1、成人高等教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 數(shù)控車床主軸徑向跳動(dòng)的分析與維修 學(xué) 院 工程技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 年 級(jí) 2009 級(jí) 學(xué)習(xí)形式 函 授 層 次 大 專 學(xué) 號(hào) 069 姓 名 楊 超 指導(dǎo)教師 王 寧 波 2011年03月19日西南大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)簽 專業(yè) 數(shù)控技術(shù) 層次 大 專 年級(jí) 2009 級(jí) 學(xué)生姓名楊 超學(xué)號(hào)4069站點(diǎn)科能高級(jí)技工學(xué)校通訊地址重慶市沙坪壩區(qū)上橋正街二村11號(hào)郵政編碼400037學(xué)生聯(lián)系電話論文題目數(shù)控車床主軸徑向跳動(dòng)的分析與維修指導(dǎo)教師王 寧 波指導(dǎo)教師聯(lián)系電話指導(dǎo)教師對(duì)選題和提綱的意見(jiàn)指導(dǎo)教師對(duì)初稿的意見(jiàn)指導(dǎo)教師的最終評(píng)審意見(jiàn)

2、備注數(shù)控車床主軸徑向跳動(dòng)的分析與維修摘要： 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床在中國(guó)的機(jī)械加工行業(yè)中得到了迅速普及,使得我國(guó)機(jī)械加工水平無(wú)論在加工質(zhì)量方面還是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是隨著機(jī)床使用時(shí)間的延長(zhǎng),數(shù)控機(jī)床會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的故障,本文就以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的常見(jiàn)主軸徑向跳動(dòng)為例,談了一些解決的辦法。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 檢測(cè) 分析 維修 目錄 引言.4一、數(shù)控車床主軸徑向跳動(dòng)的分析.5（一）產(chǎn)生徑向跳的原因.5（二）減少?gòu)较蛱鴦?dòng)的方法5（三）主軸機(jī)構(gòu)的檢查.5二、數(shù)控車床主軸徑向跳動(dòng)的維修6（一）維修準(zhǔn)備.6（二）主軸精度的檢查6引言主軸機(jī)構(gòu)是機(jī)床的關(guān)鍵部件，它擔(dān)負(fù)著機(jī)床的主要切削運(yùn)動(dòng)。例如車床主軸直

3、接帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)， 鏜床和銑床主軸直接帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，對(duì)工件進(jìn)行切削加工，正是因?yàn)樵谥鬏S機(jī)構(gòu)上直接安裝刀具或工件，所以，機(jī)床主軸機(jī)構(gòu)的精度對(duì)加工工件的精度和光潔度具有直接的影響。在修理和調(diào)整中應(yīng)當(dāng)予以高度地重視。以下將對(duì)主軸機(jī)構(gòu)的精度和典型主軸機(jī)構(gòu)的修理方法，著重加以討論。一、數(shù)控車床主軸徑向跳動(dòng)的分析（一）數(shù)控車床主軸徑向跳動(dòng)產(chǎn)生的原因1、影響主軸機(jī)構(gòu)徑向跳動(dòng)的因素1）主軸本身的精度：如主軸軸頸的不同心度、錐度以及不圓度等。主軸軸頸的不同心度將直接引起主軸徑向跳動(dòng)；而主軸軸頸的錐度和不圓度在裝配時(shí)將引起滾動(dòng)軸承內(nèi)滾道變形，破壞其精度。2）軸承本身的精度：其中最重要的是軸承內(nèi)滾道表面的不圓度、光潔

4、度以及滾動(dòng)體的尺寸差。3）主軸箱殼體前后軸承孔的不同心度，錐度和不圓度等。軸承孔的錐度和不圓度將引起軸承外座圈變形，影響軸承可以調(diào)整的最小間隙。2、影響主軸機(jī)構(gòu)軸向竄動(dòng)的因素1）主軸軸頸肩臺(tái)面的不垂直度與振擺差。2）緊固軸承的螺母、襯套、墊圈等的端面振擺差和不平行度差。3）軸承本身的端面振擺差和軸向竄動(dòng)。4）主軸箱殼體軸承孔的端面振擺差。上述這些零、部件肩臺(tái)面的振擺差在收緊軸承時(shí)，將使軸承滾道面產(chǎn)生不規(guī)則的變形，不只是引起軸向竄動(dòng)，而且會(huì)使主軸產(chǎn)生徑向跳動(dòng)，同時(shí)會(huì)引起主軸在旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，產(chǎn)生輕重不勻的現(xiàn)象，甚而導(dǎo)致主軸機(jī)構(gòu)發(fā)熱。3、影響主軸機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)均勻性和平穩(wěn)性的因素影響主軸旋轉(zhuǎn)均勻性和平

