主轴机构的修理及调整毕业论文

机 械 学 院毕业设计(论文)作 者： 学 号： 专 业： 班 级： 题 目： 主轴机构的修理与调整 指导者： 一级实习指导教师 2016 年 06 月摘 要主轴部件是车床中的关键形的零部件，在车床的正常运行中发挥着重要的作用，它是机床运动的执行者，并传递着运动和扭矩、承受切削力和驱动力等荷载。而在车床中，主轴直接带动工件或具体刀具进行旋转切削的主要工具，因此，车床主轴的精度直接影响着加工工件的精度、其表面的粗糙度，及其对加工工具的切削效率。本文在对普通车床主轴的分析和研究的基础上，对主轴精度的检验方法进行了分析与说明。关键词：主轴，精度；检查；维护I目 录1 绪 论 .11.1 主轴对机床发展的意义 .11.2 主轴技术发展特点分析 .11.3 主轴系统的发展方向 .32 径向跳动的检查方法 .42.1 主轴（或圆工作台）锥孔中心线径向跳动的检查方法 .42.2 装弹簧夹头主轴孔中心线径向跳动的检查方法 .52.3 主轴锥孔径向跳动的检查方法 .52.4 主轴各种定心轴颈径向跳动的检查方法 .62.5 工 作 台 的 检 查 表 面 或 定 心 孔 径 向 跳 动 的 检 查 方 法 .62.6 其他轴类的径向跳动的检查方法 .73 端面跳动和轴向窜动的检查方法 .84 整体滑动轴承主轴机构 .94.1 主轴精度的检查方法 .94.2 修复方法 .95 双列向心短滚子轴承主轴机构 .105.1 主轴滚动轴承的间隙调整。 .105.2 轴承内外圈安装端正的检测与调整 .106 轴瓦式主轴机构 .116.1 主轴精度的检查方法 .116.2 修理方法如下 .117 轴线对工作台、导轨及工艺表面不平行度的检查方法 .128 主轴回转中心线对工作台面不垂直度的检查方法 .179 不同轴度的检查方法 .209.1 回传发 .209.2 堵塞法 .20结 论 .22参考文献 .23致 谢 .24天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文11 绪 论1.1 主轴对机床发展的意义机床主轴轴承对保证机床的工作精度和使用性能起着重要的作用。主轴轴承的正确配置是指轴类型的组合和前后轴承的布置就决定了机床主轴不同的负荷能力、运转速度、刚度、温升和使用寿命，尤其对刚度和温升的影响更为显著，所以应根据机床工作特性的要求合理地配置主轴轴承。为了提高机床的可靠性，必须提高轴承的可靠性。1.2 主轴技术发展特点分析一、近年来，国外主轴产业发展特点据中国产业洞察网了解，资本运作频繁。处于产业或行业顶尖地位的跨国公司为了掌握新技术或者打压竞争者，加快了对于中小企业的兼并重组，不仅收购同行业的小公司，还逐步扩展到主轴相关配套领域的企业。在市场开发上，加快在欠发达地区布点的步伐，尤其是经济迅猛发展的中国市场，成为国际先进企业的首选目标，他们纷纷来华建立办事机构、合资工厂、维修基地，加大产品的本土化生产。在技术开发上，一方面进行前沿新技术的持续研发，一方面不断提高产品的可靠性，加大主轴应用技术和制造工艺技术的研发力度，力争产品具有最优化的设计和最佳的性价比。二、国际技术发展的重点领域近年来，主轴产业技术发展呈现如下特点：高可靠性；高输出特性；高智能性；高环保性；主轴轴承高刚性与高速性的和谐统一；主轴刀具及电气的接口标准化程度高；模块化设计；主轴长寿命期免维护。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文2具体来讲：电主轴 DmN 值不断升高，产品级的 DmN 值已经可以稳定达到 300 万以上，体现出很高的轴承和主轴设计水平。