浅谈数控车床主轴故障维修

徐俊

摘　要：机械制造业是一个国家国民经济的主要支柱产业之一，数控机床作为一种较昂贵的精密设备，如在生产中出现一些故障，将会对正在加工的产品零件精度造成直接或间接的影响。同时，在生产组装数控车床的过程中，主轴是非常重要的部件，会直接影响到加工零件的尺寸精度，因此，有效的精度调整和及时的诊断维修都非常关键。掌握一些高效的恢复主轴精度的方法，能够为车削零件的尺寸精度提供保障，也促进加工制造业的良性发展。

关键词：维修方法；主轴精度调整；数控机床维修

0　引言

数控机床主轴部件由传动件、轴承、法兰盘等组成，主要作用是支撑传动零件，带动工件以及刀具旋转。主轴刚度和运动精度直接决定着加工质量与切削效率。在运行时，作为机床主运动部件的主轴是支撑传动时转矩，通过机床主轴良好稳定的运转，来带动其他工件，从而使机床主轴表面形成稳定的成形运动。

1　数控车床主轴精度调整方法

CK6140车床的主轴主要作用是用来支撑和夹持回转类零件，其自身的精度对加工的产品质量起到关键作用。安装车床主轴的过程中，卡盘和轴套屡屡发生超差或者磨损，造成主轴圆跳动超差，会直接影响到车削零件。因而，在数控车床主轴加工制造中，需要有效控制机床主轴的圆度、同轴度不大于0.01mm。

主轴主要结构参数：主轴前后轴颈的直径D1、D2，内孔直径d，前端悬伸量a，主要支承间的跨距L，如图1所示。

主轴精度调整步骤如下：

①主轴预检：精确地调整数控车床的主轴精度的步，是预检主轴生产制造全过程，及时排查出现的问题。预检的主要内容就是做好整个车床主轴外圆磨损与跳动频率，将车床主轴的加工生产误差控制在0.005-0.01mm。

②拆卸主轴前调整几何精度：CK6140机床主轴前端采用两只成组角接触球轴承，通过前支撑套并有螺母预紧，后端采用圆柱滚子轴承，径向间隙通过两螺母调节。若机床主轴刚度较好，此时进行切削加工便有保障。与此同时，在生产实践中，维修人员还会适时调整和控制车床主轴移动方向和合适间隙，进一步提升车床主轴加工生产效率与加工质量。

③测试主轴动态精度：做好机床主轴温升试验工作，能够有效规避在实际测量期间出现误差，通过监测主轴空运行状态时相关轴承组件的温升规律，采用合适的润滑方案来合理分配和调整整个主轴温度的分布状况。影响机床主轴回转精度的因素分别是主轴精度、轴承精度和对应的主轴孔精度，因此在主轴单元装配前首先要保证主轴、轴承、主轴孔的精度才能够使得主轴在运转时的动态误差在允许值以内。

④对于车床主轴误差较大，需要拆下进行维修，具体维修流程如图2所示。

2　数控机床主轴维修方法

2.1 喷涂热修复检修方法

喷涂热修复法是指为了保证整个主轴修复的质量，查阅有关资料并结合机床主轴组织与结构来选用和喷洒相应的材料，其中以金属材料Z为常用。根据主轴的厚度，合理控制喷涂的材料的厚度，维修实践表明，一般修复材料厚度控制在0.05-0.2mm之间较为适宜。与此同时，在喷涂作业中，为了保证始终在低温的状态下工作，积极做好主轴温度的控制措施，更要避免发生主轴破损现象。

2.2 刮研修复方法

数控车床主轴在长期运转过程中会出现圆跳动超差等现象，如该主轴的轴承组件含有锥度套的结构，发现铜锥度套出现磨损现象，可采用刮研修复法。通过刮研修复作业可以消除主轴存在的误差，从而保证数控车床主轴的动态精度符合要求。在使用该方法的修复作业时，注意消除在维修过程中的有较大内应力，该修复法需要选择合适的机床的尺寸和主轴的大小。

2.3 电镀修复方法

进行修复车床主轴镀铬层作业时，严格控制主轴部件的相关尺寸精度，仔细了解该机床的实际使用时的技术要求，有针对性的强化主轴表面硬度，防止修复后在运行期间快速发生磨损现象。采用电镀法修复主轴时，镀铬层的厚度控制在0.03mm以内。电镀作业会产生一些有毒有害物质，在保证质量的前提下，尽量少用铬金属，Z大限度减少对周围环境的污染。