5、穩(wěn)性的因素，除了主軸傳動(dòng)鏈的零件如齒輪、皮帶輪、鏈輪等的精度和裝配質(zhì)量之外，還有引起主軸振動(dòng)的外界振源如電動(dòng)機(jī)、沖壓機(jī)、鍛錘等。（二）減少?gòu)较蛱鴦?dòng)的方法刀具在加工時(shí)主要產(chǎn)生徑向跳動(dòng)主要是因?yàn)閺较蚯邢骼锛觿×藦较蛱鴦?dòng)。所以，減少?gòu)较蚯邢髁κ菧p小徑向跳動(dòng)重要原則。可以采用以下幾種方法來(lái)減小徑向跳動(dòng)：1、 使用鋒利的刀具選用較大的刀具前角，使刀具更鋒利，以減小切削力和振動(dòng)。選用較大的刀具后角，減小刀具主后刀面與工作過(guò)渡表面的彈性恢復(fù)層之間的摩擦，從而可以減輕振動(dòng)。但是，刀具的前角和后角不能選得太大，否則會(huì)導(dǎo)致刀具的強(qiáng)度和散熱面積不足。所以，要結(jié)合具體情況選用不同的刀具前角和后角，粗加工時(shí)可以去小一些

6、，但在精加工時(shí)，出于減小刀具徑向跳動(dòng)方面的考慮，則應(yīng)該取得大一些，使刀具更鋒利。2、 使用強(qiáng)度大的刀具主要可以通過(guò)兩種方式增大刀具的強(qiáng)度。一是可以增加刀桿的直徑在受到相同的徑向切削力的情況下，刀桿直徑增加20%，刀具的徑向跳動(dòng)量就可以減小50%。二是可以減小刀具的伸出長(zhǎng)度，刀具伸出長(zhǎng)度越大，加工時(shí)刀具變形就越大，加工時(shí)刀具變形就越大，加工時(shí)處在不斷的變化中，刀具的徑向跳動(dòng)就會(huì)隨之不斷變化，從而導(dǎo)致工件加工表面不光滑。同樣，刀具伸出長(zhǎng)度減小20%，刀具的徑向跳動(dòng)量也會(huì)減小50%。3、刀具的前刀面要光滑在加工時(shí)，光滑的前刀面可以減小切屑對(duì)刀具的摩擦，也可以減小刀具收到的切削力，從而降低刀具的徑向跳

7、動(dòng)。4、三爪卡盤和夾頭清潔 三爪卡盤和夾頭不能有灰塵和工件加工時(shí)產(chǎn)生的殘屑。選用加工刀具時(shí)，盡量采用伸出長(zhǎng)度較短的上刀時(shí)，力度要合理均勻，不要過(guò)大或過(guò)小。5、吃刀量選用要合理 吃刀量過(guò)小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)加工打滑的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致刀具在加工時(shí)徑向跳動(dòng)的不斷變化，使加工出的面不光滑。吃刀量過(guò)大時(shí)，切削力會(huì)隨之加大，從而導(dǎo)致刀具變形大，增大刀具在加工時(shí)徑向跳動(dòng)量，也會(huì)使加工出的面不光滑。6、合理選用切削液 合理使用切削液以冷卻作用為主的水溶液對(duì)切削力影響很小。以潤(rùn)滑作用為主的切削液可以顯著減低切削力。由于它們的潤(rùn)滑作用，可以減小刀具前刀面與切削之間以及后刀面與工件過(guò)渡表面之間的摩擦，從而減小刀具徑向跳動(dòng)。

8、實(shí)踐證明，只要保證機(jī)床各部分制造、裝配的精確度，選擇合理的工藝、工裝，刀具的徑向跳動(dòng)對(duì)工件加工精度所產(chǎn)生的影響可以最大程度的減小。（三）主軸機(jī)構(gòu)的的檢查1、主軸機(jī)構(gòu)的精度主軸機(jī)構(gòu)的精度，主要取決于它在裝配之后的旋轉(zhuǎn)精度，包括主軸軸線的徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)以及主軸旋轉(zhuǎn)的均勻性和平穩(wěn)性等。要想得到理想的主軸旋轉(zhuǎn)精度，必須把各方面的條件都配合好，例如除了對(duì)主軸和主軸軸承本身要求較高的精度外，還要求采用正確的裝配與調(diào)整方法，以及良好的潤(rùn)滑條件等，所有這些都對(duì)主軸機(jī)構(gòu)的精度產(chǎn)生直接影響。一般來(lái)說(shuō)，影響主軸機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)精度的因素很多，必須在修理與調(diào)整中作具體分析。2、檢查主軸機(jī)構(gòu)精度的方法（1）主軸單件的精度檢

