朱士更

濟(jì)寧市技師學(xué)院，山東 濟(jì)寧 272013

加工精度是衡量機(jī)床質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，要提高主軸組件的精度，而加工精度主要受主軸的徑向和軸向的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)剛性及熱性能的影響。主要依靠各傳動(dòng)件的加工精度和安裝準(zhǔn)確性來(lái)保證。

1 主軸箱體孔的修復(fù)

主軸箱體孔磨損不太嚴(yán)重的，通常采用研磨和涂鍍的工藝方法來(lái)解決。對(duì)于磨損非常嚴(yán)重的主軸箱體，就必須采用換新來(lái)解決。換新的箱體孔，首先采用坐標(biāo)鏜床調(diào)頭鏜削前、后軸承孔。放留研量需在0.005mm～0.01mm之間。

研磨棒采用可調(diào)式鑄鐵研磨棒。由于欲留研量甚少，不宜多加研磨劑。研磨時(shí)研磨棒微量軸向移動(dòng)，并作整周沿同一方向旋轉(zhuǎn)，待幾何精度合格后，再用氧化鉻研磨膏精研。

2 主軸的修復(fù)

主軸磨損嚴(yán)重或發(fā)現(xiàn)裂紋，則應(yīng)更新。主軸軸頸磨損超差，一般是采用鍍鉻法加大尺寸后，按軸承軸承內(nèi)圈尺寸公差配磨修復(fù)。配磨時(shí)，用內(nèi)徑百分表在標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)的校準(zhǔn)下測(cè)量出軸承內(nèi)孔的實(shí)際尺寸公差。再將主軸恒溫4小時(shí)后，對(duì)其軸頸部分在恒溫條件下測(cè)量外徑尺寸，分別在上、中、下三個(gè)位置上進(jìn)行測(cè)量數(shù)值，并取其平均值做好記錄。通過(guò)以上兩個(gè)數(shù)據(jù)便可計(jì)算出主軸軸頸的修磨量。

3 機(jī)床主軸的振動(dòng)與平衡

導(dǎo)致機(jī)床主軸產(chǎn)生不平衡或振動(dòng)原因，是由機(jī)床主軸表面凸凹不均而引起的，不平衡或振動(dòng)位置和大小不容易確定，隨意性大。如何解決不平衡或振動(dòng)？振動(dòng)一般采取與軸的旋轉(zhuǎn)相同周期的辦法來(lái)識(shí)別得到解決。主軸不平衡一般采取調(diào)整質(zhì)量的辦法，在主軸不平衡的方位上選擇兩個(gè)校正面加以消除。參照ISO平衡標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，分剛性軸動(dòng)平衡和柔性軸動(dòng)平衡，把轉(zhuǎn)速80%作為第一臨界，在以下的旋轉(zhuǎn)軸叫剛性軸，其平衡法命名剛性軸動(dòng)平衡；在80%以上的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)軸動(dòng)平衡命柔剛性軸動(dòng)平衡，或稱(chēng)撓性軸動(dòng)平衡。機(jī)床主軸幾乎完全在低于臨界轉(zhuǎn)速的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這就意味著工作轉(zhuǎn)速最高值都能明顯地在彎曲固有的一階頻率之下。機(jī)床主軸大多數(shù)是剛性軸動(dòng)平衡，要保證機(jī)床主軸在所有工作轉(zhuǎn)速下都能平衡，必須認(rèn)清在一定轉(zhuǎn)速下剛性軸動(dòng)平衡的特征后才能得到保證。且撓性軸的動(dòng)平衡如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡一樣，則需要在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)亦包括幾個(gè)臨界轉(zhuǎn)速下，把不平衡所引起的干擾力與振動(dòng)減少到最低程度。

4 主軸軸承的潤(rùn)滑

精密旋轉(zhuǎn)機(jī)械和高速的軸承潤(rùn)滑是十分重要的，對(duì)于數(shù)控機(jī)床支承比其他通用機(jī)械制造用的支承更為重要，這一點(diǎn)設(shè)計(jì)潤(rùn)滑時(shí)需使?jié)櫥湍ね耆糸_(kāi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面。保證主軸軸承的完好，保持較長(zhǎng)的使用壽命，減少摩擦，必須使油質(zhì)清潔，不能有斷油現(xiàn)象。主軸軸承潤(rùn)滑脂的選擇必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，常見(jiàn)的主軸軸承潤(rùn)滑脂有鋰基潤(rùn)滑脂、特種鋰基潤(rùn)滑脂、鈣基潤(rùn)滑脂和精密機(jī)床主軸潤(rùn)滑脂等幾種。

定時(shí)更換，才能起到保護(hù)其相配表面作用，減少磨損。同時(shí)主軸組件的性能和精度以及使用壽命與主軸軸承的裝脂量有關(guān)，應(yīng)盡量多些，不得少于容器的1/3。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，裝脂量不足必將導(dǎo)致所有接觸處滾道和滾動(dòng)體完全隔開(kāi)的事故，進(jìn)而導(dǎo)致磨損加劇，使用壽命和支承的精度將受到嚴(yán)重的影響。裝脂量過(guò)多就會(huì)使溫升過(guò)高，軸承發(fā)熱，進(jìn)而影響主軸支承的精度及壽命。最合適的裝脂量為軸承滾動(dòng)體空間的1/3～2/3之間。

