浅谈主轴套筒的修理与装配

浅谈主轴套筒的修理与装配

作者：张静 赵敏 杨光明

来源：《科学与财富》2018年第35期

摘 要： 本文介绍了坐标镗床的概况，重点对主轴套筒上下进给过紧、爬行、精度差等故障的修理过程和解决问题的方法做详细说明。 关键词： 主轴；套筒；装配

精密光学四坐标镗床是一台70年代进口设备，其工作台、主轴箱等移动部件配有精密坐标测量装置，能实现工件和刀具的精密定位。该机床主要用来加工夹具（钻模、镗模、）及零件上用精密孔距要求的孔，也可以用做样板的精确划线、中心距测量和其他直线性尺寸的检验等，是公司加工精密零件的专用设备。由于该设备多年使用，造成关键部位主轴套筒上下进给过紧、爬行、精度差等故障，严重影响了零部件的生产加工任务，及时解决故障，显得尤为重要。

一、故障现象

1.主轴套筒上下进给时运动爬行 2.加工孔的表面粗糙度不符合要求 3.主轴进给不稳定

二、故障原因分析及修理要求 （一）故障产生原因如下：

1.由于密封不严进入杂物，使主轴套筒与主轴箱体孔间的配合间隙不均匀，使主轴进给出现不规则的变化；

2.主轴套筒上的齿条与齿轮啮合状况不良，啮合过紧或者有毛刺使主轴进给出现爬行； 3.润滑油选择不当，润滑不良致使半干摩擦产生爬行；

4.由于主轴轴承使用多年致使润滑不良及损坏造成发热，使运动不平稳； 5.主轴套筒与主轴箱体被拉毛造成进给不稳定。 （二）修理要求如下

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1.主轴套筒上下运动无阻滞，运动平稳无爬行；

2.装配完毕后，主轴套筒对工作台面的垂直度要求0.008/300 mm； 3.主轴套筒外圆尺寸与主轴箱体孔配合间隙为0.005-0.007mm之间； 4.主轴套筒旋转中心对工作台工作面的垂直度要求0.01/400mm； 5.修配后主轴套筒内孔工作表面椭圆度、锥度在0.002mm； 6.主轴轴承润滑状况良好；

7.修去齿条上的毛刺，控制齿条与齿轮的啮合侧隙在0.05mm-0.1mm之间。 三、对主轴套筒故障修复的方法和步骤

由于精密机床对环境要求很高，只能在精镗车间现场进行修理，首先分解主轴箱并将套筒和主轴箱孔、齿轮和齿条进行清洗，并用绸布擦拭，对其用外径千分尺和内径千分表检测，发现主轴套筒和主轴箱孔内研伤，主轴轴承也存在问题。 1.对主轴套筒的修理方法 1）外圆的修理：

主轴套筒外圆修理时先检测精度做好记录，应配置两根芯轴，对芯轴要求非常严格，其中一个芯轴按套筒上的锥度配置，另一个芯轴尺寸应精确的根据套筒内孔的尺寸配置，其配合间隙根据工作长度的不同保持在0—0.005mm范围内，过紧配合会使磨削后的套筒外圆在去除芯轴处的尺寸变小，过松的配合则会使套筒磨削时与芯轴发生相对转动。需要在套筒两端插入芯轴，磨削时，芯轴上的凸肩是磨削加工时作为检验基面用的。为此，需要一次定位磨出，芯轴插入套筒并顶在顶针间后，便可检查套筒外圆处的跳动，如果堵塞凸肩外圆跳动不大于0.002mm，套筒外圆跳动不大于0.01mm时，便可进行套筒镀铬的磨削加工。然后去除芯轴，认真清洗并进行镀铬，铬层的最大厚度在径向为0.25—0.30mm。套筒外径镀铬后，装在芯轴上进行半精磨，此时，芯轴的中心孔仔细的研磨。外圆是加工和检查内孔的基础，要求椭圆度在0.002mm内，光洁度达V11以上。 2）内孔的修理：

