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數(shù)控龍門磨床主軸部件常見故障分析與排除

發(fā)布時間：2019/8/19
　　數(shù)控龍門磨床主軸部件常見故障分析與排除
　　1、主軸部件
　　數(shù)控龍門磨床主軸部件是影響機床加工精度的主要部件，它的回轉(zhuǎn)精度影響工件的加工精度；它的功率大小與回轉(zhuǎn)速度影響加工效率；它的自動變速、準(zhǔn)停和換刀等影響機床的自動化程度。因此，要求主軸部件具有與本機床工作性能相適應(yīng)的高回轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、耐磨性和低溫升等。在結(jié)構(gòu)上，必須很好地解決砂輪和工件的裝夾、軸承的配置、軸承間隙調(diào)整和潤滑密封等問題。
　　數(shù)控龍門磨床主軸部件主要有以下幾個部分：主軸本體及潤滑、密封裝置、支承主軸的軸承、配置在主軸內(nèi)部的砂輪夾緊以及吸屑裝置、主軸的準(zhǔn)停裝置等。
　　1)主軸潤滑
　　為保證主軸有良好的潤滑，減少摩擦發(fā)熱，同時又能把主軸部件的熱量帶走，通常采用循環(huán)潤滑系統(tǒng)。用液壓泵供油強力潤滑，在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度。目前，許多數(shù)控龍門磨床的主軸采用高級鋰基潤滑脂封閉方式潤滑，每加一次油脂可使用7～10年，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了成本且維護(hù)保養(yǎng)簡單，但需要防止?jié)櫥秃陀椭旌希ǔ２捎妹詫m式密封方式。為了適應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速向更高速化發(fā)展的需要，新的潤滑冷卻方式相繼開發(fā)出來。這些新的潤滑冷卻方式不單要減少軸承溫升，還要減少軸承內(nèi)外圈的溫差，以保證主軸的熱變形小。
　　(1)油氣潤滑方式。這種潤滑方式近似于油霧潤滑方式，所不同的是，油氣潤滑是定時定量的把油霧送進(jìn)軸承空隙中，這樣既實現(xiàn)了油霧潤滑，又不至于油霧太多而污染周圍空氣；油霧潤滑則是連續(xù)供給油霧。
　　(2)噴注潤滑方式。它用較大流量的恒溫油(每個軸承3—4 L/rain)噴注到主軸軸承，以達(dá)到潤滑冷卻的目的。需要特別指出的是，較大流量的油，不是自然回流，而是用排油泵強制排油，同時，采用專用高精度大容量恒溫油箱，油溫變動控制在生0.5℃。
　　2)防泄漏
　　
　　圖14臥式加工中心主軸前
　　支承的密封結(jié)構(gòu)
　　l-進(jìn)油口；2-軸承；3-套筒；4-法蘭盤；6-主軸；7-泄漏孔；8-回油斜孔；9-泄油孔
　　在密封件中，被密封的介質(zhì)往往是以穿漏、滲透或擴散的形式越界泄漏到密封連接處的另一側(cè)。造成泄漏的基本原因是流體從密封面上的間隙中溢出，或是由于密封部件內(nèi)外兩側(cè)密封介質(zhì)的壓力差或濃度差，致使流體向壓力或濃度低的一側(cè)流動。如圖14所式為一臥式加工中心主軸前支承的密封結(jié)構(gòu)。
　　該臥式加工中心主軸前支承處采用的雙層小間隙密封裝置。主軸前端車出兩組鋸齒形護(hù)油槽，在法蘭盤4和5上開溝槽及泄漏孔，當(dāng)噴入軸承2內(nèi)的油液流出后被法蘭盤4內(nèi)壁擋住，并經(jīng)其下部的泄油孔9和套筒3上的回油斜孔8流回油箱，少量油液沿主軸6流出時，主軸護(hù)油槽在離心力的作用下被甩至法蘭盤4的溝槽內(nèi)，經(jīng)回油斜孔8重新流回油箱，達(dá)到了防止?jié)櫥橘|(zhì)泄漏的目的。
　　當(dāng)外部切削液、切屑及灰塵等沿主軸6與法蘭盤5之間的間隙進(jìn)入時，經(jīng)法蘭盤5的溝槽由泄漏孔7排出1，少量的切削液、切屑及灰塵進(jìn)入前鋸齒溝槽，在主軸6高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下仍被甩至法蘭盤5的溝槽內(nèi)由泄油孔7排出，達(dá)到了主軸端部密封的目的。要使間隙密封結(jié)構(gòu)能在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封防漏性能，必須保證法蘭盤4和5與主軸及軸承端面的配合間隙符合如下條件。
　　(1)法蘭盤4與主軸6的配合間隙應(yīng)控制在0.1～0.2mm(單邊)范圍內(nèi)。如果間隙偏大，則泄漏量將按照間隙的3次方擴大；若間隙過小，由于加工及安裝的誤差，容易與主軸局部接觸使主軸局部升溫并產(chǎn)生噪聲。
　　(2)法蘭盤4內(nèi)端與軸承端面的間隙應(yīng)控制在0.15～0.3mm之間。小間隙可使壓力油直接被擋住并沿法蘭盤4內(nèi)端面下端的泄油孔9經(jīng)回油斜孔8流回油箱。
　　(3)法蘭盤5與主軸的配合間隙應(yīng)控制在0.15～0.25 mm(單邊)范圍內(nèi)。間隙太大，進(jìn)入主軸6內(nèi)的切削液及雜物會顯著增多，間隙太小，則容易與主軸接觸。法蘭盤5溝槽深度應(yīng)大于10mm(單邊)，泄漏孔7應(yīng)大于枷mm，并位于主軸下端靠近溝槽內(nèi)壁處。
　　(4)法蘭盤4的溝槽深度應(yīng)大于12mm(單邊)，主軸上的鋸齒尖而深；一般在5～7mm范圍內(nèi)，以確保具有足夠的甩油空間。法蘭盤4處的主軸鋸齒向后傾斜，法蘭盤5處的主軸鋸齒向前傾斜。
　　(5)法蘭盤4上的溝槽與主軸6上的護(hù)油槽對齊，以保證被主軸甩至法蘭盤溝槽內(nèi)腔的油液能可靠地流回油箱。
　　(6)套筒前端的回油斜孔8及法蘭盤4的泄油孔9流量為進(jìn)油口1的2～3倍，以保證項目五數(shù)控龍門磨床維護(hù)與保養(yǎng)壓力油能順利地流回油箱。
　　3)砂輪夾緊
