啤岭机电设备(上海)有限公司

浅析C6140车床主轴、轴承磨损的检修

2018-06-14

  AC6140车床是技工学校实习工厂的主要生产设备和教学设备。
  一、故障分析
  1.主轴原始精度的检测
  (1)主轴定心轴颈的径向跳动为0.08mm,出现较大的径向间隙。
  (2)主轴的轴向窜动为0.04mm。
  (3)主轴轴线对溜板移动的平行度:300mm测量长度上:①在垂直面内向下偏0.03mm;②在水平面内向后偏0.02mm。
  2.车床主轴标准精度要求(GB4020―83)
  (1)主轴的轴向窜动0.01mm。
  (2)主轴轴肩支承面的跳动0.02mm。
  (3)主轴定心轴颈的径向跳动0.01mm。
  (4)主轴锥孔轴线的径向跳动:①靠近主轴端面0.01mm;②距主轴端面在300mm测量长度上为0.02mm。
  (5)主轴轴线对床鞍移动轨迹的平行度:①在铅垂平面内300mm测量长度上为0.02mm(只许向上偏);②在水平面内300mm测量长度上为0.015mm(只许向前偏)。
  3.车床主轴、轴承结构特点
  图1是CA6140车床主轴部分的结构图。主轴的前后支承处各装有一个双列短圆柱滚子轴承(图中未画出),用于承受径向力。由于双列短圆柱滚子轴承的刚度和承载能力大、旋转精度高、且内圈较薄,内孔是C=1:12的锥孔,可通过相对主轴轴颈的轴向移动来调整轴承间隙,因而可保证主轴有较高的回转精度和刚度。在前支承处还装有一个60°角接触的双列推力向心球轴承6,由于承受左右两个方向的轴向力。

  使用中如发现轴承磨损而致使间隙增大时,需及时进行调整。一般情况下,只需调整前轴承即可,只有当调整前轴承后仍不能达到要求的回转精度时,才需调整后轴承。
  图2为内柱外锥式动压滑动轴承。当调节前、后螺母时,可使轴承轴向前后移动,利用轴承套的锥面和轴承自身的弹性,可使轴承内孔直径收缩或扩张,使轴承与轴颈的间隙减少或增大,以形成液体动压润滑。
  二、确定修理工艺
  1.检查拆卸下来的主轴和轴承
  观察主轴的定心轴颈表面已出现多处明显环形撕痕,有部分撕痕还比较深,一般约有0.05~0.07mm左右。这证明车床在日常使用维护和保养做得不够好。
  2.根据主轴和轴承的磨损程度确定修理工艺
  主轴与滑动轴承配合的修复方法有两种:
  种方法:如果主轴轴颈磨损不太严重,而滑动轴承磨损严重,可以更换新的滑动轴承,以轴为基准配刮新的滑动轴承。
  第二种方法:如果主轴定心轴颈磨损太严重,则采用先磨再镀,Z后再磨的方法,即先测量主轴定心轴颈拿去镀铬,镀好铬后把定心轴颈拿到外援磨床磨削,直到要求的尺寸,以确保轴的同轴度,这样可以修复主轴的精度,修刮滑动轴承。
  3.测量翻磨后的主轴精度,修刮滑动轴承
  在平板上,把翻磨后的主轴前后轴颈分别置于固定V形铁和可调V形铁上,在主轴尾端塞上的中心孔内放一钢球,顶住角铁,控制主轴的轴向移动。用百分表分别测量中间轴颈、装配齿轮轴颈、法兰表面以及主轴锥孔、肩台面等相对于主轴颈的径向跳动和端面跳动。都应全部达到精度。
  由于保留使用原来的滑动轴承,因此轴承外套2清洗干净后可按原来的位置重新装上,并对准油孔,用专用芯轴研点,修刮轴承外套内锥孔,还要保证前后轴承同心,并要求接触点有12~16点/25×25mm。然后在滑动轴承3的外锥面均匀涂上红丹,以外套2的内锥孔为基准,研点配刮轴承3的外锥面,接触点数量要求同上;再把滑动轴承3装入轴承外套2的孔内,两端分别拧入螺母4、5,并调整轴承3的轴向位置。以主轴6为基准配刮轴承3的内孔,轴尾的滚动轴承处要用工艺套支承,(刮至将近达到精度时,要用正式装配的径向滚动轴承作支承。)以保证前后轴承孔的同轴度。刮到轴承3内孔接触点为12点/25×25mm,并且要均匀分布。
  4.装配和调整轴承间隙
  把主轴箱和需要装配在主轴上的所有零件用柴油彻底清洗擦净。按照主轴上零件的原来装配位置装上所有零件,并作好定位。正式调整滑动轴承的间隙。一般精度的车床主轴与轴承间隙为0.015~0.03mm。调整间隙的方法是:先将调整螺母4、5拧紧,使配合间隙消除,然后再拧松小端螺母5至一定角度a,再拧紧大端螺母4,使轴承3轴向移动。即可得到要求的间隙值。也可以凭工作经验判断,用手以一般的力能转动主轴为适宜,不能太紧,又不能太松。用百分表固定在机床上,使百分表测头顶在主轴头外径或卡盘外径上,用一根约800mm长木棍作杠杆,用不太大的力抬一抬主轴的底径或卡盘底部。百分表的读数在0.01~0.03mm,即可达到所需要的间隙。而轴尾的两个止推滚动轴承间隙调整,应以手的力不能轻易转动为适宜。
  5.试车和精度检验
  主轴试车一般可分为空运转试车和切削试车。在试车前应清洗一次主轴箱。并注好润滑油。应该把变速手柄拨到Z低转速开始,依次运转,各级转速的运转时间一般不少于30min,在Z高转速时应该运转足够半小时,以使主轴轴承达到稳定温度。一般情况下,滑动轴承的温度可达到45℃~50℃左右。滚动轴承的温度可达到60℃左右。在所有转速下,机床工作机构均应正常,不应有明显的振动和杂音。在中速热平衡条件下,进行切削试车。
  (1)精车外圆的圆度和圆柱度试验:目的是检验车床在正常工作温度和切削条件下主轴轴线与床鞍移动方向的平行度及主轴本身的旋转精度。试车长度为Ф50×150mm。
  (2)精车内圆孔试验。试车长度为Ф60×150mm。
  (3)精车端面的平面度试验,目的是检验主轴轴线对中滑板移动方向的垂直度。试车直径为Ф150mm,在试车完成后再进行一次主轴精度检验。
  ①主轴定心轴颈的径向跳动:允差0.01mm。把千分表固定在机床上,使千分表测头顶在主轴定心轴颈的锥体表面上,旋转主轴检验,千分表读数的Z大差值就是径向跳动的数值。
  ②主轴轴向窜动,允差0.01mm。在主轴锥孔中紧密地插入一根短验棒,将千分表固定在机床上,使千分表测头顶在检验棒端面顶尖孔上的钢球表面上,旋转主轴,千分表读数的Z大差值即是轴向窜动数值。