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机床附件头角接触轴承的维修调整

  1.附件头当前工作状态
  
  鸿企
油压机实例:落地式镗床,使用两年,但主轴旋转时,附件头内有明显的沙沙声。用300毫米长“检棒”检查主轴跳动,跳动度竟然有0.25毫米之多。精铣平面时,被加工产品的表面留有明显的刀纹,表面粗糙度不能达到加工要求;精镗削φ220H7毫米孔,加工量0.5毫米,加工后孔内表面粗超度6.3以上,尺寸超差0.05毫米。这种种迹象表明,附件的主轴轴承已经出现问题,附件自身的精度已经不能再满足加工需求,决定对该附件进行检查维修。
  
  2.附件头结构分析
  
  按照机床制造商提供的维修装配图,拆解附件头,抽出附件头的套筒,心轴和套筒的结构,轴承ABD为英国原装成对角接触轴承,轴承厂家按规定的预加载荷调整,成对成组制造出厂,用户不需要调整即可安装使用,三套轴承外圈整体标记有符号“∨”,用来指示其安装方向和安装顺序。为使轴承能承受更高的轴向载荷,轴承AB的接触角被选为25度,而且两轴承串联配对安装,其载荷线平行,当机床加工时,两轴承共同分担心轴承受的径向载荷和轴向载荷;轴承D相对轴承AB背靠背安装,对轴承AB施加预加载荷,平衡心轴所受到的轴向力,限制心轴的轴向位移;C为轴承内外隔圈,通过调整内外隔圈的厚度差,改变轴承的预紧量。
  
  轴承EF也为成对角接触轴承,二者背靠背安装,其载荷线轴向分开。可承受作用于两个方向上的轴向载荷,但每个方向上的载荷只能由一个轴承承受。这种配对方式是一种刚性相对较高的轴承配置方式,可承受倾覆力矩,在精密回转轴上经常使用。这里EF的主要作用是确定主轴回转中心,使心轴获得更高的回转精度。轴承不承受径向载荷,所以轴承的接触角选得比较小,为15度。
  
  用千分尺检查内外隔圈C的厚度,发现其厚度差为零,这是由于轴承ABD为成组角接触轴承,其安装后的预紧量为轴承生产商在出厂时指定预紧量。
  
  3.检查附件头角接触轴承状态
  
  在套筒拆下后,将其平放,手动旋转心轴,发现轴承的“沙沙”声更加明显,可以听到轴承滚子同轴承内外圈脱离的声音;仔细观察轴承,轴承外圈已经变黑,并有明显锈蚀的痕迹,轴承内有残余的切削液,润滑脂已经乳化,滚子支架残留的润滑脂上粘有细小的铁屑,因此可以断定轴承已经进水;参考图1中所示结构,将套筒与心轴分开,然后锥孔向下将心轴树起放在操作台上,用双手扣住轴承ABD的外圈和外隔圈C,将其向上提起,可以感觉到轴承外圈在沿心轴轴线方向上有轻微的串动,用手推动轴承外隔圈,外隔圈可以随意自由移动,没有被压实,因此角接触轴承没有被预紧。
  
  再检查圆螺母,圆螺母没有任何的松动,轴承的内圈是紧实的。所以断定附件头的问题在于,轴承进水后轴承润滑失效,继续使用一段时间后,轴承磨损严重,使角接触轴承失去预紧,导致附件的心轴回转精度下降。当附件头在加工过程中受到翻转力矩时,心轴摆幅加大,直接影响到加工零件的加工表面质量。
  
  用热风枪将轴承快速烤热,按照图1中的安装顺序取下轴承。仔细清洗拆解后轴承,清除残余润滑脂和切削液残留物,用细砂纸和除锈剂去除轴承毛刺和铁锈,然后仔细检查轴承的内圈外圈,和每一滚子。虽然轴承已经磨损,但各部分却没有任何的伤痕。考虑到附件头轴承为英国进口原装轴承,采购费用很高,而且轴承的订货、邮寄时间很长,会影响到生产进度,因此打算对这五套轴承的间隙重新检测调整,再次利用。
  
  4.角接触轴承间隙的检查与调整
  
  角接触轴承预紧的调整一般通过研磨隔圈,改变轴承内外隔圈的厚度差来实现,考虑到应避免在新轴承到来后对还须对隔圈重新研磨,不对原有隔圈做研磨处理,只在轴承与隔圈之间或轴承与轴承之间添加环形垫圈消除轴承间隙。
  
  角接触轴承的调整首先要确定角接触轴承的间隙。间隙的测量有两种方法:1,测量法调整,这种方法较精确,需专业的设备测算,而且操作繁琐。因此只在专用厂家使用,在设备维修中,由于条件不具备,维修人员很少用;2,手动感觉方式调整,这种方法不需要测量仪器,只凭维修人员的实践经验来感知轴承内外圈预紧程度,确定内外隔圈的厚度差或者确定所添加薄片的厚度,这种方法在设备实际维修中应用的比较广。
  
