CA6140车床主轴修理课程设计.docx
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CA6140车床主轴修理课程设计
课程设计
课程机械设备修理工艺学
题 目CA6140车床主轴修理
系 部机械工程系
班 级设备1032
任务书············································3
内容摘要······················7
CA6140卧式车床的简介·····························7
一、概论·······································8
二、机床修前准备······························10
三、修理过程
3.1.主轴部件常见的故障、失效形式及预检·········13
3.2.拆卸主轴前检验主轴部件几何精度注意哪些问题····14
3.3.主轴部件的拆卸···············16
3.4.主轴部件修理的重点·············17
3.5.主轴部件修理具体的修理方法·········19
3.6.修理后主轴部件的零件精度的检验·······22
3.7.安装主轴精度检验表、安装注意事项和安装工艺··········23
四、大修理试车验收··················31
（1）、机床空运转试验···············32
（2）、机床负荷试验···············33
（3）、机床工作精度试验·············33
（4）、切削试验··················34
（5）、精车外圆试验················34
五、结论·······················35
六、心得体会·········································36
七、参考文献·········································37
八、附：
CAD手工绘图································39
九、附：
机床日常维护··································
任务书
一、课程设计的目的
课程设计是本课程教学内容的重要组成部分，其主要任务是使学生将所学的理论知识与生产实践相结合。
通过了解设备修理前的技术状况，分析设备故障原因，拟定设备修理方案，编制设备修理技术文件，编写修理工艺、刮研工艺，确定修换零件，测绘必须修换的零件并绘制其工作图等环节的训练，使学生初步掌握故障分析、零件测绘、修理工艺编制的基本方法，学会使用各种技术文件、手册、测绘工具并能绘制零件工作图。
二、课程设计的内容
1、根据预检情况，分析所选择零、部件故障形式、产生原因
2、编写拆卸工艺
3、机床精度检测
4、拟定修理方案，编写修理工艺
5、装配工艺编制
6、编写大修理试车验收程序
7、分析机床常见故障及消除方法
（一）、题目：
CA6140（或C6136、C620）卧式车床大修工艺编制
⑴CA6140（或C6136、C620）导轨修理
⑵CA6140（或C6136、C620）主轴修理
⑶CA6140（或C6136、C620）Ⅰ轴修理
⑷CA6140（或C6136、C620）主轴箱修理
⑸CA6140（或C6136、C620）尾架修理
⑹CA6140（或C6136、C620）床鞍、中滑板修理
（二）机床主要技术性能：
1、该机床已运行五年，主轴旋转精度明显下降，圆跳动超出国家标准一倍。
主轴锥孔孔口磨损严重。
主轴前轴承磨损严重，主轴箱后轴承孔磨损严重。
2、尾架中心低于主轴中心0.06mm，套筒顶尖已磨损，外圆出现圆度及圆柱度误差。
3、机床加工零件粗糙度、精度有所下降。
三、课程设计说明书内容
1封面
2目录
3课程设计的目的
4课程设计题目、主要技术参数
5分析所选择零、部件故障形式、产生原因
6大修方案拟定、可行性探讨
7编写拆卸工艺
8机床精度检测记录
9编写修理工艺
10装配工艺编制
11编写大修理试车验收程序
12修后验收记录
13结论
14心得体会
15参考资料
四、设计完成工作量：
1、整机和部件的拆卸程序、方法。
2、机床检测记录
