刀液壓缸動作不到位。調整碟形彈簧行程長度及調整拉刀液壓缸行程。擰緊刀具松夾彈簧上的螺母，使其最大工作載荷都達到13kN。

7.刀具夾緊后不能松開

液壓缸壓力和行程不夠，松刀彈簧壓合過緊。調整松刀彈簧壓合螺母，使其最大工作載荷符合13kN即可。調整液壓壓力和活塞行程開關位置。