加工中心主轴锥孔严重损伤简易修复方法
2020-12-1 来源： 山西平阳重工机械有限责任公司 作者：张强
摘要：ＤＭＵ１０３Ｖ立式加工中心主轴锥孔严重损伤无法用主轴锥孔衍磨机修复，通过将主轴锥孔损伤部位车削掉装入孔套，修复主轴锥孔锥度保证正常加工的足够强度，满足工件加工的工艺要求，恢复设备精度，保证设备正常运转。
关键词：加工中心；主轴锥孔；孔套；修复
0 引言
公司一台ＤＭＵ１０３Ｖ立式加工中心在进行工件铣外圆工序时，出现异常尖叫声后操作工紧急停车，手动恢复到安全区域检査，发现工件外圆断续加工，刀柄在主轴锥孔内能够晃动，主轴锥孔口部有严重挤压损伤。操作工人害怕因设备损坏受到公司设备部门处理，就利用手持风砂轮对主轴锥孔损伤部位进行打磨，插入刀具后加工工件精度基本丧失，不能满足工艺要求后申请公司设备维修部门修理。
１、现场检查
（１）主轴锥孔内部结构如图１所示。
（２）主轴锥孔底部到孔内（Ｚ轴方向）１３ｍｍ左右、深度１周（1--２）ｍｍ不均匀砂轮打磨痕迹。
（３）主轴拉爪锁紧、松开功能正常，拉爪无断裂。
（４）主轴精度检测。①Ｌ＝３０ｍｍ时，主轴径跳０．０２ｍｍ，主轴端跳０．００５ｍｍ；②ｉ＝３００ｍｍ时，主轴径跳０．７ｍｍ，主轴端跳０．０１ｍｍ。
（５）主轴检验棒锁紧后，用力来回推能明显感觉到锥柄在锥孔内晃动。
（６）损伤及打磨部位是几乎整个４区。
图１主轴锥孔内部结构
２、原因分析
（１）锥孔底部损伤应该是刀柄与主轴锥孔之间发生高速相对位移、摩擦造成的。
（２）造成位移的原因是拉爪机构拉力不足没有拉紧、拉爪断裂损坏、拉钉与拉爪配合过长不紧密、刀柄外部有异物造成拉爪没拉到位或者没拉正，等等。
（３）通过现场仔细观察拉爪松开后内部磨损痕迹情况判断，应该与拉钉、拉爪有密切关系，确认拉爪完好，最后认为可能问题出在拉钉上。
（４）过排査链式刀库所有刀柄发现有两把刀柄的拉钉出现松动，其中一把松动严重的正是出现故障时所使用的刀柄。
（５）操作工利用风砂轮打磨损伤部位又对主轴锥孔造成二次伤害。
３、查阅资料，市场询价
（１）公司设备维修能力有限，不能及时制定出维修方案。
（２）查阅设备出厂随机资料获知该主轴为电主轴，主轴锥孔与电机转子是一体。
（３）联系设备生产厂家得到答复是主轴无法修复，只能更换整个主轴，且供货周期１〇￣１２周，价格１０万元左右。
（４）互联网查阅资料获知，可利用主轴锥孔研磨机修复主轴锥孔，电话联系后告知不能上门服务（因公司在内陆地区，距离较远），需将设备主轴拆解下来邮寄到对方公司，维修费１万元左右。将设备主轴锥孔损伤情况告知对方后，答复损伤太严重，修复可能性不大。
（５）互联网查阅资料获知，《机床主轴锥孔简易修复方法》一文中提到可利用固定的刀柄、砂纸条，与主轴配合旋转达到研磨修复主轴锥孔的目的。但此方法不适合该故障的修复，修复的量有限。
４、主轴锥孔修复思路
临摹《机床主轴锥孔简易修复方法》一文的主轴锥孔修复方法，采用将内螺纹车刀固定在工作台上，伸人主轴锥孔内将损伤 部位车削掉，制作一个孔套采用过盈配合方式镶人其中，再用内螺纹车刀加工其锥度，保证与刀柄配合严密，恢复设备主轴精度。
５、制定方案
（１）将上述修复思路告知工艺技术人员后，协助提供加工刀 具、夹具，制定孔套的加工工艺。
（２）将主轴锥孔４区损伤区域沿轴方向车削成圆柱孔，如图２所示。
图２圆柱孔
（３）制作如图３所示孔套，材料４０ｃｒ或４５＊调质。
（４）将孔套镶人图２孔内，之后与刀柄配合精车７：２４锥孔直至刀柄锥面与锥孔配合严密。
图3 孔套
６、修复实施
（１）査阅资料ＪＴ４０主轴锥孔半锥角为 ８．２９７１４５。。
（２）按照图３要求加工孔套，制作完成后放人冷冻箱，－２０弋，２ ｈ以上。
（３）如图４所示，用平口虎钳将内螺纹车刀（公司自制，四方刀柄）垂直工作台锁紧，虎钳与工作台Ｔ形槽平行且固定在工作台中央区域。
图４垂直工作台锁紧
（４）根据刀具情况实时调整主轴转速，利用内径千分尺以及深度尺，按照图２要求车削主轴锥孔。加工过程中要严密观察刀具稳定、主轴运转情况，防致对主轴再次造成伤害。
（５）确认主轴锥孔及孔套尺寸符合图２和图３要求后，将储存于冷冻箱的孔套强行装人主轴锥孔，保证孔套的上表面及侧面与主轴锥孔完全接触。安装完成后锥孔、孔套如图５所示。
图５锥孔、孔套
（６）启动主轴，转速５ ｒ／ｍｉｎ。
（７）移动设备Ａ：， Ｚ轴，将刀尖接近主轴锥孔４区无打磨区域的一点，如图５中点，直至刀尖与锥孔接触，设此点为工件原点。
（８）编制车削锥度加工程序。
Ｇ５４ Ｇ９０ Ｘ０ Ｙ０ Ｚ０
Ｍ０３ Ｓ５０
Ｇ０１ ＸＯ ＹＯ Ｆ１００
Ｇ０１ ＺＯ Ｆ１００
Ｇ０１ Ｘ－１．８９６ Ｚ１３ Ｆ１００
Ｇ０１ Ｘ２０ Ｆ３００
ＧＯｌ Ｚ１００
Ｍ０５
Ｍ３０
（９）通过不断平移工件坐标系（改变Ｘ轴的坐标值），执行上述程序配合主轴检验棒检测主轴精度，最终测得精度结果：Ｌ＝３００ ｍｍ时，主轴径跳０．０１ ｍｍ，主轴端跳０．００５ｍｍ〇
（１０）用４００号砂纸抛光主轴锥孔孔内及底部，主轴检验棒检测精度无变化。
（１１）执行手动换刀、自动换刀程序，动作灵活、无卡顿。
（１２）试切工件，精度能满足工艺要求。
７、方案特点
（１）无需拆解主轴，无需维修机械工具。
（２）维修周期短，共需半天时间。
（３）维修费用低廉，所需部件全部自制。
（４）对维修人员、操作人员要求较高，需要熟悉设备操作、编制程序、夹具使用。
８、后期使用效果
该设备主轴锥孔采用此方法修复至今一年多，主轴手动、自动换刀灵活，锥孔内侧基本无磨损，加工工件能够满足工艺要求，可以说基本恢复了该设备主轴几何精度，保证设备的正常运转。
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