耿（gěng）海洋
摘 要：FOOKE加工中心是高（gāo）速動車組生產的（de）關鍵設備，其運行狀態直接影響動車組的生產，由於國內使用加工中心的部門對（duì）其故障均處於探索階段，沒有（yǒu）現成的故（gù）障分（fèn）析手段。文章針對高速動車組生產車（chē）間加工中心電主軸常見故障，根據電主軸的結構，結合現場實際情況，對（duì）電主軸常見故障形成的原因進行了分析，並提出了電主軸常見故障的分析程序以及（jí）解決電主軸常見（jiàn）故障的對策。
關鍵詞：FOOKE；電主軸；常見故障（zhàng）；分析；對策
1 概（gài）述
唐車公（gōng）司現有大小FOOKE加（jiā）工中心（xīn）20餘（yú）台，主要承擔著350 km高速動車組鋁合金車體的加（jiā）工任務。是350公裏高速動車組生產的關鍵設備，是車體生產的物質保證。電主軸是加（jiā）工中心上的（de）核心部件，電主軸的好壞直接影響著加工中（zhōng）心的工作狀態（tài），隨著加工中心超負荷運轉以及使用年限（xiàn）的增長，電主（zhǔ）軸故障明顯增多。電主軸故障的多（duō）少、處理故障（zhàng）的周期（qī）長（zhǎng）短（duǎn）直接製約（yuē）著350公裏動（dòng）車組鋁合金（jīn）車體的（de）生產。輕則延緩生產周期（qī），重則會加工出不（bú）合格產品，給公司帶來不可估量的損失。
2 FOOKE加工中心電主軸的（de）結構
FOOKE加工中心（xīn）所采用電主軸是“高頻主軸（zhóu）”（High Frequency Spindle）的簡稱，有時也稱作（zuò）“直接傳動主軸”（Direct Drive Spindle），是內裝式電機主（zhǔ）軸單元。它把機床主傳動（dòng）鏈的長（zhǎng）度縮短為零，實（shí）現了機（jī）床（chuáng）的“零傳動”。其主要特（tè）征是將電機（jī）內置於主軸（zhóu）內部直接驅（qū）動主軸，實現電機、主軸一體化的功能。是省略齒輪傳動、變速裝置（如皮帶、聯軸節）等中間傳動件的直接驅動方（fāng）式。通俗的說法就（jiù）是：將主軸電機和機械主（zhǔ）軸做在一起，工作時內部一般有循環油或（huò）是循環水冷卻，油霧潤滑。
FOOKE加工中心所用電主軸由無外殼電機、主軸、軸承、主軸單元殼體、驅（qū）動（dòng）模塊和冷卻裝置等組成。電機的轉子采用壓配方法與主軸做（zuò）成（chéng）一體，主軸（zhóu）則由前後（hòu）軸承支承（chéng）。電機（jī）的定子通過冷（lěng）卻套安裝於主軸單元的殼體中。主軸的變（biàn）速由主軸驅動模塊控製， 而主軸單元內的溫升由冷卻裝置限製。在主軸（zhóu）的後端裝有測速、測角（jiǎo）位移傳感（gǎn）器，前端的內錐孔和端（duān）麵用於安裝刀具。如圖1所示。
高速精密（mì）軸（zhóu）承（chéng）是電主軸的核心支（zhī）承部件；轉軸是（shì）電主（zhǔ）軸的主要回轉體，轉軸（zhóu）主要功能是將電（diàn）機（jī）產生的扭矩傳送到（dào）刀具；高速電主軸的定子由具有高磁導率的優質矽鋼片疊壓而成（chéng），疊壓成型的定子內腔帶有衝製嵌線槽；轉子是由鐵心、鼠籠、轉軸三（sān）部分組成，是中頻電動機的旋轉部分，它的功能是將定子的電磁場能量轉換（huàn）成機械能；軸殼是電主軸的主要（yào）部件。軸殼（ké）用來安裝固定轉軸、軸承、定子和轉子（zǐ）等部（bù）件，軸殼（ké）中開有很多冷卻管路用來冷卻軸承和（hé）電機。
3 FOOKE加工中心電主軸常見（jiàn）故障分析及對策（cè）
3.1 電主軸換刀時主軸無（wú）刀報警
FOOKE加工中心在換刀過程中經常會（huì）出（chū）現主軸無刀報警，換刀動（dòng）作無法完成，加工中心無法繼（jì）續加工。
3.1.1 電主軸換（huàn）刀時主軸無刀故障分析
①主軸拉刀機構拉力不夠，不能（néng）夾緊刀（dāo）具；
②主軸刀具到位PLC信號沒（méi）到位，檢測無刀；
③加工中（zhōng）心加工過程中震動大，造（zào）成拉釘緊固螺栓鬆動。
3.1.2 電主軸換刀時主軸無刀故障處理對策：
①將壓力檢測工具加緊在電（diàn）主軸上，檢測拉刀機構拉力，若拉力小於41 kN，就需要調整拉釘長度。增大拉刀機構拉力。將拉釘緊固螺栓（shuān）鬆開，使拉釘伸出長度（dù）在12.8～13.2 mm之（zhī）間（jiān），再（zài）用拉力檢測工具檢測拉力。拉力大於41 kN，故障消除。
