机电设备故障诊断与维修课程设计.doc
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《机电设备故障诊断与维修课程设计》说明书
目录
摘要 1
1、轴的修复方法 2
1.2具体磨损与修复方法 3
1.3复工艺卡片 4
2、修理后主轴部件的零件精度的检验 6
2.1主轴检验精度要求 6
2.1主轴检验方法 6
2.1.1主轴锥孔中心线径向跳动的检验 7
2.1.2主轴定心轴颈径向跳动的检查方法 7
2.1.3主轴端面跳动和轴向窜动的检验 8
3、轴修复完毕精度检验记录表 9
3.1孔中心线径向跳动精度检验记录表 9
3.2心轴颈径向跳动精度检验记录表 10
3.3轴向窜动精度检验记录表 11
3.4端面跳动精度检验记录表 12
4、实习体会 13
参考文献 14
摘要
机床主轴组件是机床的主要部件,除了要有高的回转精度外,还要有足够的刚性和良好的抗振性。
主轴组件通常由主轴、主轴轴承和安装在主轴上的传动件等组成。
车床经多年使用后,由于正常的机械磨损或主轴锥孔因长期受力而铁屑在孔内没清理干净以及主轴撞机等原因,使锥孔精度会下降,主轴轴承精度降低或丧失,车床工作噪音过大,严重影响加工精度和加工工件面粗糙度。
经主轴检测棒测量,跳动很大,甚至达二三十丝,会产生以下影响:
影响加工精度,因为刀具偏摆使加工量比程序刀具路径吃很多量,加工外圆圆变小,加工内圆圆孔变大,镗孔精度也同样不准;加工工件面粗糙度不良,主轴转动是刀具偏摆,使工件加工面有振刀痕迹,表面粗糙度下降;刀具寿命明显缩短,经常断刀;使主轴寿命大大缩短。
CA6140车床主轴标准精度要求（GB4020-83）为:
（1）主轴的轴向窜动0.01mm。
（2）主轴轴肩支承面的跳动0.02mm。
（3）主轴定心轴颈的径向跳动0.01mm。
（4）主轴锥孔轴线的径向跳动:
①靠近主轴端面0.01mm;②距主轴端面在300mm测量长度上为0.02mm.机床修复是按照设备工艺平面布置图及有关安装技术要求，将已到货并经开箱检查合格的外购设备或大修、改造、自制设备，安装在规定的基础上，进行校平、固定，达到安装规范的要求，并通过调试、运转、验收，使之满足生产工艺的要求。
关键字：
主轴、修复、精度检验
1、轴的修复方法
1.1轴的修复方法
1.1.1电镀修复法（镀铬）
（1）优点：
镀铬层的硬度高，摩擦因数小，耐磨性高，导热率比钢和铸铁高40%，具有较高的化学稳定性，能长时间保持光泽，抗腐蚀性强，镀铬层与机体金属釉很高的结合强度。
（2）镀铬层的缺点：
性脆，它只能承受均匀分布的载荷，受冲击容易破裂。
而且随着镀铬层的厚度的增加，镀层强度，疲劳强度也随着降低。
（3）镀铬层应用广泛。
可用来修复零件尺寸和强化零件表面，如补偿零件磨损失去的尺寸。
但是，补偿尺寸不因该过大，通常镀铬层厚度控制在0.3毫米以内为宜。
但是必须注意，由于镀铬电解液使强酸，其蒸气毒性大，污染环境，劳动条件差，由此需采取有效措施加以防范。
1.1.2热喷涂修复法
（1）优点：
使用材料广，喷涂的材料可以是金属、合金，可以是非金属。
涂层的厚度不是严格限制，可以从0.05毫米到几毫米，而且涂层组织多孔，易存油，润滑性都较好。
喷涂时工件表面温度低，不会引起零件变形和金相组织改变。
设备不太复杂，工艺简便，可以在现场作业。
对与失效零件修复的成本低，周期生产效率低。
（2）缺点；喷涂层结合程度有限，喷涂前面需经过毛糙处理，会将死零件的强度和刚度；而且多孔组织也易发生腐蚀；不宜用于窄小零件表面和受冲击载荷的零件修复。
1.1.3刮研修复法
优点：
1）可以按照实际使用要求将导轨或工件平面的几何形状刮成中凹或中凸等各种特殊形状，以解决机械加工不易解决的问题，消除有一般机械加工所遗留的误差。
2）刮研是手工作业，不受工件形状、尺寸和位置的限制。
3）刮研中切削力小，产生热量小，不易引起工件受热变形和热变形。
