0、概要

SAJO 10000加工センターの5軸連動加工センターは、工作機械の精度と自動化の程度が高く、工作機械のサイズが大きく、テーブルサイズが1000×1000、各軸ストローク：X=1600、Y=1500、Z=1750、A=0°~ 110°、B=0°~ 360°である。この設備は使いやすく、加工能力が高い。特にその主軸は電気主軸であり、つまり主電機のロータは工作機械の主軸であり、現在比較的先進的な主軸構造である。電気主軸の機械電器は構造が複雑で、精度が高く、電器制御能力の技術含有量が高く、主軸は0 ~ 6000 r/minの無段階調速を実現でき、回転度制御が精確で、軸連動タップ、高精度ネジ加工などの操作を実現できる。

1、加工センターの電気主軸構造

SAJO 10000加工センターの電気主軸の構造は主に回転子と固定子の2つの大部分から構成されている。

1.1、回転子

ロータ部は、工具皿ばねの締結部材、工具が緩む油圧シリンダ部材、主軸内テーパの空気浄化装置、工具の内部冷却と給水装置などを含む。

（1）工具皿ばねファスナーアセンブリ。工具皿ばねの引張部分は工具を主軸テーパ穴の主軸に強固に固定するために用いられ、配列皿ばねが予締ナットと引張棒を通じて1つの伸縮可能な4爪引張フックを動かし、工具尾テーパ後部の引張ねじを引っ掛け、工具を主軸に強固に固定させる。工具の引張力は皿ばねの引張棒の後ろの予備締付ナットを調節することによって実現することができ、引張力は適切に調整すべきで、工具は緩すぎて緩みやすく、皿ばねを締めすぎると破損しやすい。

（2）工具は油圧シリンダ部品を緩める。工具は油圧シリンダ部分を緩めてディスクスプリングを逆押しし、工具を主軸から分離し、この油圧シリンダは体積が小さく、作動油圧は15メガパスカルに達し、油圧シリンダに対する品質要求が高い。

（3）主軸内テーパ空気浄化装置。主軸内テーパ空気清浄装置の作用は主軸工具を交換すると同時に、主軸内部から圧縮空気を吹き出し、主軸内テーパを清浄にし、工具の位置決めが正確で、締め付けが信頼できることを保障する。圧縮空気の吹き出しは、工具が油圧シリンダ上部を開放するように取り付けられた液体ガス組み合わせ制御弁によって制御される。

（4）工具内部冷却水供給装置。工具内部冷却水供給装置は主軸が内冷構造を有する設備に専用され、その工具中心に冷却液通路が設けられ、主軸内の冷却液はこの通路を通じて工具と部品の接触面に直接噴霧され、それによって良好な冷却性能を達成する。加工には高い主軸回転数と大きな送り量を使用することができ、これにより生産性が大幅に向上します。主軸中心部の冷却液も、工具が油圧シリンダ上部の液気結合制御弁を緩めて制御することによって実現される。

1.2、固定子

固定子部分は、固定子コイル及び固定子コイル冷却水循環装置、主軸回転数検出センサ、工具冷却シャワー配管、軸受オイルミスト潤滑及び循環水冷却装置などを含む。

（1）固定子コイル。電気主軸の固定子コイルは直方体ハウジング内に取り付けられ、A軸に接続され、同時にA軸に沿って回転する。モータケーブルを装備し、モータケーブル内に2組の熱保護センサーを設置し、モータの過電流と過負荷に対して良い保護作用を果たしている。このモータは電力が大きく、モータ固定子コイルは大量の熱を発生し、通常の空冷放熱方式は要求を満たすことができない。設計上、メーカーは固定子コイルケースに循環水を加える冷却方式を採用し、放熱の作用を大幅に高めた。モータコイルから発生する熱はすぐに持ち去られ、モータの過電流過負荷能力をさらに向上させることができる。水冷却装置の投入に伴い、主軸へのシール性の要求も高まった。

（2）主軸回転数検出センサ。電気スピンドルの速度フィードバックはスピンドルロータに取り付けられた歯形コードディスクとモータ固定子エンドキャップに位置する磁気センサによって検出され、コードディスクの各歯が磁気センサの検出面を通過すると、センサはパルス信号を発し、単位時間当たりのパルス数はスピンドルサーボコントローラによって処理され、対応する制御信号を生成してスピンドルの回転数と回転角を制御し、スピンドルの状態を数値制御システムにフィードバックする。

（3）ツール冷却スプレーパイプ。工具冷却シャワーパイプは固定子ハウジングを通じて直接冷却液を主軸工具の両側の6つのノズルに送り、主軸上の工具を強制的に冷却する。この設計は一般的な工作機械の冷却液注入量よりずっと大きく、それによって工具の摩耗とワークの熱変形を減らす。

