实验二 电主轴的使用与维护.doc

郑州华信学院实验教学教案（首页）实验名称实验二 电主轴的使用与维护实验学时2每次实验组数6每组人数5-6实验类型综合实验目的和要求：1、 熟悉电主轴的原理与特点2、 掌握电主轴的维修要点实验设备及器材：1、 配置电主轴的机床2、 相关工具实验原理：结合使用，提高对电主轴的认识实验内容：1、 电主轴基本知识了解2、 检查电主轴的安装及工作情况3、 熟悉维修要点学生实验报告要求：实验内容完整再现，有心得体会注意事项：1、注意安全2、培养维修技能一、主轴分类一般地，主轴包括三种：机械主轴、异步电主轴和同步电主轴。机械主轴很简单就是用皮带连接在机器上的。电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。电主轴是一套组件，它包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。二、电主轴所融合的关键技术：电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点，而且转速高、功率大，简化机床设计，易于实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。1、高速电机技术：电主轴是电机与主轴融合在一起的产物，电机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电机，其关键技术是高速度下的动平衡。2、高速轴承技术：电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承，或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限长。3、变频调速技术：在数控机床中，电主轴通常采用变频调速方法。目前主要有普通变频驱动和控制、矢量控制驱动器的驱动和控制以及直接转矩控制三种控制方式。要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用一高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电动机，变频器的输出频率必须达到上千或几千赫兹。4、润滑：电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑；也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣。所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油。所谓定量，就是通过一个叫定量阀的器件，精确地控制每次润滑油的油量。而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下，被吹入陶瓷轴承。油量控制很重要，太少，起不到润滑作用；太多，在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热。5、冷却装置：为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。6、内置脉冲编码器：为了实现自动换刀以及刚性攻螺纹，电主轴内置一脉冲编码器，以实现准确的相角控制以及与进给的配合。7、自动换刀装置：为了应用于加工中心，电主轴配备了自动换刀装置，包括碟形簧、拉刀油缸等；8、高速刀具的装卡方式：广为熟悉的BT、ISO刀具，已被实践证明不适合于高速加工。这种情况下出现了HSK、SKI等高速刀具。三、电主轴维护与使用注意事项对于高速加工机床，高速电主轴是机床的核心部件。对它的正确使用和维护，是保证机床加工精度和使用寿命的前提条件。首先，强调不要用压缩空气清洁主轴，避免将灰尘带入主轴缝隙，进而损坏主轴轴承。当清洁主轴周围区域时，主轴虽然停止但机床应通电，并应保证主轴轴承处于气帘保护状态。其次，电主轴在使用过程中，注意切消液应打在切削刀具上，不要把打在主轴的轴端。第三，装到主轴上的刀具，其刀柄部分必须定期用干净的软布清洁，避免将灰尘带入主轴锥孔。机床即使在不使用时，主轴上也应保留一个刀柄，用以保护主轴锥孔。第四，新的或超过一个月未用的电主轴，刚开始工作时一定要作低速转动，最好进行主轴预热空运转。锥孔内没有装入刀柄（或刀具）的状态下，主轴禁止运转。第五，为了长期保持主轴的高精度、获得最佳的加工效果，主轴高速运转时，只能使用精确动平衡达标刀具。进行高精度切削时，最好将主轴预热30分钟，使其达到热稳定状况。一般来说，不同的电主轴限定选配刀具的规格尺寸也不同。此机床主轴使用刀具的最小直径1毫米，最大32毫米，刀长不宜超过100毫米。在切削条件优化的前提下，可以对以上参数作适当调整，但任何情况下主轴不要超负荷工作，切记。四、电主轴操作的零失误保养1、按照相应的要求来对电主轴的进出水管进行连接，还要看看他有没有漏水的情况，从开机一直到停机，冷却系统都要连续的进行作业，冷却液他要单独用一个水箱，并且每个月都要对冷却液进行更换。2、变频器和电主轴的功率、频率还有电压匹配使用。变频器的电流要按照电主轴的电流来进行设置。3、电主轴在进行装刀的时候，我们要把他轴头上的锥孔都清理干净，还要把弹簧夹头上表面的污垢清理掉，这样就可以有效防止精度下降。4、装夹电主轴螺帽，我们要注意不要用力过猛。5、电主轴是不可以超速的，如果超速那会把精密接触器的轴承给烧坏。6、听到电主轴里面有异常的声音，那么我们就要对他进行检查，摸摸电主轴有没有发热、振动，如果有那我们要进行关机检查，再看看加工的时候他的质量是否稳定。