主轴部分组装步骤详解

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：③检查图4-161中主轴轴肩支承面2的跳动小于0.02mm：待总装后精车修整。主轴与滚动轴承的组装1）组装前的检查。②各个零件要修复碰伤、划伤和毛刺等，并检查以符合原图样要求，尤其是圆锥度和椭圆度等影响主轴旋转精度和轴向窜动量的环节。③重点检查轴承的状态，多数主轴拆解后全部更换轴承再组装。

为尽快恢复数控机床的运转，缩短停机时间，维修人员要在所需备件、仪器或仪表及工具等辅助材料到位的前提下，迅速并准确地按拆卸时的倒序组装主轴。尽量做到一次成功，避免无谓返工，既浪费工时又有可能使更换的零件再次损坏。

1.主轴轴承的组装

机床主轴的作用是将主轴电动机的转动传递给刀具或工件。工件加工质量的高低主要取决于机床主轴的回转精度，而主轴回转精度取决于主轴与支承的组装精度（即负荷作用下主轴旋转灵活且保证轴线不偏斜）。机床主轴的支承常常采用滑动轴承或滚动轴承。

（1）主轴与滑动轴承的组装（见图4-161）

1）为提高润滑效果，油膜承受载荷最小的地方开润滑油槽，使润滑油伴随主轴旋转而带到其工作表面形成油膜并产生一定的油压，确保主轴悬浮在滑动轴承中间形成液体摩擦。

2）制作装配用工艺套，临时代替后支承，以方便前支承的刮削。

3）用煤油清洗主轴及滑动轴承等被装配的零件，要求所有零件的工作表面光洁无划痕、主轴键槽内无杂物、螺纹能自如地拧上螺母等。

图4-161 CK620卧式数控车床的主轴组件及装配用工艺套

1—轴颈测量表面 2—主轴轴肩支承面 3—推力轴承 4—轴承套

4）把滑动轴承装入箱体主轴孔内，检查其外壁与箱体接触是否严密，要无间隙、外径圆度误差小于0.01mm。

5）接触不严密时，先刮削箱体孔使之配合紧密，再以此为基准刮削滑动轴承内孔。

6）刮削时，主轴箱最好直立以使主轴竖直，由此可得到真实的研点。

7）刮削分为提高刮削效率的粗刮削和保证回转精度的精刮削两步。

①粗刮削时，主轴锥度轴颈处均匀涂一薄层涂料→后支承用装配工艺套代替并把主轴装入主轴箱里→适当旋紧调整螺母并转动主轴→松开螺母抽出主轴，便可在滑动轴承内表面上得到需要刮削掉的接触印痕（即工作表面上的高点）→刮削滑动轴承内表面上的高点→用干净棉纱擦拭主轴和滑动轴承内表面→在主轴锥度轴颈处涂一薄层涂料→重复上述过程，依次把高点和次高点刮去，以使两者表面的接触点逐渐增加。

②精刮削时，在滑动轴承内表面涂一薄层涂料，如粗刮一样，使主轴与滑动轴承内表面相对转动，根据着色情况进行滑动轴承内表面的精刮削。精刮削要按一定方向刮第一遍，再反方向刮第二遍，反复交叉刮削避免产生波纹；刮刀落刀要轻、起刀时挑起，尽量深一点以便存油，每刀一点、不重复刮削；每刮完16～20个点，使接触面积占全轴承面积的15%～20%即可。

8）刮削时，要有意使滑动轴承靠近小头的那一段与主轴的配合间隙稍大一些，中间再稍大一点，彼此相差的数值极微小（可用着色法鉴定其程度的轻重以区别不同），以保证主轴的回转精度。

9）刮削达到要求后，拆卸装配工艺套，将后支承、斜齿轮和推力轴承等装在主轴上。

10）调整前支承（松开顶紧螺钉，调整螺母，使带锥度的滑动轴承轴向移动以调整主轴间隙）和后支承（调整螺母调节间隙），使主轴与轴承的间隙保持在0.02～0.03mm，手转主轴应无阻滞。

11）边调整边用指示表检查主轴的径向圆跳动、轴向窜动和主轴轴肩支承面的跳动，直至符合要求为止。

图4-162 主轴轴向窜动的测量示意图

1—轴向窜动工具 2—钢球 3—平头指示表 4—主轴

①检查图4-161中轴颈测量表面1的外圆面径向圆跳动小于0.01mm：因前支承通过刮削已调整到位，故重点调整后支承。

②检查主轴轴向窜动小于0.01mm（见图4-162）：用平头指示表3顶住钢球2和轴向窜动工具1，手转主轴4。超差时，调整图4-161中的轴承套4、止推垫圈及推力球轴承3。

