本文摘要：本篇文章是由《 自動(dòng)化應(yīng)用 》發(fā)表的一篇電子論文，(月刊)創(chuàng)刊于1960年，由國(guó)家科技部主管，科技部西南信息中心主辦，以自動(dòng)化科技前沿技術(shù)為基礎(chǔ),主要報(bào)道系統(tǒng)工程應(yīng)用技術(shù)，1.前沿技術(shù)：主要報(bào)道國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向、新技術(shù)、新產(chǎn)品及其在各應(yīng)用
本篇文章是由《自動(dòng)化應(yīng)用》發(fā)表的一篇電子論文，(月刊)創(chuàng)刊于1960年，由國(guó)家科技部主管，科技部西南信息中心主辦，以自動(dòng)化科技前沿技術(shù)為基礎(chǔ),主要報(bào)道系統(tǒng)工程應(yīng)用技術(shù)，1.前沿技術(shù)：主要報(bào)道國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向、新技術(shù)、新產(chǎn)品及其在各應(yīng)用領(lǐng)域中的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)。
[摘要] 成組角接觸軸承經(jīng)常使用在精密回轉(zhuǎn)軸上，比如機(jī)床的主軸或附件頭內(nèi)，當(dāng)機(jī)床使用超出一定年限或由于其它原因引起軸承磨損后，其回轉(zhuǎn)精度就會(huì)下降，造成被加工產(chǎn)品尺寸超差或表面質(zhì)量不合格。這里介紹一種用手感知角接觸軸承的間隙，用環(huán)形墊圈調(diào)節(jié)軸承預(yù)緊的方法，恢復(fù)機(jī)床附件的回轉(zhuǎn)精度。
[關(guān)鍵詞] 角接觸軸承 附件維修 軸承調(diào)整
1.附件頭當(dāng)前工作狀態(tài)
公司于二零零九年購(gòu)進(jìn)的一臺(tái)落地式鏜床，雖然只使用了兩年，但主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，附件頭內(nèi)有明顯的沙沙聲。用300毫米長(zhǎng)“檢棒”檢查主軸跳動(dòng)，跳動(dòng)度竟然有0.25毫米之多。精銑平面時(shí)，被加工產(chǎn)品的表面留有明顯的刀紋，表面粗糙度不能達(dá)到加工要求;精鏜削φ220H7毫米孔，加工量0.5毫米，加工后孔內(nèi)表面粗超度6.3以上，尺寸超差0.05毫米。這種種跡象表明，附件的主軸軸承已經(jīng)出現(xiàn)問(wèn)題，附件自身的精度已經(jīng)不能再滿足加工需求，決定對(duì)該附件進(jìn)行檢查維修。
2.附件頭結(jié)構(gòu)分析
按照機(jī)床制造商提供的維修裝配圖，拆解附件頭，抽出附件頭的套筒，心軸和套筒的結(jié)構(gòu)如圖1所示：
圖1套筒和心軸的裝配圖
軸承ABD為英國(guó)原裝成對(duì)角接觸軸承，軸承廠家按規(guī)定的預(yù)加載荷調(diào)整，成對(duì)成組制造出廠，用戶不需要調(diào)整即可安裝使用，三套軸承外圈整體標(biāo)記有符號(hào)“∨”，用來(lái)指示其安裝方向和安裝順序。為使軸承能承受更高的軸向載荷，軸承AB的接觸角被選為25度，而且兩軸承串聯(lián)配對(duì)安裝，其載荷線平行，當(dāng)機(jī)床加工時(shí)，兩軸承共同分擔(dān)心軸承受的徑向載荷和軸向載荷;軸承D相對(duì)軸承AB背靠背安裝，對(duì)軸承AB施加預(yù)加載荷，平衡心軸所受到的軸向力，限制心軸的軸向位移;C為軸承內(nèi)外隔圈，通過(guò)調(diào)整內(nèi)外隔圈的厚度差，改變軸承的預(yù)緊量。
軸承EF也為成對(duì)角接觸軸承，二者背靠背安裝，其載荷線軸向分開(kāi)�？沙惺茏饔糜趦蓚�(gè)方向上的軸向載荷，但每個(gè)方向上的載荷只能由一個(gè)軸承承受。這種配對(duì)方式是一種剛性相對(duì)較高的軸承配置方式，可承受傾覆力矩，在精密回轉(zhuǎn)軸上經(jīng)常使用。這里EF的主要作用是確定主軸回轉(zhuǎn)中心，使心軸獲得更高的回轉(zhuǎn)精度。軸承不承受徑向載荷，所以軸承的接觸角選得比較小，為15度。
