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重型卧式车床主轴箱主要装配故障类型研究
刘鹏博
  摘 要:重型卧式车床是制造业发展过程中比较特殊的一种机床类型。该种类型机床具有高精度,高刚性,高稳定性等特点,可以在工件的生产加工中提供大载荷、大切削力等保障优势,因此被广泛应用在了船舶、航空、风电和核电开发等重要的制造领域,主要在领域中负责对大型、重型的特殊零件的加工。在卧式车床的工作运行过程中,主要依靠主轴箱进行车床工作的动力传递,与此同时主轴箱还要负责提供对回转部件的支撑,因此主轴箱在重型卧式车床当中不但承担着保证工件工作时的回转精度的责任,更是保障重型卧式车床车床运行稳定性的重要部件。
  关键词:重型卧式车床;主轴箱;装配故障
   重型卧式车床在工作运行状态下,由于主轴箱装配故障问题,经常会给整个机床设备运行带来影响。常见的故障类型有:连接轴同轴度超差、啮合轮齿侧隙过大、轴承安装出现松动等。这些故障的发生在严重情况下会造成机床设备停机报警或者设备损伤,因此要加强对主轴箱的故障检查。装配过程中做好主轴箱经常出现的状况排查,将可能出现问题的几率降到最低,可以大大提高整个机床设备的使用寿命。本文主要探讨了重型卧式车床主轴箱的运行故障类型和基本故障特征,希望能够为重型卧式车床的故障排查提供助力。
  1 重型卧式车床主轴箱的装配
  重型卧式车床的主轴箱是整个机床的重要组成部分。重型卧式车床的主轴箱在机床的运行过程中承担着多种荷载,不但要负责动力传递和扭矩,而且在保障一定主轴转速的同时要保证机床整体的回转精度和刚性。为了加强重型卧式车床的切削加工能力,主轴零件的加工和装配存在着很多要求,主轴的装配需要运用新工艺,将主轴装配需要注意的重点进行明确。如图所示:主轴箱的装配主要是分为前后轴承装配、主轴装配和箱体装配三个部分构成,其中主轴箱的装配对机床的整体质量影响是最大的,主轴箱的部件装配需要保证主轴轴心的端面圆跳动和径向的稳定,实现在进行高速旋转的过程中依然保持较好的噪声控制。装配中需要注意的是主轴检棒上正母线和侧母线的径向圆跳动最好不要超过0.005mm,并且保证主轴在转速达到4300r/min时依然能够保证声音的纯净度,最好不产生杂声,同时在运转超过一小时后空载的运行温度依然在30℃以内,轴承的压盖处温度不超过65℃。
  2 重型卧式车床主轴箱的主要装配故障类型
  (1)连接轴同轴度超差产生齿轮不对中。在进行齿轮箱体的装配过程中,经常会出现加工误差,这些加工误差通常情况下会造成孔间的位置出现精度浮动,造成不满足要求的问题,这种问题的产生会使装有啮合齿轮的两轴出现失衡,轴线产生不平行,造成齿轮不对中的问题。重型卧式车床主轴箱中的齿轮在进行加工时会产生连接传动,如果轴出现问题形成同轴度超差会造成齿轮加工的同轴度超差,最终累计误差后装配产生不正。这种问题的发生会出现齿轮承载力不均匀的情况,造成整个设备的運行稳定性下滑。通过对频谱的分析会了解产生振动的主要方向,出现问题后频谱的啮合频率处会出现边频带啮合频率振动,并且还会带有谐波,有可能出现其他倍数的啮合频率处谐波峰值很高的情况。
  (2)啮合轮齿侧隙过大。在进行主轴箱的装配过程中还有可能出现啮合轮齿侧隙过大的情况。这种问题的产生会对整个设备的荷载产生极大的影响,使得机床的工作动态特性不能够满足原有的需求,出现齿轮系统化振动,并且使整个峰值的频率都发生了改变,在频谱上出现高次谐波。
  (3)轴承座的安装出现松动。一般情况下产生这种问题的原因是轴承的安装位置不对,很多主轴箱的装配都会出现轴承从原有的安装位置变成了安装在箱体轴承座上的问题。这种安装形式会出现轴承座连接螺栓固定安装时不够紧固定的情况,造成轴承座松动。轴承座在松动的状态下进行工作,会伴有非常大的噪声,高噪声不仅会对设备的运行稳定性产生影响,还会对工作人员的工作状态产生影响。这种情况的发生相比其他故障来说可能性较小,但是不能完全的排除,并且产生故障后会对设备整体的工作性能产生很大的影响,需要及时的进行故障诊断。出现安装松动时,可以在频谱上发现这一问题,进行部件的松动检查,频谱会自动出现轴转动的频率变化,在进行部件的检查前要对频谱进行系统化的研究和分析。
  (4)齿轮箱的装配故障根据零部件的差距,会产生很多不同类型,包括齿轮故障、轴承故障和轴故障等,不同的故障类型产生故障的原因也存在着明显的不同。重型卧式车床在装配过程中经常会出现主轴箱问题:主轴的轴承间隙过大、主轴轴承磨损、滑动轴承的主轴轴颈磨损或椭圆度过大、主轴轴承套的外径或主轴箱体的孔径呈椭圆,或相互配合间隙过大主轴的轴向游隙超差、主轴滚动轴承滚道磨损,轴承滚珠磨损,或间隙过大、主轴的滚动轴承外圈与主轴箱主轴孔的间隙过大。值得注意的是很多新机床不可能出现部件磨损的问题,因此,除了常见的磨损问题外,还有很多特殊的新机故障,在上文中的同轴度超差、啮合轮齿侧隙过大、轴承座安装松动等等。
  3 总结
  综上所述,主轴箱在整个机床的运行过程中,承担了动力传递和回转部件支撑的重任,为了保证加工工件的回转精度,需要对机床的装配质量进行明确,了解机床的主要工作性能。因此,要保障主轴箱的正常工作,就需要加强对主轴箱配置故障类型的认识,在出现问题时能第一时间进行解决。
  参考文献:
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  [2]崔江红,裴有珍,陈卫星,白忠海,赵惠英,管朋冲.数控重型卧式车床的模块化设计研究[J].机床与液压,2011,39(18):9-11.
  [3]汪青崟.超重型卧式车床主轴系统动态性能研究[D].青海大学,2016.
来源:《山东工业技术》2018年13期

(图文无关)
发布时间:2019-06-17


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