淺談主軸套筒的修理與裝配

張靜 趙敏 楊光明

摘 要： 本文介紹了坐標鏜床的概況，重點對主軸套筒上下進給過緊、爬行、精度差等故障的修理過程和解決問題的方法做詳細說明。

關鍵詞： 主軸；套筒；裝配

精密光學四坐標鏜床是一臺70年代進口設備，其工作臺、主軸箱等移動部件配有精密坐標測量裝置，能實現工件和刀具的精密定位。該機床主要用來加工夾具（鉆模、鏜模、）及零件上用精密孔距要求的孔，也可以用做樣板的精確劃線、中心距測量和其他直線性尺寸的檢驗等，是公司加工精密零件的專用設備。由于該設備多年使用，造成關鍵部位主軸套筒上下進給過緊、爬行、精度差等故障，嚴重影響了零部件的生產加工任務，及時解決故障，顯得尤為重要。

一、故障現象

1.主軸套筒上下進給時運動爬行

2.加工孔的表面粗糙度不符合要求

3.主軸進給不穩定

二、故障原因分析及修理要求

（一）故障產生原因如下：

1.由于密封不嚴進入雜物，使主軸套筒與主軸箱體孔間的配合間隙不均勻，使主軸進給出現不規則的變化；

2.主軸套筒上的齒條與齒輪嚙合狀況不良，嚙合過緊或者有毛刺使主軸進給出現爬行；

3.潤滑油選擇不當，潤滑不良致使半干摩擦產生爬行；

4.由于主軸軸承使用多年致使潤滑不良及損壞造成發熱，使運動不平穩；

5.主軸套筒與主軸箱體被拉毛造成進給不穩定。

（二）修理要求如下

1.主軸套筒上下運動無阻滯，運動平穩無爬行；

2.裝配完畢后，主軸套筒對工作臺面的垂直度要求0.008/300 mm；

3.主軸套筒外圓尺寸與主軸箱體孔配合間隙為0.005-0.007mm之間；

4.主軸套筒旋轉中心對工作臺工作面的垂直度要求0.01/400mm；

5.修配后主軸套筒內孔工作表面橢圓度、錐度在0.002mm；

6.主軸軸承潤滑狀況良好；

7.修去齒條上的毛刺，控制齒條與齒輪的嚙合側隙在0.05mm-0.1mm之間。

三、對主軸套筒故障修復的方法和步驟

由于精密機床對環境要求很高，只能在精鏜車間現場進行修理，首先分解主軸箱并將套筒和主軸箱孔、齒輪和齒條進行清洗，并用綢布擦拭，對其用外徑千分尺和內徑千分表檢測，發現主軸套筒和主軸箱孔內研傷，主軸軸承也存在問題。

1.對主軸套筒的修理方法

1）外圓的修理：

主軸套筒外圓修理時先檢測精度做好記錄，應配置兩根芯軸，對芯軸要求非常嚴格，其中一個芯軸按套筒上的錐度配置，另一個芯軸尺寸應精確的根據套筒內孔的尺寸配置，其配合間隙根據工作長度的不同保持在0—0.005mm范圍內，過緊配合會使磨削后的套筒外圓在去除芯軸處的尺寸變小，過松的配合則會使套筒磨削時與芯軸發生相對轉動。需要在套筒兩端插入芯軸，磨削時，芯軸上的凸肩是磨削加工時作為檢驗基面用的。為此，需要一次定位磨出，芯軸插入套筒并頂在頂針間后，便可檢查套筒外圓處的跳動，如果堵塞凸肩外圓跳動不大于0.002mm，套筒外圓跳動不大于0.01mm時，便可進行套筒鍍鉻的磨削加工。然后去除芯軸，認真清洗并進行鍍鉻，鉻層的最大厚度在徑向為0.25—0.30mm。套筒外徑鍍鉻后，裝在芯軸上進行半精磨，此時，芯軸的中心孔仔細的研磨。外圓是加工和檢查內孔的基礎，要求橢圓度在0.002mm內，光潔度達V11以上。