　　在自動換刀機床的砂輪自動夾緊裝置中，砂輪自動夾緊裝置的刀桿常采用7：24l的大錐度錐柄，既利于定心，也為松刀帶來方便，如圖15所示。用蝶形彈簧通過拉桿及夾頭拉住刀柄的尾部，使砂輪錐柄和主軸錐孔緊密配合，夾緊力達(dá)10 000 N以上。松刀時，通過液壓缸活塞推動拉桿壓縮蝶形彈簧，使夾頭張開，夾頭與刀柄上的拉釘脫離，砂輪就可拔出進(jìn)行新、舊砂輪的更換，新刀裝入后，液壓缸活塞后移，新砂輪又被蝶形彈簧拉緊。在活塞推動拉桿松開刀柄的過程中，壓縮空氣由噴氣頭經(jīng)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，把主軸錐孔表面和刀桿的錐柄劃傷，同時保證砂輪的正確位置。
　　
　　圖15立式加工中心主軸部件
　　l-活塞；2-拉桿；3-蝶形彈簧；4-鋼球；標(biāo)準(zhǔn)拉釘；6-主軸；7，8-行程開關(guān)；9-彈力卡爪；10-卡套
　　4)主軸滾動軸承的預(yù)緊
　　所謂軸承預(yù)緊，就是使軸承滾道預(yù)先承受一定的載荷，不僅能消除間隙而且還使?jié)L動體與滾道之間發(fā)生一定的變形，從而使接觸面積增大，軸承受力時變形減小，抵抗變形的能力增大。因此，對主軸滾動軸承進(jìn)行預(yù)緊和合理選擇預(yù)緊量，可以提高主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度、剛度和抗振性。機床主軸部件在裝配時要對軸承進(jìn)行預(yù)緊，使用一段時間后，間隙或過盈有了變化，還得重新調(diào)整，所以要求預(yù)緊結(jié)構(gòu)便于進(jìn)行調(diào)整。滾動軸承間隙的調(diào)整或預(yù)緊，通常是使軸承內(nèi)、外圈相對軸向移動來實現(xiàn)的。常用的方法有以下幾種。
　　(1)軸承內(nèi)圈移動。如圖16所示，這種方法適用于錐孔雙列圓柱滾子軸承。用螺母通過套筒推動內(nèi)圈在錐形軸頸上作軸向移動，使內(nèi)圈變形脹大，在滾道上產(chǎn)生過盈，從而達(dá)到預(yù)緊的目的。圖16(a)結(jié)構(gòu)簡單，但預(yù)緊量不易控制，常用于輕載機床主軸部件。圖16(b)用右端螺母限制內(nèi)圈的移動量，易于控制預(yù)緊量。圖16(c)在主軸凸緣上均布數(shù)個螺釘以調(diào)整內(nèi)圈的移動量，調(diào)整方便，但是用螺釘調(diào)整，易使墊圈歪斜。圖16(d)將緊靠軸承右端的墊圈做成兩個半環(huán)，可以徑向取出，修磨其厚度可控制預(yù)緊量的大小，調(diào)整精度較高，調(diào)整螺母一般采用細(xì)牙螺紋，便于微量調(diào)整，而且在調(diào)好后要能鎖緊防松。
　　
　　圖16軸承內(nèi)圈移動
　　(2)修磨座圈或隔套。如圖17(a)為軸承外圈寬邊相對(背對背)安裝，這時修磨軸承內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)；如圖17(b)為外圈窄邊相對(面對面)安裝，這時修磨軸承外圈的窄邊。在安裝時按圖示的相對關(guān)系裝配，并用螺母或法蘭蓋將兩個軸承軸向壓攏，使兩個修磨過的端面貼緊，這樣在兩個軸承的滾道之間產(chǎn)生預(yù)緊。另一種方法是將兩個厚度不同的隔套放在兩軸承內(nèi)、外圈之間，同樣將兩個軸承軸向相對壓緊，使?jié)L道之間產(chǎn)生預(yù)緊。
　　主軸部件的維護(hù)
　?。?）熟悉數(shù)控龍門磨床主軸部件的結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)，嚴(yán)禁超性能使用。
　　(2)主軸部件出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時，應(yīng)立即停機排除故障。
　　
　　圖18隔套應(yīng)用
　　(3)注意觀察主軸箱溫度，檢查主軸潤滑恒溫油箱，調(diào)節(jié)溫度范圍，使油量充足。
　　(4)使用帶傳動的主軸系統(tǒng)，需定期觀察調(diào)整主軸驅(qū)動傳動帶的松緊程度，防止因傳動帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
　　(5)由液壓系統(tǒng)平衡主軸箱重量的平衡系統(tǒng)，需定期觀察液壓系統(tǒng)的壓力表，當(dāng)油壓低于要求值時，要進(jìn)行補油。
　　(6)使用液壓撥叉變速的主傳動系統(tǒng)，必須在主軸停車后變速。
　　(7)使用嚙合式電磁離合器變速的主傳動系統(tǒng)，離合器必須在低于1～2r/min的轉(zhuǎn)速下變速。
　　(8)注意保持主軸與刀柄連接部位及刀柄的清潔，防止對主軸的機械碰擊。
　　(9)砂輪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，影響砂輪的夾緊，故需及時調(diào)整液壓缸活塞的位移量。
　　(10)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。
　　(11)每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵濾油器。
　　(12)每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使其油量充足，工作正常。
　　(13)經(jīng)常檢查軸端及各處密封，防止?jié)櫥鸵旱男孤?/span>
　　(14)經(jīng)常檢查壓縮空氣氣壓，并調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)要求值。有足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰塵清理徹底。
　　2)主軸部件常見故障分析與排除
　　數(shù)控龍門磨床主軸常見故障現(xiàn)象及其排除方法如表1所列。
　　表1主軸常見故障及其排除方法
　　

