CA6140卧式车床 毕业论文

目录 摘

要……………………………………………………………………………. …...1 目录……………………………………………………………………………….…2 前言……………………………………………………………………………….. ..5 第一章概论………………………………………………………………….………6

1.1 车床的历史及发展……………………………………………………6 1.1.1 车床的历史……………………………………………………6 1.1.2 车床的诞生及发展……………………………………………6 1.2 普通车床及CA6140卧式车床的简介………………………………7 1.2.1普通车床的基本知识…………………………………………. 7 1.2.2 CA6140车床简介……………………………………………9 1.3 CA6140卧式车床主轴的作用……………………………………..11 1.3.1 主轴的结构特点………………………………………………11 1.3.2 主轴的作用……………………………………………………11 第二章 CA6140卧式车床主轴的选材…………………………………………12 2.1 车床主轴的工作条件与技术要求……………………………………12 2.1.1 主轴的基本要求………………………………………………12 2.2 主轴的选材与原因…………………………………………………13 2.3 材料的热处理……………………………………………………….13 1

第三章CA6140卧式车床主轴的加工工艺

3.1 机床主轴的机械加工工艺分析…………………………………….. 3.1.1 机床主轴的基本加工路线…………………………………. 3.2 主轴加工工艺过程……………………………………………………..

3.2.1 主轴的基本要求…………………………………………………. 3.2.2 主轴的加工工艺………………………………………………… 第四章 CA6140卧式车床主轴的加工精度及误差分析……………14 4.1 加工精度及误差……………………………………………………….14 4.1.1 加工精度与加工误差……………………………………………. 14 4.1.2 原始误差………………………………………………………….. 14 4.1.3 研究机械加工精度的方法 ……………………………………. .14 4.2 工艺系统集合误差 ………………………………………………………14

4.2.1 机床的几何误差……………………………………………….. 14 4.2.2 主轴回转误差…………………………………………………….15 4.2.3导轨误差……………………………………………………………15 4.2.4 传动链误差 …………………………………………………………16 4.2.5刀具的几何误差…………………………………………………. 16 4.3 定位误差 ………………………………………………………………… 16

4.3.1 基准不重合误差………………………………………………….. 16 4.3.2 定位副制造不准确误差 …………………………………………. 16 2

4.4 工艺系统受力变形引起的误差 ……………………………………….17 4.4.1工件刚度 ………………………………………………………….17 4.4.2 刀具刚度 ………………………………………………………….17 4.4.3 机床部件刚度……………………………………………………..17

4.4.5 工艺系统受热变形引起的误差……………………………………17 4.5 结论:提高加工精度的途径 ……………………………………………

CA6140卧式车床主轴的加工工艺……………………………………… 第五章 主轴的精度检验及调整……………………………………………… 5.1 主轴精度检验及还原………………………………………………….. 5.1.1主轴及主要精度的检验…………………………………………. 5.1.2 检验后的精度还原……………………………………………. 5.2 主轴的主要精度检验…………………………………………….. 5.3 主轴与其部件的装配精度…………………………………………. 5.3.1 主轴上传动件合理布置………………………………………. 5.3.2 主轴与滚动轴承的装配…………………………………………… 5.3.3 主轴与齿轮的装配……………………………………………

第六章 车床主轴的维修与保养及废旧主轴的再利用……………………………. 6.1 主轴的维护……………………………………………………………… 6.1.1 维修护理方式………………………………………………….. 6.1.2 维修保养内容…………………………………………………… 3

6.2主轴的拆卸与清洗………………………………………………………. 6.2.1与其部件的拆卸…………………………………………………….. 6.2.2主轴与其部件的清洗内容………………………………………….. 6.3 废旧主轴精度回升方案………………………………………………

6.3.1 废旧主轴的类型………………………………………………………. 6.3.2 主轴精度回升的方法…………………………………………. 6.4 主轴的再制造工程………………………………………………………

6.4.1 再制造工程及其影响………………………………………………… 6.4.2 主轴的再制造工程………………………………………………. 4 前言

伴随着世界的不断进步，科技的不断发展，数字化机械设备风靡全球，不断占领市场，尤其是金属切削中的数控机床已经成为时代的先驱，引领潮流。但有着悠久历史的普通成床，特别是它不甘落后，继续向着明天昂首阔步的精神，是值得我们去研究改造的。

本篇共六章:包括车床历史的发展及卧式床的相关知识;车床主轴的选

材;CA6140卧式车床主轴的加工精度及误差分析;车床主轴的加工工艺;主轴的精度检验及调整;车床主轴的维修与保养及废旧主轴的再利用。

通过大学三年来对机械的了解，以及三年来对机床理论知识的学习和不间断的实训，了解掌握了一些机床的结构和原理，本论文着重于对CA6140卧式车床主轴。

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第1章 概论

1.1 车床的历史及发展 1.1.1 车床的历史

公元前二千多年出现的树木车床是机床最早的雏形。工作时，脚踏绳索下端的套圈，利用树枝的弹性是工件有绳索带动旋转，手拿贝壳或石片等作为刀具，沿板条移动工具的切削工作。中世纪的弹性杆棒车床运用的仍是这一原理。