9、查、在V形鐵上檢查 在平板上，將主軸前后軸頸分別置于固定V形鐵和可調(diào)V形鐵上，在主軸后端頂針孔內(nèi)放一鋼球，頂住角鐵控制主軸軸向移動(dòng)。用百分表或千分表分別檢查中間軸頸、裝配齒輪的軸頸、飛輪軸頸、法蘭表面，以及主軸錐孔，肩臺(tái)面等相對(duì)于主軸頸的徑向跳動(dòng)和端面振擺。、在車床或其他專用檢查設(shè)備上檢查 選擇一臺(tái)精度較高的車床，用四爪卡盤稍為用力卡住主軸尾部，在卡爪與主軸表面接觸處，墊以23毫米的紫銅絲，使其產(chǎn)生點(diǎn)接觸，所墊紫銅絲在徑向位置上要求一致，否則將影響檢查效果。這樣既可以保護(hù)主軸表面，又可以避免卡爪與主軸表面接觸過(guò)寬，別住主軸，影響校正精度。將主軸另一端的主軸頸支承在中心架上，將百分表或千分表置于

10、刀架上，使主軸旋轉(zhuǎn)，調(diào)整四爪卡盤卡爪和中心架支承中心，將主軸前后軸頸校正到最小誤差，便是主軸頸的相對(duì)徑向跳動(dòng)差，同時(shí)即可檢查其他軸頸相對(duì)于主軸頸的徑向跳動(dòng)差，這種方法簡(jiǎn)便易行，常在修理中應(yīng)用。、利用二頂尖檢查將主軸放在二頂尖間，旋轉(zhuǎn)主軸，檢查各部位的精度。這種方法要求有準(zhǔn)確的中心孔，一般適用于新制造的主軸，可以利用原加工的中心孔。對(duì)于使用過(guò)的主軸，由于無(wú)中心孔或中心孔已損壞，需要重配悶頭加工中心孔，這樣不但誤差大而且耗費(fèi)工時(shí)，因此不宜使用此法。（2）主軸裝配后的精度檢查與分析、用標(biāo)準(zhǔn)錐度心棒檢查主軸錐孔的徑向跳動(dòng)，在主軸機(jī)構(gòu)裝配調(diào)整完畢之后，將標(biāo)準(zhǔn)的錐度心棒插入主軸錐孔，注意裝正，并要擦凈，防

11、止碎屑及垃圾進(jìn)入配合表面。用百分表或千分比較儀觸及錐度心棒表面，使主軸旋轉(zhuǎn)，在近主軸端和距主軸端300毫米處分別測(cè)量主軸錐孔徑向跳動(dòng)，對(duì)其測(cè)量誤差進(jìn)行分析。 當(dāng)裝配后的主軸承內(nèi)滾道表面對(duì)主軸錐孔出現(xiàn)偏心，而其他誤差接近于0時(shí)，千分比較儀或百分表記錄的誤差曲線，曲線接近于正弦變化，主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，千分比較儀上出現(xiàn)一次最大值和一次最小值，最大值與最小值之差，便是主軸錐孔的徑向跳動(dòng)量。在錐度心棒靠近主軸端測(cè)得的徑向跳動(dòng)量，接近于錐孔偏心量Ha的兩倍。 當(dāng)裝配后的主軸承內(nèi)滾道出現(xiàn)橢圓，而錐孔偏心和其他誤差接近于0時(shí)，千分比較儀上記錄的誤差曲線，為正弦曲線變化。但是，主軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，千分比較儀上出現(xiàn)兩次最大

