主轴箱的修理(部编)课件

CA6140型车床主轴箱的拆装维修

与精度调试

◆明确主轴箱拆装方法；◆认识工作环境；◆能够认识并正确使用常用拆装工具；◆以项目小组为单位，根据给定的装配图，搜集资料，进行装配图识读，制定合理的主轴拆装方案，并采用完全互换法进行拆装主轴部件，能进行主轴精度检测。任务要求1．熟悉CA6140型普通车床主轴和主运动的传动路线；2．识读CA6140型普通车床主轴装配图；3．认识常用拆装工具，明确常用机械拆装方法；4．以小组为单位，根据装配图制定拆装方案；5．根据优化后的拆装方案对主轴进行拆装；6．进行主轴精度检测。7．注意安全文明拆装。

卧式车床修理卧式车床外形1-主轴箱2-刀架3-尾座4-床身5、9-床腿6-光杠7-丝杠8-溜板箱10-进给箱11-挂轮变速机构

CA6140型卧式车床

主要技术性能床身上最大工件回转直径400mm刀架上最大工件回转直径210mm最大工件长度750\1000\1500mm主轴中心至床身平面导轨距离205mm最大车削长度650\900\1400mm主轴孔径48mm主轴转速正转（24级）反转（12级）10～1400r/min14～1580r/min车床的传动系统主电动机功率转速7.5KW1450r/min快速电动机功率转速250W2800r/min机床的传动系统传动系统主运动传动链进给运动传动链纵向进给传动链横向进给传动链车螺纹进给传动链刀架快速移动传动链CA6140型卧式车床的传动框图电动机带传动主轴箱主轴工件换向机构交换齿轮进给箱光杠溜板箱齿轮齿条刀架纵向进给螺杆螺母刀架横向进给开合螺母刀架车螺纹进给丝杠（主运动）（进给运动）快速电机（快速移动）CA6140型卧式车床的故障

机床通过一段时间的工作后，各种各样的故障会不断出现，造成这些故障的原因很多，如零件的自然磨损、零件的材质不良、部件组装不当、操作不按规程等都会引发故障的产生。由于引发故障的原因错综复杂，任何一本技术资料都不可能把各种故障全部详细地列出来，也不可能把各种故障的排除方法全面详细地列出来。检修人员只有系统地学习基础知识，根据机床的构造原理，结合典型故障的分析处理模式，用推理和综合分析的方法来解决各类故障。我们仅对CA6140型车床的主轴箱进行详细的讲解主轴箱的故障影响工件表面加工精度的故障主轴部件刚度降低车床振动、噪声及温升的增加CA6140型卧式车床结构图10---6CA6140型卧式车床主轴箱展开图（2）卸荷式带轮结构

主轴箱的运动由电动机经带、带轮传入，为了改善主轴箱运动输入轴的工作条件，使其传动平稳，CA6140车床主轴箱输入轴Ⅰ上的带轮采用卸荷式结构，如图1-6所示。带轮1和花键套2用螺钉连成一体，支承在法兰3内的两个深沟球轴承7和8上，法兰用螺钉固定在主轴箱体4上。带轮通过花键套带动轴Ⅰ旋转，而带的张力经轴承和法兰直接作用在箱体上，减少了轴Ⅰ的弯曲变形，提高了传动平稳性。卸荷带轮常用于旋转精度要求较高的主轴传动。1-带轮2-花键套3-法兰4-箱体5-孔用挡圈6、7、8-轴承9-螺母（3）双向多片式离合器、制动装置、操控机构1）双向多片式摩擦离合器

功用：接通或断开主轴的运动，改变主轴的旋转方向，并且能起到过载保护的作用。结构（如图1-7、图1-8）所示：离合器由结构相同，摩擦片数量不等的左右两部分组成，左离合器推动主轴正转，用于切削，需传动的扭矩较大，所用摩擦片数较多（外摩擦片8片，内摩擦片9片）；右离合器传动主轴反转，主要用于退刀，所需扭矩较小，故摩擦片数较少（外摩擦片4片，内摩擦片5片）。图1-7双向多片式摩擦离合器立体图常州机电学院高志坚139512108251-双联齿轮2-外摩擦片3-内摩擦片4-弹簧销5-穿销6-元宝杠杆7-拉杆8-滑套9a、9b-螺母10、11-止推环12-转销13-压套14-右齿轮摩擦片式离合器常见的故障