十五世纪由于制造钟表和武器的需要，出现了钟表匠用的螺纹车床和齿轮加工车床，以及水力驱动的炮筒鏜床。1500年左右，意大利让人奥纳多.达芬奇曾绘制过车床，鏜床，纹加工机床和内圆磨床的构想草图，其中已有曲柄，飞轮，顶尖和

轴承等新机构。中国明朝出版的《天工开物》中也载有磨床的结构，用脚踏的方法是铁盘旋转，加上沙子和水剖切玉石。

1979年，英国人莫兹利创造成的车床由丝杆转动刀架，能实现机动进给和车削螺纹，这是机床结构的一次重大变革。莫兹利也因此被称为“ 英国机床工业之父”。

随着电动机的发明，机床开始先采用电动机集中驱动，后有广泛使用单独电动机驱动。二十世纪初，为了加工精度更高的工件，夹具和螺纹加工工具，相继创造出坐标鏜床和螺纹磨床。同时为了适应汽车和轴承等工业大量生产的需要，有研制成能自动更换刀具，以进行多工序加工的加工中心。从此，随着电子技术和计算机的发展和应用，使机床在驱动方式，控制系统功能等方面都发生显著变革。

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1.1.2 车床的诞生及发展 (1)车床的诞生记

在发明车床的故事中，最引人注目的是一名叫莫兹利得英国人，因为他于1797年发明了划时代的刀架车床，这种车床带有精密的导螺杆和可互换的齿轮。莫兹利生于1771年，18岁的时候，他是发明家布拉默的得力助手。直到26岁才离开布拉默，因为布拉默粗暴地拒绝了莫兹利提出的把工资增加到每周30先以上的请求。

就在莫兹利离开布拉默的那一年，他制造成了第一台螺纹车床，3年以后，莫兹利在他自己的车间制造出了一台更加完善的车床，19世纪，由于高速工具钢的发明和电动机的应用，车床不断完善，终于达到高速度和高精度的现在水平。

(2)车床的发展史

车床的发展大致可以分为四个阶段:雏形期，基本架构期，动力期与数值控制期，下面针对其发展的过程加于介绍。

车床的诞生不是发明出来的，而是逐渐演进而成，早在四千年前就有人利用简单的拉弓原理完成钻孔的工作，这是由记录最早的工具机，这段期间可称为雏形期。

18世纪开始的工业，象征着以工匠主导的农业社会结束，取而代之的强调大量生产的工业社会，由于各种金属制品被大量使用，为了满足金属零件的加工，车床成了关键性的设备，到了19世纪才有完全以铁制零件组合完成的车床，再加上诸如螺杆等传动机构的导入，一部具有基本功能的车床总算开发出来，为其基本结构架。

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瓦特发明了蒸汽机，是的机床可籍由蒸汽机产生的动力来启动车床运转，20世纪初拥有了动力源的动力车床(Engine Lathe)终于被开发，也将车床带到新的领域。

20世纪中，计算机被发明，不久计算机即被用在工具机上，为数值控制期。 1.2 普通机床及CA6140卧式车床的简介

1.2.1 普通机床的基本知识

车床主要用于加工各种回转表面，如内外圆柱面，圆锥表面，回转曲面和端面等，有些车床还能加工螺纹面。由于多数机器零件具有回转表面，车床的通用性又较广，因此，在机械制造厂中，车床应用极为广泛，在金属切削机床中占的比例比较大，约占总台数的20%-35%。

车床的种类很多，按其结构和用途主要可以分为:a卧式车床和落地车床。b立式车床c转塔车床。d单轴和多轴自动，半自动车床 。 e仿行车床和多刀车床。f数控车床和车削中心。g各种专门化车床。

图1—1 卧式车床外形

1—主轴箱 2，5—刀架 7尾座 8—床身 9，13—床腿 10—光杠 11 8 —丝杠

12—溜板箱 14—进给箱 15—挂轮变速机构

车床型号的组成:通用车床的型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，，读作“之”。前者需统一管理，后者纳入型号与否由企业自定。型号(从左到右)构成如下:

分类代码 类代号 通用特性、结构特性代号 组代号 系代号 主参数或设计顺序号 主轴数或第二主参数 重大改进系号/其他特性代号 企业代号

车床的类代号:C

车床的通用特性代号，表1-1

通用特高精度 精密 自动 半自动 数控 仿形 轻型 性

G M Z B K F Q 代号 读音 高 密 自 半 控 仿 轻 1.2.2 CA6140车床简介

CA6140型普通车床是我国设计制造的新型好产品。它具有良好的性能，结构先进、操作方便、外观整洁等特点。

CA6140所代表的意义:(类别代号，车床类)，A(结构特性代号)，6(组别代号，卧式)，1(系别代号)，40(主参数，最大回转直径400mm)。

1.主运动传动 9

主运动是车床速度最高、消耗功率最大的运动。主运动传动链的两个末端件是主动机与主轴，它的功用是把动力源的运动及动力传给主轴，是主轴带动工件旋转，实现主运动，并把满足卧式车床主轴变速的换向的要求。