a.当轴承外环工作表面磨损很轻时，可以直接用可调节的石磨器进行研磨，已恢复其本身的几何精度及与另一孔的同心度。

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b.当轴承外环工作表面磨损较严重时，仍然不需要从套筒内卸下轴承外环，此时应以修磨后外套筒外径为基准，先对外环工作表面进行研磨加工，再按上法进行研磨。

c.当轴承环表面出现裂纹，退火烧伤等严重缺陷时，才需要更换新的轴承外环，并进行磨加工和研磨。

2、主轴与套筒装配技术

主轴与套筒在装配后及精磨套筒外圆前，应先检查套筒外圆跳动量及其稳定性，在确定装配质量良好的情况下，再往轴承填满凡士林油，堵上套筒上个小孔，以防止磨削和灰尘进入。此外，套筒外圆如有安装齿条外长槽时，应在槽中镶上工艺键。以确保磨削后外圆真圆度，应注意以下几点：

1）套筒内孔的几何精度和同心度，以及工作端面对中心线的垂直度超差。 2）锁紧螺母工作端面对中心不垂直。 3）主轴轴颈的几何精度和同心度超差。 4）垫圈两端面不平行。

5）主轴与轴承的配合间隙，或轴承的预加负荷数值等。 3、对主轴箱孔修理

在研磨主轴箱孔时应配合研磨棒选用圆柱铸铁研磨棒进行研磨。每组研磨棒由三根组成，精研时用带直槽的圆柱研磨棒，精研用的带油槽的圆柱研磨棒。抛光用外圆光滑圆柱研磨棒，各研磨之间的直径间隙为0.005～0.008mm，研磨棒的长度应较所研磨孔的长度长出150mm，为防止主轴箱孔在研磨过程中其两端可能产生喇叭现象。我采用对研磨棒在平板上进行强制渗嵌研磨材料的方法，可以比较均匀的研磨剂涂抹在研磨棒上，研磨时选用20～40微米的炭化硅粉，精研时选用细TOH膏，粗研箱孔时，用煤油渗入部分定子油作研磨液；精研时，用煤油和汽油混合液作研磨液。 4、装配过程和步骤

在以上工序完成后，装配前要仔细用汽油全面清洗，再用外径千分尺和内径千分表测量做好记录，并对主轴头、主轴套孔和传动套的内孔推拉杆链条进行彻底清洗，清洗时要用绸布，一定要保持清洁，特别是主轴套筒、主轴箱孔。再用软皮毛物在主轴套筒表面均匀地一层MOLYKOT-G涂料。装配时，不能戴手套，先把横梁升到上极限位，把主轴套筒放在大约4cm厚的板上，对准主轴箱，一定要保证垂直，使其能直接接触，同时产生一个很大的阻力。将链条一端插入套筒槽并用挂销夹住，给套筒、主轴、箱孔加注少量的机油进行润滑。同时小

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心的摇手柄使横慢慢的放下，使主轴套筒上的齿条与传动轴推拉杆上的齿轮啮合好，再把链条另一端与配重接上，主轴套筒便可以升起。然后再安装主轴套筒锁紧装置和刮油器套等其他零部件。安装完成后，对机床进行检测，以保证原精度，特别是修理后的主轴、主轴套筒的精度。因为这是整个机床的关键，做好记录以备以后检测用。 四、修理后的效果

坐标镗床HYDROPTIC-7A经修理后恢复了机床的使用性能，也保证了各项精度要求，达到良好的运行状态，使其能充分发挥机床的经济效益和价值。为此得到了公司领导和操作人员的一致好评，在生产高新工程精密零部件加工中零件一次性检验合格率达到100%，而且较之以前在也提高了生产效率，为生产加工做出巨大贡献。

总之，在此次故障排除过程中，不仅积累了丰富的维修经验，还学到了新的维修技术，也使我认识到，随着工业社会的发展，加工技术的不断更新，对维修人员的技术能力也越来越高，只有不断学习新的维修技术，才能使自己适应高速发展的当今社会。