电主轴内装电机大量采用铸铜转子和永磁同步电机，电机功率密度得到较大提升，定子环氧封固工艺日趋完善。主轴润滑主要采用油气和油脂润滑形式，对环境的污染降到了操作者可以忍受的程度。主轴大量采用热、振动等传感装置，对于机床加工性能可以进行精确的定量化提升。在一些磨削、数控车、加工中心主轴上出现了自动在线动平衡装置，对于需要频繁修整砂轮、上下工件、更换刀具的应用领域，带来了革命性的主轴应用体验。主轴设计结构模块化，同系列主轴产品零部件的通用化程度不断提高，提高了主轴零部件的制造工艺性，大大压缩了产品制造周期，降低了装配和维修保养难度。主轴产品的平均无故障时间 MTBF 达到 2 年以上，正常使用情况下，主轴在使用寿命期内几乎无需保养和更换轴承。新技术领域：永磁同步电机技术得到大量应用，为电主轴带来了高功率密度和小体积的特性。高 DmN 值情况下，轴承润滑定量油脂添加技术得到应用。陶瓷混合球轴承大量得到应用，已经成为市场的主流。轴承智能预紧技术得到应用，随着应用工况的变化，轴承预紧力可以动态调整。智能动平衡技术已经开始应用。新材料领域：代替常规螺旋弹簧、碟形弹簧对轴承施加预紧力的压电陶瓷类材料得到应用，通过电流可以控制变形量从而精确施加预紧力。轴承座孔出现了类似于橡胶钢材混合特性的材料，既可以满足加工的需要，有一定的硬度，还能够有效吸收轴承高速状态下的震动。钕铁硼作为永磁电机转子的关键材料得到大量应用，大大提高了电机的动态特性。新工艺领域：永磁电主轴转轴加工完成后的后充磁工艺，解决了永磁电主轴加工制造、动平衡以及装配过程中遇到的难题。电主轴电机定子环氧封固工艺保证了电机定子的高密封性，既防止杂物和水进入绕组，又能够很好地散热，降低了运输或者装配过程中对于定子额外的保护要求。铸铜转子工艺成熟，提高了电机的效率，降低了能耗。三、国内行业技术发展的新进展为了应对激烈的市场竞争，国内主轴产业向两个方向发展：第一种是低成本、大批量复制、产品结构单一，靠价格战来血拼低端市场；第二种是注重研发，跟踪国外先进技术，以产品性价比和质量提升占领市场。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文31.3 主轴系统的发展方向机床的主轴驱动与进给驱动。机床主轴的工作运动通常是旋转运动，运动装置做往复运动。机床通常通过主轴的回转的进给实现刀具与工件的快速的相对切削运动。在 20 世纪 6070 年代，机床的主轴一般采用三项感应电动机配上多级齿轮变速箱实现有级变速的驱动方式。随着刀具技术、生产技术、加工工艺以及生产效率的不断发展，上述传统的主轴驱动已经不能满足生产的需要。现代机床对主轴传动提出了更高的要求： 调速范围宽并实现无极调速对主轴的调速范围要求更高，就是要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无极调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。主轴变速分为有级变速、无级变速和分段无级变速三种形式，其中有级变速仅用于经济型数控机床，大多数数控机床均采用无级变速或分段无级变速。在无级变速中，变频调速主轴一般用于普及型数控机床，交流伺服主轴则用于中、高档数控机床。 恒功率范围要宽主轴在全速范围内均能提供切削所需功率，并尽可能在全速范围内提供主轴电动机的最大功率。由于主轴电动机与驱动装置的限制，主轴在低速段均为恒转矩输出。为满足机床低速、强力切削的需要，常采用分级无级变速地方法（即在低速段成卧式的。摇臂钻床、立式平磨、立式铣床、花键铣床等的主轴是成立式的。滚齿机、插齿机的回转工作台是带锥孔的。