12、值與最小值，即主軸每轉(zhuǎn)180°出現(xiàn)一次最大值與最小值，曲線的節(jié)距縮短一半。在近主軸端測(cè)得的徑向跳動(dòng)Hb接近于橢圓最大半徑與最小半徑之差。一般情況下，裝配后的主軸，既有軸承內(nèi)滾道的偏心橢圓和不圓度，也有主軸錐孔的偏心，以及滾動(dòng)體的尺寸大小等，而且這些誤差可能同時(shí)存在，且包括錐度心棒的安裝誤差，以及心棒本身的幾何誤差等，所有這些因素都將反映到千分比較儀上來(lái)。因此，一般測(cè)量記錄的實(shí)際誤差曲線，為不規(guī)則的曲線，最大值與最小值之差Ho便是主軸錐孔綜合徑向跳動(dòng)誤差。、用法蘭心棒檢查主軸軸線跳動(dòng)將端部具有法蘭的檢查心棒置于主軸前端，在主軸端面上墊一平整的墊板，從主軸孔內(nèi)伸進(jìn)一拉桿，用適當(dāng)?shù)牧⒎ㄌm

13、檢查心棒拉緊在主軸端面上，在心棒的近主軸端和距主軸端300毫米處用表測(cè)量，來(lái)調(diào)整心棒在主軸上的位置。調(diào)整時(shí)，緩慢旋轉(zhuǎn)主軸，觀察表的誤差，用木錘或紫銅錘小心敲擊墊板邊緣，并適當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘，使心棒在主軸水平和垂直方向移動(dòng)，調(diào)到百分表上的誤差達(dá)到最小值時(shí)，便是主軸旋轉(zhuǎn)軸線的實(shí)際徑向跳動(dòng)誤差。在檢查心棒的中心孔里放一鋼球，用黃油粘住，緩慢旋轉(zhuǎn)主軸，觀察百分表讀數(shù)，便可檢查主軸的軸向竄動(dòng)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于： 采用法蘭心棒檢查主軸軸線的徑向跳動(dòng)，消除了檢查中主軸定心軸頸（如卡盤軸頸、錐孔等）偏心的誤差因素，能夠直接反映主軸軸線徑向跳動(dòng)的誤差。代表主軸定心軸頸中心，代表主軸內(nèi)滾道中心（即主軸實(shí)際的旋轉(zhuǎn)中

14、心），只要適當(dāng)調(diào)整法蘭心棒，使心棒的軸線與主軸實(shí)際旋轉(zhuǎn)軸線重合，這樣在百分表讀數(shù)上便不再出現(xiàn)偏心誤差。這說(shuō)明主軸旋轉(zhuǎn)軸線的徑向跳動(dòng)與主軸定心軸頸的偏心無(wú)關(guān)。 這種檢查方法，如果調(diào)整得當(dāng)，不會(huì)帶來(lái)檢查心棒的安裝誤差。由于法蘭心棒具有上述優(yōu)點(diǎn)，因此，在檢查主軸旋轉(zhuǎn)軸線的徑向跳動(dòng)以及主軸軸線對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌的不平行度時(shí)，宜于采用。這種檢查方法的主要缺點(diǎn)是調(diào)整比較復(fù)雜。 主軸定心軸頸徑向跳動(dòng)的檢查，在檢查主軸定心軸頸時(shí)（如車床主軸的卡盤軸頸），可將百分表等的觸頭直接觸及軸頸表面，百分表最大值與最小值之差，便是主軸定心軸頸的徑向跳動(dòng)。3、主軸機(jī)構(gòu)的精度對(duì)加工精度的影響從上面的討論中，我們知道，實(shí)際上在車床或鏜

15、床上，采用車刀或鏜刀加工工件時(shí)，主軸定心軸頸和錐孔的偏心，并不影響加工工件的圓度，起決定作用的是主軸旋轉(zhuǎn)軸線的實(shí)際跳動(dòng)量（由主軸前后軸承的內(nèi)滾道決定），這個(gè)跳動(dòng)量將引起安裝在主軸上的工件或刀具的非圓運(yùn)動(dòng)，使被加工工件產(chǎn)生不圓度；在主軸錐孔中安裝定尺寸刀具（如鉸刀、鉆頭等）加工內(nèi)孔時(shí)，主軸錐孔的偏心將會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)孔現(xiàn)象；在主軸定心軸頸上安裝自動(dòng)定心卡盤（如三爪卡盤）加工工件時(shí)，如果定心軸頸偏心，將會(huì)引起加工表面對(duì)其裝卡基準(zhǔn)的偏心；主軸的軸向竄動(dòng)，將直接影響加工工件的端面振擺，同時(shí)主軸徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)還會(huì)影響加工工件的表面光潔度。二、數(shù)控車床主軸徑向跳動(dòng)的維修（一）維修準(zhǔn)備 開(kāi)始維修之前，首先要通過(guò)

