《中級機(jī)修鉗工》學(xué)習(xí)單元5 典型零部件的維修 課件

中級機(jī)修鉗工學(xué)習(xí)單元5：典型零部件的維修

四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)習(xí)單元5：典型零部件的維修

任務(wù)一：主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配學(xué)習(xí)單元5典型零部件的維修

學(xué)習(xí)目標(biāo)——掌握主軸結(jié)構(gòu)及其裝配調(diào)整方法，滾動(dòng)軸承的定向裝配法；了解機(jī)床維修常用檢具的分類、用途及規(guī)格；掌握導(dǎo)軌直線度誤差的計(jì)算方法；了解靜平衡原理、特點(diǎn)，掌握其操作要點(diǎn)；能夠?qū)C(jī)床主軸組件、導(dǎo)軌副及動(dòng)壓式滑動(dòng)軸承進(jìn)行維修。1．主軸采用調(diào)心滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)。調(diào)心滾子軸承廣泛應(yīng)用在車床、鏜床、銑床和磨床的主軸機(jī)構(gòu)中，這些軸承旋轉(zhuǎn)精度高、剛性好、承載能力大、結(jié)構(gòu)尺寸小、徑向間隙可以調(diào)整，調(diào)整方法簡單。子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配圖1C630車床的主軸結(jié)構(gòu)子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配

①軸承功用：

選用精密級的調(diào)心滾子軸承，工作時(shí)承受切削時(shí)的徑向力，調(diào)整軸承間隙，可以控制主軸的徑向圓跳動(dòng)。②特點(diǎn)：這種主軸結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于：當(dāng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱后，允許主軸向前端作軸向伸長，而不致影響調(diào)心滾子軸承(前軸承)所調(diào)整的徑向間隙，因此不會(huì)使主軸受體積膨脹力而變形。子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配2．滾動(dòng)軸承的定向裝配

滾動(dòng)軸承的定向裝配是使軸承內(nèi)圈的偏心(徑向圓跳動(dòng))與軸頸的偏心；軸承外圈的偏心與軸承座孔的偏心，都分別配置于同一軸向截面內(nèi)，并按一定的方向裝配。定向裝配的目的：

是抵消一部分相配尺寸的加工誤差，從而可以提高主軸的旋轉(zhuǎn)精度。對于旋轉(zhuǎn)精度要求很高的主軸，裝配滾動(dòng)軸承時(shí)，應(yīng)采用定向裝配法。

定向裝配前的主要工作：

是要測出滾動(dòng)軸承及其相配零件配合表面的徑向圓跳動(dòng)和方向。子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配（1）裝配誤差分析

主軸的旋轉(zhuǎn)精度與滾動(dòng)軸承內(nèi)環(huán)的徑向圓跳動(dòng)有關(guān)，也與主軸軸頸的徑向圓跳動(dòng)有關(guān)。在裝配時(shí)如能合理選配并正確安裝，將這兩種誤差相互抵消一部分，則可較好地提高主軸旋轉(zhuǎn)精度。（2）分組裝配法成批生產(chǎn)中可事先將一批主軸和軸承按軸頸和軸承內(nèi)圈的實(shí)測徑向圓跳動(dòng)量分成幾組，然后取徑向圓跳動(dòng)量接近的軸頸與軸承分組裝配，并將各自的偏心部位按相反方向安裝。子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配圖2徑向圓跳動(dòng)的合成子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配

（2)在機(jī)修中為了減少主軸徑向圓跳動(dòng)量，前后兩組(或兩個(gè))軸承內(nèi)環(huán)的徑向圓跳動(dòng)的最高點(diǎn)，應(yīng)裝在同一方向，并與主軸錐孔中心線偏差量的最高點(diǎn)相反。否則總徑向圓跳動(dòng)誤差因產(chǎn)生疊加現(xiàn)象而增大。另外后軸承的精度應(yīng)比前軸承低一級。如果后軸承的精度與前軸承精度相同，甚至還高一些，則主軸的徑向圓跳動(dòng)量反而加大。子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配按圖5-2a)裝配，其徑向圓跳動(dòng)量最小，即：圖5-2e)為后軸承精度比前軸承高，主軸的徑向圓跳動(dòng)量反而增大。子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配

（2）裝配要點(diǎn)

