王琳琳　刘宇飞

（齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔　161005）

　　摘　要：本文分析了电主轴的故障原因，并针对生产设备数控磨齿机的电主轴故障进行了排查，总结了电主轴维修、保养和装配的经验和注意事项。

　　关键词：磨齿机；电主轴；维修
　　1　概述
　　随着机械制造业的快速发展，电主轴越来越多地被应用到高速数控机床上，并成为影响机床精度的关键部件。但由于电机内置、结构紧凑、转速高等特点，电主轴不可避免地会出现一些工作故障。近期，YK7332、YK73125等磨齿机就频繁出现了异常噪音、发热、抱死等故障，严重地影响了生产运行。为此，我们进行了电主轴故障诊断和维修的尝试。
　　2　以YK73125磨齿机为例故障排查及维修
　　2.1故障表现
　　（1）Z初表现为电主轴过热和轻微噪声，初步诊断为带轮磨损产生传递蹩劲而更换传动带和带轮。更换带、轮后，又产生异常噪声和过热。拆卸传动带和电主轴后诊查发现：传动轮齿形及尺寸有误，带轮之间啮合角错误，力矩传递受阻；主轴内轴承缺少润滑。
　　（2）更换带轮、添加轴承润滑脂后，电主轴依然过热，空载无噪音，工作抱死。
　　2.2诊查及分析
　　（1）对电主轴进行空载运行检查。对主轴传动链和内部部件质量、清洁度进行检查。
　　（2）对电主轴转子和定子进行动平衡检查。
　　（3）对电主轴冷却系统、润滑系统检查。
　　通过采取上述排查措施，诊断为：YK73125磨齿机故障的主要原因是冷却不足和由于装配不当造成轴承研伤而引起的过热。具体分析为：Z初电主轴过热和轻微噪声的原因是轴承润滑脂不足、内部循环冷却不足。但由于初次故障判断带轮磨损不正确，更换自制的传动轮加工尺寸和齿形不正确而导致带轮无法正常传动，加重了电主轴的故障问题，产生异常噪音。通过内外部检查，发现电主轴内部轴承润滑脂缺失。添加轴承润滑脂后，由于原轴承疲劳磨损和装配不当而产生的研伤，导致主轴运转磨擦过大而温度过热、继而抱死。为此，该电主轴必须进行修复。
　　2.3修复和保养
　　YK73125磨齿机的电主轴转速：15000r/min，功率：20KW（S6制，60%常载率）。结构如图1：

　　（1）取下冷却管，将冷却水腔中的残存水分吹尽，拔下电气插头，从机座上卸下电主轴。
　　（2）拧松螺钉，卸下后盖18及带密封圈喷嘴。
　　（3）拧下螺钉，取出防尘罩1，搬手卡住主轴7，用两脚搬手拧下螺帽2，拧松螺钉，卸出端盖3。
　　（4）从左方压推转轴7，连同后轴承组件一起从座壳9中取出，取出弹簧。
　　（5）拆去后压盖15，扳手卡住主轴7，用两脚搬手拧下左旋螺帽17，然后抽取转轴。
　　（6）用弹簧钢丝分别从前后轴承座中钩出轴承及隔垫。
　　（7）测量电主轴的径向跳动及用手抬起的间隙量和轴向窜动量不大于0.005。
　　（8）用专用工具拆卸电主轴，拆卸并仔细清洗各零部件，测量转子摆差及磨损情况，在配合面处滴注少量润滑油。
　　（9）测量电主轴套筒内孔和轴径尺寸，选配轴承。保证每组轴承外环直径与套筒内孔间隙量0.004～0.008mm，轴承内环与主轴要保证0.002～0.005mm的间隙。清洁轴承。
　　（10）局部电镀修磨电主轴套筒内孔磨损处至要求。
　　（11）将转轴7穿到壳体9中并竖立。为使轴7台阶到位，在转轴下方垫上相应厚度的垫圈，将配对好的轴承与隔垫4、5依次推入轴承和座盖6中，涂抹轴承润滑脂KLUB-NBU15。
　　（12）平放轴壳，装盖3并用螺钉固紧，卡住轴7用两脚搬手拧紧螺母2。
　　（13）将一组螺旋弹簧对称安放到座10的端孔中，将导套11套在座10上，座10进油孔与后盖18喷嘴位置对应，并使第三排钢球与轴承座10前端对齐之后一并推入座壳9中。
　　（14）竖立组件，以轴端A面支承在塑料垫板上。将选配好的轴承装入到位，涂抹轴承润滑脂，保证轴承的装配方向与原装主轴方向相同。
　　（15）平放主轴，卡住轴7，拧紧螺母17。放入弹簧，上紧后压盖件15。
　　（16）手转主轴保证旋转灵活并无卡滞现象。装上O形圈、后盖18和防尘罩1。
　　（17）对电主轴进行进行轴向调整，以保证装配精度要求。进行空运转试验，检查运转状态和声音，检查冷却环境、保证冷却条件。将状态合格的电主轴装入机座，使前端防尘盖1侧向排气孔朝下。
　　（18）安装组件于机床上，合理调整传动带轮间距和张紧力，保证传动要求。
　　（19）针对冷却不足，从液压油站工件冷却处对电主轴加接冷却油管，增加外部冷却，改善该机床电主轴冷却条件。
　　（20）加强电主轴日常检定和维护保养。每天进行工作环境温度检测、电主轴发热状况检测，对工作状态下的电主轴实施日常检查和监控。通过对运转声响变化和零件的加工精度、表面粗糙度检验以检查电主轴的工作平稳性。定期过滤或更换冷却液，并进行设备一、二级保养。
　　3　YK系列磨齿机电主轴常见故障总结
　　3.1异常噪声
　　（1）磨齿机电主轴的工作运转是通过传动带实现动力传递，因此带轮和传动带的磨损会导致传动打滑而产生噪音。
　　（2）传动带和带轮磨损、齿型尺寸或角度有误而接触不良也会产生异常噪声。
　　（3）主轴内轴承拉毛或损坏，使主轴回转间隙过大，回转时冲击、振动过大，引起工作噪声。
　　3.2发热
　　（1）带轮啮合过紧，令带轮传动产生夹角，传递给电主轴使电主轴电机高速旋转产生不平衡，导致电主轴发热或过热。
　　（2）冷却不足使高速旋转产生的热量无法释放带走，电主轴内部轴承润滑脂融化流失导致冷却润滑不足，电主轴内轴承过载运转磨损而产生异常噪声和过热。
　　（3）主轴内轴承润滑脂耗尽造成主轴回转时阻力、摩擦过大，引起主轴温度升高。
　　（4）轴承预紧力过大，或超过疲劳期、精度走失或研伤损坏，都会使主轴回转时摩擦过大，引起主轴温度急剧升高。
　　结语
　　通过对YK73125磨齿机的电主轴故障的诊查维修及增加外部冷却，修复了该机床电主轴并改善了电主轴的冷却条件。通过总结该电主轴的维修经验，相继又修复了三台YK系列磨齿机电主轴。同时，通过采取上述维修以及对电主轴未损之前的检查与日常维护保养，延长了电主轴的使用周期，保证了数控磨齿机的正常运转和生产的顺利进行。
　　参考文献
　　[1]吴玉厚.数控机床电主轴单元技术[M].机械工业出版社，2006.
　　[2]高速主轴单元的研究开发及应用[Z].北京机床研究所，2001.

来源：《中国新技术新产品》2013年第9期