周紫陽(yáng)

（中信重工機(jī)械股份有限公司，河南洛陽(yáng) 471039）

0 引言

BVT12500 數(shù)控立車是高端、高精度數(shù)控裝備，采用雙圈獨(dú)立油兜式靜壓導(dǎo)軌設(shè)計(jì)。為更好保護(hù)油兜，在每個(gè)靜壓油兜的液壓系統(tǒng)中設(shè)置壓力檢測(cè)元件，以保證導(dǎo)軌油膜剛度的一致性，工作臺(tái)增加靜壓定心軸承以提高精度。該設(shè)備是公司的重點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)備，生產(chǎn)任務(wù)非常飽滿，長(zhǎng)時(shí)間的不平衡載荷、不穩(wěn)定的切削振動(dòng)和工作臺(tái)自身的受力形變，造成工作臺(tái)支撐靜壓油兜和中心靜壓軸承嚴(yán)重研傷，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常使用，嚴(yán)重影響公司關(guān)鍵產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)度。因此最快、最可靠且性價(jià)比高的修復(fù)方式是這次課題需要研究的內(nèi)容。

1 課題分析

BVT12500 數(shù)控雙柱立車工作臺(tái)底座共有24 個(gè)靜壓油兜，6800 mm 直徑上有16 個(gè)，3500 mm 表面直徑上有8 個(gè)，通過(guò)油兜腔中的靜壓油使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)浮起。中心靜壓軸承是保證工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)精度的主要部件，這種靜壓軸承由定心套筒和定心軸兩部分組成，定心軸四周均布4 個(gè)油腔，通過(guò)靜壓泵組的供油形成剛性油膜，保證工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)精度。技術(shù)參數(shù)如下：

（1）靜壓油兜精度。平行度允差0.005 mm，平面度允差0.005 mm，粗糙度Ra0.08。

（2）靜壓軸承精度。定心套筒、定心軸配合單邊間隙0.10±0.015 mm，配合面修復(fù)后粗糙度Ra0.08。

受損的靜壓軸承直徑為735 mm，表面粗糙度Ra0.8，修復(fù)其受損部位，現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)備均能保證其尺寸及粗糙度。尺寸精度要求在0.005 mm，雖然高精度機(jī)床加工較為困難，但輔助人工研磨精度完全可以實(shí)現(xiàn)。

2 方案確定

根據(jù)該設(shè)備工作臺(tái)的使用精度要求，查閱相關(guān)資料，分析以往設(shè)備修理經(jīng)驗(yàn)，擬有3 種修復(fù)工作方案。

（1）方案一。從原機(jī)床生產(chǎn)廠家直接采購(gòu)原裝備件，備件質(zhì)量可靠，配套完善，修復(fù)后故障復(fù)發(fā)概率最低。但維修成本高（約44 萬(wàn)元），周期長(zhǎng)（3 個(gè)月）。生產(chǎn)部門無(wú)法接受。

（2）方案二。根據(jù)油兜的加工精度進(jìn)行修復(fù)?？s小目前研傷的定心軸直徑，去除研痕。對(duì)于相配合的靜壓軸承定心套筒，采用加大內(nèi)孔直徑然后內(nèi)鑲薄壁套方式，修復(fù)配合系統(tǒng)。此法工藝簡(jiǎn)單、工期短、費(fèi)用低。缺點(diǎn)是去除研痕，直接縮小定心軸直徑，相當(dāng)于減小靜壓面積，在一定范圍內(nèi)會(huì)大大影響工作臺(tái)承載能力和加工精度。故也不可取。

（3）方案三。根據(jù)油兜的加工精度進(jìn)行修復(fù)。將定心軸外圓尺寸減小并去除研痕，表面噴涂再加工。靜壓軸承定心套筒采用加大內(nèi)孔直徑，然后內(nèi)鑲薄壁套恢復(fù)。優(yōu)點(diǎn)是定心軸去除研痕后，直徑雖然會(huì)縮小約4 mm，但采用金屬合金噴涂技術(shù)進(jìn)行表面噴涂，就能恢復(fù)定心軸的原始尺寸，噴涂后表面也能進(jìn)行機(jī)械加工，恢復(fù)定心軸表面油腔和工藝加工精度完全沒(méi)有問(wèn)題。難點(diǎn)在于目前定心軸研痕深度已經(jīng)在1.5 mm 左右，噴涂前需要進(jìn)行表面加工去除深溝。這樣要恢復(fù)到原始直徑，噴涂單邊厚度要達(dá)到2 mm，對(duì)于已達(dá)到噴涂厚度極限的工藝過(guò)程不好控制。只要解決這個(gè)難點(diǎn)，此方案即完美可行。