  轴承的预紧程度取决于其承受的负荷和工作温度。外界条件有差异,轴承的预紧程度在也会随之有不同的变化。过重的预紧会造成轴承的磨损,过大的预留间隙会降低心轴的回转精度,作为维修人员,检测调整过程要仔细认真,处理好二者的矛盾。
  
  这里采用的是第二种方法,具体步骤如下:
  
  (1)准备检测和调整过程所用的工具和耗材,主要有塞尺、圆规、剪刀、细砂纸、千分尺、丙酮、除锈剂和不同厚度等级的铜皮。
  
  (2)首先,用丙酮将铜皮清洗干净,然后把铜皮在桌面上铺平,用胶带粘牢。测量轴承外圈内外边缘尺寸,用圆规在铜皮上划圆,用剪刀剪下,做成环形垫片。主轴的回转精度要求很高,所以对轴承内外隔圈的平面度和平行度的要求也很高,所以划圆时应避开铜皮上的褶皱,并且剪刀应锋利,垫片边缘不留任何毛刺。用千分尺检查环形垫圈各处厚度,选用厚度均匀环形垫圈。铜皮有多个厚度等级,可以做一系列环形垫圈备用。
  
  (3)用千分尺检查图1中轴承内外隔圈C的厚度,发现轴承内外隔圈的厚度差为零(轴承ABD为成对角接触轴承,这种轴承是轴承厂家按规定预加载荷成对成组制造出厂,用户不需要调整即可安装使用,所以其内外隔圈厚度相同),为避免测量过程中,多零件叠加造成测量结果的累计误差加大,在检查调整轴承预紧时,暂时不考虑其存在。再次清洗轴承,特别注意用细砂纸、除锈剂去除轴承内外圈侧面的毛刺和铁锈,加工制作支撑环1、2,并选用角接触轴承X,将轴承BD按照图2中的顺序摆放,如图中所示。
  
  (4)轴承DB外圈之间不垫入任何环形垫圈,用手向下按住轴承B内圈,意在消除轴承BD外圈之间的间隙,缓慢转动内圈,另一只手食指触摸轴承D内圈,感觉轴承D内圈随轴承B内圈的转动情况,会发现两轴承内圈接触紧实,说明两轴承之间有间隙,需要在两轴承外圈之间垫环形垫圈进行调整;
  
  (5)同样的方法,在轴承DB外圈之间垫入环形垫圈。如果两轴承内圈接触紧实,说明垫入的环形垫圈厚度不足,需要增加垫圈厚度进行调整;如果轴承D的内圈不随轴承B内圈的转动而转动,说明所垫环形垫圈过厚,需要减少在两轴承外圈之间环形垫圈的厚度;
  
  (6)分多次操作,使得当按住轴承B内圈转动时,轴承B的内圈刚好能借助两轴承内圈端面之间的摩擦力,带动轴承D内圈转动,则轴承的间隙被调整到最佳状态。最后得到轴承BD之间所垫环形垫圈的厚度总和为0.13毫米。
  
  (7)轴承BD之间垫片厚度确定好后,再按图3中的顺序,将轴承A放到轴承B上,以同样的方法,确定轴承AB外圈之间应该垫环形垫圈的厚度。最后得到轴承AB之间所垫环形垫圈的厚度总和为0.05毫米。
  
  (8)调整垫片的厚度被确定后,将轴承用热风枪烤热,按照图1中的安装顺序,将轴承ABD、隔圈C与心轴重新组装到一起。安装的过程中禁止捶击,防止损伤轴的安装表面,或者砸伤轴承。附件主轴一般中载工作,速度在800至1500转/分钟范围,而且附件采用循环冷却油冷却,轴承的工作温度在20度左右,因此,轴承内填充的润滑脂选用复合锂基脂。
  
  (9)仔细检查重新组装后的轴承组,轴承外隔圈安装紧实,但可以移动,说明轴承预紧趋于合理。用手盘动轴承,转动过程中会感到个别位置较其它位置沉,是由于原轴承磨损不均与所至,但并不影响使用。
  
  (10)附件头轴承调节好后,还要考虑处理造成轴承磨损的根本问题。清洗附件头前端迷宫圈,清理空气帘出气孔,保证空气帘出气通畅;处理好主机同附件内冷水连接处的密封,防止加工过程中,切削液再次进入轴承。
  
  (11)将所有部件准备好之后,按照机床维修用图,将附件头重新装配。
  
  5.结束语
  
  调整后的附件头在主轴转速1000转/分
  
  进给率450毫米/分、全新φ150毫米刀盘、加工量1.5毫米的条件下首次使用,精铣平面,被加工表面粗糙度能达到3.2,完全能满足加工零件的表面要求。待使用两个星期后,轴承性能趋于稳定时,用300毫米长“检棒”检查主轴跳动,径向跳动度仅为0.055毫米。事实表明,用这种低成本的调整方法使附件头的性能大大提升。

  作者: 东莞市鸿企机械有限公司修订
  
  东莞市鸿企机械有限公司,中国
油压机液压机切边机四柱油压机研发和制造的领航者
  
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点击次数:  更新时间:2016-07-05 15:17:58  【打印此页】  【关闭