XA5032立式銑床主軸精度的修復措施
2013-01-22
沈宇波
摘 要：分析XA5032立式銑床主軸精度喪失的原因，并采取了相應的修復措施。關鍵詞：主軸部件；修復措施；主軸；電刷鍍；軸承；預加負荷
XA5032立式銑床主軸部件（如圖1）精度喪失通常由以下原因造成：(1)當螺釘12松脫時，由于調整環2是兩個半環，所以發生徑向位移，與軸承3外圈發生摩擦造成軸承3、調整環2、主軸圓錐面及相鄰外圓損傷；(2)軸承D3182118（件3）或軸承E46117（件5）的內、外滾道產生磨損。針對以上不同的故障特征，采取如下相應的修復措施。
XA5032立銑主軸前端1:12外錐面是軸承3的安裝基準面，左側外圓是調整環2的安裝基準面，他們間的磨損影響主軸精度及切削性能。本次修理采用電刷鍍技術進行修復。電刷鍍主要優點是電刷鍍層與主軸材質（45#鋼）的結合強度大于70N/mm2，工件加熱溫度小于70℃，不會引起主軸變形和金相變化，能夠滿足主軸的修復要求。
1.電刷鍍工藝流程
主軸表面機械準備→電凈→自來水沖洗→1#活化液活化→自來水沖洗→3#活化液活化→自來水沖洗→無電擦拭→刷鍍特種鎳打底層→刷鍍快速鎳作尺寸層至規定厚度→鍍后處理→鍍層的機械加工。
2.電刷鍍工藝流程內容
(1)鍍前機械準備
將主軸裝夾在車床上，分別修復兩端60°中心孔，表面粗糙度Ra0.8。然后上萬能外圓磨床以中心孔為基準磨1:12外錐面及左側外園，磨量少些較好。然后用丙酮清洗待鍍表面，并用滌綸膠紙將不鍍的鄰近部位粘貼保護好，以防誤鍍。
(2)電凈
在上述清理的基礎上，用電凈液通電處理工件待鍍表面，去油除銹。去油標準是沖水時水膜能在工件表面均勻分開。注意電凈時間要短，以減少工件滲氫。
(3)活化
選用合適的活化液對工件表面進行活化，以除去工件表面的氧化膜使工件表面露出金屬基體，為鍍層與基體良好結合創造條件。但要注意避免由于電流大、活化時間長、工件溫升大而造成的工件表面產生氧化層。發現氧化層后應立即清除干凈。
(4)刷過渡層
在活化的基礎上，緊接著就刷鍍特殊鎳作為過渡層，其刷鍍層厚2μm即可。刷鍍它主要是為了提高鍍層與基體的結合強度及穩定性。
(5)刷鍍工作層
刷鍍過渡層后刷鍍工作層快速鎳，不必水洗。先無電擦拭3~5μm后，極性、電壓、轉速不變即可通電接著刷鍍。用溫水浸泡主軸，給鍍液加熱到50℃，開始鍍時用低電流，然后逐漸增大電流，避免因主軸和鍍液溫度過低而選用高電壓、大電流造成鍍層應力過大、鍍層開裂剝離。
(6)電刷鍍后的收尾處理
除去保護陽極的屏蔽物，清洗工件上殘留的鍍液，并作防銹處理。
(7)主軸鍍層恢復尺寸的機械加工
將主軸裝夾在萬能外圓磨床上，選用綠碳化硅砂輪。因鎳鍍層在磨削時無火花，為便于對刀，在鍍層上涂上紅丹粉。因1:12外錐面只是大端有磨損，所以只需找正1:12外錐面未損傷的大面，將鍍層恢復處磨削接平；也可與新軸承的錐孔配研，著色覆蓋率達到80％以上即可。
二、軸承E46117的預加負荷工作
為提高主軸支承的剛度，減少主軸軸向竄動量，應對軸承E46117施加預加負荷，使滾動體和內外環間產生預變形，以消除間隙、提高軸旋轉精度和剛性、降低振動和噪聲、提高軸承負荷均勻性和使用壽命。軸承預加負荷施加方法如下。
1.軸承E46117為背靠背式成對配置，施加預加負荷的工作原理如圖2所示。圖中放置狀態正好是軸承在主軸裝配的實際狀態。預加負荷F通過圓餅1、檢測墊圈3、下墊4將預加負荷施加于配對軸承之上，底座5為支承體。用內徑千分表6測量軸承內圈端面的距離。
(1)按Z小預緊負荷F準備重物；
(2)按要求制作圓餅1和下墊4；
(3)按名義尺寸（厚度）制作圖1中的外環6、內環7和圖2中的檢測墊圈3各一件。三件的兩端面要精磨等厚，平行度允差0.002mm，表面粗糙度Ra0.4。檢測墊圈按圖3在圓周開30°缺口，以便測量。
按照圖2放置軸承并加軸向力F，將內徑千分表6測頭從檢測墊圈30°缺口處伸至軸承內環端面之間，內徑千分表所示尺寸，即為內墊圈厚度尺寸。為準確無誤，測量應在互成120°的三點上進行，取其平均值并記錄。再根據所得數據再次精磨圖1中的內環端面，并將圖1中的外環替換檢測墊圈即可裝配。
三、軸承D3182118的徑向預緊工作
軸承3內錐孔錐度是1:12與主軸外錐面相配。
通過擰緊螺母9可使軸承內環軸向移動，產生膨脹，以消除軸承徑向游隙并產生一定預變形。主軸部件裝配調試中，應準確測量主軸幾何精度，若徑向跳動超差0.01mm，就應把調整環2厚度磨去0.12mm，即可消除軸承約0.01mm的徑向間隙（調整環2厚度事先已有余量）。
參考文獻：
[1]鄭國偉．機修手冊[M]．機械工業出版社，1993.
[2]王振華．實用軸承手冊[M]．上海科學技術文獻出版社，1990.
