普通臥式車床主軸間隙的調(diào)整

摘 要：主軸是車床的執(zhí)行元件，主要起支撐傳動(dòng)件的作用，還能對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行傳動(dòng)。同時(shí)，主軸、軸承運(yùn)轉(zhuǎn)后會(huì)產(chǎn)生磨損，進(jìn)而影響車床的加工精度。因此，要調(diào)整主軸的間隙。本文論述了主軸軸承軸向間隙和徑向間隙的調(diào)整方法，通過(guò)主軸軸承間隙的調(diào)整，使主軸的功能得以恢復(fù)，提高了車床的加工精度。

關(guān)鍵詞：普通臥式車床 主軸間隙 調(diào)整

普通臥式車床在金屬切削機(jī)床中所占的比重很大，它的加工范圍較廣，適用于加工軸類、套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面，還能加工螺紋，并進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花等工作。車床中最關(guān)鍵的部分就是主軸，而主軸在工作過(guò)程中會(huì)承受很大的切削抗力，從很大程度上來(lái)說(shuō)，主軸部件的剛度對(duì)工件的加工精度和表面粗糙度起到了決定性的作用。普通臥式車床主軸間隙的調(diào)整就是對(duì)主軸軸承的間隙進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)對(duì)主軸軸承間隙的調(diào)整可以掌握主軸軸承的特點(diǎn)、類型、適用場(chǎng)合、工作原理與調(diào)整方法，可以加深對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的了解，可以對(duì)主軸部件的結(jié)構(gòu)提出改進(jìn)方法，可以提高工程制圖能力。

一、普通臥式車床主軸概述

普通臥式車床的主軸部件是主軸箱最重要的部分，車削時(shí)工件裝夾在主軸上的夾具中，并由其直接帶動(dòng)工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在工作中要承受很大的切削力。主軸是一種常見(jiàn)的回轉(zhuǎn)類零件，它由多種部分組成，例如螺紋、內(nèi)外圓柱面、花鍵、內(nèi)孔等，作為機(jī)床中的執(zhí)行件，主軸主要起到了一種對(duì)傳動(dòng)件進(jìn)行支撐的作用，同時(shí)還能對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行傳動(dòng)。與此同時(shí)，主軸的存在還可以有效保證工件對(duì)其他部件位置的正確性。

二、普通臥式車床主軸分析

1.主軸的基本要求

（1）旋轉(zhuǎn)精度：主軸旋轉(zhuǎn)精度主要是指主軸的徑向跳動(dòng)、軸向竄動(dòng)以及主軸旋轉(zhuǎn)的均勻性和平穩(wěn)性。通常情況下，旋轉(zhuǎn)精度如果不受任何荷載，則可以通過(guò)手動(dòng)主軸的方式對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。

（2）剛度：主要是指主軸部件的剛度，是指一種因?yàn)楦鞣N載荷作用導(dǎo)致主軸抵抗變形的能力。現(xiàn)階段主軸剛度并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定，但是通過(guò)大量實(shí)踐證明，在主軸加工的過(guò)程中，如果主軸前端的變形比較小，一般來(lái)說(shuō)是可以對(duì)加工精度和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行保證的，所以主軸的剛度可以通過(guò)主軸的靜剛度進(jìn)行評(píng)定，換句話說(shuō)，主軸的剛度可以由主軸前端受到的作用力來(lái)表示。

（3）抗振性：主軸抗振性主要是指在機(jī)床切削的過(guò)程中，主軸為了保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)而不能振動(dòng)的能力。如果抗振性不強(qiáng)，那么在工作過(guò)程中主軸是很容易會(huì)發(fā)生振動(dòng)的，工件表面的質(zhì)量會(huì)受到影響，進(jìn)而加速機(jī)床零件的磨損。除此之外，振動(dòng)出現(xiàn)的噪聲還會(huì)使工作環(huán)境進(jìn)一步惡化。從理論上來(lái)說(shuō)，振源頻率越接近主軸固有頻率，振動(dòng)就會(huì)越強(qiáng)烈，所以一般情況下在主軸設(shè)計(jì)過(guò)程中把主軸固有頻率設(shè)置到最高，進(jìn)而使主軸部件振動(dòng)得以減小。

（4）溫升和熱變形：主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中會(huì)因?yàn)閿囉秃湍Σ炼a(chǎn)生一定的熱量，而這些熱量的存在會(huì)使得主軸箱體因?yàn)榕蛎浂l(fā)生變形。主軸前端變形伸長(zhǎng)或者主軸旋轉(zhuǎn)中心線位置發(fā)生變化，都會(huì)對(duì)加工精度產(chǎn)生影響。此外，如果溫升過(guò)高，已經(jīng)調(diào)整好的主軸間隙也會(huì)發(fā)生改變，這樣即使正常的潤(rùn)滑條件也會(huì)受到破壞，軸承的正常工作也會(huì)受到影響，一旦情況嚴(yán)重還會(huì)出現(xiàn)抱軸現(xiàn)象。在主軸軸承達(dá)到穩(wěn)定溫度（即熱平衡狀態(tài)）時(shí)，軸承的溫度和溫升不得超過(guò)如下規(guī)定：滑動(dòng)軸承溫度60℃，溫升30℃；滾動(dòng)軸承溫度70℃，溫升40℃。而對(duì)于精密度高一些的機(jī)床來(lái)說(shuō)軸承溫度不能超過(guò)10℃。

