螺紋磨床Y7520W砂輪架部分的修復(fù)

姜 浩 ，姜玉生，曹慶仁

（煙臺(tái)技術(shù)學(xué)院，山東 煙 臺(tái) 2 65500）

螺紋磨床是精密加工設(shè)備，主要用來(lái)磨削圓柱形及圓錐形的塞規(guī)和環(huán)規(guī)、精密絲杠及蝸桿、小模數(shù)滾刀及螺紋銑刀的鏟磨、磨滾壓多線砂輪的滾輪、圓螺紋疏刀等。該設(shè)備在保養(yǎng)維護(hù)和操作使用上都有較高的要求。

煙臺(tái)技術(shù)學(xué)院有臺(tái)螺紋磨床，其砂輪架主軸高精度動(dòng)壓滑動(dòng)軸承曾修復(fù)過，多年來(lái)使用效果較理想。但2007年該機(jī)床在搬運(yùn)和安裝過程中出現(xiàn)問題，工件齒形產(chǎn)生誤差，磨削后的工件螺紋面產(chǎn)生波紋，砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度降低，砂輪架振動(dòng)加大，最后使整體薄壁彈性變形式高精度動(dòng)壓滑動(dòng)軸承“抱軸”，致使磨削時(shí)質(zhì)量難以保證。采取的具體維修工藝過程如下。

一、維修說明

砂輪架部分是該機(jī)床的重要部分，其幾何精度和傳動(dòng)精度要求很高。主軸和前后兩個(gè)滑動(dòng)軸承是高精度配合，其配合間隙常態(tài)為0.004～0.008mm，后軸承可略大。用涂色法檢查回轉(zhuǎn)內(nèi)孔和錐體三個(gè)凸出部分的均勻著色率應(yīng)大于80%接觸面，裝配后軸承的徑向跳動(dòng)允許誤差為0.002mm，軸向竄動(dòng)為0.001 5mm。“抱軸”問題出現(xiàn)后，主軸與滑動(dòng)軸承接觸面已出現(xiàn)多處磨損，有劃痕或拉毛，局部變色，經(jīng)檢驗(yàn)主軸的徑向跳動(dòng)和錐面跳動(dòng)已超差0.01mm，滑動(dòng)軸承內(nèi)三段圓弧接觸面也損壞，接觸率很小，根據(jù)損壞實(shí)際情況采用如下修復(fù)工藝。

1.主軸材料38CrMoAlA，其中兩個(gè)圓錐部和兩個(gè)滑動(dòng)軸承軸頸部分進(jìn)行氮化處理，處理層厚度0.3mm，硬度HV900。為使高精磨削達(dá)到技術(shù)要求，先手工修刮兩端中心孔使接觸率達(dá)到85%以上，然后在高精磨床上先找正兩圓錐部，最主要的是找正軸徑φ40mm（滾動(dòng)軸承的軸頸，該處未損壞）的外圓處，使兩處φ60mm的外圓以最小的磨削量超精磨削至φ59.95mm，然后再分別磨削兩端圓錐部，達(dá)到技術(shù)要求。由于外圓磨削量為0.02～0.03mm，故對(duì)各處表面的熱處理硬度影響很小。

2.對(duì)于兩個(gè)滑動(dòng)軸承，由于曾經(jīng)修復(fù)過，再加上此次磨損較重和砂輪主軸因磨損修復(fù)尺寸變小，考慮到徑向收縮后在軸向刻度螺母的作用下移動(dòng)，使它們相對(duì)于主軸的位置發(fā)生變化，故在外錐面三個(gè)凸出的圓弧面上鍍硬鉻，在直徑方向鍍上0.15mm。然后在外圓磨床上精磨外錐面，與襯套內(nèi)錐面的接觸面積應(yīng)均勻大于80%（允許大端多些）。

圖1

二、研磨棒的制作

先設(shè)計(jì)制作一個(gè)鑄鐵研磨棒（材料HT150），外徑尺寸大于主軸直徑實(shí)際尺寸0.008～0.015mm（開始用鑄鐵研磨棒可以提高研磨效率）。再分別制造巴氏合金研磨棒3件，用方松木作澆注模型見圖1，先用與內(nèi)孔φ65mm，長(zhǎng)100mm相同尺寸的45鋼棒燒至暗紅色將松木燙至炭化，炭化層厚度約3～5mm。裝配時(shí)用兩個(gè)木型對(duì)稱裝配，各用4個(gè)M8×130mm的外六方螺釘緊固，中間放置研磨棒芯軸，先用氧乙炔氣燃均勻加熱整個(gè)芯軸300℃左右，此時(shí)外部顏色沒變，然后迅速和兩個(gè)木型裝配一體，等澆鑄時(shí)，芯軸體的溫度基本和巴氏合金的熔點(diǎn)240℃接近，這樣有利于鑄造的質(zhì)量。澆鑄時(shí)先使一端垂直向上，固定后，用專門制作的45鋼器皿把材料為ZChSnSb11－6的巴氏合金錠，計(jì)算量略多放入其中，用氧乙炔氣燃均勻加熱至完全溶化后，雙手緩慢以較均勻的流量把巴氏合金倒入木型中，待固化后，稍等片刻，再使另一端向上，固定后，按上述方法澆鑄，完全冷卻后，進(jìn)行機(jī)械加工。

