崔思明　鲁丙亮
（沈阳机床股份有限公司，辽宁沈阳，110141）

　　摘　要：文章对数控机床当中的数控车床、数控铣床以及工件加工中心的主轴部件结构特点进行了分析，并介绍了数控机床主轴部件的日常维护方法，希望能有效提高数控机床的运转效率。

　　关键词：数控铣床；数控车床；工件加工中心；主轴结构；日常维护
　　主轴部件是数控机床的核心部件，其运转精确度、耐磨性能、防震性能、机械强度等都会影响到工件加工的质量，再加上操作过程中还会有环境的影响以及人为因素的影响，工件加工的质量就更难得到保证。所以要从可控的方面着手，将一切可控因素都调整到位，比如数控机床的主轴结构设计以及主轴结构的日常维护等。
　　1　数控机床主轴部件结构特点
　　目前所使用的数控机床类型主要包括数控车床、数控铣床以及工件加工中心。
　　1.1数控车床主轴部件结构特点
　　（1）主轴的主体结构是一个空心阶梯轴。
　　（2）主轴的前面部分主要由法兰盘和专门的卡盘结构组成。
　　（3）主轴的后面部分放置回转油缸。
　　（4）主轴空心部分用于设置油缸的活塞杆。
　　（5）车床的传动装置主要有齿轮传动、传送带传送以及齿轮-传送带组合传动等方式。
　　（6）驱动器主要作用是连接电动机，驱动数控车床的运转。
　　（7）光电脉冲编码器，用于测量主轴的转动速度，并及时反馈信息至数控系统。
　　（8）回转油缸的主要作用是通过调整液压来控制卡盘装置与法兰盘的结合与分离。
　　1.2数控铣床主轴部件结构特点
　　（1）同数控车床一样，主轴的中心是空心的。
　　（2）主轴的前面部分是一个比例为7：24的锥型孔洞，并且在端面上设有一对专门的主轴转矩检测装置将主轴转矩数据传输给铣刀。
　　（3）主轴的后面部分设有液压缸装置用于放松铣刀。
　　（4）主轴中间的空心部分用于弹簧的安装、以及铣刀固定刀爪的安装等。
　　（5）主轴的传动装置主要是齿轮传动，而且是变速传动。
　　（6）电气结构与数控车床相似，驱动器用于连接电动机，驱动数控铣床的运转；光电脉冲编码器，用于测量主轴的转动速度，并及时反馈信息至数控系统；液压缸的主要作用是通过调整液压来控制回路^[1]。
　　1.3工件加工中心主轴部件结构特点
　　工件加工中心主轴部件的大致结构与数控铣床相类似，不同的地方在于工件加工中心自带刀库和自动换刀的装置，自动化程度相对较高，在控制结构上与数控铣刀会有所不同，具体表现在：
　　（1）主轴多出一个停转精度控制装置，主要作用是严格控制好主轴停止的位置，便于自动换刀装置进行精准、有效率的换刀。
　　（2）刀库配送刀具的系统与数控系统联系在一起，使得刀库配送出的刀具能及时被数控装置调用到数控机床，完成自动换刀工作^[2]。
　　2　数控机床主轴部件的故障诊断与日常维护
　　2.1数控机床主轴部件的故障诊断
　　主轴部分是数控机床的核心部分之一，一旦发生故障，将会影响整个数控机床的正常运行，所以要及时发现故障，并采取相应措施进行维修，维持数控机床的正常稳定运行。
　　2.1.1主轴故障特点
　　数控机床的主轴系统主要由机械传动部分以及电气控制部分组成，所以主轴故障也有机械传动故障与电气控制故障两类。其中机械传动部分出现故障频率Z高的部分是那些活动比较频繁的部分，比如主轴的旋转部分、作往返直线运动的部分等，所以寻找故障源头时通常是从这些活动频繁的部分找起。比如在刀具从刀库中调出来时，数控机床上的拉刀杆却无法准确地抓住刀具，这时就应该检查拉刀杆的运行轨迹，观察其运行轨迹是否与初始设置的轨迹相符，因为拉刀杆是进程做往返直线运动的，由于频繁地活动使运动轨迹很容易发生偏差。而电气控制系统中Z容易发生故障的是电动机，因为只要数控机床在运转，电动机就在一直不停的工作状态当中，长期负载使得电动机有一定损伤，容易出现故障。
　　2.1.2主轴故障诊断
　　主轴系统的故障诊断通常从简单的机械传动故障检测开始，机械传动故障一般表现地比较明显，很容易发现故障的源头，而电气控制故障一般隐藏在电气设备的内部，故障难以发现。所以主轴部分的故障诊断是以“先机械、后电气”为诊断原则，可以明显提高诊断效率。
　　2.2数控机床主轴部件的日常维护
　　要想实现加工工件质量高、加工工件精确度高、生产效率高等工件加工目标，不仅需要选择合适性能的数控机床和加工工艺，还需要在数控机床未使用时做好日常维护工作，保证数控机床在待机时也可以保持Z佳状态，便于下一次的投入使用。
　　数控机床的维护不仅包括对故障的维修工作，还包括日常的维护。只有将日常的维护工作做到位了，才可以减少环境对数控机床的损坏，延长数控机床主要部件的使用年限，并能有效减少故障发生的几率，在一定程度上提高了数控机床运转的安全性和稳定性。而主轴部件是数控机床的核心部件之一，所以是日常维护过程中重点关注的对象。
　　对数控机床主轴部分的日常维护主要从润滑、冷却以及密封性检查等几个方面进行，具体操作方法如下：
　　（1）适当的润滑，可以使主轴轴承的摩擦系数降低，减少轴承运转时因摩擦产生的热量，降低轴承运转时的温度；也可以减少轴承的磨损程度，延长主轴轴承的使用年限。在进行润滑维护时，如果轴承运转速度较慢，那么可以用液体油液进行循环涂抹润滑；如果轴承运转速度较快，为了保证安全，可以使用润滑油喷雾的方式来进行润滑^[3]。
　　（2）主轴部件的冷却维护工作主要是针对轴承的，主轴轴承在运转时会因为摩擦释放出大量热量，工作温度快速升高，所以为了防止轴承因高温被损坏，要及时进行冷却。
　　（3）主轴部件的密封性检查主要是为了防止外界的灰尘、碎屑以及其他杂物等混入主轴内部，对主轴内部的部件造成损坏以及防止所涂抹的润滑油发生渗漏。如果使用橡胶密封圈进行密封，则需要检查密封圈的密封性，如果密封圈发生老化或者破损现象要及时进行更换。
　　3　结束语
　　数控机床中的三种类型：数控车床、数控铣床、工件加工中心各有各的主轴结构特点，要根据实际工件加工需要选择合适的数控机床；此外，数控机床的日常维护对数控机床的正常稳定运行有十分重要的作用，希望数控机床的维护人员能够引起重视，认认真真做好数控机床的维护工作。
　　参考文献
　　[1]郭辰光，王鹏家，田鹏，等.基于遗传算法的数控机床主轴优化设计方法[J].东北大学学报（自然科学版），2011，32（06）：850-853.
　　[2]窦怀洛，郭丽娟，肖如锋，等.数控机床高速电主轴技术及应用[J].机电工程技术，2011，40（04）：85-87+110+113-114.
　　[3]徐燕.数控机床主轴结构的改进和优化设计[J].机械研究与应用，2011，24（03）：115-117.

来源：《科技创新与应用》2016年32期