重型臥式車床主軸箱主要裝配故障類型研究

劉鵬博

摘 要：重型臥式車床是制造業發展過程中比較特殊的一種機床類型。該種類型機床具有高精度，高剛性，高穩定性等特點，可以在工件的生產加工中提供大載荷、大切削力等保障優勢，因此被廣泛應用在了船舶、航空、風電和核電開發等重要的制造領域，主要在領域中負責對大型、重型的特殊零件的加工。在臥式車床的工作運行過程中，主要依靠主軸箱進行車床工作的動力傳遞，與此同時主軸箱還要負責提供對回轉部件的支撐，因此主軸箱在重型臥式車床當中不但承擔著保證工件工作時的回轉精度的責任，更是保障重型臥式車床車床運行穩定性的重要部件。

關鍵詞：重型臥式車床；主軸箱；裝配故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.033

重型臥式車床在工作運行狀態下，由于主軸箱裝配故障問題，經常會給整個機床設備運行帶來影響。常見的故障類型有：連接軸同軸度超差、嚙合輪齒側隙過大、軸承安裝出現松動等。這些故障的發生在嚴重情況下會造成機床設備停機報警或者設備損傷，因此要加強對主軸箱的故障檢查。裝配過程中做好主軸箱經常出現的狀況排查，將可能出現問題的幾率降到最低，可以大大提高整個機床設備的使用壽命。本文主要探討了重型臥式車床主軸箱的運行故障類型和基本故障特征，希望能夠為重型臥式車床的故障排查提供助力。

1 重型臥式車床主軸箱的裝配

重型臥式車床的主軸箱是整個機床的重要組成部分。重型臥式車床的主軸箱在機床的運行過程中承擔著多種荷載，不但要負責動力傳遞和扭矩，而且在保障一定主軸轉速的同時要保證機床整體的回轉精度和剛性。為了加強重型臥式車床的切削加工能力，主軸零件的加工和裝配存在著很多要求，主軸的裝配需要運用新工藝，將主軸裝配需要注意的重點進行明確。如圖所示：主軸箱的裝配主要是分為前后軸承裝配、主軸裝配和箱體裝配三個部分構成，其中主軸箱的裝配對機床的整體質量影響是最大的，主軸箱的部件裝配需要保證主軸軸心的端面圓跳動和徑向的穩定，實現在進行高速旋轉的過程中依然保持較好的噪聲控制。裝配中需要注意的是主軸檢棒上正母線和側母線的徑向圓跳動最好不要超過0.005mm，并且保證主軸在轉速達到4300r/min時依然能夠保證聲音的純凈度，最好不產生雜聲，同時在運轉超過一小時后空載的運行溫度依然在30℃以內，軸承的壓蓋處溫度不超過65℃。

2 重型臥式車床主軸箱的主要裝配故障類型

（1）連接軸同軸度超差產生齒輪不對中。在進行齒輪箱體的裝配過程中，經常會出現加工誤差，這些加工誤差通常情況下會造成孔間的位置出現精度浮動，造成不滿足要求的問題，這種問題的產生會使裝有嚙合齒輪的兩軸出現失衡，軸線產生不平行，造成齒輪不對中的問題。重型臥式車床主軸箱中的齒輪在進行加工時會產生連接傳動，如果軸出現問題形成同軸度超差會造成齒輪加工的同軸度超差，最終累計誤差后裝配產生不正。這種問題的發生會出現齒輪承載力不均勻的情況，造成整個設備的運行穩定性下滑。通過對頻譜的分析會了解產生振動的主要方向，出現問題后頻譜的嚙合頻率處會出現邊頻帶嚙合頻率振動，并且還會帶有諧波，有可能出現其他倍數的嚙合頻率處諧波峰值很高的情況。

（2）嚙合輪齒側隙過大。在進行主軸箱的裝配過程中還有可能出現嚙合輪齒側隙過大的情況。這種問題的產生會對整個設備的荷載產生極大的影響，使得機床的工作動態特性不能夠滿足原有的需求，出現齒輪系統化振動，并且使整個峰值的頻率都發生了改變，在頻譜上出現高次諧波。

（3）軸承座的安裝出現松動。一般情況下產生這種問題的原因是軸承的安裝位置不對，很多主軸箱的裝配都會出現軸承從原有的安裝位置變成了安裝在箱體軸承座上的問題。這種安裝形式會出現軸承座連接螺栓固定安裝時不夠緊固定的情況，造成軸承座松動。軸承座在松動的狀態下進行工作，會伴有非常大的噪聲，高噪聲不僅會對設備的運行穩定性產生影響，還會對工作人員的工作狀態產生影響。這種情況的發生相比其他故障來說可能性較小，但是不能完全的排除，并且產生故障后會對設備整體的工作性能產生很大的影響，需要及時的進行故障診斷。出現安裝松動時，可以在頻譜上發現這一問題，進行部件的松動檢查，頻譜會自動出現軸轉動的頻率變化，在進行部件的檢查前要對頻譜進行系統化的研究和分析。

（4）齒輪箱的裝配故障根據零部件的差距，會產生很多不同類

型，包括齒輪故障、軸承故障和軸故障等，不同的故障類型產生故障的原因也存在著明顯的不同。重型臥式車床在裝配過程中經常會出現主軸箱問題：主軸的軸承間隙過大、主軸軸承磨損、滑動軸承的主軸軸頸磨損或橢圓度過大、主軸軸承套的外徑或主軸箱體的孔徑呈橢圓，或相互配合間隙過大主軸的軸向游隙超差、主軸滾動軸承滾道磨損，軸承滾珠磨損，或間隙過大、主軸的滾動軸承外圈與主軸箱主軸孔的間隙過大。值得注意的是很多新機床不可能出現部件磨損的問題，因此，除了常見的磨損問題外，還有很多特殊的新機故障，在上文中的同軸度超差、嚙合輪齒側隙過大、 軸承座安裝松動等等。

3 總結

綜上所述，主軸箱在整個機床的運行過程中，承擔了動力傳遞和回轉部件支撐的重任，為了保證加工工件的回轉精度，需要對機床的裝配質量進行明確，了解機床的主要工作性能。因此，要保障主軸箱的正常工作，就需要加強對主軸箱配置故障類型的認識，在出現問題時能第一時間進行解決。

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