2.4 主轴部件维修后的精度检查

完成主轴检查和维修作业后，为了保证数控机床主轴单元的动态精度和稳定性要求，有专业维修人员和操作工合作对整?机床主轴单元技术状况进行检测和跟踪。分别检测静态精度和动态精度，在完成机床主轴的静动态精度检查之后，需填写和完善记录表格，做好检测单和记录表格归档管理工作，以便将来维修时随时调用和参考查阅。

3　主传动系统常见故障维修实例

故障现象：一台CK6140数控车床主轴箱噪声过大。

首先要判断是否因电机故障而造成，脱开传动带，单独运转电机，声音正常。

接下来需从以下几个方面逐一进行排查：主轴部件的动平衡没有达到预定值;齿轮啮合间隙不均匀或齿轮制造精度差;轴承损坏;传动轴发生弯曲变形;传动带长度过长或松动、磨损;润滑不良，主轴传动部位缺油。

故障排除方法：动平衡问题需要将主轴单元拆下重新做动平衡;调整齿轮啮合间隙或者更换齿轮;更换新轴承;更换传动轴或者研磨修正;调整传动带松紧度或者更换新带;更换润滑脂、添加润滑油，保证润滑油路畅通。

机床的维修工作，不要仅仅局限于已发生故障时，被动地去做排除当前故障和修复磨损变形零件的工作，还应注意机床的规范使用，注重日常保养，长期坚持做好预防性维修维护工作。

4　数控车床系统性维护

①操作人员每班严格按照设备操作规程规范操作，操作者和维修人员严格执行维修维护制度。

②保持电气柜和强电柜的密封性，防止空气中的油雾、灰尘及金属粉末吸附在數控系统内的电路板或电子元件上，灰尘堆积会使元器件间绝缘电阻下降，甚至导致电路板损坏。炎热天气严禁采用打开数控柜门的方式来散热，始终保持换气扇或电柜上空调的良好运转。

③定期清扫电器柜的散热通风装置，每月清理清洁防尘垫和过滤网，及时更换破损的过滤网等防尘装置。防止因散热通风通道堵塞而引起电器柜内温度过高。

④对于数控系统的输入/输出装置在日常使用时要用力合适，禁止野蛮操作，按键等出现松动要及时维修更换，不能带故障进行操作。

⑤数控机床运行时注意运转部件的声音，发现有异响，要及时排查，如果是电动机运转声音过大，需要检查是否是直流电动机电刷的磨损过渡，磨损的电刷会影响电动机的性能。因此，每年应对数控车床电动机电刷进行检查或更换。

⑥当FANNUC系统出现BAT报警时，一定要在系统上电时进行新电池的更换，防止造成系统参数的丢失。数控机床长期不用时也要经常通电运转，每月至少通电运转一两次。

⑦注意做好主傳动链的预防性维护工作，定期检查和调整主轴传动带的松紧度和磨损情况，避免发生因带传动打滑造成的打转现象。

⑧定期检查数控机床各部位的润滑情况，对润滑油箱、油杯等要及时补充油量，及时更换新油和清洗过滤网。

⑨对于加工精度要求较高的场合，要定期进行数控车床整体精度的维护工作，可以通过对车床水平重新校正和机械精度检查恢复的途径进行。

⑩数控车床机械精度的修正方法分为软硬两种。其中，软件方法主要是通过系统参数补偿的方式进行，譬如滚珠丝杠传动的反向间隙补偿、修正坐标定位误差的补偿量等;硬件修正方法是在车床大修时进行，如导轨修刮、铲磨、滚珠丝杠螺母副预紧调整、镶条的更换等。

5　结束语

车床主轴是机床结构部件中非常关键的部分，主轴具有高速度，高精度，高效率，低噪音的特点，及时有效的做好预防性维修维护工作以及操作者每班次规范的操作与维护保养，都会直接或间接影响机床的整体精度。同时，科学规范的对数控系统进行维修维护也会大大降低数控机床的故障率和停机率。

总之，机床良好的技术状态需要操作者、维修工和生产管理者在日常工作中保持协调一致和齐心合力。

参考文献：

[1]张翔宇，李世文，朱显著.主轴轴承预紧力在数控维修中的应用[J].机床与液压，2014，42（04）.

[2]章成清.关于车床主轴维修工艺的技术改进的探讨[J].科技展望，2017（25）.

[3]郑广明.车床主轴维修工艺的技术改进分析[J].橡塑技术与装备，2016（22）.

来源：《内燃机与配件》2020年