加工中心機主軸的故障分析與維修

加工中心機在工業生產中的應用越來越廣泛。自動化程度高、效率高的先進設備為現代制造業增添了強大的動力，如何對這些設備進行維護就顯得尤為重要。數控加工中心主軸系統常見的典型故障包括外部信號故障、連接器故障、執行器故障、各種參數、數據和程序故障、伺服系統故障、數控系統故障和plc故障。

一、加工中心機主軸的組成和工作原理

加工中心機主軸由主軸控制系統、主軸、刀桿、鋼球、噴嘴、套筒、支撐架、拉桿、蝶形彈簧、定位板、油缸(活塞)、非接觸開關、滾輪、限位開關、位置開關等組成。氣缸和開關。當刀具通過機械手或其他方法安裝到主軸孔時，操作者將改變指令輸入數控機床，指令傳送給微機，由微機發出換刀信號，從而控制主軸的動作，將手柄后部的拉釘送到主軸拉桿的前端。當接收到擰緊信號時，液壓缸推桿移向主軸后部，拉桿在蝶形彈簧的作用下向后移動。拉桿前圓周上的鋼球或鉤在主軸錐孔的壓力下使分布直徑縮小，刀柄的拉桿銷被拉緊。當液壓缸連接到數控系統的松開信號時，拉銷克服彈簧。彈簧力向前移動，增大鋼球或鋼鉤的分布直徑，松開刀具和手柄，使機械手能方便地取刀。

二、典型故障診斷與維修

主要內容如下：(1)失效現象：主軸部件拉桿鋼球損壞。一是檢查分析。結果表明，主軸的松動動作與機械手的牽引動作不協調。這是因為極限開關鐵安裝在氣液增壓缸的末端。第二，排除法。清洗增壓缸，更換密封圈，向增壓缸內注油，調整氣壓至0.5-0.8mpa。經過審判，失敗消失了。

(2) 故障現象： 某立式加工中心鏜孔精度降低，氣缸過差，主軸發熱，噪聲大，但主軸用手轉動阻力小。一是檢查分析。主軸零件已拆下并檢查。故障原因如下：一是主軸軸承潤滑脂中混入了灰塵和水。這是因為加工中心使用的壓縮空氣沒有精密的過濾和干燥裝置，所以在氣動吹屑過程中有少量的灰塵和水蒸氣進入主軸軸承的潤滑脂，導致潤滑不良、發熱和噪音;有主軸內錐孔定位面凸點少，錐孔與刀柄配合不良，偏心小;二是前軸承預緊力減小，軸承間隙變大。三是主軸自動夾緊機構中的碟形彈簧疲勞失效，導致刀具未完全擰緊，輕微移動。第二，排除方法。更換前軸承和潤滑脂，調整軸承間隙，軸向間隙0.003mm，徑向間隙0.002mm;自制簡易刀具，手動磨削主軸內錐孔定位面，用著色方法檢查，確保刀柄與主軸定心錐孔的接觸面積大于85%;更換閥瓣彈簧。修復后的主軸裝回主軸箱，并用千分尺檢查徑向跳動。近端小于0.006mm，遠端小于0.010 mm。試加工，主軸溫升和噪聲正常，加工精度滿足加工工藝要求。

(3)故障現象：立式加工中心換刀時，沖擊聲大，主軸前端移動定位鍵，定位鍵轉動刀柄，局部變形。第一，檢驗和分析。該噪聲主要發生在機械手的刀具插入階段，該故障初步確定為主軸擬停止的位置誤差和刀具更換參考點的漂移。機床采用霍爾元件進行定位，可能導致主軸準停止位置不準確。原因可能是主軸準停裝置電氣系統參數變化、定位不可靠或主軸徑向超差。首先對霍爾元件的安裝位置進行了校核，發現固定螺絲松動，刀柄鍵槽與主軸前端定位鍵不對齊，機械手插入刀時定位鍵斷裂。第二，排除法。調整霍爾元件的安裝位置后，擰緊并添加防松膠。調整主軸工具的參考點，靠近開關的安裝位置，更換主軸前端的定位鍵，故障消失。

(4)故障現象：主軸無法定位負載超出，08號報警。第一，檢查和分析。通過查閱機床維修手冊，08報警為主軸方向報警。在交流主軸控制器的電路板上發現7個發光二極管(6個綠色和1個紅色)。這七個指標表明：定向指令，低速文件，跟蹤峰值檢測，減速指令，靜態定位，定向停止完成，測試模式(紅色)。觀察到7個指示燈：1號亮，3號和5號閃爍。這意味著已經發出了方向指示器，檢測到了航跡峰值，但系統無法完成定向，主軸仍在低速運行，因此3、5一直在閃爍。調節軸控制器的電位計rv5、rv6和rv7不能定向。從以上分析可知，主軸箱上的放大器存在問題。通過對這種異常現象的分析，判斷出軟管繞組造成主軸方向偏移，無法準確定位，導致08報警。第二，排除法。擰緊的液壓缸在主軸上的軟管安裝成直線，然后重新調整主軸控制器中的調節器rv11，消除故障和報警，機床恢復正常工作。

三、結語

總之，主軸故障涉及機械、低壓電器、plc傳感器等知識。維修人員應熟悉刀具架的機械結構和控制原理，熟悉常用測量工具的使用方法。根據故障現象，分析了故障產生的原因，確定了合理的診斷和檢測步驟，以達到快速排除故障的目的。同時，要求操作人員加強保護措施，延長使用壽命，如提高車間供電質量，保持良好的加工環境條件，防止粉塵積聚，定期清洗等，提高維護保養水平。以CE和維護系統為基礎，降低加工中心的停機率，有效提高生產效率。