對旋轉(zhuǎn)精度高的主軸部件采用定向裝配，關(guān)鍵是測出滾動(dòng)軸承內(nèi)、外圈，主軸軸頸配合表面及殼體孔的徑向圓跳動(dòng)量和方向。1)滾動(dòng)軸承內(nèi)圈和軸頸徑向圓跳動(dòng)的測量如下圖所示，將主軸l的兩軸頸放在一對等高的精密V形塊2上，在主軸錐孔內(nèi)插入量棒3，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，用指示表可測得量棒圓周上的最高點(diǎn)，在對應(yīng)的主軸素線上，便是最低點(diǎn)的方向。圖4主軸徑向圓跳動(dòng)的測量

1一主軸2一V形塊3一量棒子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配2)滾動(dòng)軸承外圈和殼體孔徑向圓跳動(dòng)的測量分別如圖5和6所示，圖5中測量時(shí)，內(nèi)圈同定不轉(zhuǎn)，外圈端面上加以均勻的測量負(fù)荷F，使外圈旋轉(zhuǎn)一周以上，用指示表便可測得外圈的徑向圓跳動(dòng)誤差及其方向。圖6中，將軸承座(殼體)1兩端放在成對等高的精密V形塊2上，轉(zhuǎn)動(dòng)殼體，用指示表便可測得兩端內(nèi)孔的徑向圓跳動(dòng)誤差及其方向。

圖5-5滾動(dòng)軸承外圈徑向圓跳動(dòng)誤差的測量圖5-7殼體孔徑向圓跳動(dòng)誤差的測量子任務(wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配（3）裝配步驟

通過以上徑向圓跳動(dòng)誤差的測量，已經(jīng)確定了徑向圓跳動(dòng)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，故定向裝配步驟如下：1)使?jié)L動(dòng)軸承內(nèi)圈的最高點(diǎn)與主軸軸頸的最低點(diǎn)相對應(yīng)。

2)使?jié)L動(dòng)軸承外圈最高點(diǎn)與殼體孔的最低點(diǎn)相對應(yīng)。

3)前后兩個(gè)滾動(dòng)軸承的徑向圓跳動(dòng)量不等時(shí)，應(yīng)使前軸承的徑向圓跳動(dòng)量比后軸承?。鹤尤蝿?wù)一、主軸及滾動(dòng)軸承的定向裝配任務(wù)二：花鍵花鍵聯(lián)接是兩零件上等距分布且齒數(shù)相同的鍵齒相互聯(lián)接，并傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)的形式，即花鍵聯(lián)接由帶鍵齒的軸(外花鍵)和輪轂(內(nèi)花鍵)組成。子任務(wù)一、特點(diǎn)1．特點(diǎn)a．優(yōu)點(diǎn)1)定心精度高；2)導(dǎo)向性好；3)承載能力強(qiáng)；4)傳遞轉(zhuǎn)矩較大；5)聯(lián)接可靠；b．缺點(diǎn)制造困難。子任務(wù)一、特點(diǎn)

2.分類安裝鍵齒形成分為兩類：矩形花鍵和漸開線花鍵。矩形花鍵連接如圖a，漸開線花鍵連接如圖b所示。

子任務(wù)二、分類1)矩形花鍵

因其加工容易，故應(yīng)用廣泛。其定心(即花鍵副工作軸線位置的限定)方式有三種：

1)小徑d定心（圖a）2)大徑D定心（圖b）3)齒側(cè)(即鍵寬B）定心（圖c）。子任務(wù)二、分類2)漸開線花鍵

1)鍵齒采用齒形角為30。的漸開線齒形，故齒根較厚，強(qiáng)度高，承載能力大。

2)加工工藝與齒輪相同。

3)通常采取齒側(cè)定心方式，故可自動(dòng)定心(也可采取大徑定心方式)。

4)常用于載荷較大、定心精度要求較高，尺寸較大的聯(lián)接。子任務(wù)二、分類任務(wù)三：導(dǎo)軌直線度誤差的計(jì)算方法用一塊250mm×180mm(厚3～5mm)的橡膠板做成標(biāo)板，表面涂白漆，其上畫出坐標(biāo)格代替坐標(biāo)紙，如下圖。水平儀在讀數(shù)后，即用大頭針插在坐標(biāo)格的相應(yīng)位置處。測量完畢，全部插好大頭針，用細(xì)銅絲或尼龍線連接各大頭針組成曲線，再用直尺作包容線或頭尾連線，看最大坐標(biāo)的“格數(shù)”，再查一下坐標(biāo)值換算表即是直線度的誤差線值。子任務(wù)一、導(dǎo)軌直線度運(yùn)動(dòng)曲線的簡便繪制及誤差計(jì)算法