①加工时主轴转速减慢甚至停转。

②主轴处于停止状态时仍会慢速转动。

③摩擦离合器发热。

因此，在调整时，应保证滑套8处于中间位置，左右两组离合器完全脱开，可通过检查两组摩擦片松动的程度和手动扳转三爪卡盘来转动轴Ⅰ进行验证。摩擦片式离合器接合时要保证传递所需动力。当摩擦片打滑或压紧力调的太大，以致脱开离合器后仍有摩擦现象时均会使之发热，调整过程常采用试车的方法来检查调整是否到位。2）制动装置

制动装置的功用是在车床停止运转过程中克服主轴箱中各运动件的惯性，使主轴迅速停止转动，以缩短辅助时间。

图1-9所示为CA6140型车床上采用的闸带式制动器，它由制动轮7、制动带6和杠杆4组成。

制动装置中，制动带的松紧程度要适当：要求停车时，主轴迅速制动；开车时，制动盘应完全松开。制动带的拉紧程度，可用螺钉5进行调节。1-箱体2-齿条轴3-杠杆支承轴4-杠杆5-调节螺钉6-制动带7-制动盘8-传动轴3）主轴开停、换向、制动操控装置

图1-10所示为CA6140型车床控制主轴开停、换向和制动的操控机构。当向上扳动手柄21时，通过拉杆20、曲柄19使扇形齿轮18顺时针转动，传动齿条轴17及固定在其左端的拨叉24右移，拨叉24带动滑套10右移，使双向多片式离合器的左离合器接合，主轴正转启动，与此同时，制动器的杠杆14下端与齿条轴24上的凹部接触，制动器处在松开状态。相反，当向下扳动手柄时，双向多片式摩擦离合器右离合器接合，主轴反转，制动器也处在松开状态。当手柄处在中间位置时，齿条轴和滑套也都处在中间位置，双向多片式摩擦离合器的左、右两组离合器都断开，主轴与动力源断开，与此同时，齿条轴的凸起部分压制着制动器杠杆的下端，将制动带15拉紧，导致主轴制动。常州机电学院高志坚139512108251、8-齿轮2-内摩擦片3-外摩擦片4-止推片5、23-销6-调节螺母7-压块9-拉杆10-滑套11-元宝杠杆12-调节螺钉13-弹簧14-制动杠杆15-制动带16-制动盘17-齿条轴18-扇形齿轮19-曲柄20、22-轴21-手柄24-拨叉常州机电学院高志3）滑移齿轮变速操控机构

主轴箱中有7只滑移齿轮，归由三套机构加以操控：

①单手6变速操控机构

图1-11所示为主轴箱中一种单手6变速操控机构。它用一个手柄同时操纵轴Ⅱ、Ⅲ上的双联滑移齿轮和三联滑移齿轮，变换轴Ⅰ—Ⅲ间的6种传动比。转动手柄通过链条可传动装在轴4上的曲柄2和盘状凸轮3转动，手柄轴和轴4的传动比为1：1。曲柄2上装有拨销，其伸出端上套有滚子，嵌入拨叉1的长槽中。曲柄带着拨销做偏心运动时，可带动拨叉拨动轴Ⅲ上的三联滑移齿轮沿轴Ⅲ左右移换位置。盘状凸轮3的端面上有一条封闭的曲线槽，它由半径不同的两段圆弧和过渡直线组成，每段圆弧的中心角稍大于120°。凸轮曲线槽经圆柱销通过杠杆5和拨叉，可拨动轴Ⅱ上的双联滑移齿轮移换位置。1、6-拨叉2-曲柄3-凸轮4-轴5-杠杆A

③轴Ⅸ、轴Ⅺ滑移齿轮操控机构

轴Ⅸ上的滑移齿轮轴Z58有左（正常螺距传动）、右（扩大螺距传动）两个位置。轴Ⅺ上的滑移齿轮Z33有左（左旋螺纹加工传动）、右（右旋螺纹加工传动）两个位置。这两只滑移齿轮共用一套操控机构。如图1-12所示。

这套操控机构有盘状凸轮2和杠杆1、3组成。凸轮2的曲线槽由半径不同的两段圆弧和过渡直线组成的封闭曲线，通过每90°转动控制杠杆1和3拨动齿轮Z33、Z58左右移位，达到操控目的。