用千分尺檢查內(nèi)外隔圈C的厚度，發(fā)現(xiàn)其厚度差為零，這是由于軸承ABD為成組角接觸軸承，其安裝后的預(yù)緊量為軸承生產(chǎn)商在出廠時(shí)指定預(yù)緊量。
3.檢查附件頭角接觸軸承狀態(tài)
在套筒拆下后，將其平放，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)心軸，發(fā)現(xiàn)軸承的“沙沙”聲更加明顯，可以聽(tīng)到軸承滾子同軸承內(nèi)外圈脫離的聲音;仔細(xì)觀察軸承，軸承外圈已經(jīng)變黑，并有明顯銹蝕的痕跡，軸承內(nèi)有殘余的切削液，潤(rùn)滑脂已經(jīng)乳化，滾子支架殘留的潤(rùn)滑脂上粘有細(xì)小的鐵屑，因此可以斷定軸承已經(jīng)進(jìn)水;參考圖1中所示結(jié)構(gòu)，將套筒與心軸分開(kāi)，然后錐孔向下將心軸樹(shù)起放在操作臺(tái)上，用雙手扣住軸承ABD的外圈和外隔圈C，將其向上提起，可以感覺(jué)到軸承外圈在沿心軸軸線方向上有輕微的串動(dòng)，用手推動(dòng)軸承外隔圈，外隔圈可以隨意自由移動(dòng)，沒(méi)有被壓實(shí)，因此角接觸軸承沒(méi)有被預(yù)緊。
再檢查圓螺母，圓螺母沒(méi)有任何的松動(dòng)，軸承的內(nèi)圈是緊實(shí)的。所以斷定附件頭的問(wèn)題在于，軸承進(jìn)水后軸承潤(rùn)滑失效，繼續(xù)使用一段時(shí)間后，軸承磨損嚴(yán)重，使角接觸軸承失去預(yù)緊，導(dǎo)致附件的心軸回轉(zhuǎn)精度下降。當(dāng)附件頭在加工過(guò)程中受到翻轉(zhuǎn)力矩時(shí)，心軸擺幅加大，直接影響到加工零件的加工表面質(zhì)量。
用熱風(fēng)槍將軸承快速烤熱，按照?qǐng)D1中的安裝順序取下軸承。仔細(xì)清洗拆解后軸承，清除殘余潤(rùn)滑脂和切削液殘留物，用細(xì)砂紙和除銹劑去除軸承毛刺和鐵銹，然后仔細(xì)檢查軸承的內(nèi)圈外圈，和每一滾子。雖然軸承已經(jīng)磨損，但各部分卻沒(méi)有任何的傷痕�？紤]到附件頭軸承為英國(guó)進(jìn)口原裝軸承，采購(gòu)費(fèi)用很高，而且軸承的訂貨、郵寄時(shí)間很長(zhǎng)，會(huì)影響到生產(chǎn)進(jìn)度，因此打算對(duì)這五套軸承的間隙重新檢測(cè)調(diào)整，再次利用。
4.角接觸軸承間隙的檢查與調(diào)整
角接觸軸承預(yù)緊的調(diào)整一般通過(guò)研磨隔圈，改變軸承內(nèi)外隔圈的厚度差來(lái)實(shí)現(xiàn)，考慮到應(yīng)避免在新軸承到來(lái)后對(duì)還須對(duì)隔圈重新研磨，不對(duì)原有隔圈做研磨處理，只在軸承與隔圈之間或軸承與軸承之間添加環(huán)形墊圈消除軸承間隙。
角接觸軸承的調(diào)整首先要確定角接觸軸承的間隙。間隙的測(cè)量有兩種方法：1，測(cè)量法調(diào)整，這種方法較精確，需專業(yè)的設(shè)備測(cè)算，而且操作繁瑣。因此只在專用廠家使用，在設(shè)備維修中，由于條件不具備，維修人員很少用;2，手動(dòng)感覺(jué)方式調(diào)整，這種方法不需要測(cè)量?jī)x器，只憑維修人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)感知軸承內(nèi)外圈預(yù)緊程度，確定內(nèi)外隔圈的厚度差或者確定所添加薄片的厚度，這種方法在設(shè)備實(shí)際維修中應(yīng)用的比較廣。
軸承的預(yù)緊程度取決于其承受的負(fù)荷和工作溫度。外界條件有差異，軸承的預(yù)緊程度在也會(huì)隨之有不同的變化。過(guò)重的預(yù)緊會(huì)造成軸承的磨損，過(guò)大的預(yù)留間隙會(huì)降低心軸的回轉(zhuǎn)精度，作為維修人員，檢測(cè)調(diào)整過(guò)程要仔細(xì)認(rèn)真，處理好二者的矛盾。
這里采用的是第二種方法，具體步驟如下：
