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        車床主軸箱軸承孔變形問題分析及維修

        2017-10-16 18:39:32陳殿興
        科技創(chuàng)新與應用 2017年29期
        關(guān)鍵詞:維修變形

        陳殿興

        摘 要:車床實際加工中,車床的各項精度影響零件加工精度。文章用學生實習設備C6132A車床未工作情況下測試車床導軌精度、主軸線對導軌平行度,并對其原因進行分析。通過分析引起車床主軸箱軸承孔變形的各種因素,提出相關(guān)問題及解決對策,對車床的故障診斷及軸類零件生產(chǎn)加工精度有顯著的提高和對車床的維護具有一定的參考意義。

        關(guān)鍵詞:車床主軸箱;軸承孔;變形;維修

        中圖分類號:TG51 文獻標志碼:A 文章編號:2095-2945(2017)29-0069-02

        1 問題的提出

        “中國制造2025”已成為我國機械制造行業(yè)一個新的臺階,目前制造業(yè)朝著“高、精、尖”三個方向發(fā)展。傳統(tǒng)的一批車床C6132A已經(jīng)被C6140取代,但是由于成本問題導致車床更新?lián)Q代速度較慢,傳統(tǒng)車床C6132A具有一定缺陷,例如,其各種精度、剛度較C6140差。

        2 主軸承孔變形的基本原因

        車刀切削時切削力FC,背向力FP、和進給抗力FX合成車削時的切削力,車刀切削時受力情況如圖1所示。

        加工零件時,切削力會使切削熱變大,從而影響加工零件的精度。主切削力直接導致各部件產(chǎn)生變形。主切削力直接受切削速度Vc,背吃刀量a和進給量f的影響,與切削速度Vc,背吃刀量a和進給量f成正比,被加工零件強度、硬度越大,主切削力也越大。由于車床設計時,考慮到其較大的剛度。因此,在主切削力作用下,車床床身導軌,床鞍并沒有明顯變化。車床主軸箱軸承孔受主切削力的影響。主切削力傳遞步驟如下:主切削力FZ到主軸,軸承到主軸箱。在切向力的作用下,前后軸承孔較容易發(fā)生彈性和塑性變形。此時,主軸前端軸承孔受力非常大,其受力值大于主切削力,導致主軸孔較易產(chǎn)生塑性變形。切削力通過主軸傳遞至軸承,軸承外圈在外力作用下極易發(fā)生變形,產(chǎn)生變形方向與受力方向相同。

        主軸箱由灰鑄鐵制造,灰鑄鐵的晶粒直徑大于普通鋼鐵晶粒直徑,當有外力施加時且力的大小超過晶粒受力極限,則灰鑄鐵產(chǎn)生的變形不能恢復至原來狀態(tài)。軸承是采用軸承鋼制成,當外部切削力消失后,軸承圈將恢復到原來狀態(tài)。在車床無工作狀態(tài)下,變形后軸承孔與軸承外圈容易形成較大的空隙。主切削力越大,增大,軸承外圈、主軸承及軸心線向間隙方向變形或位移變化越大,此時車床主軸線對導軌的平行度超出正常范圍,車床主軸線對導軌的平行度如圖2所示。

        此外,加工主軸箱時,若主軸孔紗芯棒發(fā)生位移現(xiàn)象,在確定主軸位置時應該采用借料方法。特殊情況下,應注意主軸孔的位移與切削力相反的情況。此時,加工余量在切削力的作用下變大,但不滿足余量均勻條件。因此,余量大但不滿足強度要求。

        3 主軸承孔的維修

        在長時間使用車床后,箱體孔材料容易超過疲勞限度從而產(chǎn)生變形。因此,修理車床時要注意滿足軸承孔精度。若主軸箱軸承孔的精度誤差變化較小,可在軸承孔表面涂鍍一層金屬,若軸承孔的橢圓度變化較大,可在軸承孔內(nèi)鑲套然后進行加工。

        3.1 進行預檢

        一般采用檢驗芯棒或百分表進行主軸精度的預檢測,主要進行檢驗主軸軸肩、主軸軸頸、主軸錐孔的徑向跳動。對主軸軸肩、主軸軸頸、主軸錐孔徑向跳動檢驗的目的是檢查外圓磨損及跳動是否變大,正常情況下誤差保證在0.01%范圍內(nèi)。

        3.2 拆卸主軸前進行幾何精度檢查

        支撐車床主軸的支撐架制造比較特殊,短圓柱滾子安裝在軸承主軸兩側(cè),該位置軸承具有承受徑向力的作用。因為短圓柱滾子軸承具有很大的承載能力,剛度較大。所以說,可以通過軸向移動主軸來適當調(diào)節(jié)軸承間隙來增加主軸的回轉(zhuǎn)精度及增大其剛度。通俗來講,就是適當調(diào)節(jié)前軸承,當調(diào)節(jié)前軸承不起任何作用時也可調(diào)節(jié)后軸承,對車床主軸部件的精度檢查。