要確定機(jī)床導(dǎo)軌全長內(nèi)直線度誤差，規(guī)定采用坐標(biāo)值計(jì)算誤差(線值法)時(shí)，亦可用數(shù)學(xué)運(yùn)算方法來代替作圖法，不需要繁瑣的作圖手續(xù)：導(dǎo)軌直線度采用數(shù)學(xué)運(yùn)算方法的原理是將運(yùn)動(dòng)曲線的坐標(biāo)位置進(jìn)行變換，使曲線首尾兩端點(diǎn)的連線與橫坐標(biāo)軸0—x重合，然后將各檔的斜率換算成坐標(biāo)點(diǎn)，就能在這組數(shù)字中找到運(yùn)動(dòng)曲線的誤差：運(yùn)算方法可以分為以下四個(gè)步驟：

1．將原始讀數(shù)交換成與墊鐵(檢具)長度相適應(yīng)的斜率△h值。

2．計(jì)算各檔△h值代數(shù)和的平均值e。

3．各檔舭值減去(平均值為負(fù)時(shí)，則加上)一個(gè)平均值e。4．用疊加法變換坐標(biāo)點(diǎn)，其中最大坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)值就是導(dǎo)軌全長的誤差。子任務(wù)二、導(dǎo)軌全長內(nèi)直線度誤差的數(shù)學(xué)運(yùn)算法例：導(dǎo)軌全長2m，水平儀墊鐵長250mm，用分度值0．02／1000的水平儀，測得8檔讀數(shù)，求導(dǎo)軌全長上的誤差。

讀得8檔讀數(shù)(格)K：+2，+1.5，+1，+1，+0.5,0，-0.5，-1.5①換算檢具相應(yīng)長度△h（um）值

△h=0.02×250×K+10，+7.5，+5，+5，+2.5,0，-2.5，-7.5②計(jì)算代數(shù)和的平均值e③各檔△h減去平均值e：+7.5，+5，+2.5，+2.5，0，-2.5，-5，-10子任務(wù)二、導(dǎo)軌全長內(nèi)直線度誤差的數(shù)學(xué)運(yùn)算法④變換坐標(biāo)點(diǎn)：子任務(wù)二、導(dǎo)軌全長內(nèi)直線度誤差的數(shù)學(xué)運(yùn)算法任務(wù)四：動(dòng)壓滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承按其油膜形成的方式，可分為液體動(dòng)壓軸承和液體靜壓軸承。液體動(dòng)壓軸承是指運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為純液體摩擦潤滑，液體動(dòng)壓滑動(dòng)軸承，它是通過在軸承和軸之間形成一層油膜，從而將軸承和軸完全的隔離開來。任務(wù)四：動(dòng)壓滑動(dòng)軸承1、動(dòng)壓軸承的工作原理

圖10液體動(dòng)壓潤滑過程子任務(wù)一、動(dòng)壓軸承的工作原理動(dòng)壓滑動(dòng)軸承，它是通過在軸承和軸之間形成一層油膜，從而將軸承和軸完全的隔離開來。

?

在啟動(dòng)階段，軸承內(nèi)表面和軸會(huì)形成一個(gè)鍥形油膜。

?

正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主軸是浮在油膜上。

?

從理論上說，動(dòng)壓滑動(dòng)軸承可以提供無限的使用壽命。因?yàn)槌嗽趩?dòng)和停機(jī)時(shí)，運(yùn)行階段軸承與主軸沒有直接接觸，從而避免了磨損。參考上圖：

在啟動(dòng)階段，軸承內(nèi)表面和軸會(huì)形成一個(gè)鍥形油膜，軸會(huì)沿著軸承內(nèi)壁向上爬升，同時(shí)潤滑油從鍥形進(jìn)入軸底部產(chǎn)生油壓，將軸抬起

正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主軸是浮在油膜上，油壓和載荷達(dá)到平衡，在軸和軸瓦間形成穩(wěn)定的油膜。從理論上說，動(dòng)壓滑動(dòng)軸承可以提供無限的使用壽命。因?yàn)槌嗽趩?dòng)和停機(jī)時(shí)，運(yùn)行階段軸承與主軸沒有直接接觸，從而避免了磨損。子任務(wù)一、動(dòng)壓軸承的工作原理形成液體動(dòng)壓潤滑必須具備以下條件：子任務(wù)一、動(dòng)壓軸承的工作原理①兩摩擦面有足夠的相對運(yùn)動(dòng)速度；②潤滑劑有適當(dāng)?shù)恼扯龋虎蹆杀砻骈g的間隙是收斂的。2、動(dòng)壓軸承的特點(diǎn)