2）內孔的修理：

a.當軸承外環工作表面磨損很輕時，可以直接用可調節的石磨器進行研磨，已恢復其本身的幾何精度及與另一孔的同心度。

b.當軸承外環工作表面磨損較嚴重時，仍然不需要從套筒內卸下軸承外環，此時應以修磨后外套筒外徑為基準，先對外環工作表面進行研磨加工，再按上法進行研磨。

c.當軸承環表面出現裂紋，退火燒傷等嚴重缺陷時，才需要更換新的軸承外環，并進行磨加工和研磨。

2、主軸與套筒裝配技術

主軸與套筒在裝配后及精磨套筒外圓前，應先檢查套筒外圓跳動量及其穩定性，在確定裝配質量良好的情況下，再往軸承填滿凡士林油，堵上套筒上個小孔，以防止磨削和灰塵進入。此外，套筒外圓如有安裝齒條外長槽時，應在槽中鑲上工藝鍵。以確保磨削后外圓真圓度，應注意以下幾點：

1）套筒內孔的幾何精度和同心度，以及工作端面對中心線的垂直度超差。

2）鎖緊螺母工作端面對中心不垂直。

3）主軸軸頸的幾何精度和同心度超差。

4）墊圈兩端面不平行。

5）主軸與軸承的配合間隙，或軸承的預加負荷數值等。

3、對主軸箱孔修理

在研磨主軸箱孔時應配合研磨棒選用圓柱鑄鐵研磨棒進行研磨。每組研磨棒由三根組成，精研時用帶直槽的圓柱研磨棒，精研用的帶油槽的圓柱研磨棒。拋光用外圓光滑圓柱研磨棒，各研磨之間的直徑間隙為0.005～0.008mm，研磨棒的長度應較所研磨孔的長度長出150mm，為防止主軸箱孔在研磨過程中其兩端可能產生喇叭現象。我采用對研磨棒在平板上進行強制滲嵌研磨材料的方法，可以比較均勻的研磨劑涂抹在研磨棒上，研磨時選用20～40微米的炭化硅粉，精研時選用細TOH膏，粗研箱孔時，用煤油滲入部分定子油作研磨液；精研時，用煤油和汽油混合液作研磨液。

4、裝配過程和步驟

在以上工序完成后，裝配前要仔細用汽油全面清洗，再用外徑千分尺和內徑千分表測量做好記錄，并對主軸頭、主軸套孔和傳動套的內孔推拉桿鏈條進行徹底清洗，清洗時要用綢布，一定要保持清潔，特別是主軸套筒、主軸箱孔。再用軟皮毛物在主軸套筒表面均勻地一層MOLYKOT-G涂料。裝配時，不能戴手套，先把橫梁升到上極限位，把主軸套筒放在大約4cm厚的板上，對準主軸箱，一定要保證垂直，使其能直接接觸，同時產生一個很大的阻力。將鏈條一端插入套筒槽并用掛銷夾住，給套筒、主軸、箱孔加注少量的機油進行潤滑。同時小心的搖手柄使橫慢慢的放下，使主軸套筒上的齒條與傳動軸推拉桿上的齒輪嚙合好，再把鏈條另一端與配重接上，主軸套筒便可以升起。然后再安裝主軸套筒鎖緊裝置和刮油器套等其他零部件。安裝完成后，對機床進行檢測，以保證原精度，特別是修理后的主軸、主軸套筒的精度。因為這是整個機床的關鍵，做好記錄以備以后檢測用。

四、修理后的效果

坐標鏜床HYDROPTIC-7A經修理后恢復了機床的使用性能，也保證了各項精度要求，達到良好的運行狀態，使其能充分發揮機床的經濟效益和價值。為此得到了公司領導和操作人員的一致好評，在生產高新工程精密零部件加工中零件一次性檢驗合格率達到100%，而且較之以前在也提高了生產效率，為生產加工做出巨大貢獻。

總之，在此次故障排除過程中，不僅積累了豐富的維修經驗，還學到了新的維修技術，也使我認識到，隨著工業社會的發展，加工技術的不斷更新，對維修人員的技術能力也越來越高，只有不斷學習新的維修技術，才能使自己適應高速發展的當今社會。