巴氏合金研磨棒外徑尺寸要求大于主軸實(shí)際尺寸0.005～0.010mm。這兩種研磨棒在車削加工時(shí)除必須的機(jī)加工外，還要求在外圓上車寬2mm、深1mm、螺距20mm的螺旋槽，外圓留磨削量0.3mm。這兩種研磨棒，先手工研磨中心孔接觸率達(dá)85%以上，鑄鐵研磨棒直接在外圓磨M1432A上經(jīng)過粗磨—精磨—高精磨，加工到尺寸要求。表面粗糙度達(dá)0.08，圓柱度小于0.003mm/全長(zhǎng)。而巴氏合金研磨棒普通磨削完成后應(yīng)留高精磨削量0.08～0.10mm，在MG1420機(jī)床上頂夾找正后，先以0.01～0.005mm的進(jìn)給量精密磨削，最后以小于0.002 5mm的進(jìn)給量超精磨削數(shù)次，要求達(dá)到表面粗糙度小于0.04，圓柱度小于0.002mm/全長(zhǎng)。

三、滑動(dòng)軸承孔的研磨

研磨要求在潔凈的房間中進(jìn)行，盡量減少影響因素，絕不能有灰塵進(jìn)入，環(huán)境溫度控制在20±3℃。使靠近砂輪的滑動(dòng)軸承孔垂直向下，計(jì)算出刻度螺母轉(zhuǎn)動(dòng)單位刻度時(shí)，在徑向的變化量，要用專用扳手松緊，不許敲擊，先分別松開，放入鑄鐵研磨棒，緊螺母，使研磨棒受力稍大些，記住刻度值，拿出研磨棒，松螺母使徑向間隙放大到0.03～0.05mm。在研磨棒的外表面涂上加適量煤油的研磨膏，把研磨棒放置孔內(nèi)，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)研磨棒使研磨砂均勻分布在研磨棒外表面，逐漸收緊研磨孔，使研磨棒與主軸轉(zhuǎn)向相同，緩慢上下移動(dòng)，距離在30～40mm，受力均勻自然，按前后左右四個(gè)位置交替站立研磨，可以減少孔的橢圓度或錐度誤差。由于鑄鐵硬度大于被研磨的材料硬度，表面磨損很輕，依次用成分為Al2O3，規(guī)格為M10～M7的研磨膏分別研磨，這樣就可以把滑動(dòng)軸承內(nèi)表面全部研磨起，但粗糙度還達(dá)不到要求。

按上述方法，再用巴氏合金研磨棒兩支依次用成分為Cr2O3規(guī)格為M6～M4的研磨膏精研磨，此時(shí)研磨用力要再小些，用最后一支巴氏合金研磨棒和Cr2O3的M3～M1的研磨膏超精研磨，最后用絲綢對(duì)內(nèi)孔拋光。修刮軸承擋圈與主軸軸肩接觸的端面，刮研要求點(diǎn)小均勻，刮研點(diǎn)數(shù)應(yīng)在20點(diǎn)/25mm×25mm以上。

四、裝配后試車

先認(rèn)真清洗砂輪架各個(gè)部分，特別是兩個(gè)滑動(dòng)軸承，一定要清除剩余的研磨粉。裝配各部分，主軸與滑動(dòng)軸承內(nèi)孔的配合間隙近砂輪一端為0.008～0.012mm，另一端間隙可略大，檢查軸向推力在30kg左右。先用一根皮帶試車，松緊以中間加10kg力向下變化拇指寬度為佳，主軸轉(zhuǎn)速先用1 900r/min試車，皮帶輪須靜平衡，驅(qū)動(dòng)砂輪架的電動(dòng)機(jī)需經(jīng)仔細(xì)的動(dòng)平衡，其振幅在0.002mm內(nèi)。試車用90%的優(yōu)質(zhì)煤油加10%的錠子油做潤(rùn)滑劑加入油池，要嚴(yán)格過濾。在縱向和橫向分別找水平，在0.02mm/1 000mm內(nèi)。先試運(yùn)行1h，溫升低于20℃，再試車3h，溫升無(wú)明顯變化。再分別收緊前后軸承，使用彈簧秤拉力在20kg左右，前軸承讀數(shù)0.005mm，后軸承讀數(shù)0.007mm。改用兩根皮帶，試車0.5h，聲音無(wú)異常，溫度變化正常，再裝上經(jīng)靜平衡的帶法蘭的砂輪，試車至1h，溫升在20℃內(nèi)，再運(yùn)行3h，溫度無(wú)明顯變化，停車后在熱態(tài)下測(cè)定前軸承間隙0.004mm，后軸承間隙0.006mm，主軸的徑向跳動(dòng)0.002mm，軸向跳動(dòng)0.001 5mm，符合技術(shù)要求。以后再分別試驗(yàn)另外三種轉(zhuǎn)速1 430r/min、1 670r/min、2 145r/min都符合技術(shù)要求。經(jīng)過近1年的工作，所磨削工件都符合質(zhì)量要求，較好地完成了高精度的砂輪架部分的修復(fù)任務(wù)。