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，手動恢復到安全區域檢査，發現工件外圓斷續加工，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。
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，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區損傷區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區無打磨區域的一點，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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