主轴转速技术和转速由传动系统图和传动路线表达式看出，主轴正传时，可得2X3=6种高转速和2X3X2X2=24种低转速。轴3-4-5之间的4条传动路线的传动比为

U1=50/50X51/50=1 U2,20/80X51/50=1/4 U3=50/50X20/80=1/4 U4=20/80X20/80=1/16

式中，U1和U3基本相同，所以实际上只有3种不同的传动比。因此，运动经由低速传动路线时，主轴实际上只能得到2x3x(1+(2x2-1))=18级转速。加上由高速路线传动获得的6级转速，主轴总共可获得2x3[1+(2x2-1)]=24级转速。同理，主轴反转时，有3x[1+(2x2-1)]=12级转速。

2.进给运动

进给运动是维持切削持续下去的运动。进给运动传动链是实现刀具纵向或横向移动的传动链。在切削圆柱面和端面时，进给传动链是外联系传动链。进给量以工

件每转刀架的移动量计算。卧式车床在车削螺纹时，进给传动链是内联系传动链。主轴每转刀架当作传动链的两个末端。

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图2—3 纵，横向机动进给操纵机构 1-手柄 2-销轴 3-手柄座 4-球头销 5-轴 6-手柄 7-轴 8-弹簧销9—球头销

10-拨叉轴 11-杠杆 12-连杆 13-凸轮 14-圆销 15-拨叉轴 16，17-拨叉 18,19-圆销 20-杠杆 21-销轴 22-凸轮 23-轴 1.3 CA6140卧式车床主轴的作用 1.3.1主轴的结构特点

主轴是机器中醉常见的一种零件。它是旋转类零件，主要由内外圆柱面、内外圆锥面、螺纹、花键和横向孔等组成。

1.3.2主轴的作用

主轴是机床的执行件，它主要起支撑传动件和传动转矩的作用;在工作时，由它带动工件直接参加表面成形运动;同时，主轴还保证工件对机床其他部件有

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正确的相对位置。因此，主轴部件的工作性能对加工质量和机床的生产率有重要影响。此外，主轴的传动方式是皮带传动和齿轮传动结合的。

各种车床主轴部件的结果虽有差别，单他们的基本用途是一致的，在结构和要求方面也是相同的。在工作性能上都要求与本机床使用性能相适应的旋转精度、刚度、抗振性、温性和耐磨性等。车床的类型不同，主轴工作条件不同，只是解决问题的重点不同而已。

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第2章 CA6140卧式车床主轴的选材 2.1 车床主轴的工作条件与技术要求 2.1.1 主轴的基本要求

1..承受摩擦与磨损 机床主轴的某些部位承受着不同程度的摩擦，特别是轴颈部位，因为轴颈与某些轴承配合时，摩擦较大所以此部位应具有较高的硬度仪增强耐磨性。但是某些部位的轴颈与滚动轴承相配合摩擦不大，所以就不需要大的硬度。

2.工作中时承受载荷 机床主轴在高速运转时要承受多种载荷的作用，如弯曲、扭转、冲击等。所以要求主轴具有抵抗各种载荷的能力。当主轴载荷较大、转速又高时，主轴还承受着很高的变交应力。因此要求主轴具有较高的疲劳强度和综合力学性能即可。

(1)、支承轴颈的技术要求

主轴两支承轴颈A、B的圆度允差 0.005毫米，径向跳动允差 0.005毫米，两支承轴颈的1:12锥面接触率,70%，表面粗糙度Ra0.4um。支承轴颈直径按IT5-7级精度制造。

主轴外圆的圆度要求，对于一般精度的机床，其允差通常不超过尺寸公差的50,，对于提高精度的机床，则不超过25%，对于高精度的机床，则应在 5,10,之间。

(2)、锥孔的技术要求

主轴锥孔(莫氏 6号)对支承轴颈 A、B的跳动，近轴端允差 0.005mm， 13

离轴端300mm处允差 0.01毫米，锥面的接触率 ,70,，表面粗糙度Ra0.4um，硬度要求 HRC48。

(3)、短锥的技术要求

短锥对主轴支承轴颈A、B的径向跳动允差0.008mm，端面D对轴颈A、B的端面跳动允差0.008mm，锥面及端面的粗糙度均为Ra0.8um。

(4)、空套齿轮轴颈的技术要求

空套齿轮的轴颈对支承轴颈A、B的径向跳动允差为 0.015毫米。 (5)、螺纹的技术要求

这是用于与之配合的压紧螺母的端面跳动量所必须的要求。因此在加工主轴螺纹时，必须控制螺纹表面轴心线与支承轴颈轴心线的同轴度，一般规定不超过0.025mm。

从上述分析可以看出，主轴的主要加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面及其端面、以及装齿轮的各个轴颈等。而保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精度、两个支承轴颈之间的同轴度、支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度，则是主轴加工的关键。