3、CA6140（或C6136、C620）卧式车床修理工艺
4、总装配工艺，应达到的技术要求以及检查测量方法
5、总装配后试车程序、规范及应达到的技术条件
五：
设计进度：
总设计时间为一周
1、整机和部件的拆卸程序、方法一天
2、机床检测记录一天
3、CA6140（或C6136、C620）卧式车床维修工艺一天
4、CA6140（或C6136、C620）总装配的程序和装配工艺一天
5、绘图、整理论文一天
六：
考核方法
考核根据学生平时学习态度（含出勤率）、设计完成情况确定优、良、中、及格、不及格。
机床主参数：
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/min
14～1580r/min
刀架纵向及横向进给量
各64种
纵向：
一般进给量
小进给量
加大进给量
0.08~1.59mm
0.028~0.054mm
1.71~6.33mm
横向：
一般进给量
小进给量
加大进给量
0.04~0.79mm
0.014~0.027mm
0.86~3.16mm
刀架纵向快进移动速度
4m/min
车削螺纹范围
米制螺纹（44种）
英制螺纹（20种）
1~192mm
2~24牙/in
主电动机
功率
转速
7.5KW
1450r/min
快速电动机
功率
转速
250W
2800r/min
C6140车床主轴修理内容摘要：
机床主轴是车床是主轴箱类的一大部件，其中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。
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
如图所示为CA6140型车床主轴部件结构图
本文着重研究和探讨关于机床主轴的修理。
具体从主轴部件常见的失效形式、拆卸主轴前检验主轴部件几何精度注意哪些问题、主轴部件的拆卸、主轴部件的测绘、主轴部件修理的重点在哪里、主轴部件修理具体的修理方法、用尺寸链怎么修理主轴部件、修理后主轴部件的零件精度的检验、主轴的安装、安装主轴时精度检验及注意事项、主轴安装后的试车检验、主轴修理验收等方面进行论述主轴的修理。
机床主要技术性能：
1、机床已运行五年，主轴旋转精度明显下降，圆跳动超出国家标准一倍。
主轴锥孔孔口磨损严重。
主轴前轴承磨损严重，主轴箱后轴承孔磨损严重。
2、主轴轴颈磨损，及莫氏锥孔的磨损，因外载产生的弯曲变形
3、机床加工零件粗糙度、精度有所下降。
CA6140卧式车床简介
车床是加工回转类零件的金属切削设备。
它具有用途广、通用性强、便于操作等优点，适用于多种零件的表面加工，在结构上具有一定的典型性，是代表加工回转类零件的金属切削机床。
通常，车床的主运动由工件随主轴旋转来实现，而进给运动是由刀架的纵向、横向移动来完成的。
CA6140属于卧式中型车床，主要用于加工各种轴类、套筒类和盘类零件的回转表面，如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形面、车削端面及各种常用的米制、模数制、英制和径节制螺纹；采用不同刀具还可以做钻孔、铰孔、攻丝、套丝及滚花等工作。
一、概论
机床（如下图）主轴是车床一大部件，他不仅是在加工长的轴类零件时，作支承之用；而且在主轴套筒中装夹上镗刀、钻头等工具扩大了机床的加工工艺范围。
所以机床主轴是机床上重要的部件，本文着重研究和探讨关于机床主轴的修理。
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
2、机床修前准备
2.1修前技术准备工作
设备主修工程技术人员根据年度机械设备的修理计划，或修理准备工作计划负责修理前的技术准备工作。
（1）修前技术状况的检查
第一步：
查阅故障修理、定期检查、定期检测及事故等记录；向机械动力员、操作工人员及维修工人等了解下列状况：
1）设备的工作精度和几何精度的变动情况
2）设备的负荷能力的变动情况
3）发生故障的部位、原因及故障频率
4）曾经检查、诊断出的隐患及处理情况
5）设备是否要改善维修
第二步：
停机检查的主要内容：
1）检查全部或主要几何精度
2）测量性能参数降低情况
3）检查各转动机械运动的平稳性，有无异常振动和噪声
5）检查离合器、制动器、安全保护装置及操作件是否灵活可靠