16、資料和檢查了解維修部位的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，以便確定如何維修和維修重點(diǎn)。首先要對(duì)主軸的精度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)主軸的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)，準(zhǔn)確檢測(cè)是正確修復(fù)主軸的重要依據(jù)。檢查被加工過(guò)的零件表面粗糙度和加工精度。檢測(cè)加工零件的圓度，再把零件的圓度和主軸徑向跳動(dòng)比較分析-例如主軸徑向跳動(dòng)0.005mm，而零件的圓度為0.01mm，則說(shuō)明主軸的剛性不足。仔細(xì)聽(tīng)主軸在高低各種轉(zhuǎn)速是否有異常噪音和振動(dòng)，如果沒(méi)有，則證明主軸軸承只是由于磨損而導(dǎo)致軸承游隙增大而沒(méi)有損壞。因主軸上4套P4級(jí)軸承價(jià)格昂貴（進(jìn)口的在1萬(wàn)元左右），所以主軸只要沒(méi)有異常響聲和振動(dòng)，一般可以判斷主軸軸承磨損使游隙增大，只需要重新調(diào)整恢復(fù)其預(yù)緊力就可以

17、恢復(fù)精度；如果主軸有異常響聲和振動(dòng)、證明有個(gè)別主軸軸承損壞，需要更換被損壞軸承，重新裝配調(diào)整精度，而不需要全部更換。如果軸承全部更換，不但增加修理費(fèi)用，而精度也不容易保證。（二）主軸精度的檢查因?yàn)橹鬏S軸承的成本很高，根據(jù)主軸精度的高低和相關(guān)情況，維修可以繼續(xù)使用原軸承。如果軸承損壞，則需要更換。1、 不更換軸承修復(fù)主軸對(duì)主軸精度喪失原因做出正確的判斷后，如主軸軸承沒(méi)有損壞，只是正常磨損，主軸軸承就不需要更換，只要正確選配軸承之間的預(yù)緊力墊圈就可以了，對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊力調(diào)整。軸承有了預(yù)緊力，可以使?jié)L珠與滾道在預(yù)加負(fù)荷下，消除了全部間隙并形成了一定的彈性變形，在外加負(fù)載時(shí)軸承具有一定的剛性。在外力作

18、用下，軸承不會(huì)因外加負(fù)載而使?jié)L珠和滾道之間產(chǎn)生間隙，從而提高了主軸的旋轉(zhuǎn)精度，增強(qiáng)了主軸的剛性，提高了使用壽命。主軸徑部由3套7014P4級(jí)角接觸球軸承組合(從左端分別標(biāo)為)，主要是保證徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)精度。如果要重新調(diào)整這3組軸承的預(yù)緊力，只要選配軸承之間的墊圈就可以。預(yù)緊力調(diào)整計(jì)算如下：預(yù)緊力為Fao,額定軸向載荷為Fa。Fa當(dāng)增大到使a=a0，a指Fa引起的軸承變形，a0指軸承在預(yù)緊力Fao下的變形。這時(shí)，則軸承完全卸荷，a0=0。這時(shí)有：a =ao+ao（1） 式中：a-軸承，在外載荷下變形，mm； ao -軸承，在預(yù)緊力下變形，mm。 軸承和各擔(dān)負(fù)外載荷和預(yù)緊力的一半，根據(jù)載荷和變

19、形的對(duì)應(yīng)關(guān)系，故k( )k()+kFao（2） 式中：Fao-預(yù)緊力，N； Fa-額定軸向載荷，N； k-固定系數(shù)。 按公式（2）計(jì)算得 ： Fao=0.24Fa（3） 估計(jì)該主軸額定載荷為4000N，則預(yù)緊力約1000N左右，查表可得：內(nèi)環(huán)墊圈在原尺寸下應(yīng)減去0.020.03mm（這要根據(jù)對(duì)主軸跳動(dòng)精度判斷來(lái)定）并保證兩端面的平行度在0.001mm之內(nèi)，這要靠在平板上手工研磨來(lái)達(dá)到尺寸精度要求。2、更換軸承修復(fù)主軸如主軸有異常響聲和振動(dòng)，被加工零件表面有明顯振紋，可以判斷主軸軸承有可能嚴(yán)重磨損及損壞，需要更換軸承。軸承不可能同時(shí)損壞，只要某一個(gè)軸承損壞，就可以造成上述情況，所以把損壞的某一個(gè)軸承找出來(lái)更換即可。例如：假設(shè)是頸部3套軸承中間的一套損壞，只需要更換中間軸承。在更換軸承前，應(yīng)對(duì)新軸承精度進(jìn)行