機(jī)床加工精度與修復(fù)的探析

朱士更

濟(jì)寧市技師學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272013

加工精度是衡量機(jī)床質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，要提高主軸組件的精度，而加工精度主要受主軸的徑向和軸向的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛性及熱性能的影響。主要依靠各傳動(dòng)件的加工精度和安裝準(zhǔn)確性來保證。

1 主軸箱體孔的修復(fù)

主軸箱體孔磨損不太嚴(yán)重的，通常采用研磨和涂鍍的工藝方法來解決。對于磨損非常嚴(yán)重的主軸箱體，就必須采用換新來解決。換新的箱體孔，首先采用坐標(biāo)鏜床調(diào)頭鏜削前、后軸承孔。放留研量需在0.005mm～0.01mm之間。

研磨棒采用可調(diào)式鑄鐵研磨棒。由于欲留研量甚少，不宜多加研磨劑。研磨時(shí)研磨棒微量軸向移動(dòng)，并作整周沿同一方向旋轉(zhuǎn)，待幾何精度合格后，再用氧化鉻研磨膏精研。

2 主軸的修復(fù)

主軸磨損嚴(yán)重或發(fā)現(xiàn)裂紋，則應(yīng)更新。主軸軸頸磨損超差，一般是采用鍍鉻法加大尺寸后，按軸承軸承內(nèi)圈尺寸公差配磨修復(fù)。配磨時(shí)，用內(nèi)徑百分表在標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)的校準(zhǔn)下測量出軸承內(nèi)孔的實(shí)際尺寸公差。再將主軸恒溫4小時(shí)后，對其軸頸部分在恒溫條件下測量外徑尺寸，分別在上、中、下三個(gè)位置上進(jìn)行測量數(shù)值，并取其平均值做好記錄。通過以上兩個(gè)數(shù)據(jù)便可計(jì)算出主軸軸頸的修磨量。

3 機(jī)床主軸的振動(dòng)與平衡

導(dǎo)致機(jī)床主軸產(chǎn)生不平衡或振動(dòng)原因，是由機(jī)床主軸表面凸凹不均而引起的，不平衡或振動(dòng)位置和大小不容易確定，隨意性大。如何解決不平衡或振動(dòng)？振動(dòng)一般采取與軸的旋轉(zhuǎn)相同周期的辦法來識別得到解決。主軸不平衡一般采取調(diào)整質(zhì)量的辦法，在主軸不平衡的方位上選擇兩個(gè)校正面加以消除。參照ISO平衡標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，分剛性軸動(dòng)平衡和柔性軸動(dòng)平衡，把轉(zhuǎn)速80%作為第一臨界，在以下的旋轉(zhuǎn)軸叫剛性軸，其平衡法命名剛性軸動(dòng)平衡；在80%以上的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)軸動(dòng)平衡命柔剛性軸動(dòng)平衡，或稱撓性軸動(dòng)平衡。機(jī)床主軸幾乎完全在低于臨界轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這就意味著工作轉(zhuǎn)速最高值都能明顯地在彎曲固有的一階頻率之下。機(jī)床主軸大多數(shù)是剛性軸動(dòng)平衡，要保證機(jī)床主軸在所有工作轉(zhuǎn)速下都能平衡，必須認(rèn)清在一定轉(zhuǎn)速下剛性軸動(dòng)平衡的特征后才能得到保證。且撓性軸的動(dòng)平衡如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡一樣，則需要在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)亦包括幾個(gè)臨界轉(zhuǎn)速下，把不平衡所引起的干擾力與振動(dòng)減少到最低程度。

4 主軸軸承的潤滑

精密旋轉(zhuǎn)機(jī)械和高速的軸承潤滑是十分重要的，對于數(shù)控機(jī)床支承比其他通用機(jī)械制造用的支承更為重要，這一點(diǎn)設(shè)計(jì)潤滑時(shí)需使?jié)櫥湍ね耆糸_相對運(yùn)動(dòng)的表面。保證主軸軸承的完好，保持較長的使用壽命，減少摩擦，必須使油質(zhì)清潔，不能有斷油現(xiàn)象。主軸軸承潤滑脂的選擇必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，常見的主軸軸承潤滑脂有鋰基潤滑脂、特種鋰基潤滑脂、鈣基潤滑脂和精密機(jī)床主軸潤滑脂等幾種。

定時(shí)更換，才能起到保護(hù)其相配表面作用，減少磨損。同時(shí)主軸組件的性能和精度以及使用壽命與主軸軸承的裝脂量有關(guān)，應(yīng)盡量多些，不得少于容器的1/3。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，裝脂量不足必將導(dǎo)致所有接觸處滾道和滾動(dòng)體完全隔開的事故，進(jìn)而導(dǎo)致磨損加劇，使用壽命和支承的精度將受到嚴(yán)重的影響。裝脂量過多就會(huì)使溫升過高，軸承發(fā)熱，進(jìn)而影響主軸支承的精度及壽命。最合適的裝脂量為軸承滾動(dòng)體空間的1/3～2/3之間。

