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     摘要: 以日產BNN-002 加工中心機床主軸部件的常發性故障維修為例，介紹了其結構、功能，以提高對此類機床的認識并為維修、保養提供必要的參考。

      BNN-002 加工中心機床是以鏜、銑為主的自動換刀機床，主軸部件具有剛度高、精度高、熱變形小、轉速范圍大( 0 ～ 10 000 r /min) 等特點，帶自動鎖緊裝置、切屑自動清除裝置、內冷卻裝置等。

      1 、主軸部件結構、功能及故障排除

      1. 1 主軸內刀具的自動鎖緊及松開

      加工中心主軸的自動夾緊機構采用并列2 個、共32 組碟形彈簧，在碟形彈簧的作用下，拉桿鎖緊拉力通過拉桿左端夾頭中的鋼球將刀桿尾部軸頸拉緊。刀具自動鎖緊裝置容易出現的故障是刀具有時不松開、不能自動卸刀。這是因為通入松刀油缸右腔的壓力油油壓過低造成的，達不到要求的松刀力11 466N。這時應調整油壓。由油缸內徑d = 100 mm、油缸外徑D = 140 mm 可知，活塞有效面積S = πD2 /4 －πd2 /4 = 7 536 × 10 － 6 m2 ; 因為F = p·S，所以p =F/S = 11 466 / ( 7 536 × 10 － 6 ) = 1. 52 MPa。至少應把油缸右腔壓強調到1. 52 MPa，一般調到1. 6 MPa，低于這個壓強刀具就不松開。

      1. 2 主軸軸承的選擇、配置及拆裝

      BNN-002 加工中心機床主軸部件的前軸承采用成對的2MM9113WI DUL ( FAFNIＲ) 向心推力球軸承;后軸承采用N1011CCG5 P4 級( NSK) 徑向推力滾子軸承。向心推力球軸承能承受徑向軸間雙向負荷，具有良好的變速性能，可達10 000 r /min，但它的承載能力有限，這就決定了這種機床不適于重切削。

      另外，前軸承采用如圖1 的方式安裝，負荷作用在軸承中心線之外，軸的懸臂較小、剛度好且軸受熱伸長時，軸承游隙增大，不會發生卡死現象。

      主軸部件最易發生的故障是主軸內部異響，從而影響加工質量。這一般是由軸承的磨損或銹蝕造成的，需要重新更換、調配軸承。重新裝配時要把兩軸承之間的內、外隔墊進行修配、采用預緊安裝，以減少工作負荷下軸承的實際變形量，從而改變軸承剛度、提高旋轉精度。

       
               圖1 前軸承背對背安裝

      預緊力的大小對軸承的壽命有直接的影響。太小達不到預緊的目的，太大會使軸承中接觸應力和摩擦阻力增大，從而導致軸承壽命的降低。此軸承適于高速、輕載條件，預緊主要是為了提高旋轉精度和減輕振動，最小預緊力一般取所受最大載荷的0. 35 倍。

      1. 3 主軸油霧潤滑裝置

     機床內部發熱是機床部件產生熱形變的主要熱源，而主軸軸承是一個最大的內部熱源。一般的加工中心采用油霧潤滑，有的還對主軸部件進行強制冷卻( 即加制冷泵) ，以消除熱變形對加工精度的影響。此主軸部件軸承的油霧潤滑方式是在壓縮空氣內定時、定量打入潤滑稀油，油液霧化后通過管路通到主軸箱體上部，通過油道孔進入到主軸前后軸承進行油霧潤滑，然后通過主軸箱體下部的油道孔排出主軸箱體外，既帶走了軸承所產生的熱量，又使軸承得到潤滑，延長軸承使用壽命。

      油霧潤滑裝置易產生的故障是打油泵有時調的打油量過小，造成不打油，壓縮空氣直接進入主軸軸承，引起含水銹蝕。應在維修巡檢時，適當調節油量。

      1. 4 切屑的自動清除裝置

      如果在主軸錐孔中掉進了切屑或其他污物，在拉緊刀桿時，主軸錐孔表面的錐柄就會被劃傷，甚至使刀桿產生偏斜，破壞刀具的正確定位，影響加工零件的精度，甚至使零件報廢。為了保證主軸錐孔的清潔，用壓縮空氣進行吹屑。當刀具松開時，松刀油缸的活塞左移，活塞后檔塊緊貼在銷軸的小平面上，同時接通油缸后端蓋上的壓縮空氣孔道，使壓縮空氣通過活塞進入銷軸，再通過支承軸及鎖緊螺母的通道進入主軸內孔，再經碟形彈簧的間隙進入拉桿前端，由于拉桿前端有多個小孔道，因而壓縮空氣由噴氣小孔吹出，將錐孔清理干凈。而當刀具夾緊時，活塞右移自動切斷氣道。

      1. 5 主軸內冷卻裝置

      在加工長孔時，為降低刀具溫升及排除孔內切屑，刀具本身開有冷卻液通孔。為了提供刀具內冷卻，高壓冷卻水泵打出的高壓冷卻水，經軟管通過接頭進入中空的伺服電機軸的內套中，再進入拉桿軸心中的通道到達拉桿的前端，通過主軸上的兩個斜孔到達刀具內孔，起到了在加工時的內部冷卻作用。為了使冷卻液不泄漏到主軸拉桿的外部，造成主軸其他零件的銹蝕，在冷卻水道的各個接頭處都加了“O”型密封圈。

      1. 6 主軸前端面的氣壓密封

      為防止主軸前端進入切屑或冷卻液等，主軸前端采用氣壓密封裝置。壓縮空氣通過軟管進入開了一道環行槽的主軸前端蓋，且主軸上開了帶斜面的環行槽，起到氣壓前頂的作用，達到密封效果，壓縮空氣中的水氣通過端蓋下的排屑孔排掉。

       1. 7 主軸的準停裝置

      加工中心機床的切削扭矩是通過刀桿軸的端面鍵來傳遞的，每一次自動裝卸刀具都必須使刀柄上的鍵槽對準主軸的端面鍵，這就要求主軸具有準確定位功能。主軸采用伺服電機中位置編碼器定位，如不能準確定位，可通過位置參數進行調整。

 
       2、 結論
  
 
      加工中心能提高生產效率、降低加工綜合費用、提高加工質量，有取代通用機床和專用組合機床的趨勢。美、日等國的加工中心機床產值已占其機床總產值的50% 左右。通過對BNN-002 主軸部件的分析，可及時排除故障、提高維修質量; 還可借鑒主軸部件的設計，提高國產加工中心的質量。