動(dòng)壓軸承工作狀態(tài)時(shí)為液體動(dòng)壓潤滑，摩擦只發(fā)生在潤滑劑的分子間，所以摩擦阻力很小，滑動(dòng)表面不易磨損，是一種理想的工作狀態(tài)。動(dòng)壓軸承運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單、噪聲小，有較大的剛度和抗過載能力等特點(diǎn)。它的承載能力依賴于主軸的轉(zhuǎn)速，速度的變化影響油膜的厚度，在低速重載、變速及變向的工作狀況下，不能正常工作。在啟動(dòng)和停車時(shí)，由于速度變化，必然會(huì)出現(xiàn)混合摩擦和邊界摩擦。因此，它的精度、壽命是有限的。

子任務(wù)二、動(dòng)壓軸承的特點(diǎn)設(shè)計(jì)上:

更高的轉(zhuǎn)速

更好的承載能力，能夠同時(shí)承受徑向和軸向載荷

消除震動(dòng)

應(yīng)用在有熱源的地方時(shí)，仍能保證良好的冷卻效果

低磨擦

理論上無限的使用壽命

安裝維護(hù)方便

自動(dòng)對中，易于安裝。

運(yùn)行穩(wěn)定，無噪音，長壽命。子任務(wù)二、動(dòng)壓軸承的特點(diǎn)動(dòng)壓軸承按照油楔形式，可分為單油楔動(dòng)壓軸承和多油楔動(dòng)壓軸承兩種。(1)單油楔動(dòng)壓軸承單油楔動(dòng)壓軸承有兩種形式：內(nèi)錐外柱式軸承，如圖11所示；內(nèi)柱外錐式軸承，如圖12所示。

子任務(wù)三、動(dòng)壓軸承的分類圖12內(nèi)柱外錐式軸承圖11內(nèi)錐外柱式軸承(2)多油楔動(dòng)壓軸承多油楔動(dòng)壓軸承按具體結(jié)構(gòu)形式不同，可分為：1)剛性多油楔動(dòng)壓軸承：圖11為剛性多油楔動(dòng)壓軸承，

圖11剛性多油楔動(dòng)壓軸承子任務(wù)三、動(dòng)壓軸承的分類-2)薄壁變形多油楔軸承：薄壁變形多油楔軸承的油楔是靠裝配時(shí)使軸承薄壁產(chǎn)生變形來形成的，其結(jié)構(gòu)如圖12所示。該軸承的間隙可以調(diào)整得很小，油膜剛度較大，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。圖12薄壁變形多油楔軸承子任務(wù)三、動(dòng)壓軸承的分類-3)自動(dòng)調(diào)位軸承：自動(dòng)調(diào)位軸承常有三瓦式和五瓦式多油楔動(dòng)壓軸承兩種。如圖13a和13b所示。目前，短三瓦自動(dòng)調(diào)位軸承是在各種普通精度的磨床砂輪主軸部件上用得最廣泛的一種軸承。

無論軸承載荷與否，各油楔均可形成承載油膜，力圖使軸的軸心處于無偏移狀態(tài)，故它的回轉(zhuǎn)精度高，剛度好。圖13薄壁變形多油楔軸承子任務(wù)三、動(dòng)壓軸承的分類任務(wù)五：機(jī)床維修常用的檢具要求：其技術(shù)條件、用途是要掌握的重點(diǎn)，應(yīng)記住!1．用途檢驗(yàn)棒在機(jī)床修理中檢查主軸套筒類零部件的徑向圓跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)、同軸度、相交度、平行度；也可檢查主軸錐孔與導(dǎo)軌的平行度，主軸中心線和尾座中心線對床身導(dǎo)軌的等高等。子任務(wù)一、檢驗(yàn)棒要求：其技術(shù)條件、用途是要掌握的重點(diǎn)，應(yīng)記住!2．材料及結(jié)構(gòu)

檢驗(yàn)棒是一種比較精密的測量工具，一般是用工具鋼制造，經(jīng)過精密加工及熱處理。其結(jié)構(gòu)要具有足夠的剛性，以防止在使用中發(fā)生變形。為了減輕重量，可以做成空心的：為了便于裝拆、保管、可在檢驗(yàn)棒上加工出拆卸螺紋及吊掛用小孔。使用完后一定要清洗干凈，涂上防銹油，保存在木盒中或垂直吊掛起來。子任務(wù)一、檢驗(yàn)棒3．分類

檢驗(yàn)棒根據(jù)零件結(jié)構(gòu)形式和檢查精度項(xiàng)目不同，做成帶標(biāo)準(zhǔn)錐柄的檢驗(yàn)棒。在中小型機(jī)床中，一般采用的是莫氏錐孔；在銑床中常用7：24錐孔；在重型機(jī)床中則用1：20米制錐度。

