螺紋磨床Y7520W砂輪架部分的修復

姜 浩 ，姜玉生，曹慶仁

（煙臺技術學院，山東 煙 臺 2 65500）

螺紋磨床是精密加工設備，主要用來磨削圓柱形及圓錐形的塞規和環規、精密絲杠及蝸桿、小模數滾刀及螺紋銑刀的鏟磨、磨滾壓多線砂輪的滾輪、圓螺紋疏刀等。該設備在保養維護和操作使用上都有較高的要求。

煙臺技術學院有臺螺紋磨床，其砂輪架主軸高精度動壓滑動軸承曾修復過，多年來使用效果較理想。但2007年該機床在搬運和安裝過程中出現問題，工件齒形產生誤差，磨削后的工件螺紋面產生波紋，砂輪主軸回轉精度降低，砂輪架振動加大，最后使整體薄壁彈性變形式高精度動壓滑動軸承“抱軸”，致使磨削時質量難以保證。采取的具體維修工藝過程如下。

一、維修說明

砂輪架部分是該機床的重要部分，其幾何精度和傳動精度要求很高。主軸和前后兩個滑動軸承是高精度配合，其配合間隙常態為0.004～0.008mm，后軸承可略大。用涂色法檢查回轉內孔和錐體三個凸出部分的均勻著色率應大于80%接觸面，裝配后軸承的徑向跳動允許誤差為0.002mm，軸向竄動為0.001 5mm。“抱軸”問題出現后，主軸與滑動軸承接觸面已出現多處磨損，有劃痕或拉毛，局部變色，經檢驗主軸的徑向跳動和錐面跳動已超差0.01mm，滑動軸承內三段圓弧接觸面也損壞，接觸率很小，根據損壞實際情況采用如下修復工藝。

1.主軸材料38CrMoAlA，其中兩個圓錐部和兩個滑動軸承軸頸部分進行氮化處理，處理層厚度0.3mm，硬度HV900。為使高精磨削達到技術要求，先手工修刮兩端中心孔使接觸率達到85%以上，然后在高精磨床上先找正兩圓錐部，最主要的是找正軸徑φ40mm（滾動軸承的軸頸，該處未損壞）的外圓處，使兩處φ60mm的外圓以最小的磨削量超精磨削至φ59.95mm，然后再分別磨削兩端圓錐部，達到技術要求。由于外圓磨削量為0.02～0.03mm，故對各處表面的熱處理硬度影響很小。

2.對于兩個滑動軸承，由于曾經修復過，再加上此次磨損較重和砂輪主軸因磨損修復尺寸變小，考慮到徑向收縮后在軸向刻度螺母的作用下移動，使它們相對于主軸的位置發生變化，故在外錐面三個凸出的圓弧面上鍍硬鉻，在直徑方向鍍上0.15mm。然后在外圓磨床上精磨外錐面，與襯套內錐面的接觸面積應均勻大于80%（允許大端多些）。

圖1

二、研磨棒的制作

先設計制作一個鑄鐵研磨棒（材料HT150），外徑尺寸大于主軸直徑實際尺寸0.008～0.015mm（開始用鑄鐵研磨棒可以提高研磨效率）。再分別制造巴氏合金研磨棒3件，用方松木作澆注模型見圖1，先用與內孔φ65mm，長100mm相同尺寸的45鋼棒燒至暗紅色將松木燙至炭化，炭化層厚度約3～5mm。裝配時用兩個木型對稱裝配，各用4個M8×130mm的外六方螺釘緊固，中間放置研磨棒芯軸，先用氧乙炔氣燃均勻加熱整個芯軸300℃左右，此時外部顏色沒變，然后迅速和兩個木型裝配一體，等澆鑄時，芯軸體的溫度基本和巴氏合金的熔點240℃接近，這樣有利于鑄造的質量。澆鑄時先使一端垂直向上，固定后，用專門制作的45鋼器皿把材料為ZChSnSb11－6的巴氏合金錠，計算量略多放入其中，用氧乙炔氣燃均勻加熱至完全溶化后，雙手緩慢以較均勻的流量把巴氏合金倒入木型中，待固化后，稍等片刻，再使另一端向上，固定后，按上述方法澆鑄，完全冷卻后，進行機械加工。