（4）ベアリングオイルミスト潤滑。モータロータとステータハウジングは5つの精密な軸受セットで支持され、軸受は7020 ACD/P 4 Aで、ロータ軸の先端に3つの軸受が取り付けられ、後端に2つの軸受が取り付けられている。この組の軸受は回転速度が高く、負荷が大きく、特に前部の3つの軸受は潤滑に対する要求が高い。電気主軸はオイルミスト潤滑方式を採用して設計され、潤滑油はオイルミスト発生器の中で圧縮空気とすべて混合し、パイプを通じて各軸受の転動体に輸送され、軸受をすべて潤滑と冷却させる。同時に、設計上、3つの前部軸受取付座に対して循環水冷却バッグを通じて強制的に冷却し、軸受の良好な動作状態をさらに保障した。

2、電気主軸の典型的な故障の修理

2.1、電気主軸給水固定子コイル焼失故障

工作機械が部品を加工しているとき、作業者は主軸から異常な音がするのを聞いて、工作機械は自動的に停止してドアを開けて、主軸とA軸の接続部から白煙が出て、焦げ臭いにおいがすることを発見した。その間、出力が99%に達し、スピンドルサーボ故障、スピンドルサーボ測定回路電流絶対値エラーアラームが発生していることを示しています。

シャットダウン検査後、メインモータ三相コイルの対地抵抗がゼロであることを発見し、メインモータを取り外すことにした。モータ上端カバーを取り外すと、モータ上端カバーに水蒸気と灰皿の混合物が噴霧され、モータの三相巻線の出線で焼失し、固定子内腔壁が錆び、モータロータがクレーンで取り外された後、固定子コイル下部に大量の水溜りがあった。主軸下端冷却水循環盤を取り外す時、シールワッシャ付きM 5内の六角ネジ頭部が破断し、シールワッシャがシール性能を失い、冷却水がモータに浸透し、モータが損傷することを発見した。原装備品を購入するには、3 ~ 4ヶ月の注文サイクルが必要で、終週内に国内の専門メーカーが再巻きして完成します。調整後の試運転機を組み立てると、電気主軸が正常に動作する。

2.2、電気主軸軸受の交換

工作機械の運転中に電気主軸エンコーダのエラーアラームが発生した。これまでの経験に基づいて、エンコーダと検出歯盤の隙間を調整したが、改善されなかった。スタッフとのコミュニケーションで、近は主軸の振動が少し大きく、加工穴の光度が悪いことが分かった。主軸の静的精度を検査し、径方向鼓動は0.02 ~ 0.04 mm、軸方向鼓動は0.05 ~ 0.08 mmで測定方法とその他の軸の影響を排除した後、主軸軸受に問題がある可能性があることを確定し、分解交換を決定した。

電気主軸は重く、モーターは約300 kgで、取り外しには複数の人が協力する必要がある。特にロータシャフトを取り外す際には、モータ全体がテーブルのシムホルダ上に安定している必要があり、人が4メートル以上の高さの工作機械の上部に登ると、ハンドルのY軸スクリューがモータステータハウジングを上に移動するので、モータシャフトロータとロータ前部の軸受取付ハウジングを取り外すことができます。モータ軸ロータとロータ前軸受取付ハウジングを取り外した後、3つの内部軸受は分解しなければならないが、機械図によると、固定軸受先端圧着エンドキャップは通常の方法では取り外すことができないことが分かった。メーカーに問い合わせたところ、ベアリング先端圧着エンドキャップ内孔とシャフトの締め付け量は0.1 mmで、取り外しには2000 kgの軸力が必要で、リスクが大きいことが分かった。工作機械は軸受圧端カバーに特殊な油圧空洞を設計し、取り外しやすい。高圧油は、高圧手動ポンプを備えた特殊な継手を介して注入してこそ分解できる。計算によると、高圧油圧は50メガパスカル前後に達するべきである。そのために設計された継ぎ手が製造され、後に4、5人の協力を得て撤去された。

検査の結果、ベアリングは明らかに摩耗していた。新しい軸受を交換する時、早めに軸受を加熱して、新しい軸受の精度に影響を与えないようにして、取り付けやすくして、特に固定軸受の先端を加熱して取り付けて端蓋を締める時、慎重に加熱温度を計算して、数日の入念な操作を通じて結合して効果的に軸受の予圧力を制御して、後に軸受を交換します。

3、結論

今回のSAJO 10000電気主軸軸受の交換により、電気主軸工作機械に対する認識が強化され、今後の電気主軸の修正のために経験を蓄積した。