论主轴锥度孔研磨对加工精度的提升

姬广俭 张立宝 苏浩

济南轻骑铃木摩托车有限公司 250101

摘要

工业革命导致了各种机床的产生和改进。十八世纪的工业革命推动了机床的发展。时至今日，机床已经成为了工业建设中必不可少的机器之一。在日常工业生产中，机床总是会遇到或多或少的问题和故障，解决这些问题就成了关键中的关键。机床加工的产品一般都是企业中的关键产品，一旦机床故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其作用价值，对其保养及维修工作关注太少，日常不注意保养与维修工作，当故障出现时手忙脚乱的情况经常发生，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定要重视维修和保养工作，创造出良好的维修条件。良好的维护和保养是机床能正常使用的保证。而主轴是机床中重要的保养部件，主轴连接刀具直接作用于工件。主轴一旦出现什么问题就会对工件造成极大的影响。正常生产中如果遇到主轴故障怎样检修怎样修复就成了检修工作人员需要攻克的难题。

关键词:FANUC钻攻机;主轴刀柄晃动大；锥孔型号：BT30/7:24锥

1.主轴构成及回转精度测量

1.1主轴及其组件的性能及其要求

机床主轴指的是机床上带动工件或刀具旋转的轴。通常由主轴、轴承和传动件（齿轮或带轮）等组成主轴部件。在机器中主要用来支撑传动零件如齿轮、带轮，传递运动及扭矩等。

主轴组件是机床主要部件之一。它的性能对整机性能有很大的影响。主轴直接随切削力，转速范围又很大,所以对主轴组件的主要性能有很多的要求，

当主轴做回转运动时，线速度为零的点的连线称为主轴的回转中心线。回转中心线的空间位置，每一瞬间都是变化的，这些瞬时回转中心线的平均空单位转移不为理想回转中心线。瞬时回转中心线相对于理想回转中心线在空间的位置距离，就是主轴的回转误差，而回转误差的范围，就是主轴的回转精度。纯径转误差、角度误差和轴向误差，它们很少单独存在。当径向误差和角度误差同时存在构成径向跳动,而轴向误差和角度误差同时存在构成端面跳动。由于主轴的回转误差一般都是一个空间旋转矢量，它并不是在所有的情况下都表示为被加工工件所得到的加工形状。

1.2主轴回转精度测量

主轴回转精度测量一般分为三种;静态测量、动态测量和间接测量。目前我国在生产中沿用传统的静态测量法,用一个精密的检测棒插人主轴锥孔中千知分表触头触及检测棒圆柱表面，以低速转动主轴进行测量。千分表最大和最小的读数差即认训是主轴的径向回转误差。端面误差一般以包括主轴所在平面内的直角坐标系的垂直度数据综合表示。

静态检测检具：主轴试棒（BT30 150-200mm/BT40 300mm /BT50 300mm）、精密杠杆千分表

动态测量是用一个标准球装在主轴中心线上，与主轴同时旋转;在工作台上安装两个互成90°角的非接触传感器，通过仪器记录回转情况。

间接测量是用小的切削量回工有色金属试件,然后在圆度仪上测量试件的圆度来评价。出厂时,普通级加工中心的加转精度用静态测量法测量，当L=300mm时允许误差应小于0.02mm。造成主轴回转误差的原因主要是由于主轴的结构及其加工精度、主轴轴承的选用及刚度等，而主轴及其回转零件的不平衡,在回转时引起的激振力，也会造成主轴的回转误差。因此加工中心的主轴不平衡量要控制在0.4mm/s以下。

刚度主轴组件的刚度是指受外力作用时，主轴组件底抗变形的能务。通常抵以主轴前端产生单位位移时在位移方向上所施加的作用力大小来表示。

在主轴前端部加一作用力F.若主轴端的位移量为Y,则主轴部件的刚度值K为:K≈F/Y(N/μm) (1.1)

