数控机床主轴故障维修
数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统，它的性能直接决定了加工工件的表面质量，它
结构复杂，机、电、气联动，故障率较高，它的可靠性将直接影响数控机床的安全和生产率。
因此，在数控机床的维修和维护中，主轴驱动系统显得很重要。
维修人员根据维修单，到现场进行故障询问调查，确定维修方案、拟定维修工作计划、计划
工时和费用；通过查阅数控机床PLC的相关显示界面和电路原理图、数控系统和就变频器
说明书等维修资料，分析故障原因；使用通用工具及万用表，检测判断故障部位，在机床现
场快速排除故障，填写维修记录并交接验收。
主轴相关知识
数控机床主轴驱动系统是数控机床的大功率执行机构，其功能是接受数控系统(CNC)的S码
速度指令及M码辅助功能指令，驱动主轴进行切削加工。它包括主轴驱动装置、主轴电动
机、主轴位置检测装置、传动机构及主轴。通常主轴驱动被加工工件旋转的是车削加工，所
对应的机床是车床类；主轴驱动切削刀具旋转的是铣削加工，所对应的机床是铣床类。
主轴系统分类及特点
全功能数控机床的主传动系统大多采用无级变速。目前，无级变速系统根据控制方式的不同
主要有变频主轴系统和伺服主轴系统两种，一般采用直流或交流主轴电机，通过带传动带动
主轴旋转，或通过带传动和主轴箱内的减速齿轮(以获得更大的转矩)带动主轴旋转。另外根
据主轴速度控制信号的不同可分为模拟量控制的主轴驱动装置和串行数字控制的主轴驱动
装置两类。模拟量控制的的主轴驱动装置采用变频器实现主轴电动机控制，有通用变频器控
制通用电机和专用变频器控制专用电机两种形式。目前大部分的经济型机床均采用数控系统
模拟量输出+变频器+感应（异步）电机的形式，性价比很高，这时也可以将模拟主轴称为
变频主轴。串行主轴驱动装置一般由各数控公司自行研制并生产，如西门子公司的611系列，
日本发那克公司的α系列等。
1、普通笼型异步电动机配齿轮变速箱
这是最经济的一种方法主轴配置方式，但只能实现有级调速，由于电动机始终工作在额定转
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数控机床主轴部件的结构及其维护
作者：逄玲
来源：《职业·中旬》2011年第07期
一、数控机床主轴的主要部件
主轴部件是机床的重要部件之一，其精度、抗震性和热变性对加工质量都有直接影响，特别是数控机床在加工过程中不进行人工调整，这些影响就更为严重。数控机床主轴部件在结构上要解决好主轴的支承、主轴内刀具的自动装夹、主轴的定向停止等问题。
1.主轴轴承配置的主要形式
（1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承60°角接触双列向心推力球轴承组合。后支承采用成对向心推力球轴承。
此配置可提高主轴的综合刚度，并可以满足切削力的要求。
（2）前轴承采用高精度双列向心力球轴承，向心推力球轴承具有良好的高速性，但它的承载能力小，只适于高速、轻载、精密的数控机床的主轴。
（3）双列和单列圆锥滚子轴承，这种轴承径向和轴向的刚度都很高，能承受重载荷，尤其是可承受较强的动载荷。安装、调整性能好，但主轴转速受到限制，主轴的精度也受到影响，所以只能用在中等精度、低速、重载的数控主轴上。
2.主轴内刀具的自动夹紧和切屑的清除装置
自动清除主轴承中的切屑和灰尘是换刀操作中的一个重要问题，因为有切屑会划伤主轴孔及刀柄表面，甚至刀杆偏斜，定位不准，零件加工不对。所以在换刀时，用压缩空气吹一下。
3.主轴准停装置
在换刀时，刀柄上的键槽要对准主轴的端面键。这就是准确定位功能。
由于主轴在固定的圆周位置上换刀，使得刀柄与主轴相对位置的一致性，同时也减小了被加工孔的尺寸的分散度。
主轴准停是当主轴要停车换刀时，发出降速信号，主轴箱自动改变传动路线，使主轴转换到最低速运转。
二、数控机床的维护维修 龙源期刊网
