电主轴故障诊断与分析

轴芯等零件作尺寸精度检测 ，然后更换轴承 ，重新装
配 调试 。
随着电主轴 在机床行 业中越来越广泛 的应 用 ，
２．２ 主 轴发 热温 升 高
作为机床的核心功能零部件 ，其运行的稳定性和可
故 障分析 ：电主轴运转时主要的热量来源有 ：内 靠性很大程度上就决定 了机床的工作精度 ，因此正
图 １ 主轴基本结构
轴运行的稳定性和可靠性很大程度上就决定了机床
根据控制方法来分类 ，目前 电主轴的驱动控制
的工作精度 ，因此正确 的 日常维护与保养可以使其 方式 主要有两种 ：一种是采用交流变频器驱动的开
发挥高速 、大功率的特性 ，延长使用 寿命 。本文通过 环控制方式 ，一般应用在对速度控制精度要求不高
机床主轴系统 的“零传动 ”。它具有结构紧凑 、重量 它机械方面的故障。另一类则是电气故障，主要有：一
轻 、惯性小 、动态特性好等特点［２】。
是 ，启动困难 ；二是 ，主轴升速或减速慢 ；三是 ，出现过
电流、过电压现象 ；四是 ，其它电气方面的故障。
上面根据电主轴发生故 障时 出现的现象将故 障
中图分类号：ＴＨ１ ６
文献标 识码 ：Ｂ
文章编号 ：１６７２－５４５Ｘ（２０１６）０５－０１８９－０２
随着航天 、汽车以及其他行业 的不断发展 ，机床
向高速 化 发展 已经 成为 一种 不 可 阻挡 的潮 流【１］。由于
电主轴相对于传统的直联或皮带主有着无 可比拟 的
优点 ，已经成为了高速加工中心及数控机床 的核心
１ 电主轴的结构及其 特点
实现
所谓 电主轴 ，就是将传统直联 、皮带 主轴 的驱动 ２ 电主轴 常见故 障分析
电动机 的转子和定子装 入主轴的内部 ，再配合其它
安全保障措施 ，使机床主轴与驱动 电机实现一体化 ，
从电主轴 的结构和驱动方式来看 ，电主轴使用 中
部件 ，在促进高速 、超 高速切削技术 的应用与发展 、
简化机床 的结构 、降低机床的制造成本 以及提 高机
床 的可靠性等多个方面都发挥着 巨大 的作用 ，因此 在机床行业 中得到了越来越广泛 的应用 ，所 以电主 轴 的工作性能也越来越受到业 内人士 的关注。电主
１．轴芯 ２．前轴承 ３．机 体 ４．拉刀机构 ５．电机转子 ６．电机定子 ７．后轴承 ８．轴承座
测相对 比电气故障更容易发现 ，所 以在排除故 障原 ２．４ 出现过 电流 现 象
因时 ，可以按先机械后 电气的顺序 。
故 障分析 ：主轴出现过 电流现象 的原 因有以下
２．１ 电主轴 运 转 时振 动大 、异 晌
几种 ：电源 电压太高 ；转子和定 子的气 隙过大 ；定子
故障分析 ：电主轴的振动使加工工况不稳定 ，影 绕组 匝间耐压性能不 良，长期运转时匝间放 电而导
响加工精度 ，而异 晌现象出现后通常也会 随着差振 致击穿。
动大的现象出现。造成主轴振动和异响的原 因主要
故障排除 ：检查 电源电压和变频器的参数设置 ；
有 ：主轴动不平衡量过大 ；轴承安装精度低 或轴承 已 测量定子与转子之间的气隙是否符合设计要求 ；检
经磨损损坏 ；轴承预载荷过小 ；电机转子与定子 同轴 查主轴定子绕组的对地绝缘 、耐电压测试和三相 电
过 大等 。
诊 断 ，确 定故 障原 因并 采 取 相应 的解 决 措施 ，最 大 限
故障排除 ：检查并疏通冷却水路 ；复查装配过程 度地减少设备的停机状态。但在实际的生产应用 中，
《装备制造技术）２０１６年第 ０５期
电主轴故 障诊 断与分析
李德恒 。聂浩锋 ，彭 敏
（广州昊志机电股份有限公司 ，广州 广东 ５１００００）
摘 要 ：介 绍电主轴的结构和 常用的驱动控制 方式 ，并且针 对 实际应 用 中电主轴 常见的故障进行 分析研 究，总结 了解 决 电主轴常见故 障的诊 断方法与解决措施 。 关键词 ：电主轴 ；故障诊断 ；故障分析
分析归纳了电主轴在 日常使用中出现 的故障原因及 以及手动换刀的场合 ；另一种是采用驱动器驱动的
解决方法 ，可以帮助维护人员快速诊断并解决主轴 闭环控制方式 ，由于闭环控制需要在主轴上安装编
出现 的故 障 。
码器 ，而且驱动器的价格也 比变频器高 ，所 以成本较
开环控制 的要高 ，主要应用在需要精确速度控制和
度太 差 导致 气 隙不 均匀 等 。
阻的平衡状态 ，对于因匝间击穿而产生过电流的定
故障排除 ：对于只出现振动大而没有异 响现象 子 应 改用漆 皮 较厚 和耐 电压性能 更好 的铜 线 。
的主轴 ，可先对主轴重新做动平衡检测 ，如果重新动
平衡后仍无改善 ，则需要拆卸主轴对轴 承座 、机体 、 ３ 结束语
装 电机发热 、轴承转动发热 以及加工切削热等。因 确的 日常维护与保养可以使其发挥高速 、大功率的
此 ，导致 主轴发热的原 因有 ：冷却水路堵塞 、不通畅 ； 选用 了低等级精度 的轴承 、安装配合过紧 ；轴承预载 荷太大 ；轴 承磨损损坏 ；电机 电流过 大 ；加 工进刀量
特性 ，延长使用寿命。本文通过分析归纳了电主轴在 日常使用 中出现 的故障原 因及解决方法 ，可以帮助 维护人员对生产过程 中出现 的各种故障进行快速 的
分为机械和电气两大类 。但是实际遇到的问题可能
收稿 日期 ：２０１６—０２—２７ 作者简介 ：李德恒 （１９８６一），男 ，广东广州人 ，本科 ，机械工程 师 ，研究方 向：机械设 计。
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Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍ ａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．０５，２０１６
是多个故障互相作用而引起的 ，不过机械故障的检 平 衡 检测 、耐 电压测 试 。
因此被称为内装式 电主轴 ，其基本结构如图 １所示 。 出现的故障大致能分为两类【３】。一类是机械故障 ，主要
由于电主轴的结构是将电动机装人主轴内部 ，省去 有 ：一是 ，电主轴运转时振动大、异响；二是 ，主轴密封
了电动机与机床主轴之间的传动连接部分 ，实现 了 泄漏 ；三是 ，主轴发热严重 ；四是 ，主轴抱死 ；五是 ，其