主轴是数控加⼯中⼼的动⼒辅助装置，主轴带动⼯件旋转⽤来加⼯旋转体的⼯件。主轴是数控加⼯中⼼⾼速⾼精加⼯的重要保障，所以数控机床主轴故障的维修⽅法和技巧也是数控加⼯中⼼操作⼈员和维修⼈员必须掌握的知识。
我们知道数控加⼯中⼼因为主轴的运动⽅式和状态不同可以分为⽴式加⼯中⼼和卧式加⼯中⼼。不同种类的数控加⼯中⼼采⽤的主轴类型不同，但总的来说，数控机床的主轴系统根据传动传送系统的不同可以分为有变速齿轮的主传动的主轴、通过⽪带传动的主传送的主轴、双电动机分别驱动主轴和电动机与主轴⼀体化的主轴。
加⼯中⼼常见电主轴
电动机与主轴⼀体化的主轴⽬前最为常⽤。这种类型的主轴通常也称电主轴，电动机本⾝就是主轴。这种主传动⽅式⼤⼤简化了主轴箱体与主轴的结构，提⾼了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩⼩，电动机发热对主轴影响较⼤。数控磨床的许多主轴都是采⽤这种⽅式，速度可以达到数万转每分钟，⼀般这种主轴电动机都采⽤循环⽔冷却系统进⾏冷却。
电主轴的常见故障1.过载。
故障原因：切削量过⼤、频繁的正反转、主轴电动机故障、主轴驱动装置故障。2.主轴不转
故障原因：主轴驱动装置故障、数控装置⽆法输出转速信号、主轴电动机故障、主轴驱动装置故障、传动带断裂。
3. 主轴转速偏离指令值滚动体
故障原因：电动机过载、数控系统输出的主轴转速指令输出有问题、测速装置有故障或者速度反馈信号断线。
4. 主轴异常噪声及振动
故障原因：⼀般在减速过程中发⽣，主轴驱动装置有问题，如交流驱动中的再⽣回路故障。
叙述 SAJO10000 加⼯中⼼电主轴的机械及电⽓结构，分析各组成部分和功⽤，列举两个维修实例。
SAJO10000 加⼯中⼼为瑞典萨耀公司⽣产的 5 轴联动加⼯中⼼，机床的精度及⾃动化程度⾼，机床尺⼨⼤，⼯作台尺⼨ 1000×1000，各轴⾏程：X=1600，Y=1500， Z=1750，A=0°~110°，B=0°~360°。
该设备使⽤⽅便，加⼯能⼒强。特别是它的主轴为电主轴，即主电机的转⼦即为机床的主轴，是⽬前较为先进的⼀种主轴结构。电主轴机械电器结构复杂，精度⾮常⾼，其电器控制能⼒技术含量⾼，主轴可实现 0~6000 r/min 的⽆级调速，其转速控制⾮常精确，可实现轴联动攻丝、加⼯⾼精度螺纹等作业。 1、加⼯中⼼电主轴结构
SAJO10000 加⼯中⼼电主轴的结构主要由转⼦和定⼦两⼤部分组成（图 1）。
图 1 SAJO10000 加⼯中⼼电主轴结构
1.1 转⼦
转⼦部分包括：⼑具碟簧拉紧部件，⼑具松开液压油缸部件，主轴内锥空⽓清洁装置，⼑具的内部冷却供⽔装置等。
（1）⼑具碟簧拉紧部件。⼑具碟簧拉紧部分的作⽤是将主轴上的⼑具牢牢固定在主轴锥孔上，由数组碟簧通过预紧螺母及拉杆带动 1 个可伸缩的 4 ⽖拉紧钩，钩住⼑具尾锥后部的拉钉，使⼑具紧紧固定在主轴上。⼑具拉紧⼒可通过调整碟簧拉杆后⾯的预紧螺母来实现，拉紧⼒的调整要适当，过松⼑具易松动，过紧碟簧易损坏。核桃包装
（2）⼑具松开液压油缸部件。⼑具松开液压油缸部件是⽤来反向推动碟簧使⼑具与主轴分离，此液压缸体积⼩，⼯作
cap3（2）⼑具松开液压油缸部件。⼑具松开液压油缸部件是⽤来反向推动碟簧使⼑具与主轴分离，此液压缸体积⼩，⼯作油压较⾼，达到 15 MPa，对油缸的质量要求较⾼。
（3）主轴内锥空⽓清洁装置。主轴内锥空⽓清洁装置的作⽤是在主轴换⼑的同时从主轴内部吹出压缩空⽓，清洁主轴内锥⾯，保证⼑具定位准确、拉紧可靠。压缩空⽓的吹出由安装于⼑具松开液压油缸上部的组合式液⽓控制阀来控制。
（4）⼑具的内部冷却供⽔装置。⼑具的内部冷却供⽔装置专⽤于主轴内冷结构的设备，其⼑具的中⼼部位开有冷却液通路，主轴内部的冷却液通过此通路直接喷淋到⼑具与零件的接触⾯，达到极佳的冷却效果。加⼯中可以采⽤较⾼的主轴转速和较⼤的进给量，⼤⼤提⾼⽣产率。主轴中⼼部位的冷却液也是通过⼑具松开液压油缸上部的组合式液⽓控制阀来控制实现。
1.2 定⼦
无线充电ic定⼦部分包括：定⼦线圈及定⼦线圈冷却⽔循环装置，主轴速度检测传感器，⼑具冷却喷淋管路，轴承油雾润滑及循环⽔冷却装置等。