4）刮研表面接触点分布均匀，接触精度高，如采用宽刮法还可以形成油楔，润滑性好，耐磨性高。
5）手工刮研掉的金属可以小到几微米以下，能够达到很高的精度要求。
缺点：
功效低，劳动强度大。
但尽管如此，在机械设备修理中，刮研法仍占有重要地位。
如导轨和相对滑动面之间，轴和滑动轴承之间，导轨和导轨之间，部件与部件的固定配合面，两相配零件的密封表面等，都可以通过刮研而获得良好的接触率，增加运动副的承载能力和耐磨性，提高导轨和导轨之间的位置精度；增加连接部件间的连接刚性；使密封表面的密封性提高。
因此，刮研法广泛地应用在机械制造及修理中。
对于尚未具备导轨磨床的中小型企业，需要对机床导轨进行修理时，仍采用刮研修复法。
1.1.4粘接修复法
（1）优点：
不受材质限制，各种相同材料或异种材料均可粘接：
粘接的工艺温度不高，不会引起母材金相组织的变化和热变形，不会产生裂纹等缺陷。
因而可以粘补铸铁件，铝铸件和薄件，细小件等；粘接时不破坏原件强度，不易产生局部应力集中。
与铆接，螺纹联接，焊接相比，减轻结构重量20%~25%，表面美观平整；工艺简便，成本低，工期短，便于现场修复；胶缝有密封，耐磨，耐腐蚀和绝缘等性能。
（2）缺点：
不耐高温；抗冲击，抗剥离，抗老化的性能差；粘接强度不高；粘接质量的检查较为困难
1.1.5电刷镀的特点
设备简单，工艺灵活，操作方便。
工件尺寸形状不受限制，尤其可以在现场不解体进行修复，结合强度高，沉积速度快，工件加热温度低，镀层厚度可以精确控制操作安全可靠，对环境污染小，不含毒品无防火要求，适应材料广。
电刷镀可以恢复超差零件的名义尺寸和几何形状，恢复零件的局部损伤，修补槽镀缺陷。
改善零件表面的性能等等。
1.2具体磨损与修复方法
a、磨损
1、表面1、2的圆度公差0.005mm。
2、表面3、4轴线对表面1、2轴线的同轴度公差为0.005mm
3、锥孔表面5对表面1、2轴线的径向圆跳动公差为0.005mm
b、修复方法
1、主轴支撑轴颈磨损，采用修复尺寸法或刷镀的方法修复。
2、莫氏锥孔磨损，采用磨削的方法修复表面精度。
3、主轴变形，由于是弯曲变形的普通精度主轴，采用较直法修复。
1.3修复工艺卡片
序号
主轴部分
修理方法
到达设计尺寸
到达修配等级精度
1
轴上键槽
堆焊修理，转位新铣
键槽加宽，重新配置新健
2
花键
堆焊重铣或镀铁后磨
----
3
轴上螺纹
堆焊，重新车螺纹
车成小一级螺纹
4
圆锥孔
----
磨刀较大尺寸
5
轴上销孔
----
较大一些
（1）主轴精度的检查与修理
1）主轴精度的检查可以在V形架上测量主轴精度，方法是将前后轴颈1、2分别置于V形架和可调V形架上，主轴后端孔中镶人一个带中心孔的堵头，孔内放一钢珠，钢珠顶住挡铁以控制主轴轴向移动。
校正后转动主轴，用百分表分别检查各轴颈、轴肩及主轴锥孔相对轴颈1、2的径向圆跳动和端面圆跳动，也可以在车床上测量主轴精度，与上述方法相同。
修复：
如误差超差可采用镀铬或刷镀的方法修复。
（因超出钳工工作范围，简单了解。
）
2）主轴锥孔的检验与修复
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。
2）主轴的调整与检验
装配：
采用定向装配法。
调整：
先松开调整螺母上的紧固螺钉，顺时针旋转调整螺母，使带锥度的轴承内圈沿轴向移动。
（要求：
最高转速无过热，手动转动无阻滞。
后轴承调整方法与前轴承相同。
）
检验：
用百分表检验主轴径向跳动误差。
修复：
如跳动超差一般调整前轴承。
2、修理后主轴部件的零件精度的检验
2.1主轴检验精度要求
CA6140车床主轴标准精度要求（GB4020-83）为:
（1）主轴的轴向窜动0.01mm。
（2）主轴轴肩支承面的跳动0.02mm。
（3）主轴定心轴颈的径向跳动0.01mm。
（4）主轴锥孔轴线的径向跳动:
①靠近主轴端面0.01mm;②距主轴端面在300mm测量长度上为0.02mm.
