汽车发动机设备加工领域电主轴常见故障分类及维修措施 摘 要:文章以汽车发动机设备加工领域切削用电主轴为例，在就电主轴常见故障进行详细分类阐述的基础上，根据电主轴的结构和工作原理，从节省成本和减少维修时间角度，就提升电主轴自主维修质量的思路和经验进行了详细分析。 关键词：电主轴；常见故障；故障维修
1 电主轴使用及特点
电主轴顾名思义就是将电机和主轴融为一体的组件，主要是解决高转速、高精度、低噪声的难题。电主轴由刀具夹紧、电机，以及油缸及信号检测部分等3部分组成。夹具夹紧部分负责刀具夹紧和松开，电机部分负责主轴的旋转，油缸负责刀具的松开，信号检测负责各类主轴信号是否正常的检测。 在汽车发动机厂加工缸体、缸盖、曲轴的加工中心中使用的电主轴最多，它集成了伺服电机、主轴、换刀及夹紧装置、主轴冷却、刀具内冷、位置检测等多项功能。速度和精度的要求都比较高。这类电主轴集成度高、故障率也最高。
2 电主轴常见故障现象分类
2.1 机械类常见故障现象
2.1.1 刀具夹紧系统故障
（1）刀具夹紧力不够，导致刀具在加工过程中存在振动，产品加工表面质量不合格。
（2）刀具夹紧系统无法释放拉杆弹簧力，导致刀具无法松开，无法完成换刀。
（3）换刀时发生刀具掉落故障。
2.1.2 装刀单元故障
（1）装刀单元吹气孔堵塞，导致加工产品质量不合格。
（2）装刀单元内部刀具导向块异常磨损，换刀时掉刀。
2.1.3 旋转接头故障
旋转接头是给主轴提供刀具切削高压内冷的供水连接装置。常见故障是旋转接头损坏导致的漏水。 2.1.4 主轴轴承故障
汽车扎带主轴轴承的故障主要指轴承的疲劳损坏，这类故障非常少，一般是在主轴运行很长时间后，出现精度丧失、噪声大、咬死等故障现象。这类故障维修比较难，由于电主轴精度高、速度高，对于轴承安装的预紧力以及维修后各项性能的动态测试，如动平衡等，对于非专业维修人员，维修手段很难达到相关技术规范的要求，即便短期内能够达到精度要求，也很难满足使用寿命的要求，这种非专业的维修，还会给机床埋下一定的安全隐患。
2.2 电气类常见故障
2.2.1 信号故障
信号故障就是传感器类故障较多。电主轴中用到的传感器有角度、位置编码器，夹紧位置模拟量开关、松刀位感应开关、主轴“ 0”度感应开关和温度传感器。随着主轴智能化的发展，主轴还会带有自诊断模块，如振动传感器，夹屑感应报警（SIS）等。
2.2.2 电机故障
（1）电机接线错误，相序不对导致电机无法启动。这种故障只要调一下相序，故障就会消除。
（2）电机过热保护导致电机无法启动，可能是冷却循环不正常导致冷却液温度升高也有可能是冷却液冷却装置损坏导致冷却液温度升高。还有就是轴承损坏导致主轴温度升高来不及冷却，这种情况在机械精度方面会有体现。
（3）电机缺相，电机线圈短路。这种情况可以通过测量电极间的电阻值来判断。电机线圈烧毁后可以通过专业厂家绕制、更换即可。
3维修思路及技术规范
以 Kessler DMS 112.AM.4.FOS 型号电主轴为例。如前所述，机械类前 3 种故障都是可以通过对电主轴结构和部件原理的深入学习自主维修，并进行电主轴静态检查确定其维修状态，第 4 类因投入成本太大和检测设备缺少暂时无法实施自主维修。电气类故障主要为电信号故障，通过电主轴拆解对相应传感器进行更换，调整、设置、标定达到其技术规范。