2.FANUC机床主轴异常及检修说明

2.1主轴轴承损坏

机床主轴轴承损坏的主要表现为主轴在1000r/min以上时会发出尖叫声、并伴随着主轴温升过大、加工尺寸不稳定（主要是孔径尺寸）、光洁度差等等。

检测方法；

听--声音是否与正常机床相比有明显的差异。

切--采用人体触摸或者温升测量仪测量主轴工作时的温度变化主轴试棒进行静态精度测量。

改善方案：

更换主轴轴承，并做好更换后的主轴温升、噪音等常规参数检测记录。

图2.1主轴轴承

2.2 主轴拉刀力不足

目前主流的主轴拉刀方式采用碟簧（盘型弹簧/弹簧）方式，当主轴使用时间长了之后会出现主轴拉刀力量不足，导致加工精度不好，极个别的会出现损坏刀柄及主轴内锥孔的现象。

改善方案：更换主轴拉刀碟簧/弹簧、更换主轴四瓣爪、清洗拉刀装置等。

更换后注意拉刀力量的检测，并做好碟簧、弹簧的防锈等措施。

2.3 主轴内锥孔与刀柄的配合间隙过大

此处仅适合于BT30/40/50规格刀柄，不适合HSK/BBT等规格刀柄

BT规格刀柄的结构特点是与机床主轴与刀柄的接触面积为85%≤S≤100%，机床主轴因为经常自动换刀，会出现刀柄与主轴锥孔配合间隙过大的情况。通常的状况是主轴锥孔（7:24锥）出现喇叭口形状，只剩下刀柄上端的一部分接触。这样在加工的时候刀具长度稍微长一点就会导致刀柄因为接触面积变小而出现刀具刚性不足的情况，进而导致加工精度丢失。

改善方案：修磨主轴内锥孔

可以采用整根主轴拆下利用专用主轴内锥孔磨床进行修磨，如果是正常使用磨损可以采用现场修磨的方式（便携式锥孔修磨机），但是这两种修磨方式的修磨量不可以超出主轴内锥孔的淬硬层，否则主轴内锥孔就会报废掉。

3.1FANUC机床锥度孔维修说明

3.1锥度孔打磨过程

1.拆夹具露出夹具平台，拆装夹具前先测量跳动幅度和刀具接触面大小

夹具与X轴平面做好标记便于工作完成后重新安装夹具

2．清理夹具平台，使用松锈润滑剂和清洗剂清理，后用油石打磨，使平面光滑平整

图3.1机器

3.安装机器，使用千分表调整机器的平衡。

图3.2使用千分表调平衡

3.3安装电源，气源线，该设备由电力驱动，由空气冷却。准备工作完毕，准备开始打磨锥度孔作业。

3.4．使机床坐标清零，主轴动作，机器开始打磨锥度孔作业。打磨过程中使用手电，佩戴防护眼镜观察打磨情况。

3.5机器上部磨具在主轴转动期间做伸缩运动打磨锥度孔，同时手动调整Y轴坐标使Y轴缓慢运动，记录Y轴运动坐标以便后续观察操作。

3.6打磨完成用手电观察打磨情况，使用检棒（长300mm）和千分表确认是否成功。

3.7整理数据

我们选取了四个例子（001/002/003/004）的数据来对比，验证锥度孔打磨的有效性

图3.3打磨锥度孔作业

总结

主轴是机床上重要的组成部分，是和工件直接接触的部分，主轴晃动问题依然存在，我们的目的就是想尽一切办法减小主轴晃动的幅度，让它对于工件的影响降低到最小甚至于忽略不计，锥度孔在影响主轴跳动方面影响比较大，但是许多厂家现在面临一个问题，如果锥度孔出问题，到底要不要维修，大厂觉得不值当维修，劳心费神，花费时间长，索性更换主轴。小厂因维修费用比较高，修不起。陷入一个很尴尬的境地。希望以后可以研究出更好的维修主轴锥度孔的方案，使得以后的锥度孔维修可以变得更加简单

参考文献

《数控机床加工工艺编程技术与维护维修》吉林电子出版社 席子杰

《现代机械厂生产设备安装调试，运行监测，故障诊断，维修保养与标准规范全书》 当代中国音像出版社 于安达 李富群

作者简介：姬广俭 男 籍贯：山东济南 民族：汉出生年月：19760619学历：大专 研究方向：数控维修

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