5 主軸軸承的預(yù)緊

對(duì)于精密機(jī)械特別是數(shù)控機(jī)床的主軸均應(yīng)消除軸承的游隙，其目的是為了增加軸承組合的剛性，減少振動(dòng)及噪聲，提高回轉(zhuǎn)精度，提高切削零件的表面質(zhì)量。

當(dāng)前，消除軸承的游隙通常是采用預(yù)緊的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種預(yù)緊方法被稱(chēng)為定壓預(yù)緊，通常是這恒定不變的，沒(méi)有熱膨脹的預(yù)加負(fù)荷下進(jìn)行；另一種預(yù)緊方法被稱(chēng)為定位預(yù)緊，在相對(duì)位置不改變的情況下使用，并采用不同長(zhǎng)度的內(nèi)外圈預(yù)緊結(jié)構(gòu)。剛性和旋轉(zhuǎn)精度受兩套軸承內(nèi)、外環(huán)墊圈的厚度尺寸影響極大。所以根據(jù)給定其中一件的尺寸設(shè)計(jì)內(nèi)、外環(huán)墊圈厚度大小，根據(jù)軸承內(nèi)、外環(huán)端面的軸向名義尺寸差計(jì)算而另一件的厚度大小。

6 影響主軸組件精度的措施

首先采取減小箱體孔的同軸度和主軸箱軸頸的同軸度的辦法，再對(duì)敏感方向類(lèi)主軸組件，可以利用前后軸承的外圈徑向跳動(dòng)。使得前軸承外圈溝槽軸心線與后軸承外圈溝槽軸心線的相對(duì)偏移量變?yōu)棣ぃ赐S度為2Δ）。

進(jìn)行定向裝配主軸箱部件兩孔的同軸度誤差值為定量。對(duì)于旋轉(zhuǎn)敏感方向類(lèi)主軸組件，則可用前后軸承的內(nèi)圈徑向跳動(dòng)（Kia）來(lái)校正同軸度誤差和主軸前后軸頸，使得裝配后（軸承內(nèi)圈裝到主軸上），前后軸承內(nèi)圈的偏移量將最小。

7 影響主軸組件精度的措施

采取減小軸承內(nèi)圈或外圈的徑向跳動(dòng)的辦法，無(wú)論是主軸遠(yuǎn)端還是近端， 影響主軸組件的徑向跳動(dòng)的主要因素有3個(gè)，一是主軸端部或主軸錐孔外錐面對(duì)前后支承軸頸的徑向跳動(dòng)；二是后軸承的外圈跳動(dòng)或內(nèi)圈跳動(dòng)；三是前軸承外圈的徑向或內(nèi)圈跳動(dòng)跳動(dòng)。以上三個(gè)因素所引起的主軸組件的主軸遠(yuǎn)端或近端軸線偏移量分別為δ1、δ2、δ3。一般情況下，δ1、δ2、δ3的值能構(gòu)成三角形的三邊，通過(guò)合理的定向裝配使得δ=δ1+δ2+δ3=0。

8 影響主軸組件精度的措施

采取減小軸承內(nèi)圈端面對(duì)滾道的跳動(dòng)的方法，主軸周期性的軸向竄動(dòng)是由軸承內(nèi)圈端面對(duì)滾道的跳動(dòng)（δia）所導(dǎo)致的。應(yīng)盡量減小由δia而引起的主軸軸向竄動(dòng)，特別是對(duì)由δia產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)要求很高的機(jī)床或由幾個(gè)軸承組成的一個(gè)支承。

9 影響主軸組件精度的措施

采取減小軸承內(nèi)圈基準(zhǔn)端面對(duì)內(nèi)孔跳動(dòng)及主軸軸肩端面跳動(dòng)的方法，主軸軸肩軸承與內(nèi)圈端面出現(xiàn)接觸不良的情況是軸承承受較大的軸向力造成的。通常采用主軸軸肩軸承與內(nèi)圈端面的定向裝配的辦法，用主軸軸肩端面跳動(dòng)的高點(diǎn)對(duì)接軸承內(nèi)圈端面跳動(dòng)的低點(diǎn)，主軸軸肩與軸承的接觸得到改善。遇到不能進(jìn)行定向裝配的情況，常采用修磨隔套端面的辦法來(lái)完成。

主軸箱在修復(fù)或裝配完成后，必須嚴(yán)格按照試車(chē)規(guī)程進(jìn)行試車(chē)。試車(chē)的主要目的是全面掌握主軸組件前后支承軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫升規(guī)律及主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作性能。

[1]機(jī)械制造維修手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]機(jī)修鉗工技師培訓(xùn)教材.機(jī)械工業(yè)出版社.