(1)準(zhǔn)備檢測(cè)和調(diào)整過(guò)程所用的工具和耗材，主要有塞尺、圓規(guī)、剪刀、細(xì)砂紙、千分尺、丙酮、除銹劑和不同厚度等級(jí)的銅皮。
(2)首先，用丙酮將銅皮清洗干凈，然后把銅皮在桌面上鋪平，用膠帶粘牢。測(cè)量軸承外圈內(nèi)外邊緣尺寸，用圓規(guī)在銅皮上劃圓，用剪刀剪下，做成環(huán)形墊片。主軸的回轉(zhuǎn)精度要求很高，所以對(duì)軸承內(nèi)外隔圈的平面度和平行度的要求也很高，所以劃圓時(shí)應(yīng)避開(kāi)銅皮上的褶皺，并且剪刀應(yīng)鋒利，墊片邊緣不留任何毛刺。用千分尺檢查環(huán)形墊圈各處厚度，選用厚度均勻環(huán)形墊圈。銅皮有多個(gè)厚度等級(jí)，可以做一系列環(huán)形墊圈備用。
(3)用千分尺檢查圖1中軸承內(nèi)外隔圈C的厚度，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)外隔圈的厚度差為零(軸承ABD為成對(duì)角接觸軸承，這種軸承是軸承廠家按規(guī)定預(yù)加載荷成對(duì)成組制造出廠，用戶不需要調(diào)整即可安裝使用，所以其內(nèi)外隔圈厚度相同)，為避免測(cè)量過(guò)程中，多零件疊加造成測(cè)量結(jié)果的累計(jì)誤差加大，在檢查調(diào)整軸承預(yù)緊時(shí)，暫時(shí)不考慮其存在。再次清洗軸承，特別注意用細(xì)砂紙、除銹劑去除軸承內(nèi)外圈側(cè)面的毛刺和鐵銹，加工制作支撐環(huán)1、2，并選用角接觸軸承X，將軸承BD按照?qǐng)D2中的順序擺放，如圖中所示。
(4)軸承DB外圈之間不墊入任何環(huán)形墊圈，用手向下按住軸承B內(nèi)圈，意在消除軸承BD外圈之間的間隙，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)圈，另一只手食指觸摸軸承D內(nèi)圈，感覺(jué)軸承D內(nèi)圈隨軸承B內(nèi)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩軸承內(nèi)圈接觸緊實(shí)，說(shuō)明兩軸承之間有間隙，需要在兩軸承外圈之間墊環(huán)形墊圈進(jìn)行調(diào)整;
(5)同樣的方法，在軸承DB外圈之間墊入環(huán)形墊圈。如果兩軸承內(nèi)圈接觸緊實(shí)，說(shuō)明墊入的環(huán)形墊圈厚度不足，需要增加墊圈厚度進(jìn)行調(diào)整;如果軸承D的內(nèi)圈不隨軸承B內(nèi)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明所墊環(huán)形墊圈過(guò)厚，需要減少在兩軸承外圈之間環(huán)形墊圈的厚度;
(6)分多次操作，使得當(dāng)按住軸承B內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸承B的內(nèi)圈剛好能借助兩軸承內(nèi)圈端面之間的摩擦力，帶動(dòng)軸承D內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，則軸承的間隙被調(diào)整到最佳狀態(tài)。最后得到軸承BD之間所墊環(huán)形墊圈的厚度總和為0.13毫米。
(7)軸承BD之間墊片厚度確定好后，再按圖3中的順序，將軸承A放到軸承B上，以同樣的方法，確定軸承AB外圈之間應(yīng)該墊環(huán)形墊圈的厚度。最后得到軸承AB之間所墊環(huán)形墊圈的厚度總和為0.05毫米。
(8)調(diào)整墊片的厚度被確定后，將軸承用熱風(fēng)槍烤熱，按照?qǐng)D1中的安裝順序，將軸承ABD、隔圈C與心軸重新組裝到一起。安裝的過(guò)程中禁止捶擊，防止損傷軸的安裝表面，或者砸傷軸承。附件主軸一般中載工作，速度在800至1500轉(zhuǎn)/分鐘范圍，而且附件采用循環(huán)冷卻油冷卻，軸承的工作溫度在20度左右，因此，軸承內(nèi)填充的潤(rùn)滑脂選用復(fù)合鋰基脂。
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