2.2 主轴的选材与原因

选材选用45钢即可 因为主轴承受变弯曲应力与扭转应力，但由于承受的载荷并不是很大，转速也不高，冲击作用也不大，所以具有一般的综合力学性能即可。但因为主轴大端的内锥孔和外锥孔处，因经常与卡盘、顶尖有相对摩擦;

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花键部位与齿轮有相对滑动，所以这些部位要求较高的硬度与耐磨性。

45钢的钢性虽淬透性较差，但主轴工作时最大应力分布在表面，在粗车后，轴的形状较简单，在调质淬火时一般不会开裂。因此选用合金调质钢，采用廉价、可锻性和切割加工性皆好的45钢即可。车床主轴直径较大，阶梯较多，宜选锻件毛坯。并且节约原材料和减少加工工时。

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第3章CA6140卧式车床主轴的加工工艺 3.1 轴的机械加工工艺分析 3.1.1 机床主轴的基本加工路线

拟定零件的机械加工工艺路线是制定工艺的一项重要工作，拟定工艺路线时需要解决的主要问题是:选定各表面的加工方法;划分加工阶段;安排工序的先后顺序;确定工序的集中与分散程度。机床主轴的机械加工主要以外圆加工为主，基本加工路线可以分为三条。

(1)粗车—半精车—精车。对于一般常用的材料，这是外圆表面加工采用的主要工艺路线。

(2)粗车—半精车—粗磨—精磨。对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求小，零件需要zhu硬时，其后续工序只能采用磨削。

(3)粗车—半精车—精车—金刚石车。对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此最终工序多用精车和金刚石车。

3.2 主轴加工工艺过程 3.2.1 主轴的基本要求 1.旋转精度

主轴的旋转精度是指主轴前端夹持工件和刀具部分的径向跳动、端面跳动和轴向窜动的大小。旋转精度通常是在车床不受任何荷载的情况下，用手动和转空转主轴来进行测量的。CA6140的主轴旋转精度已有国家标准(GC2-60)作了规定，

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那么就应该根据零件的加工精度而定。 2.刚度

刚度是主轴部件的刚度，是指在外力作用下主轴抵抗变形的能力。目前，对主轴部件的刚度尚且没有统一的规定，但是实践和理论分析表明，在加工过程中，如果主轴前端产生的变形比较小，一般能保证较高的加工精度和良好的动态特性;因此，通常以主轴的静刚度来评定主轴的刚度，也就是说以主轴前端产生单位位移方向上所施加的作用力大小来表示主轴的刚度。当作用力P(公斤)，位移为y(微米)，则主轴的刚度K为:

K=P/y 公斤/微米 3.抗振性

主轴部件的抗振性是指机床进行切削时主轴保持平稳地运转而不发生振动的能力。主轴部件抗振性差，工作是容易发生振动，从而影响工件表面质量和刀具的寿命下降，并加速机床零件的损坏，振动发出的噪音还恶化工作环境。

振源的频率越接近主轴部件的固有频率，振动就越激烈。因此，一般希望主轴部件有尽量高的固有频率，以减小主轴部件的振动。

4.温升和热变形

主轴部件在运转时，由于摩擦和搅油等损耗而产生的热量，这些热量使主轴部件本身和箱体因热膨胀而变形。结果主轴前端向前伸长，或者主轴旋转中心线与机床其他部件的相对位置发生变化，直接影响加工精度;其次如果温升过高，还会改变改变已调好的轴承间隙，破坏正常的润滑条件，影响轴承的正常工作，严重时甚至会发生抱轴现象。一般规定，用润滑轴承时，主轴轴承温度不得超过60C，对特别精密的机床不得超过10摄氏度;用滚动轴承时允许温度可参考下表:

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表2——1

机床精度等级 普通机精密机高精密机床 特高精密机床 床 床

<50--55 <40--45 <35--40 <28--30 轴承允许温度 5.耐磨性

为了长期地保持主轴部件的原始制造精度，主轴的前端部和内锥孔与滑动轴承配合的轴颈，以及移动式主轴的工作表面等，都必须非常耐磨。除必须保证其耐磨外，在结构上还应该具有调整的可能，以便进行及时调整。