③检查图4-161中主轴轴肩支承面2的跳动小于0.02mm：待总装后精车修整。

（2）主轴与滚动轴承的组装

1）组装前的检查。

①轴承外径与轴承套孔的配合尺寸、轴承内径与主轴轴颈的配合尺寸需符合过盈配合要求。

②各个零件要修复碰伤、划伤和毛刺等，并检查以符合原图样要求，尤其是圆锥度和椭圆度等影响主轴旋转精度和轴向窜动量的环节。

③重点检查轴承的状态（精度等级和游隙等），多数主轴拆解后全部更换轴承再组装。

2）用煤油清洗各零部件，自动晾干后涂抹润滑脂；还可在润滑脂中加入抗磨剂等，以延长轴承等零件的使用寿命。

3）按与拆解相反的顺序，运用正确的组装手法，依次组装轴承等各零部件。可用机械安装或冷压、热装、冷装或手工安装等方法组装滚动轴承。

①机械安装或冷压：对于过盈量较大的配合，采用压力机借助专门压具或在过盈配合环上垫以铜棒和衬套，将滚动轴承以2～5m/s的速度压入主轴箱孔内或轴颈上；冷压过盈配合最好使用润滑剂，以免压入时拉毛或刮伤；零件前端加工成8°～10°的导向斜角。

②热装法：对于过盈量较大的配合，应将滚动轴承放在油或水（加热塑料保持架）为介质的容器中加热，使轴承孔内径膨胀变大后直接套装在主轴轴颈上；若要把轴承装入主轴箱内孔，则应加热主轴箱体使其内孔扩大。包容件的加热温度控制在100℃左右且不超过140℃，否则滚动轴承耐磨性能将下降，同时保温15～20min使均匀膨胀。热压方式的紧固性比冷压方式强。

除油介质或水介质加热外，还有电炉加热、盐炉加热、电阻法加热和感应电流加热等方式。根据过盈量的大小，将加热温度均匀控制在75～200℃左右。

图4-163 干冰冷却箱

1—冷却液（酒精） 2—被冷却工件 3—压盖 4—带小孔的薄壁 5—绝缘材料制成的外壳 6—干冰

③冷装法：对于薄壁套筒类过盈配合的零件，可用液氮（-180℃）、干冰（-75℃，见图4-163）或液态空气（-200～-180℃）等气体冷却主轴轴颈，使其变小后把轴承内圈套装上。

④手工安装：严禁用手锤通过轴承的滚动体和保持架直接传递压力或打击力，组装后轴承内圈端面应紧靠主轴轴肩，同时保证转动灵活、轻便和无卡滞等。对于圆锥滚子轴承和推力轴承，与主轴轴肩的距离不大于0.05mm；其他类型轴承与主轴轴肩的距离不大于0.1mm。

4）滚动轴承游隙（即内外圈相互靠近的程度）的调整：轴承游隙过大，易产生振动；间隙过小，则加快轴承的磨损。下面以某卧式数控车床主轴为例说明轴承间隙的调整过程（见图4-164）。

图4-164 CK620-1型卧式数控车床的主轴组件

1—螺钉 2—螺母 3—轴承内锥轴套 4—法兰盘 5—轴颈测量表面 6—止推垫圈 7—主轴轴肩支承面 8—轴承套

①拆卸法兰盘4，松开螺钉1，转动螺母2以放松轴承内锥轴套3。

②用纯铜棒轻敲轴承内锥轴套3，使其稍微后移；根据主轴轴颈与轴承的跳动方向，使主轴相对于轴承内锥轴套3回转一定角度。

③拧紧螺母2，使轴承内锥轴套3与主轴紧密配合。

④边调整边用指示表检查主轴的径向圆跳动、轴向窜动和主轴轴肩支承面的跳动，直至符合要求为止。

⑤检查主轴（轴颈测量表面5外圆面）的径向圆跳动＜0.01mm：超差时，根据主轴轴颈与轴承的径向圆跳动方向，按4）介绍的步骤调整轴承游隙，同时调整后支承。

⑥检查主轴的轴向窜动＜0.01mm：用平头指示表顶住钢球和轴向窜动工具，手转主轴。超差时，调整轴承套8、止推垫圈6及推力球轴承。

⑦检查主轴轴肩支承面7的跳动＜0.02mm：待总装后精车修整。

2.变速齿轮的组装

变速齿轮的组装对主轴的传动精度影响较大，同时齿轮的啮合会影响齿轮的使用寿命，旋转时主轴将产生较大的噪声。

（1）圆柱齿轮的组装

1）组装前，检查新、旧齿轮的啮合情况、齿数、齿表面粗糙度和硬度。在备件允许的前提下，齿轮最好成对更换。更换前，可用硬度计或锉刀（顺着齿端自上而下锉削时锉刀打滑，见图4-165a）来检查齿轮齿面的硬度。