滑移齿轮的位置和加工螺纹的螺距、旋向的关系，见表1-11。1、3：杠杆2：盘状凸轮盘状凸轮转位轴Ⅸ上Z58位置轴Ⅺ上Z33位置加工螺纹的螺距及旋向A处正下左右正常螺距、右旋螺纹B处正下左左正常螺距、左旋螺纹C处正下右左加大螺距、左旋螺纹D处正下右右加大螺距、右旋螺纹BCD3．主轴部件图10---11CA6140型车床主轴部件

1.4—螺母2.5—螺钉3.7—双列短圆柱滚子轴承

6—推力轴承8—螺母

主轴部件是车床的关键部分，在工作时承受很大的切削抗力。工件的精度和表面粗糙度很大程度上决定于主轴部件的刚度和回转精度。如图10--11所示为CA6140型车床主轴部件结构图。1．主轴部件精度要求主轴部件精度是指它在装配调整之后的回转精度，包括主轴的径向跳动、轴向窜动以及主轴旋转的均匀性和平稳性。

(1)主轴径向跳动(径向圆跳动)的检验。在锥孔中紧密地插入一根锥柄检验棒，将百分表固定在机床上，使百分表测头顶在检验棒表面上，旋转主轴，分别在靠近主轴端部的a点和距a点300mm远的b点检验。a、b的误差分别计算，主轴转一转，百分表读数的最大差值，就是主轴的径向跳动误差。为了避免检验棒锥柄配合不良的影响，拔出检验棒，相对主轴旋转90°，重新插入主轴锥孔内，依次重复检验4次，4次测量结果的平均值为主轴的径向跳动误差。主轴径向跳动量也可按图8--29b所示，直接测量主轴定位轴颈。主轴旋转一周，百分表的最大读数差值为径向跳动误差。常州机电学院高志坚139512108251、主轴的轴向窜动：允差0.01mm

检验工具：千分表、磁性表架和专用工具

检验方法：如图1-37所示，用专用装置在主轴轴线上加力F（F的值为消除轴向间隙的最小值），把千分表安装在机床固定部件上，然后使千分表表头沿主轴轴线触及专用装置的钢球；旋转主轴，千分表读数最大差值即为主轴的轴向窜动误差。常州机电学院高志坚139512108252、主轴轴肩支承面的端面跳动：允差0.02mm（此项精度只适用于可换卡盘的车床）

检验工具：千分表、磁性表架和专用工具

检验方法：如图1-38所示，用专用装置在主轴轴线上加力F（F的值为消除轴向间隙的最小值），把千分表安装在机床固定部件上，然后使千分表表头沿主轴轴线方向触及主轴轴肩支承面；旋转主轴，千分表读数最大差值即为主轴轴肩支承面的端面跳动误差。常州机电学院高志坚139512108253、主轴定心轴颈的径向跳动：允差0.01mm（此项精度只适用于可换卡盘的车床）

检验工具：千分表、磁性表架

检验方法：如图1-39所示，把千分表通过磁性表架安装在机床固定部件上，使千分表表头垂直于主轴定心轴颈并触及主轴定心轴颈；缓慢旋转主轴，千分表读数最大差值即为主轴定心轴颈的径向跳动误差。

图1-39主轴定心轴颈的径向跳动误差测量示意图常州机电学院高志坚139512108259、主轴锥孔轴线对回转轴线的径向跳动：

允差（近主轴端处）0.01mm；

允差（离主轴端300mm处）0.02mm

检验工具：千分表、磁性表架和检验芯棒

检验方法：将检验芯棒插在主轴锥孔内，把千分表通过磁性表架安装在机床固定部件上，使千分表表头垂直触及检验芯棒圆柱表面a和b处，如图1-36所示，缓慢旋转主轴，在a和b处分别记录千分表的最大读数差值。每测一次，需要将检验芯棒相对主轴孔旋转90°重新插入。在每个位置分别测量四次，取四次读数的算术平均值为主轴锥孔轴线对回转轴线的径向跳动误差。图1-36主轴锥孔轴线对回转轴线的径向跳动误差测量示意图CA6140型车床主轴装配图拆装CA6140型车床主轴

