高精度磨床砂轮架主轴与滑动轴承的装配修理

李新

　　摘　要：在现代制造业中，磨床正朝高精度、高转速、重磨削方向发展，采用正确的修理工艺和合理的装配修理，在机床的维修技术中是技术性较强、修理和装配难度较大的一项技术工作。我们经过多年的生产及维修实践，在这方面，积累了一些经验，在设备维修中取得了良好的效果。
　　关键词：砂轮架；主轴；滑动轴承；修理
　　在威孚公司的产品加工过程中，磨床已经向高精度、高转速、重磨削发展，磨床砂轮主轴与滑动轴承的制造精度和装配修理精度也愈来愈高，砂轮架主轴与滑动轴承的装配精度对磨床的产品磨削质量有很大的影响。如果砂轮主轴与轴瓦的制造精度和安装精度都很理想，其液体动压润滑就能得到保证，而如果我们不注意它的特点和要求，在修理时粗心大意，将影响设备的正常使用，造成抱轴和轴承烧坏等不良后果，缩短设备的使用寿命。
　　1　砂轮主轴与轴瓦磨损与破坏形式
　　磨床砂轮架主轴与轴瓦在工作中主要传递转速、转矩，并承受载荷，因此必然会产生摩擦和磨损，甚至出现抱轴、烧坏轴承等故障。发生各种故障的原因是多种多样的，主要有：
　　（1）砂轮主轴和轴瓦的制造精度和质量未达到规定的技术要求，轴瓦材料有砂眼、气孔、疏松等；
　　（2）主轴和轴瓦装配间隙小、主轴前后轴承、轴承与轴承安装孔不同轴、引起振动；
　　（3）主轴和轴瓦以及相关零部件清洗不彻底；
　　（4）主轴和轴瓦润滑不充分；
　　（5）疲劳磨损；
　　（6）气蚀；
　　（7）使用的润滑油不清洁，或牌号不正确；
　　（8）没有做好砂轮主轴及相关零配件的静、动平衡；
　　（9）主轴皮带轮上没有卸荷装置，皮带张力太大等。
　　由于这些原因，砂轮主轴和轴瓦在工作过程中会出现干摩擦、磨损、划伤、拉毛、起线、撕脱、咬合磨损，或者产生振动，降低精度，加剧磨损，降低设备使用寿命。
　　2　砂轮架主轴的修理
　　砂轮架主轴是磨床的关键部件，所以当砂轮主轴，发生故障时、必须考虑它的可修性及修复后的经济价值。在修复或更换新主轴时，必须针对主轴发生故障的性质、故障发生的部位以及排除故障的方法，结合主轴的精度、结构特点、材质、工艺性能包括热处理的工艺性及技术要求、制造条件、制造周期以及维修的工艺性能要求等综合考虑，必要时更换新的主轴。
　　无论是更换新主轴还是修复带有故障的主轴，在更换或修复之前，都必须严查新主轴和旧主轴的材质、表面硬度是否符合图纸的技术要求，是否有微细裂纹。这是一个非常重要的关键检查项目。但并不是所有的主轴都要求有很高的硬度，这与主轴的转速和所受载荷有关。转速较高且受中、高等负荷的砂轮主轴的硬度一般要求56-62HRC中，低转速并承受中、轻负荷的砂轮主轴的硬度要求并不高，一般只有52-55HRC有的甚至可更低一些。 　　根据现场修理的实践经验，磨床砂轮主轴丧失精度主要是因为滑动轴承配合处磨损、超差所致。磨损较少的主轴轴颈在保证硬度、强度和刚度的条件下，一般可采取研磨、琦磨、抛光或精磨、超精磨的方法改善表面粗糙度来修复。
　　精磨时，要根据轴颈的实体磨损情况而定。轴颈若有轻微的擦伤、划痕过深或拉毛、撕脱磨损，或轴颈母线不直、形位公差超差时可进行精磨或超精磨，Z后经研磨、抛光。精磨主轴时，须在保证主轴各项几何精度的前提下，以去掉被加工表面的Z小量来恢复主轴精度，磨削量越少越好。一般不超过0.1-0.15mm不然会使砂轮主轴的曲率半径小于轴瓦内表面的曲率半径，造成轴与轴瓦间隙过大。砂轮主轴若采用20Cr，热处理时必须考虑渗碳、氮化层的厚度，注意磨削量，以防渗碳或氮化层被磨削掉而丧失硬度。此外，还应考虑主轴与其相配零件或组件的正确装配关系，如与主轴外表面配合的齿轮套孔、蜗杆孔、电动机转子孔、风扇孔、法兰盘孔、甩油片孔、垫圈、衬垫等的公差配合。并尽量达到或恢复原零部件或组件的公称尽寸。否则将影响主轴回转精度。