综上所述,对主轴部件的工作性能的基本要求，可以归结为:在保证一定的载荷和转速下，主轴能带动工件或刀具准确地、平稳的绕其轴心线旋转，并长期保持这一性能。

主轴部位 轴承轴颈 卡盘定心直径 定位轴肩 锥孔 项目

gc 1/gd 1 Gd1 ------- ----- 配合精度 0.002 0.003 0.005 0.005 轴跳到

------- 0.005 几何精度形状 25%的直径公端部0.002 差 300处0.005

9,10 8 7 表面光洁度 8，接触面 积>70% 18

注:1.单位为毫米。 2.光洁度栏8为光洁度标准 3.2.2 主轴的加工工艺 1.主轴的主要技术条件

1)主轴前端莫氏6号锥孔用来安装顶尖或工具锥柄。其锥孔轴线必须与支承轴线同轴，否则会引起加工工件出现相对位置误差。

2)主轴前端圆锥面和端面时安装卡盘或车床夹具的定位表面。为了保证卡盘的定心精度，该圆锥表面必须与支承轴颈同轴，端面必须与主轴的回转线垂直。

3)主轴上的螺纹时用来固定与调节主轴轴承间隙的，当螺纹中径对于支承轴颈歪斜时，会造成锁紧螺母端面不垂直，轴承位置发生变动，引起主轴径向圆跳动。

2.主轴的加工工艺过程表2--3 19

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3.主轴加工工艺过程分析

1).由于主轴多是阶梯带通孔德零件，切除大量金属后，会引起残余应力重新分布而变形，故安排工序时，一切要粗精分开，先粗后精。主轴 加工就是以最主要表面的粗加工、半精加工和精加工为主线，适当穿插其它表面的加工工序而组成的工艺路线。

粗加工开始前先准备毛胚并正火;粗加工阶段为切端面钻中心孔、粗车外圆等;半精加工阶段是半精半外圆、个辅助表面的加工与綷火;精加工阶段是主要的表面精加工。

2).工序顺序的安排应注意以下几点: A.基准先行

B.深孔加工的安排 C.先外后内与先大后小 D.次要表面加工的安排 3).主要工系加工方法

A.中心孔的加工 用先端面钻中心孔机床来加工中心孔，还需要多次研磨。 B.外圆的加工 外圆粗精车削后，在进行磨削精加工。

C.精磨锥孔 主轴锥孔对主轴支承轴颈是一项重要指标，因此，采用专用夹具装夹加工。

D.花键加工 它是主轴零件上的典型表面，具有定心精度高，导向性能好、传递转矩大、易于互换等优点。加工方法有卧室通用酰床加工，在进行侧面磨削加工。

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第四章CA6140卧式车床主轴的加工精度及误差分析 4.1 加工精度及误差 4.1.1 加工精度与加工误差

加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。实际加工不可能做得与理想零件完全一致，总会有大小不同的偏差，零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度，称为加工误差。

4.1.2 原始误差

由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统(简称工艺系统)会有各种各样的误差产生，这些误差在各种不同的具体工作条件下都会以各种不同的方式(或扩大、或缩小)反映为工件的加工误差。

工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。

4.1.3 研究机械加工精度的方法

研究机械加工精度的方法分析计算法和统计分析法。 4.2 工艺系统集合误差 4.2.1 机床的几何误差

加工中刀具相对于工件的成形运动一般都是通过机床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取决于机床的精度。机床制造误差对工件加工精度影响较大的有:主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。机床的磨损将使机床工

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作精度下降。 4.2.2 主轴回转误差

机床主轴是装夹工件或刀具的基准，并将运动和动力传给工件或刀具，主轴回转误差将直接影响被加工工件的精度。

主轴回转误差是指主轴各瞬间的实际回转轴线相对其平均回转轴线的变动量。它可分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种基本形式。

产生主轴径向回转误差的主要原因有:主轴几段轴颈的同轴度误差、轴承本身的各种误差、轴承之间的同轴度误差、主轴绕度等。但它们对主轴径向回转精度的影响大小随加工方式的不同而不同。

产生轴向窜动的主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。不同的加工方法，主轴回转误差所引起的的加工误差也不同。在车床上加工外圆和内孔时，主轴径向回转误差可以引起工件的圆度和圆柱度误差，但对加工工件端面则无直接影响。主轴轴向回转误差对加工外圆和内孔的影响不大，但对

所加工端面的垂直度及平面度则有较大的影响。在车螺纹时，主轴向回转误差可使被加工螺纹的导程产生周期性误差。

适当提高主轴及箱体的制造精度，选用高精度的轴承，提高主轴部件的装配精度，对高速主轴部件进行平衡，对滚动轴承进行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。

4.2.3导轨误差

导轨是机床上确定各机床部件相对位置关系的基准，也是机床运动的基准。车床导轨的精度要求主要有以下三个方面:在水平面内的直线度;在垂直面内的直线度;前后导轨的平行度(扭曲)。

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除了导轨本身的制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也使造成导 轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。 4.2.4 传动链误差

传动链误差是指传动链始末两端传动元件间相对运动的误差。一般用传动 链末端元件的转角误差来衡量。 4.2.5刀具的几何误差

任何刀具在切削过程中，都不可避免地要产生磨损，并由此引起工件尺寸 和形状地改变。正确地选用刀具材料和选用新型耐磨地刀具材料，合理地选用 刀具几何参数和切削用量，正确地刃磨刀具，正确地采用冷却液等，均可有效 地减少刀具地尺寸磨损。必要时还可采用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补 偿。 4.3 定位误差

4.3.1 基准不重合误差

在零件图上用来确定某一表面尺寸、位置所依据的基准称为设计基准。在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准称为工序基准。一般情况下，工序基准应与设计基准重合。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准(或测量基准)，如果所选用的定位基准(或测量基准)与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。 4.3.2 定位副制造不准确误差