（一）拆装前准备1．拆装前检查任何机械必须进行拆前静态与动态性能检查，并在分析的基础上，制定初步的拆装方案后，才能进行零件拆卸。否则，盲目进行拆卸，只会事倍功半，导致设备精度下降，或者损坏零部件，引起新的故障发生。拆前检查主要是通过检查机械设备静态与动态下的状况，弄清设备的精度丧失程度和机能损坏程度，具体存在的问题及潜在的问题都要进行整理登记。机械设备的精度状态主要是指设备运动部件主要几何精度的精确程度。对于金属切削机床来说，它反映了设备的加工性能。对于机械作业性质的设备主要反映了机件的磨损程度。常用的装配方法

有完全互换法、不完全互换法、分组选配法、调整法及修配法。本任务在完成时主要采用完全互换法。完全互换法的工艺特点是配合件公差之和小于或等于规定的装配允差；装配操作简单，便于组织流水作业，有利于维修工作，对零件的加工精度要求较高，适用于零件数较少、批量大、零件可用经济加工精度制造的产品或虽零件数较多、批量较小，但装配精度要求不高者，如机床、汽车、拖拉机、中小型柴油机和缝纫机等产品中的一些部件装配。拆装CA6140型普通车床主轴

（1）拆装卡盘

（2）拆装CA6140型车床主轴组件①由主轴结构可以看出，主轴的各部分结构由左至右直径逐渐变粗，成阶梯状。因此，决定主轴拆卸应由左至右打出。主轴的前轴承为内孔以1：12的锥度与轴颈相配合的双列圆柱滚子轴承，前轴承要和主轴先一起拆下，最后才从主轴上拆下。②由于安装使用中轴承被预紧，使前后轴承圈间和轴承座、主轴轴颈的配合都很紧密，给拆卸带来困难。因此，在卸掉前端盖和后罩盖等零件后，必须先拧松圆螺母1、6、11、14，注意要松掉锁紧螺钉。（2）拆装CA6140型车床主轴组件③从主轴箱中拿出轴承5、衬套6、齿轮7、8、9、螺母11、衬套12等，最后，在主轴上的圆柱滚子轴承内圈端面上垫铜套将其敲出。④主轴拆卸过程中，充分研讨主轴的结构特点、工作原理、各零件的功用。应特别注意滚动轴承的位置及推力轴承的松紧圈朝向；注意零件的相互位置关系，做好记录。⑤随时清洗拆下的零件，掌握零件的清洗操作及方法的选择。⑥练习检查零件的表面磨损状况及缺陷；练习将拆下的零件按次序排放，以便主轴轴组装配训练检验：

主轴拆卸后检验主轴精度，在主轴的后端孔中镶一个闷头，闷头的中心粘一个钢球，将主轴放在支架上，主轴与支架接触部位分别擦拭干净，百分表触头抵于轴颈并转动主轴一周，测出误差修复：如误差超差可采用镀铬或刷镀、镶套等方法修复。2）主轴锥孔的检验与修复检验、修复检验：检验心棒插与主轴锥孔中，百分表触头抵于心棒两端，回转主轴一周分别测其跳动误差。修复：轻微磨损可采用研磨棒研磨或用绞刀铰削，磨损严重可精磨或机床总装后由自身刀架装车刀精车。3）主轴轴肩支承面的检验与修复

检验：对主轴施加一稳定的轴向力，将百分表触头抵于轴肩上，慢慢转动主轴测量端面跳动误差。修复：可在总装后精磨或精车。机床主轴部件的修理

主轴部件是机床实现旋转运动的执行体，由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件、密封件等所组成，它们带动工件或刀具旋转，传递动力和直接承受切削力，因此要求其轴线的位置准确稳定。它的回转精度决定了工件的加工精度，它的旋转速度在很大程度上影响机床的生产率。主轴部件是机床上的一个关键部件，其修理的日的是恢复或提高主轴部件的回转精度、刚度、抗振性、耐磨性，并达到温升低、热变形小的要求。

主轴的修理

1．主轴磨损或损伤的情况

各类机床主轴的结构形式、工作性质及条件各不相同，磨损或损坏的形式和程度也不一致，但总体来说，主轴的磨损常发生于以下部件：①与滚动轴承或滑动轴承配合的轴颈或端面；②与工件或刀具（包括夹头、卡盘等）配合的轴颈或锥孔；③与密封圈配合的轴颈；④与传动件配合的轴颈。修理前

