0、簡(jiǎn)介

SAJO10000加工中心的五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，機(jī)床精度和自動(dòng)化程度高，機(jī)床尺寸大，工作臺(tái)尺寸1000×1000，各軸行程：X=1600，Y=1500，Z=1750，A=0°~110°，B=0°~360°。該設(shè)備使用方便，加工能力強(qiáng)。特別是它的主軸是電主軸，即主電機(jī)的轉(zhuǎn)子是機(jī)床的主軸，是目前比較先進(jìn)的主軸結(jié)構(gòu)。電主軸的機(jī)械電器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度高，電器控制能力技術(shù)含量高，主軸可實(shí)現(xiàn)0~6000 r/min的無級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)度控制很精準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)軸聯(lián)動(dòng)攻絲、加工高精度螺紋等操作。

1、加工中心電主軸結(jié)構(gòu)

SAJO10000加工中心電主軸的結(jié)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)子和定子兩大部分組成。

1.1、轉(zhuǎn)子

轉(zhuǎn)子部分包括：刀具碟簧的緊固部件、刀具松動(dòng)的液壓油缸部件、主軸內(nèi)錐的空氣凈化裝置、刀具的內(nèi)部冷卻和供水裝置等。

（1）工具碟簧拉緊組件。刀具碟簧的拉緊部分用于將刀具牢固地固定在主軸錐孔上的主軸上，由數(shù)組碟簧通過預(yù)緊螺母和拉桿帶動(dòng)1個(gè)可伸縮的四爪拉緊鉤，鉤住刀具尾錐后部的拉釘，使刀具牢固地固定在主軸上。刀具的拉緊力可以通過調(diào)節(jié)碟簧拉桿后面的預(yù)緊螺母來實(shí)現(xiàn)，拉緊力應(yīng)適當(dāng)調(diào)整，刀具過松易松動(dòng)，過緊碟簧容易損壞。

（2）刀具松開液壓油缸部件。工具松開液壓油缸部分用于反向推動(dòng)碟簧，將刀具從主軸上分離，這種液壓缸體積小，工作油壓高達(dá)15兆帕，對(duì)液壓油缸的質(zhì)量要求較高。

（3）主軸內(nèi)錐空氣凈化裝置。主軸內(nèi)錐空氣清潔裝置的作用是在更換主軸刀具的同時(shí)，從主軸內(nèi)部吹出壓縮空氣，清潔主軸內(nèi)錐，保障了刀具定位準(zhǔn)確、緊固可靠。壓縮空氣的吹出由安裝在刀具松開液壓油缸上部的液氣組合控制閥來控制。

（4）刀具內(nèi)部冷卻水供給裝置。刀具內(nèi)部冷卻水供給裝置專門用于主軸具有內(nèi)冷結(jié)構(gòu)的設(shè)備，其刀具中心設(shè)有冷卻液通道，主軸內(nèi)的冷卻液通過該通道直接噴淋到刀具與零件的接觸面上，從而達(dá)到很好的冷卻性能。加工中可以使用較高的主軸轉(zhuǎn)速和較大的進(jìn)給量，這大大提高了生產(chǎn)率。主軸中心部分的冷卻液也是由刀具松開液壓油缸上部液氣組合控制閥來控制實(shí)現(xiàn)。

1.2、定子

定子部分包括：定子線圈及定子線圈冷卻水循環(huán)裝置、主軸轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器、刀具冷卻噴淋管道、軸承油霧潤(rùn)滑及循環(huán)水冷卻裝置等。

（1）定子線圈。電主軸的定子線圈安裝在長(zhǎng)方體殼體內(nèi)，與A軸連接，同時(shí)隨A軸轉(zhuǎn)動(dòng)。它配備了一根電機(jī)電纜，在電機(jī)電纜內(nèi)安裝了兩組熱保護(hù)傳感器，對(duì)電機(jī)的過流和過載起到了很好的保護(hù)作用。這種電機(jī)功率大，電機(jī)定子線圈產(chǎn)生大量熱量，通常的風(fēng)冷散熱方式不能滿足要求。在設(shè)計(jì)上，廠家采用了定子線圈殼體外加循環(huán)水的冷卻方式，大大提高了散熱的作用。電機(jī)線圈產(chǎn)生的熱量可以很快被帶走，進(jìn)一步提高了電機(jī)的過流過載能力。隨著水冷卻裝置的加入，對(duì)主軸的密封性要求也提高了。

（2）主軸轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器。電主軸的速度反饋由安裝在主軸轉(zhuǎn)子上的齒形碼盤和位于電機(jī)定子端蓋上的磁傳感器檢測(cè)，當(dāng)碼盤的每個(gè)齒通過磁傳感器的檢測(cè)面時(shí)，傳感器發(fā)出脈沖信號(hào)，每單位時(shí)間發(fā)出的脈沖數(shù)由主軸伺服控制器處理，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)來控制主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，并將主軸的狀態(tài)反饋給數(shù)控系統(tǒng)。

（3）工具冷卻噴淋管道。刀具冷卻噴淋管道通過定子殼體直接將冷卻液輸送到主軸刀具兩側(cè)的六個(gè)噴嘴，強(qiáng)制冷卻主軸上的刀具。這種設(shè)計(jì)比一般機(jī)床的冷卻液注入量大得多，從而減少刀具磨損和工件熱變形。