序號

故障現(xiàn)象

故障原因分析

排除方法

1

主軸發(fā)熱

主軸軸承損傷或軸承不清潔

更換軸承，清除臟物

主軸前端蓋與主軸箱體壓蓋研傷

修磨主軸前端蓋，使其壓緊主軸前軸承，軸承與后蓋有0.02～0.05 mm間隙

軸承潤滑油脂耗盡或潤滑油脂涂抹過多

涂抹潤滑油脂，每個3ml

2

主軸在強力切削時停轉(zhuǎn)

電動機與主軸連接的皮帶過松

移動電動機座，拉緊皮帶，然后將電動機座重新鎖緊

皮帶表面有油

用汽油清洗后擦干凈，再裝上

皮帶使用過久而失效

更換新皮帶

摩擦離合器調(diào)整過松或磨損

調(diào)整摩擦離合器，修磨或更換摩擦片

　3

刀具不能夾緊

碟形彈簧位移量較小

調(diào)整碟形彈簧行程長度

　刀具松緊彈簧上的螺母松動

順時針旋轉(zhuǎn)松夾刀具彈簧上的螺母使其最大工作載荷不得超過13kN

　4

刀具夾緊后不能松開

松刀彈簧壓合過緊

逆時針旋轉(zhuǎn)松夾刀具彈簧上的螺母使其最大工作載荷不得超過13kN

　　液壓缸壓力和行程不夠

調(diào)整液壓壓力和活塞行程開關(guān)位置

5

主軸噪聲大

缺少潤滑

涂抹潤滑脂保證每個軸承涂抹潤滑脂量不得超過3ml

小帶輪與大帶輪傳動平穩(wěn)情況不佳

帶輪上的平衡塊脫落，重新進(jìn)行動平衡

主軸與電動機連接的皮帶過緊

移動電動機座，使皮帶松緊程度合適

齒輪嚙合間隙不均勻或齒輪損壞

調(diào)整嚙合間隙或更換新齒輪

傳動軸承損壞或傳動軸彎曲

修復(fù)或更換軸承，校直傳動軸

6

主軸沒有潤滑油循環(huán)或潤滑不足

油泵轉(zhuǎn)向不正確，或間隙太大

改變油泵轉(zhuǎn)向或修理油泵

吸油管沒有插入油箱的油面下面

將吸油管插入油面以下2/3

油管和濾油器堵塞

清除堵塞物

潤滑油壓力不足

調(diào)整供油壓力

7

潤滑油泄漏

潤滑油過量

調(diào)整供油量

密封件損壞

更換密封件

管件損壞

更換管件