主轴使用保养及常见问题

主轴使用保养及常见问题

Ⅰ、什么原因造成主轴损坏

数控钻床的主轴是用来钻孔和铣外形的，它的好坏不仅直接影响到最终的产品质量，而且会影响到印制板的制造成本，什么时候主轴不转了，或者噪声大、老断刀具，我们就说“主轴出故障了”。而在主轴出故障的时候，我们又感觉是“主轴设计或制造的缺陷”。平心而论，主轴装在机器上就不完全取决于自身的性能和特征了，它会受到其他硬件设备和软件功能的影响，大多数情况还是操作失误造成主轴损坏。

对于滚珠轴承的主轴，如果使用的配套设备很合适，轴承最终磨损，声音很大，我们知道这是因为轴承的滚珠和套圈之间机械接触所至。对于空气轴承人们常存在一些误解，认为既然转子和定子之间无机械接触，主轴应该永远不坏。当然，如果这种主轴工作在很干净的实验室环境下，它的确不会轻易损坏，现实的情况是我们要用它钻铣非常硬的环氧玻璃布纤维板，环境又很脏。这就存在可能使配套设备失灵或出现误动作，主轴因此而出现故障或损坏。这些故障是可以减少的，那就是正确的机器维护和保养。

主轴的转子浮在压缩空气膜上，空气从前后轴承、止推板经截流阀射流到转子并使之稳定。经空气的轴向射流从转子推力面的底部托起转子使之可以自由转动。同时，这个托起的力还能承受主轴缩回时的冲击。空气轴向射流同时也作用于转子推力面的顶部,为主轴钻冲程提供推力负荷。显而易见，空气轴承主轴的寿命取决于压缩空气的质量和合适稳定的压力。

空气轴承主轴在没有通气的情况下不允许旋转转子。在正常通气的情况下转子上推力面与动力板推力面之间的间隙大约为0.0275～0.0325mm，转子下推力面与后轴承推力面之间的间隙大约为0.0275～0.0325mm，转子外圆与前后轴承内孔之间的间隙大约为0.015～0.0175mm，气缸推杆与夹头连接器之间的间隙大约为0.5～0.7mm。

现在让我们看看造成主轴损坏的一些原因：

一、自动换刀（A TC）阀门泄漏

ATC阀门泄漏造成主轴损坏是最常见的。特别是一些老机器，尤其是一些老

机器由滚珠轴承主轴翻新为空气轴承主轴更是如此。随着使用年限的增加，阀门由于磨损趋向泄漏是很自然的，关键是你要知道多长时间必须更换这些要泄漏的阀门，使由于空气阀门泄漏造成主轴损坏这个因素减到最低。

当阀门泄漏时，在气缸内会产生一定的空气压力阻止气缸复原，这样在压力的作用下就会使气缸推杆缓慢向下移动，最终导致气缸推杆与包柄接触，同时也使后轴承推力面与转子下推力面产生接触，最后的结果是可想而知的，并使推杆和转子包柄、后轴承推力面与转子下推力面之间就会产生不必要的摩擦接触，这都会造成主轴损坏。

虽然上面所述都是针对空气轴承主轴的，但很多情况同样适用于滚珠轴承主轴。如果ATC 阀门泄漏则使主轴的气缸推杆与夹头拉杆接触而产生摩擦，使主轴损坏。

机器上一个共用的ATC阀门要为多个主轴供气，如果此ATC阀门泄漏，其后果是可怕的，有可能使所有主轴损坏。如果泄漏刚好发生在主轴更换刀具时，则会发生两种情况：

1、无论是空气轴承主轴还是滚珠轴承主轴，他们都有一个气缸缩回弹簧用来复原气缸推杆，使气缸推杆和转子分开。由于制造弹簧时钢丝直径的变化，弹簧圈直径的变化，绕成弹簧后热处理条件的变化等等，使其弹簧的弹力不一样。于是，压缩空气在刀具更换机构里的积累将导致最差弹簧所在的主轴损坏。