（4）軸承油霧潤(rùn)滑。電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子殼體由一套五個(gè)精密的軸承安裝支撐，軸承為7020ACD/P4A，轉(zhuǎn)子軸前端安裝三個(gè)軸承，后端安裝兩個(gè)軸承。這組軸承的轉(zhuǎn)速高、負(fù)荷大，尤其是前部的3個(gè)軸承，對(duì)潤(rùn)滑要求較高。電主軸采用油霧潤(rùn)滑方式設(shè)計(jì)，潤(rùn)滑油在油霧發(fā)生器中與壓縮空氣全部混合，通過管道輸送到各軸承的滾動(dòng)體上，使軸承得到全部潤(rùn)滑和冷卻。同時(shí)，在設(shè)計(jì)上，對(duì)三個(gè)前部軸承安裝座通過循環(huán)水冷卻包強(qiáng)制冷卻，進(jìn)一步保障了軸承的良好工作狀態(tài)。

2、電主軸典型故障的修整

2.1、電主軸進(jìn)水定子線圈燒毀故障

當(dāng)機(jī)床在加工零件時(shí)，工作者聽到主軸發(fā)出異常聲音，機(jī)床自動(dòng)停止并打開工作門，發(fā)現(xiàn)從主軸和A軸的連接處冒出白煙，散發(fā)出焦糊味。在此期間，它顯示功率輸出已經(jīng)達(dá)到99%，并且有主軸伺服故障、主軸伺服測(cè)量回路電流絕對(duì)值錯(cuò)誤報(bào)警。

關(guān)機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)主電機(jī)三相線圈對(duì)地電阻為零，決定拆卸主電機(jī)。拆下電機(jī)上端蓋時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)上端蓋上噴有水蒸氣和煙灰的混合物，電機(jī)的三相繞組出線處燒毀，定子內(nèi)腔壁生銹，電機(jī)轉(zhuǎn)子用吊車拆除后，在定子線圈下部有大量積水。拆卸主軸下端冷卻水循環(huán)盤時(shí)，發(fā)現(xiàn)帶有密封墊圈的M5內(nèi)六角螺釘頭部斷裂，密封墊圈失去密封性能，冷卻水滲入電機(jī)，導(dǎo)致電機(jī)損壞。如果購(gòu)買原裝備件，需要3~4個(gè)月的定貨周期，最后一周內(nèi)由國(guó)內(nèi)專業(yè)廠家重新繞制完成。組裝調(diào)試后試機(jī)，電主軸工作正常。

2.2、電主軸軸承的更換

機(jī)床在運(yùn)行中出現(xiàn)電主軸編碼器錯(cuò)誤報(bào)警。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，編碼器與檢測(cè)齒盤的間隙進(jìn)行了調(diào)整，但沒有改善。通過與工作人員溝通得知，最近主軸振動(dòng)有點(diǎn)大，加工孔光度不好。檢查主軸的靜態(tài)精度，徑向跳動(dòng)在0.02~0.04mm、軸向跳動(dòng)0.05~0.08 mm排除測(cè)量方法和其他軸的影響后，確定主軸軸承可能有問題，決定拆解更換。

電主軸較重，電機(jī)約300 kg，需要多人配合才能拆卸。特別是在拆卸轉(zhuǎn)子軸時(shí)，整個(gè)電機(jī)應(yīng)穩(wěn)定在工作臺(tái)的墊片座上，當(dāng)人爬到4米多高的機(jī)床上部時(shí)，手盤的Y軸螺絲桿會(huì)將電機(jī)定子殼體向上移動(dòng)，這樣就可以將電機(jī)軸轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子前部的軸承安裝殼體拆下來。拆卸電機(jī)軸轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子前軸承安裝殼體后，3個(gè)內(nèi)部軸承都要進(jìn)行分解，但根據(jù)機(jī)械圖，發(fā)現(xiàn)固定軸承前端壓緊端蓋不能用常規(guī)方法拆卸。咨詢廠家后得知，軸承前端壓緊端蓋內(nèi)孔與軸的過盈量為0.1 mm，拆卸需要2000 kg的軸向力，風(fēng)險(xiǎn)很大。機(jī)床在軸承壓端蓋上設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的油壓空腔，便于拆卸。高壓油只能通過帶有高壓手動(dòng)泵的特殊接頭注入才能拆卸。經(jīng)計(jì)算，高壓油壓應(yīng)達(dá)到50兆帕左右。為此專門設(shè)計(jì)制造了一個(gè)接頭，最后在四五個(gè)人的配合下拆除了。

經(jīng)檢查，軸承明顯磨損。更換新軸承時(shí)，應(yīng)提前加熱軸承，以免影響新軸承的精度，便于安裝，特別是在加熱安裝固定軸承前端壓緊端蓋時(shí)，仔細(xì)計(jì)算加熱溫度，通過幾天的精心操作結(jié)合有效控制軸承預(yù)緊力，最后更換軸承。

3、結(jié)論

通過此次更換SAJO10000電主軸軸承，增強(qiáng)了對(duì)電主軸機(jī)床的認(rèn)識(shí)，為今后電主軸的修正積累了經(jīng)驗(yàn)。