進口設備的維修與實踐探討

        1. 概述
        設備在使用過程中，產生的振動、摩擦、磨損，是造成設備精度不斷降低的主要因素，對設備的使用壽命和產品加工帶來嚴重后果。因此，在設備運行一段時期，出現了相關癥狀，經檢測驗證后，進行合理的修理和改造是必須的。
        我公司的一臺數控龍門銑，1985年引進，1986年投入使用，該機床的數控系統為西門子的8ME(工作臺面3500*12700mm)，制造廠為德國WALDRICH SIEGEN公司，使用至今已近二十年，是加工船用柴油機三大件的重要設備之一。近幾年來，該設備出現故障率高，更換件多，系統故障難消除的癥狀，已無法保證正常的連續生產。為此，公司組織專家進行分析、論證，結論是必須進行修理、改造，以保證設備的正常運行、加工精度和設備的先進性。
        本論文結合該設備移裝、大修、改造過程，著重討論了設備的X軸傳動齒輪箱和主軸部分的修理，對進口大型設備的維修和實踐進行探討。
        2. X軸傳動齒輪箱的修理
        X軸傳動齒輪箱的結構見圖一。該機床的X軸采用的是靜壓蝸桿與表面鑄塑蝸母條傳動，傳動精度很高，是機床傳動副的重要組成部分。
        在X軸傳動齒輪箱的修理中，根據工作經驗可以分成兩個主要的過程，一是傳動齒輪箱的拆裝過程；二是傳動齒輪箱的裝配過程。
        • X軸傳動齒輪箱的拆裝過程
        對X軸傳動齒輪箱的拆解工作要小心謹慎，工作過程中不能使用鑿子、錘子等牽強蠻干，以免損壞其它的零件，造成設備不必要的損失。其次對拆下的零件逐一用煤油進行清洗，用專用工具檢查、測量，更換所有已損壞的或磨損嚴重的零件，如軸承、齒輪、密封、鍵等，同時仔細檢查更換件的配合情況。待一切準備工作就緒，即可正式進入裝配階段。
        • X軸傳動齒輪箱的裝配過程
        裝配過程首先是將裝有傘齒輪的Ⅰ軸預裝到滑套1內，調整測量兩圓柱滾子軸承30216A(FAG)之間的內隔圈2(Φ90*Φ80)和外隔圈3(Φ140*Φ125)厚度，并對隔圈厚度進行配磨，保證Ⅰ軸在滑套內軸向竄動量在0.03mm范圍內；然后把Ⅱ軸安裝到齒輪箱內，并在端部利用端蓋螺孔采用滑塊定位，便于Ⅱ軸的軸向間隙能夠調整。再正式裝入Ⅰ軸，調整Ⅰ軸和Ⅱ軸上的兩只圓錐齒輪，要特別注意齒輪的嚙合情況，要求嚙合印痕落在齒面中間位置，并達到齒面長的2/3，確保齒輪嚙合達到正確位置。調整好齒輪副后，旋轉Ⅰ軸，使之轉動0.15mm時就能帶上Ⅱ軸，并松滑無滯凝。
        接著安裝Ⅲ軸和蝸桿總成。靜壓蝸桿總成由蝸桿本體齒輪、推力軸承和配油盤等組成。為保證蝸桿的軸向間隙，特地加工了兩個除長度尺寸不同外，其余尺寸均相同的安裝工具，具體見圖二調整工具。然后根據圖三蝸桿軸向間隙調整示意圖一步步調整間隙。
        首先將蝸桿端部的螺母6和軸向擋圈4拆下；將長的調整工具1按圖示安裝在蝸桿上，頂住推力軸承2，并通過螺桿7對長調整工具1施加0.5 KN的軸向壓力。接著測出軸套3外端面A與推力軸承2的外端面B的位移差。然后拆下軸套3，按測得的數值加上0.1 mm，配磨其長度，確保A面低于B面0.1 mm。
        然后把推力軸承和配磨好的軸套重新安裝到蝸桿上，再裝妥軸向擋圈4，并安裝上短的調整工具5，同時對其施加60KN的預緊力，緊接著將螺母6裝妥擰緊。
        最后卸去預載裝置，固定好螺母。
        通過以上一系列的步驟確保蝸桿的軸向間隙在0.005 mm的范圍內。同時要求蝸桿所有液壓、潤滑面均不能出現泄漏。最后調整Ⅲ軸的偏心套，使Ⅱ軸和蝸桿傳動結合面的間隙達到旋轉Ⅰ軸時手感平穩、輕松、無滯阻感。這樣X軸齒輪箱的修理才算結束。