一．主轴的结构特点和技术要求
轴类零件是机械加工中的典型零件之一。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，它的主要表面是同轴线的若干个外圆柱面、圆锥面、孔和螺纹等。
机床主轴是一种典型的轴类零件，它是机床的关键零件之一，它把回旋运动和转矩通过主轴端部的家具传递给工件或刀具。因此在工作中主轴要承受转矩和弯矩，而且还要求有很高的回转精度。因此，主轴的制造质量将直接影响到整台机床的工作精度和使用寿命。
主轴零件图上规定了一系列技术要求，如尺寸精度、形状位置公差、表面粗糙、接触精度和热处理要求等。这些都是为了保证主轴具有高的回转精度和刚度、良好的耐磨性和尺寸稳定性。现以CA6140型卧室机床主轴为例，说明其主要技术要求。
1. 图1为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：
⑴ 支承轴颈? 主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为，径向跳动公差为；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为；支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
⑵ 主轴工作表面的精度 主轴的工作表面是指装夹道具或家具的定心表面，如莫氏锥孔、轴端外锥或法兰外圆等。对那他们要求有：内外锥面的尺寸精度、几何形状精度和接触精度，定心表面对支承轴颈的同轴度，定位端面对颈轴线的垂直度等。它们对机床工作精度的影响会造成家具或工件的装夹误差。在主轴技术要求中还亏定了近主轴端部的径向园跳动和离端面部300mm处的径向圆跳动。另外为了保证锥孔玉顶尖火道具锥柄接触配合良好，规定须用标准锥度塞规以涂色法检验接触面积，具体要求如表11-12所示。
表11-2 主轴莫氏锥孔的精度要求
几种重型数控立式车床典型主轴结构
盖立亚 张洪庆乔保中 轩广进
（沈阳第一机床厂沈阳）
摘要几种重型数控立车的典型主轴结构。阐述各种结构的特点及简要装配要点，分析不同主轴结构的适用情况及优劣势。
关键词重型数控立式车床主轴结构主轴轴承
中图分类号ＴＭ６２１．２ 文献标识码Ｂ
一、引言
目前市场对装备制造业的要求是更高的灵活性，更高的生
产率，更高的精密度和表面质量以及更短的制造周期。作为装备
制造业母机的机床行业，为了适应各种工业企业的需求，机床制 造商们纷纷推出高精度机床。越来越多的机床企业认识到重型
机床领域的价值和商机，并准备逐渐加入到重大型机床的市场
竞争中来，随着数控机床产品高新技术功能部件的商品化，参与
到重型机床市场开发的企业也越来越多。现在重型机床的发展 趋势主要体现在有３个方面，即需求的机床承载能力越来越大；
用户要求的机床回转直径越来越大以及大回转直径、大承重量
机床的高精度要求。
主轴作为机床的核心部分，主轴的回转精度将直接反应至
被加工零件的圆度、圆柱度、跳动等精度，而机床采用的主轴结
构则会影响到机床的回转直径和工作台承载能力。
二、主轴结构分析
１．典型结构Ａ
结构Ａ由传动齿圈、主轴、圆锥滚子轴承、双列圆柱滚子轴
承（圆柱孔）、调整垫、轴承套、推力圆柱滚子轴承、工作台等零部
件组成。动力由传动齿圈传至主轴，主轴带动工作台实现工件的
旋转，主轴底端安装有反馈主轴转速的主轴编码器。典型结构Ａ
见图１。
此结构中轴承布局由双列圆柱滚子轴承＋圆锥滚子轴承＋ 主轴 调整垫推力圆柱 工作台
图１典型结构Ａ示意图
推力圆柱滚子轴承组成，双列圆柱滚子轴承＋圆锥滚子轴承为
主轴定心轴承，负责承载主轴的轴向力及径向力，其中圆锥滚子
轴承为主支承，其内外环与主轴及轴承套的配合间隙将直接影
响主轴的径向跳动及主轴刚性；推力圆柱滚子轴承主要承载工
件的重量及在切削过程中加载至工作台上的切削力，轴承的紧 环和松环与轴承套的上端面及主轴的下端面的配合将直接影响
