FKP匈牙利磨齿机主轴系统

故障诊断及改造

一、摘要

本文主要介绍了FKP型磨齿机主轴系统轴承的装配方法，保持主轴精度的有效措施，以及对原有主轴联轴器的改造。通过对主轴装配方法的改进，机床故障明显降低从而节约了大量的时间和维修费用。此项改造得到公司的认可，并且广泛推广到实际工作生产中。并获得了非常显著的经济效益。此改造项目主要是对主轴轴承的装配方法进行改进规范，并对润滑系统及主轴联轴器也进行了改造。通过此项改造，我把在理论中学到的知识应用到了实践中去，对理论知识的理解得到了进一步的深刻认识。同时也对我改造进口机床树立了良好的自信。今后应更加努力提高自身技术水平，在实践工作中不断摸索积累宝贵的工作经验，为日后的工作奠定良好的基础。

二、前言

FKP匈牙利磨齿机是我分厂高精度机床的重要组成部分，共计十八台。它主要用于对热处理后的变速箱齿轮表面进行磨削加工.该设备运行的好坏直接影响公司的生产进度，对变速箱质量也是至关重要的。FKP匈牙利磨齿机适用大批量多品种的生产，其性能相当不错。但由于产量的不断增加，机床使用年限等原因，其主轴系统故障不断增多。主轴联轴器经常断裂，主轴精度不断下降。开始认为由于产量大，操作者打快速提高加工速度所致。但通过对主轴部分的仔细研究，通过反复实践，总结了一套装配主轴的有效方法。并对原有的主轴联轴器和润滑系统进行了改造。使主轴轴承的故障率明显下降，其使用寿命也显著提高。对于主轴联轴器的改造也收到了满意的效果，断裂现象基本消除。改造后的主轴系统运行良好，能够充分满足生产需要。

三、主轴系统概述

FKP匈牙利磨齿机，其砂轮主轴全长毫米，最大外径尺寸为毫米，材料为20Cr渗碳淬火，渗碳层0.8-1.2毫米，淬火硬度HRC58-62其主轴前端采用两个轴承，一个为型圆锥滚子轴承，主要承受径向载荷。另一个为型60度角接触的双向推力球轴承，主要承受轴向载荷。主轴后端为型圆锥滚子轴承，用来承受径向载荷。主轴轴承配备了自动润滑装置，以提高主轴轴承寿命。主轴后端为刚性联轴器并与电机直接相连.FKP匈牙利磨齿机砂轮主轴精度要求较高。其轴端径向跳动允差为0.毫米，轴向串动允差为0.毫米。如果其精度超差将加工不出高精度的产品，同时会发生打碎砂轮的现象，必须对其进行维修。

四、存在问题

FKP匈牙利磨齿机在变速箱厂主要加工变速轮，九十年代初期，由于设备新，并且产量低，机床按正常工艺要求生产极少出现异常现象，但九十年代后期，随着公司产量的不断增加，原有设计能力已经不能满足生产任务增大的需要。操作者加大了进给速度和切削用量，致使机床超负荷运行，加剧了设备的老化和磨损。使得机床主轴故障也随之明显增多。首先是机床主轴轴承磨损加剧，据我初步统计，九六年上半年就更换了近四十套，每套轴承合人民币五千多元.而且主轴联轴器的频繁断裂造成主轴砂轮的不同程度的损坏减少了其使用寿命，主轴联轴器的断裂造成停机影响生产是不言而喻的，而且联轴器精度要求极高，加工非常复杂，我们在备有半成品的情况下，通过测量、加工、安装、从新修整砂轮，到最终恢复生产需要约6小时.给生产带来了很大的困难。

五、解决方案

针对以上现象，我对轴承磨损原因进行了认真仔细的分析，由于原来进口随机备件轴承用尽后，采用国产主轴轴承代替，其二者之间存在着微小的差别，若还像原来那样安装，由于主轴上部分部件没有完全发挥作用，就加剧了个别轴承的磨损，经我反复研究试装，对两轴承间的隔环作用引起了充分的重视。如果隔环薄了，60度角接触的双向推力球轴承就发挥不了应有的作用，使圆锥滚子轴承来承受了过多的轴向载荷，加剧了它的磨损。若隔环厚了圆锥滚子轴承没有起到承受径向载荷的作用。隔环薄厚的微小差异是由我凭经验和手感来判断的。其方法是；首先预紧背帽，当圆锥滚子轴承的外环在轴向方向上滑动自如阻力不大时，说明其轴承没有充分预紧，此时隔环厚了，轴承内锥面与主轴锥面没有充分接触，需要将厚度略薄的隔环或将该隔环分次磨薄试装，直到手感滑动轴承外环发涩阻力均匀时为止。反之，当预紧背帽后，手感滑动轴承外环很费力且阻力不均匀时，此时说明隔环薄了，需要换上厚一些的隔环继续调磨，直到轴承手感发涩阻力均匀时为止。在实际工作中我准备了一些厚度略有不同的隔环作为调试备用。在装配轴承时手感经验很重要，起初我们在安装轴承时，背帽预紧量很小，机床运行一段时间后，主轴有间隙时再次预紧背帽。但当时起作用，没有多长时间主轴精度继续下降，再背背帽，精度变化不大基本不起作用.。我查阅了一些相关资料，根据轴承刚度公式K2=Fr/δ1，径向力Fr不变，要想提高轴承刚度只有降低轴承弹性位移δ1，根据δ1=Bδ0，B为弹性位移系数，根据相对过盈g/δ0从表中求得：如表一。g-预紧量um,从表中可求得：适当增加预紧量，可使弹性位移系数B减小，从而降低了弹性位移，以达到提高主轴轴承刚度的目的。从此，我再装配好主轴后，背帽一次背紧。这样主轴精度保持时间非常长久。有了正确的装配方法还不够，主轴轴承的自动润滑必不可少，原有机床所带电机润滑泵，由于磨损严重，大部分已经不起作用了。我将润滑电机改造成国产AOX2O51型电动机润滑泵。并对过滤器、导管和带有针阀的分配器进行定期疏通清洗。通过以上改造，使主轴轴承使用寿命明显提高，设备的主轴停台明显减少，轴承每年只需要换三、四套，节约了大量的维修费用。与此同时我又对联轴器的断裂问题进行了研究。我发现绝大部分断裂的联轴器都在槽的根部。如图2的Ⅰ、Ⅱ处，少部分在工艺孔处整体断裂。Ⅰ、Ⅱ处属于尖角部分是淬火应力最为集中的地方，往往导致淬火裂纹，承受稍大一些的转矩和冲击就会发生断裂的可能。我首先将该处改为圆角，以避免应力集中。为防止整体断裂，我将工艺孔∮30缩小为∮24如图3，以增加零件的整体质量与强度，防止联轴器在承受大转矩时变形断裂。同时我又对以前的热处理工艺进行了改变。原来的渗碳淬火HRC55-58，虽然硬度很高，但脆性也很大，加之生产任务提高，主轴频繁起动次数增加，致使联轴器经常发生断裂；于是我又加了一道热处理工艺低温回火来降低联轴器中残余应力和脆性而保持工件在淬火后所得到的高硬度和耐磨性。通过这几项改造后的联轴器，在使用过程中任务量再大，也极少发生断裂的现象。

六、结束语

本次通过改造FKP磨齿机，达到了减少故障，降低了维修费用的目的，增加了我改造进口设备的信心，对我今后的工作起到了良好的促进作用。技术在不断的更新，促使我将不断的探索和学习，把理论应用到实际生产中去，为企业的发展壮大做贡献。