工件在夹具中的正确位置是由夹具上的定位元件来确定的。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们得实际尺寸(或位置)都允许在分别规

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定得公差范围内变动。同时，工件上的定位基准面也会有制造误差。工件定位面

与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间

隙引起的工件最大位置变动量，称为定位副制造不准确误差。 4.4 工艺系统受力变形引起的误差 4.4.1工件刚度

工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用

下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大，其最大变形量可按

材料力学有关公式估算。 4.4.2 刀具刚度

外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。镗直径较

小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。刀杆变形也可

以按材料力学有关公式估算。 4.4.3 机床部件刚度

机床部件由许多零件组成，机床部件刚度迄今尚无合适的简易计算方法，目前主

要还是用实验方法来测定机床部件刚度。变形与载荷不成线性关系，加载曲线和卸载

曲线不重合，卸载曲线滞后于加载曲线。两曲线线间所包容的面积就是载加载和卸载

循环中所损耗的能量，它消耗于摩擦力所作的功和接触变形功;第一次卸载后，变形

恢复不到第一次加载的起点，这说明有残余变形存在，经多次加载卸载后，加载曲线

起点才和卸载曲线终点重合，残余变形才逐渐减小到零; 机床部件的实际刚度远比我

们按实体估算的要小。

4.4.5 工艺系统受热变形引起的误差

工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由

27

热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的40%,70%。机床、刀具和工件受到

各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空

间散发热量。当单位时间传入的热量与其散出的热量相等时，工艺系统就达到了热平

衡状态。

4.5 结论:提高加工精度的途径

a.减小原始误差;b.转移原始误差 ;c.均分原始误差 ;d.均化原始误差 ;e.误差补

偿 28

第五章 主轴的精度检验及调整 5.1 主轴精度检验及还原 5.1.1主轴及主要精度的检验 1.主轴的技术条件

(1)主轴的性能要求，如力学性能、表面特性等。 (2)可能产生的缺陷，如龟裂，裂纹等。 (3)易损零件的极限磨损及允许磨损标准。 (4)配合件的配合间隙标准。

(5)主轴的其他报废条件，如轴承合金与其体的结合强度、平衡性和弹性力消失。

(6)主轴表面的异常，工作表面的划伤、腐蚀、表面储油性能破坏。 2.主轴零件的检验方法

(1)检视法 凭借个人的感觉(耳听、目测)或借助简单工具、标准块等进行检验、比较和判断主轴的实效形式。

(2)磁粉检验 利用铁磁材料在电磁场作用下能够产生磁化，主轴在磁场的作用下，由于表面存在缺陷，从而显示出缺陷的位置、形状和取向。

(3)超声波检验法 利用主轴内的压电效应产生的超声波在介质中传播时遇到裂纹，夹渣或缩孔的界面会反射在检测仪的光频上，从而确定其缺陷的位置、大小和性质。

(4)尺寸仅形位精度测量 用相应的测量工具盒仪器对郑州的尺寸、形状和位置精度进行检验。

(5)力学性能测定 使用专用仪器、设备对主轴的力学性能参数的测定(如 29

应力、强度恶化刚度等)。 5.1.2 检验后的精度还原

1.主轴常常出现的实效形式有磨损，塑胶变形，断裂，腐蚀。 2.出现的原因及还原方法

产生的原因:?主轴的磨损时由于使用过程中与其它部件的摩擦而产生必不可少的。

?主轴的塑胶变形和断裂时主要由于操作不当造成。 ?主要的腐蚀是由于在化学作用下引起的。

解决方法:?对磨损，要提高其表面粗糙度;润滑粘度越高越有利。 ?对塑性变形和断裂，主要是操作人注意其正确的操作。 ?对腐蚀，增加金属氧化膜，添加缓蚀剂。覆盖保护层。 5.2 主轴的主要精度检验 1.旋转精度

主轴的旋转精度直接影响工件的加工精度，例如在车床上，安装卡盘的定心轴颈与安装顶针的锥孔中心线的径向跳动，会影响加工表面的不圆度，而轴向窜动则影响加工螺距的精度。

2.刚度

主轴部件刚度不足，在切削力与传动力的作用下，主轴将产生过大的变形，主要不仅会降低加工精度和表面光洁度，同时还会是齿轮等传动件和轴承等原因不能均匀受力而恶化了工作条件，磨损加快。

30

3.尺寸精度和几何形状精度、

轴的轴颈是主轴的主要表面，它的质量的还坏直接影响主轴工作时的回转精度。轴颈的直径精度根据使用要求常为IT6，有时还可以为IT5，轴颈的几何形状精度应在直径公差内。精度要求高的轴则应在图上专门标注形状公差。

4.位置精度

配合轴颈相对支承轴颈的同轴度以及轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。配合轴颈相对于支承轴颈的径向圆跳动精度0.01--0.03mm，端面圆跳动精度0.005--0.001mm。