按用途可分為兩種：

一種是用于檢驗(yàn)徑向圓跳動(dòng)、平行度、同軸度的長檢驗(yàn)棒；另一種是用于檢驗(yàn)軸向竄動(dòng)和相交度的短檢驗(yàn)棒。

1)帶莫氏錐柄的長檢驗(yàn)棒：其形狀如圖14。子任務(wù)一、檢驗(yàn)棒圖14帶莫氏錐柄的長檢驗(yàn)棒1-棒體2-拆卸螺母3-堵頭

2)帶莫氏錐柄的短檢驗(yàn)棒子任務(wù)一、檢驗(yàn)棒

3)帶7:24錐度的長檢驗(yàn)棒子任務(wù)一、檢驗(yàn)棒

4)帶7:24錐度的短檢驗(yàn)棒子任務(wù)一、檢驗(yàn)棒在機(jī)床大修中，環(huán)規(guī)是一種不可缺少的量具。主要作用是用來配磨檢驗(yàn)棒錐面和研磨棒的錐面。

1．莫氏錐體環(huán)規(guī)莫氏錐體環(huán)規(guī)形狀如下圖所示。子任務(wù)二、環(huán)規(guī)技術(shù)條件材料：0～4號(hào)莫氏錐度用T12A，5～6號(hào)莫氏錐度用15銅滲碳淬火或用T12A。熱處理56～62HRC，非工作表面發(fā)藍(lán)。萸氏錐度孔以標(biāo)準(zhǔn)塞規(guī)研點(diǎn)檢查，其接觸面積應(yīng)在95％以上，并要求均勻分布。表1：莫氏錐度環(huán)規(guī)規(guī)格子任務(wù)二、環(huán)規(guī)2．7：24錐度套規(guī)，其形狀如下圖所示。子任務(wù)二、環(huán)規(guī)塞規(guī)的外錐體是精度很高的標(biāo)準(zhǔn)外錐體。塞規(guī)主要作為配磨環(huán)規(guī)錐孔及檢驗(yàn)機(jī)床主軸錐孔用，尤其是精密機(jī)床修理更離不開塞規(guī)。

1．莫氏錐體塞規(guī)莫氏錐體塞規(guī)形狀如下圖所示。子任務(wù)三、塞規(guī)2.7:24錐體塞規(guī)，其形狀如下圖所示。子任務(wù)三、塞規(guī)任務(wù)六：靜平衡任務(wù)六：靜平衡

為了防止機(jī)器在工作時(shí)出現(xiàn)不平衡的離心力，對于尚未安裝的旋轉(zhuǎn)零、部件都需要預(yù)先進(jìn)行平衡，將旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的重心調(diào)整到轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上，使構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心慣性力矩等于零。一、原理

在旋轉(zhuǎn)件較輕的一邊附加重量(配重法)或在較重的一邊通過鉆、銑等機(jī)械加工方法以減輕重量(去重法)而使零件恢復(fù)平衡的辦法就是靜平衡，如下圖所示。子任務(wù)一、原理圖14靜平衡原理a)自然平衡狀態(tài)b)不平衡狀態(tài)c)靜平衡

1)平衡重物的大小和位置是在零、部件處于靜止?fàn)顟B(tài)中確定的。2)靜不平衡的消除是在靜平衡架上進(jìn)行的。3)靜平衡主要用來平衡長度與直徑比小于0.2的盤形零件，此時(shí)力偶矩可忽略不計(jì)，不論零、部件旋轉(zhuǎn)速度大小，均可采用靜平衡。子任務(wù)二、特點(diǎn)靜平衡裝置主要有圓柱式平衡架和棱形平衡架兩種，如圖14所示。將導(dǎo)軌換成滾輪，即為滾輪式平衡架。這類裝置的缺點(diǎn)是：零件兩端的軸徑不相等時(shí)，不能進(jìn)行平衡；還有一種平衡架，一端可作升降調(diào)整，可用于平衡軸頸不相等的零件。

子任務(wù)三、裝置圖15靜平衡裝置a)圓柱式平衡架b)棱形平衡架

1)在靜平衡裝置上對旋轉(zhuǎn)零、部件進(jìn)行靜平衡，要先對裝置的平行導(dǎo)軌進(jìn)行水平調(diào)整，以防止平衡心軸產(chǎn)生軸向傾斜或沿斜坡滾動(dòng)。2)在旋轉(zhuǎn)件較輕的一邊附加重量(稱之為配重法