2、在主轴更换刀具的一个周期里，当这个周期完成了，则刀具更换机构里的压缩空气是被排放了。当新的周期开始时，压缩空气积累又将重新开始。因此，如果钻或铣持续和结束的

时间较短，阀门泄漏所形成的压缩空气积累还未造成主轴损坏就已被排放了。如果钻或铣持续的时间较长，压缩空气积累就会达到某一点，结果造成主轴损坏。

二、低压力脚真空

造成主轴损坏的第二个主要原因大概要数低压力脚真空了(吸尘器的吸力不够)。转子转动时，在转子周围产生了一个旋涡，此旋涡简直就是一个龙卷风的缩影。在这个旋转着的低压力区，中心是钻或铣切削下来的切屑和飞起的粉尘，除非在压力角内的真空平台足够强大，能战胜旋涡的作用，否则切削下来的粉尘碎屑将进入转子和前轴承之间的空隙。

如果是滚珠轴承主轴，碎屑将进入到主轴前轴承密封圈，最终损坏轴承，使主轴的噪音加大，直到主轴无法使用。一种误解是空气轴承的清洁气流能消除在转子和前轴承缝隙之间的切削碎屑。实际情况并非如此，由于压力很小，此空气清流到成了粉尘的载体，转子旋转形成的涡旋足以战胜空气清流，将碎屑带入转子和轴承之间的空隙。这实际上是造成前轴承和转子前端损坏的主要原因。

三、主轴空气压力低

由于低压力造成的主轴损坏是很常见的。每台机器均有一个气动盒，它包括气压调节阀和输出压力表。典型的空气轴承主轴在其进入主轴前压力应调节在85psi。

主轴空气压力低就会降低轴承的径向和轴向的承载力。径向的力不够就会造成主轴的振动、偏摆增大，高转速升不上去，主轴就容易卡死。主轴的轴向力不够，在主轴下钻时就会造成转子上推力面与动力板推力面之间产生摩擦，在主轴提升时就会造成转子下推力面与后轴承推力面之间产生摩擦，同样也造成主轴卡死。

一般12.5万的空气轴承主轴气压在85psi时，动力板的轴向推力为18～20㎏，后轴承的轴向拉力为16～18㎏，径向承载力为5～6㎏。

四、Z轴耦合器磨损

钻冲程结束后主轴缩回,速率也由高降低如数控机床使用年限较长，Z轴耦合元件有过度磨损,主轴可能由下钻冲程转为缩回时受到大的冲击。

在滚珠轴承里，轴向负荷的能力是非常强的，无论是向下或向上的冲击一般它都承受，但是，空气轴承主轴的轴向负荷能力就要差得多、特别是在主轴的缩回方向，如果这个冲击大于提升力的允许里，结果会在转子推力面的下面和后轴承的推力面之间发生磨损。请参阅图六:转子推力面的下面和后轴承的推力面产生磨擦。

这样的主轴损坏形式和ATC砸门造成的结果相似，但气缸推杆和夹头连接器不会接触。

这种损坏形式的症状比较特殊，在主轴接通压缩空气时用手转不动转子，不加气时反而能转动。造成这个特殊症状的原因是后轴承的推力面已严重磨损了，节流阀堵塞，产生不了气膜，就没有承载力。当压缩空气加上时，在动力板推力的作用下，使转子的下推力面与后轴承的推力面接触，阻止了转子转动。

五、油浸透了空气过滤器

机器上的空气过滤器能过滤油和颗粒物，通常这个油和颗粒物是从空气压缩机里排出并污染空气系统。一旦过滤器的过滤元件饱和了，它就不会再吸收压缩机泄出的油了。压缩空气中过多的油就会在主轴的轴承表面形成一层油膜，油膜是胶状的，对空气轴承具有破坏性，它减小了轴承表面和转子之间的间隙，降低了径向和轴向空气射流的大小，使得推力大为降低，结果是它改变了整个空气轴承系统的特征，使转子和轴承产生摩擦，最后导致主轴损坏。

六、主轴无冷却或冷却不够

数控钻铣床一般都有冷却系统，就、设计人员为主轴冷却系统花了很大精力。如冷却系统必须在主轴起动以前或同时起动。冷却系统不起动主轴也不能起动；分别为各个主轴安装了冷却液流量传感器，流量不够则这个主轴就不能起动；还在装冷却液的箱体里安装了