（5）耐磨性：為了確保主軸部件的制造精度，軸前端等部件表面的耐磨性一定要得到保證。

2.主軸主要誤差分析

（1）機(jī)床幾何誤差：工件成形運(yùn)動(dòng)都是通過(guò)機(jī)床來(lái)完成的，因此工件加工精度主要由機(jī)床精度決定。工件的加工精度受到機(jī)床制造誤差的影響是很大的，具體體現(xiàn)在導(dǎo)軌誤差、回轉(zhuǎn)誤差以及傳動(dòng)鏈誤差等方面，同時(shí)還要注意，機(jī)床工作精度的下降還會(huì)受到機(jī)床磨損的影響。

（2）主軸回轉(zhuǎn)誤差：主軸是對(duì)工件進(jìn)行裝夾的基準(zhǔn)，同時(shí)將動(dòng)力傳送給工件，值得一提的是，工件的加工精度將會(huì)受到主軸回轉(zhuǎn)誤差的直接影響。主軸回轉(zhuǎn)誤差主要指一種變動(dòng)量，這種變動(dòng)量可以分解成為三種基本形式，即軸向竄動(dòng)、圓跳動(dòng)以及角度擺動(dòng)。之所以會(huì)出現(xiàn)主軸回轉(zhuǎn)誤差，是因?yàn)檫@些誤差會(huì)對(duì)主軸回轉(zhuǎn)精度產(chǎn)生影響，而且這種影響會(huì)隨著加工方式的不同而出現(xiàn)不同的狀況。車削外圓以及進(jìn)行內(nèi)孔加工時(shí)，主軸回轉(zhuǎn)誤差的存在會(huì)導(dǎo)致工件圓柱度和圓度出現(xiàn)誤差，但是并不會(huì)對(duì)加工工件端面產(chǎn)生直接的影響。如果能夠使主軸制造精度得到適當(dāng)提高，同時(shí)選擇高精度的軸承，使主軸裝配精度得到提高，平衡高速主軸部件，可以使機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度得到提高。

三、普通臥式車床主軸間隙的調(diào)整

主軸間隙的調(diào)整實(shí)際上是調(diào)整主軸軸承的間隙，而主軸軸承有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類。主軸間隙調(diào)整常用的方法是調(diào)整法，調(diào)整法是指不靠去除金屬的方法，而是靠改變調(diào)整件的位置或更換調(diào)整件的方法來(lái)保證裝配精度。主軸軸承間隙調(diào)整原則：一般應(yīng)先調(diào)整固定支座，再調(diào)整游動(dòng)支座，即先調(diào)整軸向間隙，再調(diào)整徑向間隙，但具體調(diào)整順序要根據(jù)主軸和主軸軸承結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況來(lái)確定。對(duì)C630車床而言，應(yīng)先調(diào)整后軸承，再調(diào)整前軸承。而CA6140車床是先調(diào)整前軸承，如徑向跳動(dòng)仍達(dá)不到要求，再調(diào)整后軸承的。簡(jiǎn)言之，固定支座位置就是推力球軸承位置，因此，推力球軸承安裝在什么位置就先調(diào)整什么位置的螺母。

1.主軸軸承軸向間隙的調(diào)整

在車削過(guò)程中，之所以會(huì)出現(xiàn)主軸軸向竄動(dòng)的現(xiàn)象，主要是由推力球軸承的間隙過(guò)大導(dǎo)致的。推力球軸承若裝在主軸前端，就先調(diào)整前軸承；推力球軸承若裝在主軸后端，就先調(diào)整后軸承，如C630應(yīng)先調(diào)整后軸承。C630主軸軸承軸向間隙的調(diào)整方法為：將支緊螺釘松開，適量向右轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，使?jié)L動(dòng)軸承沿著內(nèi)圈做軸向移動(dòng)，從而使主軸后端軸肩和后軸承座之間的間隙減小，便可以將支緊螺釘擰緊。經(jīng)過(guò)調(diào)整以后，測(cè)量主軸的軸向竄動(dòng)及軸向游隙（即主軸在正、反轉(zhuǎn)瞬時(shí)的游動(dòng)間隙），使其軸向竄動(dòng)控制在0.01mm范圍內(nèi)，軸向游隙控制在0.01～0.02mm。如仍有超差現(xiàn)象，則需再進(jìn)行調(diào)整。若調(diào)整無(wú)效可檢查主軸的止推墊圈與推力球軸承。