5 主軸軸承的預(yù)緊

對于精密機(jī)械特別是數(shù)控機(jī)床的主軸均應(yīng)消除軸承的游隙，其目的是為了增加軸承組合的剛性，減少振動(dòng)及噪聲，提高回轉(zhuǎn)精度，提高切削零件的表面質(zhì)量。

當(dāng)前，消除軸承的游隙通常是采用預(yù)緊的方法來實(shí)現(xiàn)。這種預(yù)緊方法被稱為定壓預(yù)緊，通常是這恒定不變的，沒有熱膨脹的預(yù)加負(fù)荷下進(jìn)行；另一種預(yù)緊方法被稱為定位預(yù)緊，在相對位置不改變的情況下使用，并采用不同長度的內(nèi)外圈預(yù)緊結(jié)構(gòu)。剛性和旋轉(zhuǎn)精度受兩套軸承內(nèi)、外環(huán)墊圈的厚度尺寸影響極大。所以根據(jù)給定其中一件的尺寸設(shè)計(jì)內(nèi)、外環(huán)墊圈厚度大小，根據(jù)軸承內(nèi)、外環(huán)端面的軸向名義尺寸差計(jì)算而另一件的厚度大小。

6 影響主軸組件精度的措施

首先采取減小箱體孔的同軸度和主軸箱軸頸的同軸度的辦法，再對敏感方向類主軸組件，可以利用前后軸承的外圈徑向跳動(dòng)。使得前軸承外圈溝槽軸心線與后軸承外圈溝槽軸心線的相對偏移量變?yōu)棣ぃ赐S度為2Δ）。

進(jìn)行定向裝配主軸箱部件兩孔的同軸度誤差值為定量。對于旋轉(zhuǎn)敏感方向類主軸組件，則可用前后軸承的內(nèi)圈徑向跳動(dòng)（Kia）來校正同軸度誤差和主軸前后軸頸，使得裝配后（軸承內(nèi)圈裝到主軸上），前后軸承內(nèi)圈的偏移量將最小。

7 影響主軸組件精度的措施

采取減小軸承內(nèi)圈或外圈的徑向跳動(dòng)的辦法，無論是主軸遠(yuǎn)端還是近端， 影響主軸組件的徑向跳動(dòng)的主要因素有3個(gè)，一是主軸端部或主軸錐孔外錐面對前后支承軸頸的徑向跳動(dòng)；二是后軸承的外圈跳動(dòng)或內(nèi)圈跳動(dòng)；三是前軸承外圈的徑向或內(nèi)圈跳動(dòng)跳動(dòng)。以上三個(gè)因素所引起的主軸組件的主軸遠(yuǎn)端或近端軸線偏移量分別為δ1、δ2、δ3。一般情況下，δ1、δ2、δ3的值能構(gòu)成三角形的三邊，通過合理的定向裝配使得δ=δ1+δ2+δ3=0。

8 影響主軸組件精度的措施

采取減小軸承內(nèi)圈端面對滾道的跳動(dòng)的方法，主軸周期性的軸向竄動(dòng)是由軸承內(nèi)圈端面對滾道的跳動(dòng)（δia）所導(dǎo)致的。應(yīng)盡量減小由δia而引起的主軸軸向竄動(dòng)，特別是對由δia產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)要求很高的機(jī)床或由幾個(gè)軸承組成的一個(gè)支承。

9 影響主軸組件精度的措施

采取減小軸承內(nèi)圈基準(zhǔn)端面對內(nèi)孔跳動(dòng)及主軸軸肩端面跳動(dòng)的方法，主軸軸肩軸承與內(nèi)圈端面出現(xiàn)接觸不良的情況是軸承承受較大的軸向力造成的。通常采用主軸軸肩軸承與內(nèi)圈端面的定向裝配的辦法，用主軸軸肩端面跳動(dòng)的高點(diǎn)對接軸承內(nèi)圈端面跳動(dòng)的低點(diǎn)，主軸軸肩與軸承的接觸得到改善。遇到不能進(jìn)行定向裝配的情況，常采用修磨隔套端面的辦法來完成。

主軸箱在修復(fù)或裝配完成后，必須嚴(yán)格按照試車規(guī)程進(jìn)行試車。試車的主要目的是全面掌握主軸組件前后支承軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫升規(guī)律及主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作性能。

[1]機(jī)械制造維修手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]機(jī)修鉗工技師培訓(xùn)教材.機(jī)械工業(yè)出版社.