维修电主轴的关键是对电主轴的拆解和最后的装配，拆解前一定要对电主轴原始数据进行测量并记录。拆解时一定要对照图纸，熟悉其结构和工作原理，禁止敲击主轴部件，只能借用专用工具拆卸，如拉马、烘等。并对零、部件进行标记（位置和方向）同时进行拍照。在这个过程中很多螺栓都是带胶拧紧，如果出现拧不动现象要借用烘，切不可野蛮拆卸。螺丝拧紧时也要按照螺栓精度等级、直径对应的拧紧参数进行拧紧，切不可根据自己的感觉。对各零件进行清洗、测量，并对损坏件进行更换，按照技术规范进行装配，然后进行测试。
3.1拆解及检查维修过程详解
（1）拆卸主轴后端端盖。
（2）拆卸各接头。模拟量接头、电源接头（U，V，W）和编码器接头。这一步比较关键，拍照记录各接头位置，防止安装时候接错，接错会导致插针或插孔损坏，在调试时会带来故障。拆卸电源接头时，一定要借助专用工具将电源线从卡箍内推出，不可，否则造成塑料卡箍损坏，一则配件很难购买，二则卡箍部分损坏电主轴工作时会使线缆晃动，接线松动，会造成信号或电源偶发中断故障。
（3）夹爪拆卸，值得注意的是夹爪前端的夹紧锥是反牙螺丝，松开螺丝取出夹紧锥，再逐一取出夹爪，最后用镊子将夹爪垫座取出。检查夹爪和夹紧锥的磨损情况，目测磨损严重或者夹紧力测试（在拉杆行程位置达到要求）不够时，对夹爪和夹紧锥成套更换，如果夹爪和夹紧锥有磨损现象，主轴的近端和远端的跳动数值也会有所体现。
（4）拆卸油缸，油缸上有很多密封件，取下并用扎带扎好以防丢失，检查密封件是否有损坏及变形，最好全部更换。同时检查活塞和缸壁是否有磨损或损坏现象，例如活塞和活塞杆处有裂纹就会造成泄漏（发生过多起）或者活塞和油缸壁贴合不牢出现串油。总之，液压缸就无法完成推开拉杆碟簧的阻力完成换刀动作。
（5）拆卸模拟量（测量拉杆行程）和编码器罩盖，结合拆解前的现象检查各类传感器是否破损和损坏现象。
（6）拆卸拉杆，拆卸拉杆前先要拆除对称分布的 2 个限位键，并做好限位键安装方向。用铜棒轻轻敲击拉杆前端，就可以将拉杆总成从主轴内部取出。检查拉杆上的成组碟簧，碟簧损坏是拉杆夹紧力不够的主要原因，疲劳损坏的可能性较小，如果发现有碟簧损坏必须成套更换。同时检查拉杆轴，由于拉杆轴和碟簧有相对摩擦运动，要检查是否有拉伤现象。
如果仅是碟簧损坏，按照原安装形式更换成套碟簧，然后检查碟簧的夹紧力。如果是拉杆也有拉痕，必须将拉杆、弹簧总成更换。碟簧的损坏会造成刀具夹紧力变小，可能会使刀具无法夹紧，造成产品质量不合格或掉刀现象。
（7）保养各零部件。通过电主轴的拆解检查和故障现象，对损坏部件进行更换，常见的故障有温度传感器、位置模拟量开关、拉杆总成、刀具夹头、油缸总成。这 5 类故障在主轴拆解后更换新的部件后，按照技术规范进行调整，满足技术要求。另外也会很少出现编码器损坏、电机损坏和轴承损坏。对于轴承损坏维修较为困难，目前还是依赖专业维修厂家。
3.2安装过程就是拆解的逆过程，但有 4 个注意事项。
（1）安装拉杆总成，用含有陶瓷成分的美德孚防卡剂 71-30 涂抹拉杆碟簧，均匀布满碟簧表面；目的是进行润滑，防止干涩造成锈蚀、断裂。
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