THK46100数控卧式加工中心主轴精度超差故障修理技

    故障现象：

    (1)机床主轴在使用过程中出现发热、有异响、加工零件精度差的故障。

    (2)主轴轴向窜动：0.010mm（允差：0.004mm）；径向跳动：0.015mm（允差：0.004mm），两项精度均为超差。

    故障分析：

    该主轴结构如图1所示。

    引起主轴轴向窜动及径向跳动两项精度超差的主要原因有以下三个方面：

    (1)影响主轴部件径向跳动的因素

    ①主轴本身的精度：如主轴轴颈的同轴度、锥度以及圆度等。

    ②轴承本身的精度：主要是内滚道表面圆度、粗糙度以及滚动体的尺寸偏差。

    ③主轴箱壳体前后轴承孔的同轴度，锥度和圆度等。轴承孔的锥度和圆度将引起轴承外环的变形，影响轴承间隙。

    (2)影响主轴部件窜动的因素

    ①主轴轴颈与轴肩面的垂直度与振摆差。

    ②紧固轴承的螺母衬套，垫圈等的端面振摆差和平行度误差。

    ③轴承本身的端面振摆差和轴向窜动。

    ④主轴箱壳体轴承孔的端面振摆差。

    (3)引起主轴发热，异响的因素

    ①主轴的润滑、冷却系统故障。

    ②主轴轴承损坏，磨损。

    图1

    ③主轴过载。

    故障的修复调整过程：

    该主轴精度的恢复需将主轴分解，逐一检查修复或更换受损元件并重新回装，见图1。

    ①拆下主轴前端压盖螺钉，卸下压盖。

    ②拆下主轴后端松刀活塞及相连的油、气管路，排放尽余油，包扎好管口，以防灰尘和杂物进入管内。

    ③拆下主轴与变速箱相连的联轴器，使主轴与变速箱脱离。

    ④拆下主轴后端拉刀杆调整用圆螺母，并做好记录供装配时参照。

    ⑤用敲击方法由主轴后端向前拆下拉刀杆，取出碟形弹簧。

    ⑥抽出主轴套筒。

    ⑦拆下主轴后端的轴向定位套。

    ⑧将主轴向左拉动移位，一边拉动主轴移位，一边用敲击方法拆向心圆柱滚子轴承。

    ⑨拆下调整环C，然后依次拆下锁紧螺母的锁定螺钉及前端轴承组。

    ⑩将分解出来的主轴，拉杆等细长零件清洗，涂油保护后垂直摆放，防止弯曲变形。然后再分解和清洗其余零件，并妥善存放保管。

    拆卸中发现主轴前端双列推力向心球轴承轴承珠架破裂，该现象为明显故障点。更换轴承，进行回装。装配前需严格清洗各零部件，并注意装配时预先涂油。装配顺序依据前述拆卸顺序逆向操作。

    故障排除：

    主轴部件调整需要注意的事项：

    (1)主轴前轴承为双列向心短圆柱滚子轴承与双列推力向心球轴承组合，前者承受径向载荷。通过调整环A保证径向间隙0.003mm。后者承受轴向载荷，通过调整环B保证轴承预紧力为2000N，主轴后轴承为双列向心短圆柱滚子轴承，通过调整C保证径向间隙0.003mm。

    (2)装配拉刀杆时，先在主轴锥孔内装上一把刀，使拉杆拉住，再装上38对碟形弹簧(76片，两片叠用)，手拧螺母略感有力时，量出螺母端面到拉杆端面的距离，然后用扳手拧螺母，再拧入1.4mm（相当于螺母转动一圈半），压紧力为2000N。

    (3)主轴的辅助机构包括刀具夹紧松开机构、润滑及冷却、清洁装置和主轴密封装置。

    ①刀具夹紧松开机构

    如图1所示为夹紧状态，松开活塞在后，碟形弹簧以1000N的力使拉杆向后，通过两块半圆形拉紧刀柄。松刀时，活塞向前拉压杆，使碟形弹簧压缩，当拉杆向前移动7mm时，拉爪使由螺旋弹簧向外推开，刀具就可以拔出。当装入新刀后，松刀活塞向后，碟形弹簧又拉紧刀柄。

    ②润滑及冷却

    主轴轴承的润滑，采用高级油脂润滑。主轴的冷却是在主轴轴承外围用恒温油循环冷却，以降低轴承发热量，防止主轴在高速旋转工作时，温升过高，影响精度。

    ③清洁装置

    当将使用过的刀具连同刀柄取出后，主轴后端的压缩空气经拉杆的中心孔喷出，将夹头内的赃物或切削吹掉，保证弹簧夹头与刀柄接触面的清洁。

    ④主轴的密封装置

    皮碗式密封圈。

    总装配完成后，需要对主轴旋转精度进行检查，结果如下：

    ①主轴的轴向窜动

    允差0.004mm  实测0.003mm

    ②主轴锥孔轴线的径向跳动（测量两处）

    靠近主轴端面处    允差0.004mm    实测0.003mm

    距主轴端面300mm处    允差0.010mm    实测0.008mm

    ③主轴旋转轴线对工作台面的平行度

    在300mm测量长度上    允差0.010mm    实测0.008mm

    经过检验，机床主轴各项精度都在允差范围内，方可进行试车验收。

    试车：

    试车是机床修理的重要组成部分。通过试车验收可以检查机床的修理质量，发现修理过程中的问题和漏修的地方，从而加以排除和补修，使机床的修理质量进一步提高。

    空转试验：试验时以最低的转速开始，依次运转，直到最高转速。最高转速应运转足够时间（不少于半小时），使主轴轴承达到稳定温度。滚动轴承的温度不应超过70℃，如主轴温升较高或振动时，应调整主轴轴承间隙。

    经过试车，机床主轴未发生异常现象，故障排除。