2.1主轴检验方法
主轴精度的检查可以在V形架上测量主轴精度（图10--38），方法是将前后轴颈1、2分别置于V形架和可调V形架上，主轴后端孔中镶人一个带中心孔的堵头，孔内放一钢珠，钢珠顶住挡铁以控制主轴轴向移动。
校正后转动主轴，用百分表分别检查各轴颈、轴肩及主轴锥孔相对轴颈1、2的径向圆跳动和端面圆跳动，也可以在车床上测量主轴精度（图10---39），与上述方法相同。
图10--39车床上测量主轴精度
2.1.1主轴锥孔中心线径向跳动的检验
图4-18 主轴锥孔中心线径向跳动的检验方法
2.1.2主轴定心轴颈径向跳动的检查方法
图4-19 各种主轴定心轴颈径向跳动的检验方法
2.1.3主轴端面跳动和轴向窜动的检验
图4-20 主轴端面跳动的检验方法
图4-21 轴向窜动的检验方法1—锥柄短检验棒 2—磁力表架
3、轴修复完毕精度检验记录表
3.1孔中心线径向跳动精度检验记录表
检测项目
1.主轴锥孔中心线径向跳动的检验方法
检测方法
检测范围mm
允许误差mm
实测mm
Ⅰ级
≤0.01mm
0.008mm
此项检验是在CA6140型车床上进行，将300mm锥度检验棒插入主轴孔中，用千分表分别在a,b处检验，检验棒对主轴ａ处时点，允许误差0.01mm,b处是远端误差0.02mm.
在溜板每1m行程上
0.02
0.04
在溜板全部行程上
>500—1000
0.02
3.2心轴颈径向跳动精度检验记录表
检测项目
2.主轴定心轴颈径向跳动的检查方法
检测方法
检测范围mm
允许误差mm
实测mm
Ⅰ级
≤0.02mm
0.01mm
固定百分表，使其测头触及主轴轴肩支承面上，沿主轴轴线加一力F，慢旋转速主轴百分表。
放置在圆周相隔一定间隔的一系列位置上检验，其中最大误差值就是包括轴向窜动误差内的轴肩支承面得跳动误差。
在溜板每1m行程上
0.02
0.04
在溜板全部行程上
>500—1000
0.02
3.3轴向窜动精度检验记录表
检测项目
3.主轴的轴向窜动检验方法
检测方法
检测范围mm
允许误差mm
实测mm
Ⅰ级
≤0.01mm
0.008mm
将平头百分表固定在机床上，使百分表测头顶在主轴中心孔上的钢球上，带锥孔的主轴锥孔中插入一根锥柄短检验棒，中心孔中装有钢球，旋转主轴检验，百分表读数最大差值就是轴向的窜动数值。
在溜板每1m行程上
0.02
0.03
在溜板全部行程上
>500—1000
0.02
3.4端面跳动精度检验记录表
检测项目
4.主轴的端面跳动检验方法
检测方法
检测范围mm
允许误差mm
实测mm
Ⅰ级
将百分表测头顶在主轴轴肩支撑面靠近边缘的位置，旋转主轴，分别在相隔180度的a、b两点检验。
百分表两次读数的最大差值，就是主轴支撑面的跳动数值。
在溜板每1m行程上
0.02
0.03
在溜板全部行程上
>500—1000
0.02
4、实习体会
为期一周的机械制造工艺学课程设计已经接近尾声，在各位老师的指导下，本次课程设计得以顺利完成。
通过本次《机械制造工艺学》课程设计，深化了自己对理论知识的理解和掌握，理论联系实际的学习方式让我懂得了学习的乐趣。
前期以设计，计算，选型为主，后期则将重点放在校核与画图上。
两周时间，几乎天天埋头于公式、手册之中，可谓废寝忘食。
为了加强锻炼，我采用了计算机绘图。
并且细化到了每一个零部件的倒角、圆角；图中的每一处重要的尺寸、结构都严格按照国家的相关标准设计绘制。
说明书方面，也充分发挥了计算机的优势，结合我所掌握的全部知识，使其具有图文并貌的页面，并且尽量靠近毕业设计的编写格式。
尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了设计一个完整机械的步骤与方法;也对机械制图、AutoCAD软件有了更进一步的掌握。
对我来说,收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力.在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节。
在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。
通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！
参考文献
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机械工业出版社，2003.
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机械工业出版社，2011.
[3]周家华，黄倚冰.高职院校毕业设计（论文）指南[M].江苏：
南京大学出版社.
[4]晏初宏.机械设备修理工艺学[M].北京：
机械工业出版社，2011.
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常州机电职业技术学院出版社，2010.
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机械工业出版社，2010.
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中国劳动社会保障出版社，2007.
[8]范军，《金工实习》，中国劳动社会保障出版社出版，2006年7月第一版
[9]恽达明，《金属切削机床》，机械工业出版社，2008年1月第一版
[10]周乾静，《机械常识》，华中科技大学出版社，2008年9月第一版
[11]铁维麟，《机床使用保养调整》，冶金工业出版社，2000年4月第一版
[12]肖继德，《机床夹具设计》，机械工业出版社，2005年9月第二版
[13]姜华平，《钳工工艺学》，中国劳动社会保障出版社出版，2005年6月第四版
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