　　对磨损量较大或经多次大修，已超过轴瓦的调节范围的主轴，应考虑更换新主轴，或根据轴颈的磨损情况采用不同的修理方法来修复，如采取金属喷镀法或镀铬法镀铬前一定要把旧轴磨圆、振动堆焊法避免热应力或镶套法等。Z后再进行机械加工，尽量恢复到原主轴的几何精度和公称尺寸。当然要兼顾修复后的经济性、工艺性，制造与修理周期的长短、外购货源的距离、数量等诸因素来综合考虑，优选一个经济合理的方案。
　　主轴的技术条件是根据主轴的功用与工作条件设计制定的，而技术条件的各项精度是以支承在轴承孔中前、后两处轴颈为基准来确定的。因此在检查修理主轴和各项精度时，一定要特别注意要以前、后两个支承轴颈为基准。而两个轴颈的定位精度又是以主轴的中心孔一端为锥孔来定位的，因为它是机械加工和测量的基准，也是装配与修理的基准。
　　因此，主轴中心孔或锥孔往往由于磨损或碰伤而失去正确的几何精度时，必须在高精度的中心孔研磨机上进行修复，保证达到图纸上的技术要求。磨床砂轮架主轴的中心孔精度应引起重视，特别是更换主轴或修复主轴时，若没有良好的中心孔，即使在高精度的磨床上，也加工不出高精度的产品来。必须保持主轴装砂轮法兰锥体外圆部分与主轴轴承外圆的同轴度。所以在修复旧主轴，精磨两轴颈的磨损部位时，也应精磨主轴装砂轮法兰锥体的外圆部分。
　　如果砂轮主轴两端的螺纹有磨损或磕伤，在修复时必须保证螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度要求，否则将会造成主轴及其相关的紧固件、皮带轮、法兰盘等轴心线的偏斜而失去平衡，产生偏摆力矩，引起主轴的径向跳动。 　　修复后的主轴两端的螺纹一定要按修后的螺纹尺寸规格来单配螺母，同时必须保证螺母端面与主轴轴心线的垂直度要求，否则将会严重影响主轴的装配精度。如果主轴上的键槽有磨损，可采取补焊或改大键槽，配制新键机械加工可以达到的硬度来解决。补焊时，应注意焊接产生的热应力的影响以及局部退火而降低硬度。综上所述，主轴的主要部分是两个支承轴颈、中心孔、螺纹、键槽的修复。两支承轴颈的同轴度，是保证前后轴承同轴度，这也是砂轮架主轴的修理关键所在。
　　3　滑动轴承的修理--刮研
　　各种轴承的维修，实际上就是刮研、装配与调整的过程。无论是三块长轴瓦、三块短轴瓦、五块长轴瓦、五块短轴瓦、两块半轴瓦还是圆筒形轴承、端面止推轴承，他们的刮研都有许多共性的地方。在滑动轴承的刮研工作中，有两个地方值得注意和重视，一是轴承、轴承座与体壳相配，另一是轴承内孔与主轴相配。后者的重要性是大家熟知的，但有时会忽略前者，轴承、轴承座与体壳一定要接触良好，要保证前后轴承内孔同轴，否则，即使轴瓦刮得很好，仍有抱轴咬刹的危险。若前后轴承都采用短三瓦轴承，由于轴瓦的背面不与体壳直接接触，可以自定位，因此，即使前后轴承不同轴，稍有偏斜，只要能达到机床几何精度范围内，对轴承的工作条件没有多大影响就可以。
　　拆开轴承后，如发现主轴与轴瓦上有严重的丝流即拉毛、起线等现象，则必须经精磨主轴。主轴精磨后，把主轴组装起来，作好动平衡。不要急于把平衡好的主轴装人磨头体内，因在里面粗刮不方便。在拆开轴承时，要仔细对零部件的位置作好记号，这样在以后进行刮研与装配时，零部件不致错位，因这些零件多是单配，不能互换。刮研前应将主轴用汽油清洗干净，涂显示剂兰油或红丹粉时一定要薄而均匀，否则会出现虚假的研刮点。