6）电器系统的失效和老化状况
7）将设备部分解体，测量基础件和关键件的磨损量，确定需要更换和修复的零件，必要时测绘和核对修换件的图样
第三步：
修理技术文件的编制
设备大修理常用的技术文件有
1）修理技术任务书
2）修换件明细表及图样
3）电气元件及特殊材料表
4）修理工艺及专用工具、检具、研具的图样及清单
5）质量标准
上述文件编制完成后交给修理部门的计划人员或生产准备人员，应设法尽量保证在设备大修开始前将更换件备齐，并按清单准备好所需用的工具、检具、研具。
注：
停车检查应做到“三不漏检”，即大型复杂铸锻件、外购件、关键件不漏检，要逐以检查。
三、修理过程
3.1.主轴部件常见的故障、失效形式及预检
（1）预检：
主轴精度检测
（预检）
工序名称
技术条件
需用工具、检具名称及规格/mm
工艺说明
要求项目
允许偏差/mm
预检实测/mm
检
测
主
旋
转
轴
精
度
主轴轴颈径向跳动
0.01
外圆磨损
百分表、检验芯棒
主轴轴肩径向跳动
0.02
跳动增加
主轴锥孔径向跳动
a点
0.01
外圆磨损
百分表、检验芯棒
b点
0.02
跳动增加
（2）主轴常见的故障
（3）主轴的失效形式
主轴的失效形式主要是轴颈磨损，外表拉伤，产生圆度误差、同轴度误差和弯曲变形，锥孔碰伤，键槽破裂，螺纹损坏等。
常见的主轴同轴度检查方法，如图所示。
主轴1放置于检验平板6上的两个V形架5上，主轴后端装入堵头2，堵头2中心孔顶一钢球3，紧靠支承板4在主轴各轴颈处用千分表触头与轴颈表面相接触转动主轴千分表指针的摆动差即为同轴度误差。
轴肩端面跳动误差也可以从端面的千分表读出。
一般应将同轴度控制在0.015mm之内，端面圆跳动误差应小于0.01mm。
至于主轴锥孔中心线对其轴颈的径向圆跳动误差，可在放置好的主轴锥孔内放入锥柄检验棒，然后将千分表触头分别触及锥柄检验棒靠近主轴端及相距300mm处的两点，回转主轴，观察千分表指针，即可测的锥孔中心线相对于主轴轴颈的径向圆跳动误差。
主轴的圆度误差可用千分尺和圆度仪测量。
其它损坏、碰伤情况可目测看到。
3.2.拆卸主轴前检验主轴部件几何精度注意哪些问题
拆卸主轴前检验主轴部件几何精度：
1.主轴的轴向窜动0.01mm。
主轴轴肩支承面的跳动0.02mm。
主轴定心轴颈的径向跳动0.01mm。
2.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。
3.主轴轴线对床鞍移动轨迹的平行度：
①在铅垂平面内300mm测量长度上为0.02mm（只许向上偏）；②在水平面内300mm测量长度上为0.015mm（只许向前偏）。
4.CA6140车床主轴、轴承结构特点：
图1是CA6140车床主轴部分的结构图。
主轴的前后支承处各装有一个双列短圆柱滚子轴承（图中未画出），用于承受径向力。
由于双列短圆柱滚子轴承的刚度和承载能力大、旋转精度高、且内圈较薄，内孔是C=1：
12的锥孔，可通过相对主轴轴颈的轴向移动来调整轴承间隙，因而可保证主轴有较高的回转精度和刚度。
在前支承处还装有一个60°角接触的双列推力向心球轴承6，由于承受左右两个方向的轴向力。
使用中如发现轴承磨损而致使间隙增大时，需及时进行调整。
一般情况下，只需调整前轴承即可，只有当调整前轴承后仍不能达到要求的回转精度时，才需调整后轴承
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
3.3.主轴部件的拆卸
主轴的拆卸
车床主轴拆卸工艺卡
拆卸的技术要求
1．用手锤击打时必须用铜棒垫住，击打时需使受轮受力均匀。
2．击打时，需使衬套受力均匀，需要用“四点法”来拆卸。
3．注意轻拿轻放。
4．拆卸时，应考虑修理或的装配工作。
工艺名称
拆卸工艺卡
产品型号
部件名称
拆卸组号
CA6140车床主轴
车间名称
工段
班组
工序
部件数
净重
装配车间
工序号
工步号
拆卸内容
设备
工艺装配
工人等级
工序时间
名称
编号
I.
1
2
用扳手拧下左侧的锁紧螺母，取下锁紧螺母
取下小齿轮
专用扳手
II.
1
2
用螺丝刀拧下主轴中间的锁紧螺母
用手锤击打铜棒，从左向右敲出主轴
铜棒
手锤
III.
1
用主轴中间的锁紧螺母敲击主轴左侧多的轴向推力轴承
螺丝刀
手锤
铜棒
IV.
