加工中心主軸錐孔嚴重損傷簡易修復方法
2020-12-1 來源： 山西平陽重工機械有限責任公司 作者：張強
摘要：ＤＭＵ１０３Ｖ立式加工中心主軸錐孔嚴重損傷無法用主軸錐孔衍磨機修復，通過將主軸錐孔損傷部位車削掉裝入孔套，修復主軸錐孔錐度保證正常加工的足夠強度，滿足工件加工的工藝要求，恢復設備精度，保證設備正常運轉。
關鍵詞：加工中心；主軸錐孔；孔套；修復
0 引言
公司一臺ＤＭＵ１０３Ｖ立式加工中心在進行工件銑外圓工序時，出現異常尖叫聲后操作工緊急停車，手動恢復到安全區(qū)域檢査，發(fā)現工件外圓斷續(xù)加工，刀柄在主軸錐孔內能夠晃動，主軸錐孔口部有嚴重擠壓損傷。操作工人害怕因設備損壞受到公司設備部門處理，就利用手持風砂輪對主軸錐孔損傷部位進行打磨，插入刀具后加工工件精度基本喪失，不能滿足工藝要求后申請公司設備維修部門修理。
１、現場檢查
（１）主軸錐孔內部結構如圖１所示。
（２）主軸錐孔底部到孔內（Ｚ軸方向）１３ｍｍ左右、深度１周（1--２）ｍｍ不均勻砂輪打磨痕跡。
（３）主軸拉爪鎖緊、松開功能正常，拉爪無斷裂。
（４）主軸精度檢測。①Ｌ＝３０ｍｍ時，主軸徑跳０．０２ｍｍ，主軸端跳０．００５ｍｍ；②ｉ＝３００ｍｍ時，主軸徑跳０．７ｍｍ，主軸端跳０．０１ｍｍ。
（５）主軸檢驗棒鎖緊后，用力來回推能明顯感覺到錐柄在錐孔內晃動。
（６）損傷及打磨部位是幾乎整個４區(qū)。
圖１主軸錐孔內部結構
２、原因分析
（１）錐孔底部損傷應該是刀柄與主軸錐孔之間發(fā)生高速相對位移、摩擦造成的。
（２）造成位移的原因是拉爪機構拉力不足沒有拉緊、拉爪斷裂損壞、拉釘與拉爪配合過長不緊密、刀柄外部有異物造成拉爪沒拉到位或者沒拉正，等等。
（３）通過現場仔細觀察拉爪松開后內部磨損痕跡情況判斷，應該與拉釘、拉爪有密切關系，確認拉爪完好，最后認為可能問題出在拉釘上。
（４）過排査鏈式刀庫所有刀柄發(fā)現有兩把刀柄的拉釘出現松動，其中一把松動嚴重的正是出現故障時所使用的刀柄。
（５）操作工利用風砂輪打磨損傷部位又對主軸錐孔造成二次傷害。
３、查閱資料，市場詢價
（１）公司設備維修能力有限，不能及時制定出維修方案。
（２）查閱設備出廠隨機資料獲知該主軸為電主軸，主軸錐孔與電機轉子是一體。
（３）聯系設備生產廠家得到答復是主軸無法修復，只能更換整個主軸，且供貨周期１〇￣１２周，價格１０萬元左右。
（４）互聯網查閱資料獲知，可利用主軸錐孔研磨機修復主軸錐孔，電話聯系后告知不能上門服務（因公司在內陸地區(qū)，距離較遠），需將設備主軸拆解下來郵寄到對方公司，維修費１萬元左右。將設備主軸錐孔損傷情況告知對方后，答復損傷太嚴重，修復可能性不大。
（５）互聯網查閱資料獲知，《機床主軸錐孔簡易修復方法》一文中提到可利用固定的刀柄、砂紙條，與主軸配合旋轉達到研磨修復主軸錐孔的目的。但此方法不適合該故障的修復，修復的量有限。
４、主軸錐孔修復思路
臨摹《機床主軸錐孔簡易修復方法》一文的主軸錐孔修復方法，采用將內螺紋車刀固定在工作臺上，伸人主軸錐孔內將損傷 部位車削掉，制作一個孔套采用過盈配合方式鑲人其中，再用內螺紋車刀加工其錐度，保證與刀柄配合嚴密，恢復設備主軸精度。
５、制定方案
（１）將上述修復思路告知工藝技術人員后，協(xié)助提供加工刀 具、夾具，制定孔套的加工工藝。
（２）將主軸錐孔４區(qū)損傷區(qū)域沿軸方向車削成圓柱孔，如圖２所示。
圖２圓柱孔
（３）制作如圖３所示孔套，材料４０ｃｒ或４５＊調質。
（４）將孔套鑲人圖２孔內，之后與刀柄配合精車７：２４錐孔直至刀柄錐面與錐孔配合嚴密。
圖3 孔套
６、修復實施
（１）査閱資料ＪＴ４０主軸錐孔半錐角為 ８．２９７１４５。。
（２）按照圖３要求加工孔套，制作完成后放人冷凍箱，－２０弋，２ ｈ以上。
（３）如圖４所示，用平口虎鉗將內螺紋車刀（公司自制，四方刀柄）垂直工作臺鎖緊，虎鉗與工作臺Ｔ形槽平行且固定在工作臺中央區(qū)域。
圖４垂直工作臺鎖緊
（４）根據刀具情況實時調整主軸轉速，利用內徑千分尺以及深度尺，按照圖２要求車削主軸錐孔。加工過程中要嚴密觀察刀具穩(wěn)定、主軸運轉情況，防致對主軸再次造成傷害。
（５）確認主軸錐孔及孔套尺寸符合圖２和圖３要求后，將儲存于冷凍箱的孔套強行裝人主軸錐孔，保證孔套的上表面及側面與主軸錐孔完全接觸。安裝完成后錐孔、孔套如圖５所示。
圖５錐孔、孔套
（６）啟動主軸，轉速５ ｒ／ｍｉｎ。
（７）移動設備Ａ：， Ｚ軸，將刀尖接近主軸錐孔４區(qū)無打磨區(qū)域的一點，如圖５中點，直至刀尖與錐孔接觸，設此點為工件原點。
（８）編制車削錐度加工程序。
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）通過不斷平移工件坐標系（改變Ｘ軸的坐標值），執(zhí)行上述程序配合主軸檢驗棒檢測主軸精度，最終測得精度結果：Ｌ＝３００ ｍｍ時，主軸徑跳０．０１ ｍｍ，主軸端跳０．００５ｍｍ〇
（１０）用４００號砂紙拋光主軸錐孔孔內及底部，主軸檢驗棒檢測精度無變化。
（１１）執(zhí)行手動換刀、自動換刀程序，動作靈活、無卡頓。
（１２）試切工件，精度能滿足工藝要求。
７、方案特點
（１）無需拆解主軸，無需維修機械工具。
（２）維修周期短，共需半天時間。
（３）維修費用低廉，所需部件全部自制。
（４）對維修人員、操作人員要求較高，需要熟悉設備操作、編制程序、夾具使用。
８、后期使用效果
該設備主軸錐孔采用此方法修復至今一年多，主軸手動、自動換刀靈活，錐孔內側基本無磨損，加工工件能夠滿足工藝要求，可以說基本恢復了該設備主軸幾何精度，保證設備的正常運轉。
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