圖一 X軸傳動齒輪箱的結構圖

圖二 調整工具

圖三  蝸桿軸向間隙調整示意圖

        3. 主軸的修理
        零件的加工精度主要取決于刀具與工件相對運動的穩定性，要求機器的主軸在較高轉速下，有高的回轉精度，所以除高質量的主軸，高精度的主軸承外，高質量的裝配工藝對保證加工精度是至關重要的，對主軸的修理就是要滿足以上三個方面的要求。
        主軸的修理工藝過程與X軸傳動齒輪箱大致相同，主軸的結構見圖四。
        第一步對主軸部件進行解體、清洗、測量、更換損壞或磨損嚴重的零件，并仔細檢查更換件的配合情況，特別要檢查新的主軸承的內徑與換下的軸承的內徑是否符合，當然這不僅僅是指大的尺寸，關鍵是指公差情況，因為軸與軸承的配合情況關系到運轉時軸承的溫升。另外主軸如果進行修磨后，在軸承檔位置必須標出徑向跳動量的最大點和最小點，因為高精度的軸承對其的徑向跳動也有表示，這樣在安裝時將軸承的最大點對準軸的最小點，軸承的最小點對準軸的最大點，這在維修中稱之為補差法。
        然后進行主軸部件的預裝工作，首先把墊圈2放入主軸上調整主軸承內圈，達到準確要求后，將主軸承裝入主軸，加上一定的預緊力，然后用千分表的表頭對準軸承外圈及軸承端面，用手拉轉軸承外圈，控制其徑向跳動及端面跳動最大值在0.005mm以內(新機床該值為0.002mm)，隨后用塊規測量墊圈1的厚度，值為8.585mm，按該尺寸配磨墊圈1。再將主軸承拆下，將配磨好的墊圈1、件2和壓蓋3裝入主軸，把主軸承重新裝入主軸并擰緊螺母5進行固定。接著裝入墊片6、平面軸承7、隔圈8，墊片9內有6根彈簧，給兩只平面軸承以預緊力，仔細裝入墊片9、平面軸承10和墊圈11后，擰緊螺母12。然后安裝軸承13，并把螺母14擰緊。正確安裝完上述零部件后，檢查軸承徑向間隙，因為在機床主軸中，游隙的大小直接影響主軸的運動精度，從而直接影響加工的質量，在此使其控制在0.005mm內。
        接著安裝主軸中的卡爪15，先將定型彈簧片裝入與卡爪的連接軸15A上，用10MPa的壓力把定型彈簧片壓縮，并用螺母固定鎖緊，將內爪15裝入主軸中心孔內固定。最后安裝四只T型螺釘，裝妥后，用手動泵泵至12MPa，檢測T型螺釘的液壓部件是否有泄露現象。
        待一切正常后，將方滑枕倒置，主軸盡量吊水平，然后從滑枕下口慢慢裝入方滑枕內，等到位后用螺栓固定好。

圖四 主軸結構圖

        4. 精度測試
        本機床經修理、安裝并調試結束后，對機床的幾何精度進行了檢測。經檢驗，所有的精度都達到新機出廠時的精度范圍內，比如主軸錐孔徑向跳動為0.002mm，主軸的徑向跳動為0.005mm等等。現在機床已交付車間，投入了繁忙的柴油機產品的生產中。
        5. 經驗與探討
        大型數控龍門銑床是數控機床中復雜程度與技術含量均較高的設備，往往代表了一個時期的機床水平。以往，用戶一般只進行普通的保養及故障檢修，比較大的修理往往委托原制造廠或專業廠進行。我們通過這次大修改造，不僅使機床的靜態精度與性能得到提升，大修后該機床的所有精度檢測數據全部達到該機床出廠的精度標準。最重要的是通過這次大修改造鍛煉了自己的隊伍，大大提高了工程技術人員和技術工人的綜合技術素質，并對機床的構造與機床性能加深了了解，增加了人與機床的親和力。
        我們將在認真總結這次大修改造的基礎上，進一步認真探討對一些重大關鍵設備進行大修改造的途徑和方案。