1
2
用手取出主轴
取出主轴上的零件
3.4.主轴部件修理的重点
（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。
3.5主轴的修复方法：
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。
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。
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。
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
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。
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。
具体修复工艺卡片
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
3.6修理后主轴部件的零件精度的检验
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
3.7.安装主轴精度检验表、安装注意事项和安装工艺卡
装配的技术要求
1．必须按照设计、工艺要求及规定和有关标准进行装配。
2.装配环境必须清洁。
高精度产品的装配环境温度、湿度、防尘量、照明防震等必须符合有关规定。
3.所有零件必须具有检验合格证方能进行装配。
4.零件在装配前必须清理和清洗干净，不得有毛刺、飞边、氧化皮、锈蚀、切屑、砂粒、灰尘和油污等。
并应符合相应清洁度要求。
5.装配过程中零件不可磕碰、划伤和锈蚀。
6.油漆未干的零件不可进行装配。
7.相对运动的零件，装配时接触面间应加润滑油（脂）。
8.各零、部件装配后相对位置应准确。
9.装配时原则上不允许踩机操作，特殊部位必须上机操作时应采取特殊措施，应用防护罩盖住被踩部位，操作者需穿平底布鞋以防止破坏漆膜，电瓶及非金属等强度较低部位严禁踩踏。
主轴的装配工艺
1.核对轴承型号，把轴承内圈旋转转动把内圈外圈分离
2.用汽油擦洗内外径后把轴承内圈大头朝下放入主轴承处；用铜棒敲击内圈，使轴承内圈逐渐涨大。
第一次敲击10次左右后试装外圈，2人抬起外圈旋转放入滚珠内，松手后外圈旋转灵活且掉不下去为合格，如松手后外圈自然掉落说明间隙大，需拿出外圈再一次敲击内圈按工艺规程进行安装直至合格为止。
3.用千分尺侧轴承内圈调整垫A，按实测尺寸加0.15后研磨，切割成俩半后喊好对接螺栓装到轴承下面。
4.用深度尺算出轴承内圈上方与主轴台阶处平齐，下垫厚度研磨装好。
5.装好上面平面轴承测C处调整垫上平面平齐加0.3装好G处轴承端盖，严禁G处压盖最后装，以防锥套把定心轴承带出划伤轴承外圈。
6.把轴承外圈装入锥套内，配钻H处，垫紧里面内六角方螺栓，装好B处垫，安装前要测量内孔尺寸是否超差；如达不到图纸公差，应用电磨头修磨至规定的公差范围内才能装配。
7.锥套装前必须把轴承内圈的钢珠涂上一层黄油才能装配。
8.锥套吊装装配时，要保证绝对水平不能装配以防划伤内径；装配是要边转动边落车，缓慢的选入轴承内圈，严禁用锥套自重强行装入严防拉伤轴承内圈。
装配工艺过程卡
产品名称
CA6140主轴
工序号
工序名称
工序内容
工具
辅助材料
1
清洗
将拆卸的零件清洗干净，顺序放置，主轴竖放
电线、油盆
2
装前轴承
将主轴装入后再装上轴承内圈
榔头、铜棒、
挡圈钳
棉纱
3
装主轴
从主轴箱右端装入主轴
榔头、活络扳手、铜棒、一字螺丝刀
棉纱
4
装弹簧挡圈
用外卡圈钳松开卡圈，用螺丝刀将外卡圈放入轴槽，用钩头扳手拧紧圆螺母
外卡圈钳
一字螺丝刀
钩头扳手
车床工作台
5
装三抓卡盘及前轴承盖
装三爪卡盘及前轴承盖
一字螺丝刀
十字螺丝刀
内六角扳手
榔头、铜棒
棉纱、油盆
柴油、毛刷
6
装主轴后轴承盖
用内六角扳手拧紧螺丝，装主轴后轴承盖
一字螺丝刀
内六角扳手
棉纱
调整主轴锥孔中心线和尾座套筒锥孔中心线对床身的等高度
如图10----33所示。
此项误差允许尾座方向高0．06mm，若超差，可通过修刮尾座底板来达到要求。
图10--33主轴锥孔中心线和尾座套锥孔
中心线对床身导轨的等高度
a）用两顶尖和标准检验心轴测量
b）用两标准检验心轴测量，经计算求得
主轴装配完毕精度检
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