5.表面粗糙度

一般来说，支承轴颈的表面粗糙度要求最小，为Ra0.63——0.16um。配合轴颈的表面粗糙度次之，为Ra2.5——0.63um。

6.同轴度的检验

把轴1放在检验平板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，在主轴各轴颈处用百分表触头与轴颈表面接触，转动主轴，百分表指针的摆动差距即为同轴度误差，轴肩端面圆跳动误差也可以从端面处的百分表读出。一般应将同轴度误差控制在0.015mm之内，端面圆误差应小

于0.01mm。至于主轴锥孔中心线对支承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，然后将百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，观察百分表指针，即可测的主轴锥孔中心线对支承轴颈的径向跳动误差。

主轴的圆度误差可用千分尺和圆度仪测量;其他损坏、碰伤的情况可目测看到。

31

7. 精度检验后的调整

1.提高回转精度的措施 选择和机床精度、主轴的等级精度相应的精度等级的轴承、齿轮等部件。根据主轴的工作条件选择适当的配合。对滚动轴承经行预紧。

2.提高刚度措施 注意安全操作，不要装夹零件是超载。

3.提高几何精度和形状精度的措施 就是在加工的时候注意其精度的保证。 4.提高位置精度的措施 在装配时，注意提高主轴与轴承、齿轮的配合精度。 5.提高表面粗糙度的措施 精车和精磨的时候可以保证其表面的粗糙度。 6.提高同轴度的措施 a.加工的时候要装夹要保证在同一条直线上;b.在其他机床上也一样，保证在同一轴线，还需要加工到其装配的精度。

32

第六章 车床主轴的维修保养及废旧主轴的再利用 6.1 主轴的维护 6.1.1 维修护理方式 1.事后维修

整事后维修是指机电设备发生故障后所进行的修理，对主要设备要避免这项维修;影响较小设备采取事后维修比较经济核算。

2.预防维修

在机电设备发生故障之前就进行的修理称为预防维修。主要优点:可减少设备的意外事故，确保生产的连续性，使设备维护与修理工作纳入计划，消除了生产组织的盲目性;提高设备的利用率;降低修理成本;延长设备的自然生命。

3.改善维修

它是指为了防止故障复发而对机电设备的技术性能加以改进的一种维修。它结合修理进行及时改造，修理后，可提高设备的部分精度、性能和效率。

6.1.2 维修保养内容 1.维修的内容

?进行部分内容精度检测，确定拆卸和要更换的零件。

?修理基准件，尤其是对导轨与轴心线的保证，加以刮研或磨削。 ?对需要修理的零件进行清洗、修复和更换。 ?清洗和疏通各润滑部位，换油、更换油毡。 2.平时使用后的危险保养

?检查主轴油箱是否有润滑油;清洗滤油器(包括粗滤油器和精滤油器)，疏 33 通。

?检查修理或更换油泵。 ?检查漏压点，扭紧管接头。

?每天下班后腰进行机床的清扫，铁屑一定要用小毛刷扫干净;用油喷油，把配合件之间的油污通过压力的作用，使其溢出再擦干净。

没有按规定对各摩擦面和润滑系统加油。机床零件的所有摩擦面，应全面按期进行润滑，以保证车床工作的可靠性，并减少零件的磨损及功率的损失。

加油规定:

?车床采用L--AN46号全损耗系统润滑油，主轴箱及进给箱外循环强制润滑。油箱和溜板箱的润滑油在两班制的车间约50—60天更换一次，但第一次和第二次应为10天火20天更换以便安排出试车时未能洗净的污物。废油放净后，储油箱和油线要用干净煤油彻底洗净，注入的油应用网过滤。油面不得低于游标中心线。

?溜板箱下面的储油槽，应把油注到游标的中心线上。床鞍和床身导轨的润滑是床鞍内油盒供给润滑油的。每班加一次油，加油时旋转床鞍手柄将滑板移至床鞍后方和前方，在床鞍中部的油盒中加油，滑板箱上油储油槽，由羊毛线引油润滑各轴承。蜗杆和部分齿轮浸在油中，当转动时，油舞润滑各齿轮，当油位低于油标时应打开油孔向溜板箱内注油。

6.2主轴的拆卸与清洗 6.2.1与其部件的拆卸

图示主轴的阶梯状向左直径减小，拆卸主轴的方向应向右。拆卸步骤: 34

(1)先将端盖7、后罩盖1与主轴箱之间的连接螺钉松脱，拆卸端盖7及后罩盖1.

(2)松开锁紧螺钉6后，接着松开主轴上的圆螺母8及2.