2.主軸軸承徑向間隙的調(diào)整

在車削的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)徑向跳動(dòng)的現(xiàn)象，主要原因在于主軸軸承徑向間隙過(guò)大。

（1）主軸采用滾動(dòng)軸承。前軸承一般是雙列短圓柱滾子軸承，其間隙是通過(guò)軸承內(nèi)圈脹大后減小的。主軸軸承的調(diào)整實(shí)際上是調(diào)整滾道與滾動(dòng)體之間的配合，也就是調(diào)整滾道與滾動(dòng)體之間的間隙。調(diào)整方法為：①前軸承內(nèi)圈只有左側(cè)有調(diào)整螺母的，只要擰緊左側(cè)螺母即可，因?yàn)橛捎谳S承左側(cè)螺母的推力，使軸承內(nèi)圈右移脹大，減小徑向間隙（若是推力球軸承裝在主軸前端的主軸結(jié)構(gòu)，主軸的軸向竄動(dòng)也同時(shí)得到控制）。②前軸承內(nèi)圈兩側(cè)都有調(diào)整螺母的，應(yīng)先松開主軸前端軸承右側(cè)的螺母，再擰緊主軸前端軸承左側(cè)的螺母，間隙調(diào)整達(dá)到要求后再擰緊右側(cè)的螺母。

主軸精度的調(diào)整還需考慮機(jī)床的使用壽命，留有一定的精度儲(chǔ)備。精度儲(chǔ)備特別適用于間隙配合的運(yùn)動(dòng)副，此時(shí)的精度儲(chǔ)備主要是磨損儲(chǔ)備。例如機(jī)床主軸間隙在0.015mm以下都能正常工作而不降低精度，那么可以將間隙降到0.008mm，這樣可以確保在正常使用一定時(shí)間后，主軸間隙仍不會(huì)超過(guò)0.015mm，從而保證了車床的使用壽命。

（2）主軸采用滑動(dòng)軸承。滑動(dòng)軸承有兩種類型：內(nèi)柱外錐式滑動(dòng)軸承和內(nèi)錐外柱式滑動(dòng)軸承。內(nèi)柱外錐式滑動(dòng)軸承間隙的減小只要把軸承往左軸向移動(dòng)即可，具體調(diào)整方法為：先擰緊前螺母和后螺母，消除配合間隙，再松開后螺母，然后擰緊前螺母，使軸承軸向移動(dòng)，從而獲得所要求的間隙值。內(nèi)錐外柱式滑動(dòng)軸承要減小間隙只要把軸承往右軸向移動(dòng)即可，具體調(diào)整方法和內(nèi)柱外錐式滑動(dòng)軸承間隙的調(diào)整方法相反。

通過(guò)主軸間隙調(diào)整，來(lái)保證車床工作精度，從相關(guān)試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)車床動(dòng)態(tài)工作性能。項(xiàng)目有：精車外圓、精車端面、精車螺紋及切斷試驗(yàn)，分別檢驗(yàn)臥式車床徑向和軸向剛性性能及傳動(dòng)工作性能。

①精車外圓試驗(yàn)。用高速鋼車刀車φ50×250φ50×250mm的45鋼棒料試件，精車后試件允差：圓度誤差不大于0.01mm，圓柱度為0.01/100，表面粗糙度Ra值不大于1.6μm。

②精車端面試驗(yàn)。用450標(biāo)準(zhǔn)右偏刀加工φ250mm的鑄鐵工件端面，加工后其平面度誤差不大于0.02mm，只允許中間凹。

③精車螺紋試驗(yàn)。用60°高速鋼標(biāo)準(zhǔn)螺紋車刀加工φ40×500mmφ40×500mm的45鋼棒料試件。加工后要達(dá)到螺紋表面無(wú)波紋及表面粗糙度Ra值不大于1.6μm，螺距累積誤差應(yīng)小于0.025/100。

④切斷試驗(yàn)。用寬5mm標(biāo)準(zhǔn)切斷刀切斷φ80× 150mmφ80×150mm的45鋼棒料試件，要求切斷后試件切斷底面不應(yīng)有明顯振痕。

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)控車床已經(jīng)占領(lǐng)很大的市場(chǎng)。面對(duì)數(shù)字化機(jī)械設(shè)備的不斷發(fā)展，普通臥式車床也不甘落后，在實(shí)際工作中不斷探索和發(fā)展，并沒(méi)有被時(shí)代所淘汰。主軸是一種階梯帶通孔零件，主軸、軸承長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后會(huì)產(chǎn)生磨損、變形，會(huì)影響主軸的回轉(zhuǎn)精度和剛度，進(jìn)而影響產(chǎn)品的加工精度，因此，主軸間隙的調(diào)整成為一種必然。通過(guò)主軸間隙的調(diào)整使主軸旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性和耐熱穩(wěn)定性都符合要求，從而提高了車床的加工精度。

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（作者單位：臨安市技工學(xué)校）