根据主轴图样对主轴的尺寸精度、几何精度、位置精度和表面粗糙度进行检查。对于与滑动轴承配合的轴颈，若发现表面变色，应检查该处表面硬度。对于高速旋转的主轴，必要时应作探伤检查。经检查后，主轴有下列缺陷之一者，应予修复：1）有配合关系的轴颈表面有划痕或其表面粗糙度比图样要求的高一级。2）与滑动轴承配合的轴颈，其圆度和圆柱度超过原定公差。3）与滚动轴承配合的轴颈，其直径尺寸精度超过原图样配合要求的下一级配合公差或其圆度和圆柱度超过原定公差。4）有配合关系的轴颈孔、端面之间的相对位置误差超过原图样规定公差。主轴的修理方法（1）修理尺寸法即对磨损表面进行精磨加工或研磨加工，恢复配合轴颈表面几何形状、相对位置和表面粗糙度等精度要求，而调整或更换与主轴配合的零件（如轴承等），保持原来的配合关系。（2）标准尺寸法即用电镀（主要是刷镀）、堆焊、粘接等方法在磨损表面覆盖金属，然后按原尺寸及精度要求加工，恢复轴颈的原始尺寸和精度。（二）主轴轴承的修理

主轴部件上所用的轴承有滚动轴承和滑动轴承。滑动轴承具有工作平稳和抗振性好的特点，这是滚动轴承所难以替代的。而且各种多油楔的动压轴承及静压轴承的出现，使滑动轴承的应用范围得以扩大，特别是在一些精加工机床上，如外圆磨床、精密车床上均采用了滑动轴承。1.滚动轴承的调整和更换对于磨损后的滚动轴承，精度已丧失，应更换新件。对于新轴承或使用过一段时期的轴承，若间隙过大则需调整。2．轴承预紧确定方法

(1）测量法（2）感觉法此类方法不需要任何测量仪器，只根据修理人员的实际经验来确定内外隔圈的厚度差，应用也较广泛。滚动轴承的预紧

是指采用适当的方法使轴承滚动体和内，外套圈之间产生一定的预变形，以保持轴承内，外圈均处于压紧状态，使轴承带负游隙运行。

预紧的目的是：增加轴承的刚度；使旋转轴在轴向和径向正确定位，提高轴的旋转精度；降低轴的振动和噪声；减小由于惯性力矩所引起的滚动体相对于内，外圈滚道的滑动；补偿因磨损造成的轴承内部游隙变化；处长延长轴承寿命。

按预载荷的方向可分为轴向预紧和径向预紧，在实际应用中，球轴承多采用轴向预紧，圆柱滚子轴承为径向预紧。

轴向预紧

在大多数应用场合，向心轴承通过轴向预紧主要目的是提高轴承的径向刚度和角刚度。轴向预紧还能改变刚度的变化规律。两个相同型号的角接触球轴承或圆锥滚子轴承成对安装时，按照施加预载荷的方法，可分为定位预紧和定压预紧。

成对安装角接触球轴承通过预紧可显著提高支承系统的刚度。成对安装的圆锥滚子轴承通过预紧可提高刚度一倍。

定位预紧

定位预紧是指轴承的轴向位置在使用过程中保持不变的一种轴向预紧方式，如图1-15所示，可以通过调整两轴承之间的隔套的宽度以获得一定的预紧量。

与定位预紧相比，在相同预紧变形量时，定压预紧对支承系统轴向刚度的增加不显著。但在定位预紧时，轴和轴承座温度差所引起的轴向长度差，内外圈温度差引起的径向膨胀量等均会影响到预紧变形量，而定压预紧时，则不受影响。因此，必须根据具体技术要求选择预紧方式。通常，在要求高刚度时，选用定位预紧；在高速运转时，选用定压预紧。径向预紧

径向预紧的目的是为了增加载荷区内的滚动体数，提高支承刚度。在高速圆柱滚子轴承中，径向预紧可以减小在离心力作用下，滚动体与滚道打滑的现象。

圆锥形内孔的轴承，用锁紧螺母调整内圈与紧定套的相对位置，减小轴承的径向游隙，实现径向预紧。

最后试车验收常州机电学院高志/p>