(3)用相应尺寸的装拆钳，将轴向定位用的卡簧4撑开向左移出沟槽，并置于轴的外表面上。

(4)当主轴向右移动而完全没有零件障碍时，在主轴的尾部垫铜和铝较软的金属棒后，才用大木锤敲击主轴。边向右移动主轴，边向左移动相关零件，当全部主轴上件松脱时，从主轴箱后端插入铁棒，从主轴箱前端抽出主轴。

(5)轴承座3在松开其固定螺钉后，可垫铜棒向左敲击。

(6)主轴上的前轴承垫了铜套后，可向左敲击取下内圈，向右敲击取出外圈。 主轴简图

35

图3--6

6.2.2主轴与其部件的清洗内容

主轴与其部件的清洗包括清除油污、水垢、积炭、绣层、旧涂炭装层等。 1. 脱脂

清洗零件上的油污常采用清洗液，如有机溶剂，碱性溶剂、化学溶剂等。清洗方法一般是人工清洗。即将零件放入装在煤油或轻柴油的容器中，用棉纱擦洗或毛刷刷洗，以除去表面油污。

2. 出锈

一般利用机械摩擦、切削等作用清除零件表面的锈层。常用方法有刷、磨、抛光、喷砂等，在主轴与其部件中很少有锈层出现，所以这些方法足以。

3. 清除涂装层 36

清除零件表面的保护涂装层，一般采用手工工具，如刮刀，砂纸、钢丝刷等 6.3 废旧主轴精度回升方案

6.3.1 废旧主轴的类型

1.车床主轴替换下来的精度不能保证价格精度的主轴。 2.主轴应出现断裂面积不大，不能使用的主轴。

3.由于危险操作而造成主轴塑性变形，为不能使用的之后再。

4.仓库多年积攒下来的废置主轴。 6.3.2 主轴精度回升的方法 序号 主轴部分 修理方法

到达设计尺寸 达到修配精度等级 1 轴上键槽 堆焊修理，转位新铣 键槽加宽，重新配

置新键 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 6 一端磨损 切削那一段，焊接一段 加工到修配等级 7 ----- 变形，弯曲 校正并进行低温处理

8 ----- 裂纹，断裂 金属扣合法加工 9 ----- 不能用的主轴 熔炼，重新铸造加工 6.4 主轴的再制造工程 37

6.4.1 再制造工程及其影响

全球经济高速发展的同时，自然资源的任意开发和环境的无偿利用导致全球的生态破坏、资源浪费和短缺。环境污染等重大问题的出现。据统计，全球环境污染的70%以上排放物来自制造业。面对处理大量失效、报废产品的严峻问题，符合可持续发展策略的再制造工程也应运而生。

在制造工程意指:解决资源浪费、环境污染和废旧设备翻新的优化方法或途径;它充分利用各种表面工程技术及其他技术来形成再制造成形技术，形成在制造毛坯，制成再制造产品。它具有重大实用价值和优质、高效、低成本、少污染的一种绿色制造技术。在制造成形技术和表面工程技术。

再制造技术对制造业的影响:

1).先进制造技术是以优质、高效、安全、可靠、节能、节材为目标，再制造工程技术史先进制造技术的重要组成部分和补充发展。

2).再制造工程技术史一个统筹考虑产品部件全寿命周期管理的系统工程，它利用原有李建并采用再制造成形技术来时零部件恢复尺寸、形状和性能，形成再制造产品。

3).再制造技术主要包括在新产品上重新使用经过再制造的旧部件，以及在产品的长期使用过程中对部件的性能、可靠性和寿命等方面通过再制造加以恢复和提高，使得产品或设备对环境污染小，资源利用率最，投入费用最少，重新达到最佳性能。

6.4.2 主轴的再制造工程

磨损、腐蚀、疲劳等现象对机械设备(主轴)造成巨大的损失。我国资源设备产有几万亿元，若其中10%能利用再制造工程技术进行修复和强化，必能创造

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出巨大的经济效益。尤其是磨损较大的各类机床主轴，采用再制造及时可以大量恢复设备及其零部件的性能，延长使用寿命，降低全寿命周期费用，节约原材料，减少环境污染，形成新的产品，吸纳专业技术人员和工人就业，创造价值，形成新的经济增长点。

在制造工程技术的显著优势就是能够用各种表面工程技术和其他技术形成先进的再制造成形技术，制作的再制造毛坯的性能优于本体材料的性能。例如在主轴上采用表面硬化处理、热喷涂、激光表面强化等技术修复和强化主轴的表面，赋予主轴耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射等性能。这一层表面材料与制作部件的整体材料比较，其厚度薄，面积小，但是却承担着工作部件的主要功能。

采用表面工程技术的平均效益高达5——20倍以上。表面工程技术能够直接针对多贵重零部件的失效部位，进行局部表面的强化或修复，重新恢复使用价值。

结论

本论文通过对CA6140卧式车床的介绍，着重对主轴部分加以重要的阐述和分析，综合各方面有关主轴精度的内容进行解析。总结各种提高、还原、回升去精度的措施，尽量大力度提高主轴的精度，已达到高效、高质的生产效果，并可以提高操作的安全性，资源的利用率等，从而保障公司生产效益的上升。从主轴的加工到装机使用后的维护，一直保证其精度在其范围内，为了减少操作员对机床噪声的恐惧感进而更加保证的操作人员的安全性。

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