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文42 径 向 跳 动 的 检 查 方 法2.1 主轴（或圆工作台）锥孔中心线径向跳动的检查方法根据工件加工工艺的不同要求，机床主轴设计方案是不同的。如普通车床、卧式镗床、卧式铣床、内圆及外圆磨床等主轴是成卧式的。摇臂钻床、立式平磨、立式镗床、花键铣床等的主轴是成立式的。滚齿机、插齿机的回转工作台是带锥孔的。坐标镗床的圆工作台也带锥孔。检查主轴锥孔中心线的径向跳动如图 21 所示。再锥孔中紧密地插入一根锥柄检验棒，将千分表固定在机床上，使千分表侧头顶在检查棒表面上，旋转主轴，分别在靠近主轴端部的 a 处和 b 处检验径向跳动（a、b 距离 300 或 150 毫米） 。a、b的误差分别计算。千分表读书的最大差值，就是径向跳动的数值。锥柄检验棒与锥孔的配合必须良好，应用涂色法检查锥柄和锥孔配合质量。可将锥孔和锥柄擦拭清洁，在锥柄表面上薄薄地涂上一层红丹油，插入锥孔内，紧转1/12 转的小角度，拉出检查接触质量，要求接触率在 70%以上。并在 120等分的不同角度进行涂色检查。为了避免锥柄配合不良的误差，可将检查棒取出转过 180后再插入锥孔，按照上述方法再重复检查一次。将前后来两次测量的读数取其平均值（即测量读数代数和的一半） ，就是径向跳动的数值。a b 天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文5c图 21 主轴锥孔轴线径向跳动的检查方法1磁力表架;2千分表;3检验棒2.2 装弹簧夹头主轴孔中心线径向跳动的检查方法图 22 所示为检查主轴装弹簧夹头孔中心线的径向跳动，在主轴装弹簧夹头的孔中夹紧一检验棒。将千分表固定在机床上，使千分表测头定在检查棒的表面上。旋转主轴，为别在靠近主轴 a 处和 b 处（距离为 L）检查径向跳动。 第一次读数后，松开检验棒，转位 120重新夹紧，再测量一次。再转位 120，即在隔开 120的三个位置各测量一次。 图 22 主轴装弹簧夹头主轴孔中心的径向跳动的检查a、b 的误差分别计算，千分表再 a 处和 b 处三次读数的平均值，就是 a、b 处径向跳动的数值。2.3 主轴锥孔径向跳动的检查方法如图 23 所示，将杠杆千分表固定再机床上，使千分表测头顶在主轴锥孔的表面上，旋转主轴检查。千分表读数的最大误值，就是径向跳动的数值。这种检查方法再检查内圆磨头主轴锥孔时采用。天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文6图 23 主锥孔径向跳动的检查方法1磁力表架 2杠杆千分表 3内圆磨头主轴2.4 主轴各种定心轴颈径向跳动的检查方法机床的主轴，根据其使用和设计的要求，有各种不同的定心方法，以保证工件或刀具在回转时处于平稳状态，因此要求定心轴颈的表面与主轴回转中心同轴。检查不同轴度的方法也就是测量其径向跳动的数值。如图 24，将千分表（测量精度高时采用测微仪）固定在机床上，使千分表测头顶在主轴定心颈表面上（若为锥面，则测头垂直于锥面） ，旋转主轴检查。千分表读数的最大差值，就是定心轴颈径向跳动误差。a bc图 24 各种主轴定心轴颈径向跳动的检查2.5 工 作 台 的 检 查 表 面 或 定 心 孔 径 向 跳 动 的 检 查 方 法图 25 是卧轴圆台平面磨床的工作台定心孔径向跳动的检查方法。检查这类工作台的径向跳动，一般都不是工作台的任意外径上测量，而是要找天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业论文7不到磨损、不损坏的表面上进行测量（有的机床在制作时已在工艺中加工处测量表面）