2）组装前，检查、校正主轴，不允许有弯曲，并修光键槽边缘的毛刺。

3）为保证圆柱齿轮的正确啮合，组装前应检查齿轮箱各轴孔的相互平行度（见图4-165b）：将检验棒1和2放进箱体孔内，用卡尺或指示表测量，读数一致即为轴孔平行。

图4-165 圆柱齿轮组装时齿面硬度和轴孔平行度的检查

1、2—检验棒

4）按与拆卸时相反的顺序组装圆柱齿轮，每装完一对齿轮，检查其工作面的啮合情况和齿侧间隙，以使齿轮工作齿面上形成润滑油膜，防止齿轮在运行中卡死。齿侧间隙是指相互啮合的一对牙齿在非工作面间沿法线方向的距离。

5）涂色印痕法检查工作齿面的啮合情况：在小齿轮的齿面上涂一薄层涂料→正、反向转动齿轮→另一齿轮的齿面上留下印痕→据斑点接触面的大小判断组装质量的高低（见图4-166）。通常，齿高方向≥45%、齿长方向≥60%且斑点分布在节圆附近和齿长中间为啮合良好。

图4-166 涂色印痕法检测工作齿面的啮合

6）塞尺法检查齿侧间隙（应用广泛，见图4-167a）：用塞尺直接插入两齿之间，分别测出齿的工作侧和非工作侧的厚度，两侧厚度相加即为齿侧间隙。

7）指示表法检查齿侧间隙（见图4-167b）：将指示表架安放在箱体上、检验杆装在轴I上、指示表触头顶住检验杆，然后使其中一个齿轮不动，转动另一个，记下指示表的读数δ₀，并按以下公式计算齿侧间隙δ₁

式中 R——转动齿轮的节圆半径（mm）；

L——检验杆的旋转中心线到检验杆被表触头碰触点的距离（mm）。

8）压铅法检查齿侧间隙（见图4-167c）：用黄油将铅丝贴在小齿轮上，均匀转动齿轮将整条铅丝程度不一地压扁，用外径千分尺测其厚度（薄的a处为工作侧、厚的b处为非工作侧），两侧厚度相加即得啮合处齿侧间隙δ₀，所测几段齿侧间隙相同则组装正确。圆柱斜齿轮或人字形齿轮的齿侧间隙δ₁为

式中 β——斜齿轮或人字齿轮的斜角。

当δ₁不均匀时，可将齿侧间隙最小处的齿轮转动180°后重新啮合，使其间隙尽可能趋于一致，否则对齿轮、齿轮轴及箱体进行检查。

图4-167 齿侧间隙的三种检测方法

（2）锥齿轮的组装

1）组装前，应检查两锥齿轮中心线的相交度是否相交在同一平面内（见图4-168a）：将检验棒1、2分别插入箱体孔内，若检验棒2的小轴颈能顺利穿入检验棒1的孔中，则说明两锥齿轮的中心线处在同一平面内。另外，还可把检验棒的一端沿中心线方向切去一半，做成半圆状，检验时把检验棒1、2分别插入箱体孔中，用塞尺3测定两检验棒切断面的间隙是否在允许范围内。

2）组装前，应检查两锥齿轮中心线夹角的正确性（见图4-168b）：将检验棒1和检验样板4放置妥当，若两孔的中心线互成直角，则用塞尺测定检验样板4的a、b两点与检验棒1之间的间隙为一致。

3）按与拆卸时相反的顺序组装锥齿轮，并检查工作面的啮合情况和齿侧间隙。

4）用涂色印痕法检查工作面的啮合情况：在主动锥齿轮的齿面上涂一薄层涂料→正反方向转动齿轮→在从动锥齿轮齿面上留下印痕→根据斑点接触面的大小判断组装质量的高低。通常，齿高方向≥60%和齿长方向≥60%且接触面略靠近齿小端为啮合良好。

①齿顶接触（见图4-169b）：因中心距不准而齿顶接触，可按图示箭头方向移动主动锥齿轮1靠近从动锥齿轮2靠近。

②齿根接触（见图4-169c）：因中心距不正确而齿根接触，向外移动主动锥齿轮1远离从动锥齿轮2。