巴氏合金研磨棒外徑尺寸要求大于主軸實際尺寸0.005～0.010mm。這兩種研磨棒在車削加工時除必須的機加工外，還要求在外圓上車寬2mm、深1mm、螺距20mm的螺旋槽，外圓留磨削量0.3mm。這兩種研磨棒，先手工研磨中心孔接觸率達85%以上，鑄鐵研磨棒直接在外圓磨M1432A上經過粗磨—精磨—高精磨，加工到尺寸要求。表面粗糙度達0.08，圓柱度小于0.003mm/全長。而巴氏合金研磨棒普通磨削完成后應留高精磨削量0.08～0.10mm，在MG1420機床上頂夾找正后，先以0.01～0.005mm的進給量精密磨削，最后以小于0.002 5mm的進給量超精磨削數次，要求達到表面粗糙度小于0.04，圓柱度小于0.002mm/全長。

三、滑動軸承孔的研磨

研磨要求在潔凈的房間中進行，盡量減少影響因素，絕不能有灰塵進入，環境溫度控制在20±3℃。使靠近砂輪的滑動軸承孔垂直向下，計算出刻度螺母轉動單位刻度時，在徑向的變化量，要用專用扳手松緊，不許敲擊，先分別松開，放入鑄鐵研磨棒，緊螺母，使研磨棒受力稍大些，記住刻度值，拿出研磨棒，松螺母使徑向間隙放大到0.03～0.05mm。在研磨棒的外表面涂上加適量煤油的研磨膏，把研磨棒放置孔內，輕輕轉動研磨棒使研磨砂均勻分布在研磨棒外表面，逐漸收緊研磨孔，使研磨棒與主軸轉向相同，緩慢上下移動，距離在30～40mm，受力均勻自然，按前后左右四個位置交替站立研磨，可以減少孔的橢圓度或錐度誤差。由于鑄鐵硬度大于被研磨的材料硬度，表面磨損很輕，依次用成分為Al2O3，規格為M10～M7的研磨膏分別研磨，這樣就可以把滑動軸承內表面全部研磨起，但粗糙度還達不到要求。

按上述方法，再用巴氏合金研磨棒兩支依次用成分為Cr2O3規格為M6～M4的研磨膏精研磨，此時研磨用力要再小些，用最后一支巴氏合金研磨棒和Cr2O3的M3～M1的研磨膏超精研磨，最后用絲綢對內孔拋光。修刮軸承擋圈與主軸軸肩接觸的端面，刮研要求點小均勻，刮研點數應在20點/25mm×25mm以上。

四、裝配后試車

先認真清洗砂輪架各個部分，特別是兩個滑動軸承，一定要清除剩余的研磨粉。裝配各部分，主軸與滑動軸承內孔的配合間隙近砂輪一端為0.008～0.012mm，另一端間隙可略大，檢查軸向推力在30kg左右。先用一根皮帶試車，松緊以中間加10kg力向下變化拇指寬度為佳，主軸轉速先用1 900r/min試車，皮帶輪須靜平衡，驅動砂輪架的電動機需經仔細的動平衡，其振幅在0.002mm內。試車用90%的優質煤油加10%的錠子油做潤滑劑加入油池，要嚴格過濾。在縱向和橫向分別找水平，在0.02mm/1 000mm內。先試運行1h，溫升低于20℃，再試車3h，溫升無明顯變化。再分別收緊前后軸承，使用彈簧秤拉力在20kg左右，前軸承讀數0.005mm，后軸承讀數0.007mm。改用兩根皮帶，試車0.5h，聲音無異常，溫度變化正常，再裝上經靜平衡的帶法蘭的砂輪，試車至1h，溫升在20℃內，再運行3h，溫度無明顯變化，停車后在熱態下測定前軸承間隙0.004mm，后軸承間隙0.006mm，主軸的徑向跳動0.002mm，軸向跳動0.001 5mm，符合技術要求。以后再分別試驗另外三種轉速1 430r/min、1 670r/min、2 145r/min都符合技術要求。經過近1年的工作，所磨削工件都符合質量要求，較好地完成了高精度的砂輪架部分的修復任務。