五、电主轴维修项目有：1、更换主轴轴承；2、更换主轴定子线圈（定子线包）；3、更换主轴转子；4、更换钻铣电主轴碟形弹簧、拉杆；5、解决PCB钻铣电主轴顶死问题；6、解决电主轴（高速电机）水道不通问题；7、解决电主轴（高速电机）径向跳动偏大问题；8、解决电主轴（高速电机）噪音偏大问题；9、解决电主轴（高速电机）振动偏大问题；10、解决电主轴（高速电机）发热过高问题；11、电动喷头/雾化器六、高速电机及高速电主轴常见轴承声音异常及解决方法1、保持器声“唏利唏利”：原因分析：由保持器与滚动体振动、冲撞产生，不管润滑脂种类如何都可能产生，承受力矩、负荷或径向游隙大的时候更容易产生。解决方法：A、提高保持器精；B、选用游隙小的轴承或对轴承施加预负荷；C、降低力矩负荷，减少安装误差；D、选用好的油脂。2、连续蜂鸣声“嗡嗡”：原因分析：马达无负荷运转是发出类似蜂鸣一样的声音，且马达发生轴向异常振动，开或关机时有“嗡”声音。具体特点：多发润滑状态不好，冬天且两端用球轴承的马达多发，主要是轴调心性能不好时，轴向振动影响下产生的一种不稳定的振动。解决方法：A、用润滑性能好的油脂；B、加预负荷，减少安装误差；C、选用径向游隙小的轴承；D、提高马达轴承座刚性；E、加强轴承的调心性。注：第五点起到根本改善的作用3、漆锈：原因分析：由于电机轴承机壳漆油后干，挥发出来的化学成分腐蚀轴承的端面、外沟及沟道，使沟道被腐蚀后发生的异常音。具体特点：被腐蚀后轴承表面生锈比第一面更严重。解决方法：A、把转子、机壳、晾干或烘干后装配；B、降低电机温度；C、选用适应漆的型号；D、改善电机轴承放置的环境温度；E、用适应的油脂，脂油引起锈蚀少，硅油、矿油最易引起；F、采用真空浸漆工艺。4、杂质音：原因分析：由轴承或油脂的清洁度引起，发出一种不规则的异常音。具体特点：声音偶有偶无，时大时小没有规则，在高速电机上多发。解决方法：A、选用好的油脂；B、提高注脂前清洁度；C、加强轴承的密封性能；D、提高安装环境的清洁度。5、高频、振动声“哒哒.”：具体特点：声音频率随轴承转速而变化，零件表面波纹度是引起噪音的主要原因。解决方法：A、改善轴承滚道表面加工质量，降低波纹度幅值；B、减少碰伤；C、修正游隙预紧力和配合，检查自由端轴承的运转，改善轴与轴承座的精度安装方法。6、升温：具体特点：轴承运转后，温度超出要求的范围。原因分析：A、润滑脂过多，润滑剂的阻力增大；B、游隙过小引起内部负荷过大；C、安装误差；D、密封装备的摩擦；E、轴承的爬行。解决方法：A、选用正确的油脂，用量适当；B、修正游隙预紧力和配合，检查自由端轴承运转情况；C、改善轴承座精度及安装方法；D、改进密封形式。七、电主轴故障分析与排除故障现象检查、调整与判断方法故障排除方法主轴发热1）主轴轴承预紧力过大，造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴温度急剧升高。重新调整主轴轴承预紧力（2）主轴轴承研伤或损坏，也会造成主轴回转时摩擦过大，引起主轴温度急剧升高。更换新轴承（3）主轴润滑油脏或有杂质，也会造成主轴回转时阻力过大，引起主轴温度升高。清洗主轴箱，重新换油（4）主轴轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多，也会造成主轴回转时阻力、摩擦过大，引起主轴温度升高。重新涂抹润滑脂主轴强力切削时停转（1）主轴电动机与主轴连接的传动带过松，造成主轴传动转矩过小，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。重新调整主轴传动带的张紧力（2）主轴电动机与主轴连接的传动带表面有油，造成主轴传动时传动带打滑，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。用汽油或酒精清洗后擦干净（3）主轴电动机与主轴连接的传动带使用过久而失效，造成主轴电动机转矩无法传动，强力切削时主轴转矩不足，产生报警，数控机床自动停机。更换新的主轴传动带（4）主轴传动机构中的离合器、联轴器连接、调整过松或磨损，造成主轴电动机转矩传动误差过大，强力切削时主轴振动强烈。产生报警，数控机床自动停机。调整、更换离合器或联轴器主轴工作时噪声过大（1）主轴部件动平衡不良，使主轴回转时振动过大，引起工作噪声。机床生产厂家的专业人员对所有主轴部件重新进行动平衡检查与调试（2）主轴传动齿轮磨损，使齿轮啮合间隙过大，主轴回转时冲击振动过大，引起工作噪声。机床生产厂家的专业人员对主轴传动齿轮进行检查、维修或更换。（3）主轴支承轴承拉毛或损坏，使主轴回转间隙过大，回转时冲击、振动过大，引起工作噪声。机床生产厂家的专业人员对轴承进行检查、维修或更换。（4）主轴传动带松弛或磨损，使主轴回转时摩擦过大，引起工作噪声。调整或更换传动带刀具无法夹紧（1）碟形弹簧位移量太小，使主轴抓刀、夹紧装置无法到达正确位置，刀具无法夹紧。调整碟形弹簧行程长度（2）弹簧夹头损坏，使主轴夹紧装置无法夹紧刀具。更换新弹簧夹头（3）碟形弹簧失效，使主轴抓刀、夹紧装置无法运动到达正确位置，刀具无法夹紧。更换新碟形弹簧4）刀柄上拉钉过长，顶撞到主轴抓刀、夹紧装置，使其无法运动到达正确位置，刀具无法夹紧。调整或更换拉钉，并正确安装刀具夹紧后不能松开（1）松刀液压缸压力和行程不够。调整液压力和行程开关位置（2）碟形弹簧压合过紧，使主轴夹紧装置无法完全运动到达正确位置，刀具无法松开。调整碟形弹簧上的螺母，减小弹簧压合量在高速切削加工已成为机械加工制造技术重要的环节。传统的BT刀具系统的加工性能已难以满足高速切削的要求。目前高速切削应用较广泛的有德国的HSK （德文Hohl Shaft Kegel缩写）刀具系统、美国的KM刀具系统、日本的NC5、BIG-PLUS刀具系统等以上皆属于两面拘束刀柄。而刀具系统能在高速下进行切削加工，应满足以下基本条件：1. 较高的系统精度系统精度包括系统定位夹持精度和刀具重复定位精度，前者指刀具与刀