②電主軸刀具夾（jiá）緊放鬆PLC電氣圖，如圖2所示。根據圖2，檢查（chá）PLC狀（zhuàng）態，E39.3刀（dāo）具夾（jiá）緊（jǐn），E39.5刀具放鬆（sōng）狀（zhuàng）態是否正確。若狀態（tài）不（bú）正確，檢查傳感器，檢查PLC接線是否有（yǒu）問題，根據檢查結果逐一進行排除。
若PLC狀態（tài）正確，報警依然存在，還是無法（fǎ）執行換刀動作，則進入係統界麵（miàn），查看電壓檢測參數：14514。
14514 WZ-INI： ohne WZ [V] （7.40） 7.4 tight not tool
14514 WZ-INI： mit WZ [V] （5.95） 5.95 tight with tool
14514 WZ-INI： WZ geloest [V] （1.10） 1.10 tool relaxed
電主軸裝夾刀具電（diàn）壓電氣圖（tú），如圖3所示。根據圖3，看（kàn）電主軸有刀夾緊（jǐn）、無（wú）刀夾緊、放鬆電壓是否在正常範圍內，如不（bú）在，進行參數修改，解決此故障。
對電主軸拉刀機構進行檢查，看拉釘緊固螺栓是（shì）否鬆動，若鬆（sōng）動，按照拉釘需要的長度，緊固（gù）拉釘螺栓。為防止加工過程中振動過大（dà）造成拉釘緊固螺栓（shuān）鬆動，加工時應減小加工吃刀量，減緩進給速度，要合理的（de）運用刀具以及應用合適的切削參數。
3.2 電主軸強力切削時停轉（俗稱悶車（chē））
加（jiā）工中心（xīn）在（zài）加工工件過程中，若進給過大，吃刀量（liàng）大，倍（bèi）率100%加工（gōng）時，會出現電主軸停轉（zhuǎn）故障。電主軸猛地停住（zhù），刀具卡在工件（jiàn）上（shàng）。加工無法（fǎ）繼續。
3.2.1 電主（zhǔ）軸強力切削時停轉故障分析
①主軸電動機與主軸連接的傳動帶過鬆，造成主軸（zhóu）傳動轉矩過小，強力切削時主軸轉矩不足，產生報警，數控機（jī）床自動（dòng）停機。
②主軸（zhóu）電動（dòng）機與主軸連接的傳（chuán）動帶表麵有油，造成（chéng）主軸傳動時傳（chuán）動帶打滑，強力切削時主軸轉矩不足，產生報警，數控機床自（zì）動（dòng）停機。
③主軸電動機與主軸連接的傳（chuán）動帶使用過久而失效，造成主軸電動機轉矩無法傳動，強力切削時主軸轉矩不足，產生（shēng）報警，數控機床自動停機。
④主軸傳動機構中的（de）離合器、聯軸器連接、調整（zhěng）過鬆或（huò）磨損，造（zào）成主軸電動機轉矩傳動誤差過大，強力切削時主軸振動強烈。產生報警，數控機床自（zì）動停機。
3.2.2 電主（zhǔ）軸強力切削時停轉故障處理對策
①手動檢查主軸電動機與主軸連接的傳動帶張緊度（dù），若過鬆，通過重新（xīn）調整主軸傳動帶的張緊（jǐn）力，加以排除。
②手動檢（jiǎn）查主軸電動機與主軸連接的傳動帶表麵是否有油汙或者髒物，造成主軸傳（chuán）動時打滑（huá），若有，則用汽油或酒精清洗後擦（cā）幹淨來排除故障。
③觀測傳送帶是否有效，是否可以繼續工作，若有異（yì）常（cháng）。則更換（huàn）新的主軸傳動帶。
④需要采用專業的儀器，測量連接距離，觀察磨損情況。然後根據測（cè）量或者觀察結果，通過調整、更（gèng）換離合器或聯軸器來解決此（cǐ）故障。
4 結（jié）語
電主軸是加工中（zhōng）心的核心部件，電主軸的好壞直接影響著加工（gōng）中心能否正常工作。是加工中心可靠性的重要保障。尤其近幾年，公司產品多元化，生產異常緊張。加工中心都（dōu）是長期超負荷工作，這就（jiù）對（duì）加工（gōng）中心電主軸的可靠性提出了（le）更高的要求（qiú）。
在數控中心廣大數控工程技術人員（yuán）的努力下，通過對電主軸的（de）常見故（gù）障分析、並對常見故障的處理提出了一套切實可行的辦法。確保了在維護之（zhī）餘能快速、有（yǒu）效地分析判斷故障、及時有效地處理故障。提高了電主軸的可靠性、縮短了加工中心停機時（shí）間（jiān）。為動車組的生產保駕護航！
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來源：《企業技術開發·中旬刊》2016年10期