（1）定⼦线圈。此电主轴的定⼦线圈装在⼀长⽅体壳体内，与 A 轴连成⼀体并随 A 轴同时转动。其上装有电机电缆，在电机电缆内装有 2 组热保护传感器，对电机的过流过载起到很好的保护作⽤。此电机功率较⼤，电机定⼦线圈发热较⼤，通常的风冷散热⽅式满⾜不了要求。
在设计上⼚家采取了定⼦线圈壳体外加循环⽔的冷却⽅式，⼤⼤提⾼了散热效果。电机线圈产⽣的热量能够很快被带⾛，进⼀步提⾼了电机的过流过载能⼒。增加了⽔冷却装置，对主轴的密封性要求也提⾼了。
（2）主轴速度检测传感器。此电主轴的速度反馈是通过安装在主轴转⼦上的齿形码盘和位于电机定⼦端盖上的磁性传感器来检测，码盘的每个齿经过磁性传感器的检测⾯时传感器发出 1 个脉冲信号，单位时间内发出的脉冲数通过主轴伺服控制器的处理，产⽣相应的控制信号来控制主轴的转速和转⾓，同时将主轴的状态反馈给数控系统。
（3）⼑具冷却喷淋管路。⼑具冷却喷淋管路通过定⼦壳体将冷却液直接输送到主轴⼑具两侧的 6 个喷嘴，对主轴上的⼑具进⾏强制冷却。此设计⽐⼀般的机床冷却液注⼊量⼤很多，从⽽减⼩⼑具磨损及⼯件热变形。
（4）轴承油雾润滑。该电机转⼦与定⼦壳体靠⼀组 5 个精密的轴承安装⽀撑，
轴承为 7020ACD/P4A，转⼦轴前端安装 3 个轴承，后端 2 个轴承。这组轴承的
转速⾼、负荷⼤，特别是前部的 3 个轴承，对润滑要求较⾼。此电主轴在设计上采⽤了油雾润滑⽅式，润滑油在油雾发⽣器中与压缩空⽓充分混合，通过管路输
送到各轴承的滚动体上，使轴承得到充分润滑及冷却。同时在设计上对前部的 3 个轴承安装座采⽤了循环⽔冷包强制冷却，⼜进⼀步保证了轴承的良好⼯作状态。
2、电主轴典型故障的修理
2.1 电主轴进⽔定⼦线圈烧坏故障
穿针引线器该机床在加⼯零件时，操作者听到主轴发出异常声⾳，随后机床⾃动停机，打开⼯作门，发现主轴与 A 轴相接处冒出⽩烟，散发出焦糊味。这期间显⽰功率输出已达 99﹪，出现了主轴伺服故障、主轴伺服测量回路电流绝对值错误报警。
关机检查发现主电机三相线圈对地电阻为零，决定对主电机进⾏拆卸。当取下电机上部端盖时发现有⽔汽和烟灰的混合物喷附在电机的上端盖，电机的三相绕组出线处已烧焦，定⼦内腔壁已锈蚀，⽤吊车取下电机转⼦后，在定⼦线圈的下部有很多积⽔。
拆下主轴下端冷却⽔循环盘时，发现其上部有⼀个带密封垫圈的M5 内六⾓螺钉头部已断掉，密封垫圈失去密封性，冷却⽔渗到电机内造成电机损坏。此电机为德国西门⼦公司产品，如购买原⼚备件要
3~4 个⽉的定货周期，最终由国内专业⼚家在⼀周内重新绕制完成。装配后试机，电主轴⼯作正常。
火麻仁胶囊2.2 电主轴轴承的更换
该机床在运⾏中出现电主轴编码器错误报警。根据以往的经验，调整了编码器与检测齿盘的间隙，但没有好转。与操作者沟通了解到该主轴近来振动有点⼤，加⼯孔的光度不好。检查主轴的静态精度，径向跳动在0.02~0.04 mm、轴向跳动在 0.05~0.08 mm，在检测排除了测量⽅法和其他各轴的影响后，判定可能是主轴轴承有问题，决定进⾏拆卸更换。
此电主轴⽐较重，电机约有 300 kg，拆卸需多⼈合作。特别是在分解转⼦轴时要将整个电机落稳在⼯作台的垫铁座上，⼈爬到4 m 多⾼的机床上部，⼿盘Y 轴丝杠将电机定⼦壳体向上移出，才能将电机轴转⼦及转⼦前部的轴承安装壳体拆下。
拆下了电机轴转⼦及转⼦前部的轴承安装壳体后要对内部的 3 个轴承进⾏分解，但对照机械图⽤常规⽅法进⾏拆卸时发现固定轴承的前端压紧端盖⽆法拆开。
后咨询⼚家得知，该处轴承前端压紧端盖的内孔与轴的过盈量达 0.1 mm，轴向需⽤ 2000 kg 的⼒才能拆开，拆卸有很⼤风险。此机床在轴承压紧端盖上设计了拆卸专⽤油压空腔，⽤⾼压⼿压泵将⾼压油通过专⽤接头注⼊⽅可拆下，通过计算⾼压油压要达到 50 MPa 左右。为此设计制作了专⽤接头，在四五个⼈的配合下终于将其拆出。
通过检查，轴承已明显磨损。更换新轴承时预先加热轴承，避免影响新轴承精度⼜便于安装，特别在加热安装固定轴承的前端压紧端盖时，对加热温度进⾏了仔细计算，结合有效施控轴承预紧⼒，通过⼏天认真仔细的操作终于将轴承更换完毕。
3、结语
通过这次 SAJO10000 电主轴轴承的更换，增强了对电主轴机床的认识，为今后电主轴的修理积累了经验。
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