徐俊
摘 要：機械制造業是一個國家國民經濟的主要支柱產業之一，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，也促進加工制造業的良性發展。
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定的運轉，來帶動其他工件，從而使機床主軸表面形成穩定的成形運動。
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。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測試主軸動態精度：做好機床主軸溫升試驗工作，能夠有效規避在實際測量期間出現誤差，通過監測主軸空運行狀態時相關軸承組件的溫升規律，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，在噴涂作業中，為了保證始終在低溫的狀態下工作，積極做好主軸溫度的控制措施，更要避免發生主軸破損現象。
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。通過刮研修復作業可以消除主軸存在的誤差，從而保證數控車床主軸的動態精度符合要求。在使用該方法的修復作業時，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后，為了保證數控機床主軸單元的動態精度和穩定性要求，有專業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。分別檢測靜態精度和動態精度，在完成機床主軸的靜動態精度檢查之后，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，還應注意機床的規范使用，注重日常保養，長期堅持做好預防性維修維護工作。
4 數控車床系統性維護
①操作人員每班嚴格按照設備操作規程規范操作，操作者和維修人員嚴格執行維修維護制度。
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系統出現BAT報警時，一定要在系統上電時進行新電池的更換，防止造成系統參數的丟失。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范的操作與維護保養，都會直接或間接影響機床的整體精度。同時，科學規范的對數控系統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需要操作者、維修工和生產管理者在日常工作中保持協調一致和齊心合力。
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來源：《內燃機與配件》2020年