        3.3 主軸維修環(huán)節(jié)

        3.3.1 主軸精度的檢查和修理

        通常使用兩種方法進行檢驗主軸的精度:(1)在車床上測量;(2)使用V行架進行測量。這兩種方式的使用方法相同,兩者都是將一個堵頭放置在主軸后端的中心孔位置,并且將鋼珠放在中心孔內(nèi),確保該鋼珠可擋住擋鐵進行控制主軸的軸向移動。進行檢查軸肩、軸徑及軸錐孔的跳動時采用千分表,使用電鍍以及刷鍍的方式進行軸肩、軸徑及軸錐孔的修復。

        3.3.2 主軸錐孔的檢驗和修復

        使用千分表進行檢驗主軸孔時,首先將檢驗棒放進主軸錐孔內(nèi),然后將千分表的接觸頭觸碰到芯柱兩側(cè),最后使主軸回轉(zhuǎn)一周即可測到其跳動誤差。在修復主軸錐孔時,可視錐孔磨損程度分為:(1)輕微磨損修復;(2)嚴重磨損修復。如果主軸錐孔磨損度較輕則可使用研磨棒進行修復或者使用絞銷,如果主軸錐孔磨損度較大則必須使用精磨。對主軸軸肩支撐面進行修復時可以選擇精磨或精車,精磨或者精車可以選擇在總裝配之后進行。如果安裝主軸,應采用定向裝配法,首先將要安裝的主軸進行調(diào)整;然后將松開固定在螺母上的螺釘;最后順時針調(diào)整螺母,使螺母內(nèi)圈朝著軸向轉(zhuǎn)動。在調(diào)整過程中,確保無論轉(zhuǎn)速多高都不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。

        3.4 車床主軸箱軸的修復方法

        3.4.1 熱噴涂修復

        熱噴涂修復法適用于合金、金屬等多種材料,并且熱噴涂修復法的涂層厚度也大小不一,一般涂層厚度在0.05-2mm之間浮動。在噴涂過程中,采用的工件一般都具有很低的溫度,低溫能夠使工件保持原有的組織,不會因為溫度而產(chǎn)生變形,操過過程極其簡單。這種方法的缺點就是工件表面和噴涂層之間的結(jié)合程度比較低,所以在進行噴涂前一定要先打磨好設備零件,但是打磨零件會損傷到零件的強度,并且容易導致零件產(chǎn)生腐蝕。所以,采用熱噴涂法對車床主軸進行修復時,需要注意避免修復低沖擊荷載或者小零件的表面,盡量避免因為零件產(chǎn)生腐蝕而降低車床主軸的剛度。

        3.4.2 刮研修復

        刮研修復發(fā)能夠根據(jù)實際情況將工件變成特殊的形狀,從而消除加工過程中產(chǎn)生的誤差,這種方法能夠解決機械加工過程中解決不掉的一些問題。刮研修復法在工作過程中可以充分接觸到工件的表面,研磨的精度非常高。這種方法的缺點是需要消耗大量的人力,整個修復過程都需要人工,相對于機械加工來說,工作效率比較低,人工成本較高。車床主軸的部件與部件之間產(chǎn)生摩擦或者導軌和相對滑面之間產(chǎn)生摩擦的情況下,采用刮研修復法能夠提高密封性。

        3.5 修理后對部件的精度檢查記錄

        對車床主軸維修完成后,為了確保車床維修成功,首先做好相應的精度檢查,做好記錄跟蹤。然后開車驗收,對車床的運動過程做好檢查記錄。車床主軸維修完成后的主軸部件精度檢查。

        4 結(jié)束語

        隨著國家“中國制造2025”的提出,我國機械制造業(yè)將朝著更高、更快、更好即“高、精、尖”的方向發(fā)展。要求零件的制造精度也越來越高,車床主軸作為車床不可或缺的一部分,作為動力傳輸?shù)暮诵模瑢ζ渚S修也有著更高的要求,通過各種途徑來修復車床的磨損,進一步提高車床自身精度,使零件的加工精度得到進一步提高。

        參考文獻:

        [1]王啟平,王振龍,狄春,等.機械制造工藝學[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社,2011(11):105-119.

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        [3]全川生,宋曉英.車床主軸箱的檢修力法[J].制造技術(shù)與車床,2015,6(01):94.

        [4]潘淑清.幾何精度規(guī)范學[M].北京理工大學出版社,2016(03):112-145.endprint

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