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XA5032立式铣床主轴精度的修复措施

2013-01-22

沈宇波
　　摘　要：分析XA5032立式铣床主轴精度丧失的原因，并采取了相应的修复措施。
　　关键词：主轴部件；修复措施；主轴；电刷镀；轴承；预加负荷
　　XA5032立式铣床主轴部件（如图1）精度丧失通常由以下原因造成：(1)当螺钉12松脱时，由于调整环2是两个半环，所以发生径向位移，与轴承3外圈发生摩擦造成轴承3、调整环2、主轴圆锥面及相邻外圆损伤；(2)轴承D3182118（件3）或轴承E46117（件5）的内、外滚道产生磨损。针对以上不同的故障特征，采取如下相应的修复措施。
　　一、主轴外锥面损伤的修复
　　XA5032立铣主轴前端1:12外锥面是轴承3的安装基准面，左侧外圆是调整环2的安装基准面，他们间的磨损影响主轴精度及切削性能。本次修理采用电刷镀技术进行修复。电刷镀主要优点是电刷镀层与主轴材质（45#钢）的结合强度大于70N/mm2，工件加热温度小于70℃，不会引起主轴变形和金相变化，能够满足主轴的修复要求。
　　1.电刷镀工艺流程
　　主轴表面机械准备→电净→自来水冲洗→1#活化液活化→自来水冲洗→3#活化液活化→自来水冲洗→无电擦拭→刷镀特种镍打底层→刷镀快速镍作尺寸层至规定厚度→镀后处理→镀层的机械加工。
　　2.电刷镀工艺流程内容
　　(1)镀前机械准备
　　将主轴装夹在车床上，分别修复两端60°中心孔，表面粗糙度Ra0.8。然后上万能外圆磨床以中心孔为基准磨1:12外锥面及左侧外园，磨量少些较好。然后用丙酮清洗待镀表面，并用涤纶胶纸将不镀的邻近部位粘贴保护好，以防误镀。
　　(2)电净
　　在上述清理的基础上，用电净液通电处理工件待镀表面，去油除锈。去油标准是冲水时水膜能在工件表面均匀分开。注意电净时间要短，以减少工件渗氢。
　　(3)活化
　　选用合适的活化液对工件表面进行活化，以除去工件表面的氧化膜使工件表面露出金属基体，为镀层与基体良好结合创造条件。但要注意避免由于电流大、活化时间长、工件温升大而造成的工件表面产生氧化层。发现氧化层后应立即清除干净。
　　(4)刷过渡层
　　在活化的基础上，紧接着就刷镀特殊镍作为过渡层，其刷镀层厚2μm即可。刷镀它主要是为了提高镀层与基体的结合强度及稳定性。
　　(5)刷镀工作层
　　刷镀过渡层后刷镀工作层快速镍，不必水洗。先无电擦拭3~5μm后，极性、电压、转速不变即可通电接着刷镀。用温水浸泡主轴，给镀液加热到50℃，开始镀时用低电流，然后逐渐增大电流，避免因主轴和镀液温度过低而选用高电压、大电流造成镀层应力过大、镀层开裂剥离。　
　　(6)电刷镀后的收尾处理
　　除去保护阳极的屏蔽物，清洗工件上残留的镀液，并作防锈处理。
　　(7)主轴镀层恢复尺寸的机械加工
　　将主轴装夹在万能外圆磨床上，选用绿碳化硅砂轮。因镍镀层在磨削时无火花，为便于对刀，在镀层上涂上红丹粉。因1:12外锥面只是大端有磨损，所以只需找正1:12外锥面未损伤的大面，将镀层恢复处磨削接平；也可与新轴承的锥孔配研，着色覆盖率达到80％以上即可。
　　二、轴承E46117的预加负荷工作
　　为提高主轴支承的刚度，减少主轴轴向窜动量，应对轴承E46117施加预加负荷，使滚动体和内外环间产生预变形，以消除间隙、提高轴旋转精度和刚性、降低振动和噪声、提高轴承负荷均匀性和使用寿命。轴承预加负荷施加方法如下。
　　1.轴承E46117为背靠背式成对配置，施加预加负荷的工作原理如图2所示。图中放置状态正好是轴承在主轴装配的实际状态。预加负荷F通过圆饼1、检测垫圈3、下垫4将预加负荷施加于配对轴承之上，底座5为支承体。用内径千分表6测量轴承内圈端面的距离。
　　2.对轴承施加预加负荷的检测准备
　　(1)按Z小预紧负荷F准备重物；
　　(2)按要求制作圆饼1和下垫4；
　　(3)按名义尺寸（厚度）制作图1中的外环6、内环7和图2中的检测垫圈3各一件。三件的两端面要精磨等厚，平行度允差0.002mm，表面粗糙度Ra0.4。检测垫圈按图3在圆周开30°缺口，以便测量。
　　3.检测过程
　　按照图2放置轴承并加轴向力F，将内径千分表6测头从检测垫圈30°缺口处伸至轴承内环端面之间，内径千分表所示尺寸，即为内垫圈厚度尺寸。为准确无误，测量应在互成120°的三点上进行，取其平均值并记录。再根据所得数据再次精磨图1中的内环端面，并将图1中的外环替换检测垫圈即可装配。
　　三、轴承D3182118的径向预紧工作
　　轴承3内锥孔锥度是1:12与主轴外锥面相配。
　　通过拧紧螺母9可使轴承内环轴向移动，产生膨胀，以消除轴承径向游隙并产生一定预变形。主轴部件装配调试中，应准确测量主轴几何精度，若径向跳动超差0.01mm，就应把调整环2厚度磨去0.12mm，即可消除轴承约0.01mm的径向间隙（调整环2厚度事先已有余量）。
　　参考文献：
　　[1]郑国伟．机修手册[M]．机械工业出版社，1993.
　　[2]王振华．实用轴承手册[M]．上海科学技术文献出版社，1990.

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