3 方案實(shí)施

3.1 恢復(fù)靜壓油兜

利用高精密銑床加工，然后再人工研磨，質(zhì)量控制：平面度0.005 mm、平行度0.005 mm、厚度允差0.008 mm。修復(fù)過(guò)程如下：

（1）確定油兜修復(fù)厚度。油兜表面要去除研痕，其厚度必定要減小，油腔深度也要減小。計(jì)算得出如下數(shù)據(jù)：油兜厚度減小量Δt=t1-t，其中，t1是原始厚度，t 是油兜修復(fù)后的厚度；測(cè)量上工作臺(tái)能向下的最大尺寸量h，當(dāng)Δt≤h 時(shí)，油兜才能修復(fù)，如果Δt＞h，則舊油兜不能修復(fù)，必須購(gòu)買新的。

（2）在龍門銑上加工油兜，保證上表面平面度允差0.01 mm，必要時(shí)加工油腔深度。同圈油兜厚度允差0.01 mm。

（3）油兜底面用金剛砂在高精度鑄鐵平板上對(duì)研，提高底面的平面度和粗糙度。油兜底面與工作臺(tái)底座導(dǎo)軌對(duì)研，保證接觸≥95%，0.02 mm 塞尺塞不進(jìn)去。

3.2 定心套筒

加大內(nèi)孔直徑，鑲嵌薄壁套恢復(fù)到原尺寸精度，尺寸允差0.01 mm、圓柱度0.006 mm、粗糙度Ra0.08。由于定心套筒及定心軸承均有損傷，考慮到定心軸承修理后外徑尺寸要減小，定心套筒修理后內(nèi)徑尺寸要增大。因此在修理過(guò)程中將定心套筒的內(nèi)孔尺寸加大20 mm，然后鑲嵌環(huán)套，環(huán)套要求外徑與定心套筒車削后內(nèi)孔過(guò)盈0.2 mm，內(nèi)孔留量5 mm，用來(lái)保證內(nèi)孔的加工量及外圓的結(jié)合強(qiáng)度。修復(fù)過(guò)程如下：

（1）環(huán)套與定心套筒采用液氮冷卻的方式進(jìn)行安裝，安裝時(shí)確保液氮完全浸沒(méi)環(huán)套。

（2）安裝完成后先用車床進(jìn)行內(nèi)孔的留量車削，內(nèi)孔留量單邊在0.3 mm。

（3）最后用磨床找正外圓同軸度后，磨削內(nèi)孔至要求尺寸。

3.3 定心軸

利用熱噴涂恢復(fù)定心軸原始尺寸并進(jìn)行加工，圓柱度0.08 mm、平行度0.01 mm、垂直度0.01 mm。由于定心軸承外徑的靜壓腔體損壞，需要加工外徑尺寸直至研傷消除。由于車削量較大（單邊3 mm 左右），對(duì)結(jié)構(gòu)存在影響，因此考慮車削后采用金屬?gòu)?fù)合陶瓷熱噴涂工藝來(lái)修復(fù)出一定的外徑尺寸。

定心軸的修復(fù)是該機(jī)床修復(fù)工作關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它采用的金屬?gòu)?fù)合陶瓷熱噴涂，中間控制環(huán)節(jié)復(fù)雜，對(duì)噴涂基體粗糙度及厚度的控制、噴涂過(guò)程中環(huán)境的控制、定心軸油腔及油孔的保護(hù)，以及噴涂后能夠進(jìn)行機(jī)械加工均有嚴(yán)格加工要求。只有掌握好上述每個(gè)環(huán)節(jié)，才能切實(shí)保證整個(gè)修復(fù)工作順利進(jìn)行。修復(fù)過(guò)程如下：

（1）以定位端口打表找正，跳動(dòng)在0.02 mm 以內(nèi)，車削外徑，直至研傷部分全部消除。

（2）使用數(shù)控龍門銑床加工出定心軸承靜壓腔體的深度。

（3）保護(hù)靜壓腔體部分，對(duì)其余部分進(jìn)行熱噴涂。增大外圓直徑，噴涂厚度不能超過(guò)3 mm，噴涂表面要均勻致密、無(wú)裂紋、氣孔和起皮等現(xiàn)象。

（4）以正定位端口打表找正，跳動(dòng)在0.02 mm 以內(nèi)，磨削定心軸承外徑尺寸至要求尺寸，保證靜壓軸承的配合間隙。

4 確認(rèn)效果

經(jīng)過(guò)以上修復(fù)工作，BVT12500 數(shù)控雙柱立車工作臺(tái)功能恢復(fù)，工作臺(tái)浮起量0.10～0.15 mm、端跳允差0.06 mm、徑跳允差0.05 mm。簡(jiǎn)化加工工藝，節(jié)約時(shí)間，合計(jì)節(jié)約資金將近43.96 萬(wàn)元。