摘　要：某機床制造企業(yè)開發(fā)的新型高速數(shù)控車床廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)和精密軸承行業(yè)的精密零件加工。在產(chǎn)品的試驗過程中，發(fā)現(xiàn)主軸運轉(zhuǎn)噪聲很大，嚴(yán)重影響機床精度，軸承的使用壽命也大大縮短。通過對該產(chǎn)品的主軸結(jié)構(gòu)和裝配過程進行分析，找出裝配精度超差的原因，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，提出新的裝配工藝方法，最終解決了裝配精度超差的問題。
　　關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；高速主軸；定向裝配
　　高速數(shù)控車床憑借精度高、高速運動平穩(wěn)、所加工零件精度高，在較高，是汽車行業(yè)和精密軸承行業(yè)加工精密零件的關(guān)鍵設(shè)備之一。其中主軸部件的裝配精度將直接影響機床的工作精度，從而影響零件的加工質(zhì)量。一般要求主軸的徑向跳動和端面跳動都嚴(yán)格控制在0.005mm范圍內(nèi)，只有合理的裝配工藝方法才能保證機床的精度要求。
　　1、主軸結(jié)構(gòu)分析
　　圖1所示為該機床主軸部件裝配圖。

　　主軸采用兩點支撐，主軸前端采用雙列圓柱滾子軸承和雙列圓柱滾子軸承組合支撐，通過鎖定螺母調(diào)整軸承間隙。主軸后端采用雙列圓柱滾子軸承支撐，通過兩個鎖定螺母調(diào)整游隙。主軸端部短錐用于工裝夾具的定位，并通過端面鍵傳遞扭矩。主軸傳動通過多楔帶輪經(jīng)花鍵法蘭盤傳遞到主軸，以消除帶輪對主軸的徑向張緊力，提高主軸剛度。
　　2、裝配中的主要問題分析

　　由于在實驗裝配階段沒有找到一種有效的主軸部件裝配方法，憑以前裝配機床的經(jīng)驗和感覺進行裝配，導(dǎo)致裝配出來的主軸精度達(dá)不到設(shè)計要求，主軸運轉(zhuǎn)噪聲很大，嚴(yán)重影響機床精度，軸承的使用壽命也大大縮短。
　　通過對主軸裝配工藝的分析，發(fā)現(xiàn)兩個主要問題：
　?。?）主軸軸承間隙的調(diào)整全憑經(jīng)驗，沒有進行必要的測量，造成裝配結(jié)果不可控。
　?。?）主軸裝配過程中沒有考慮主軸及軸承制造精度的誤差。
　　3、主要解決措施

　　主軸結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。由于主軸軸承采用的是雙列短圓柱滾子軸承，該軸承內(nèi)圈的內(nèi)孔帶有錐度，它與主軸上的錐面相結(jié)合，其調(diào)整的狀況為內(nèi)圈隨著被漲大，把軸承外圈漲緊在短圓柱上，使它剛剛不因本身重力而下來，但又能靈活地轉(zhuǎn)動為止。根據(jù)故障分析，問題主要出現(xiàn)在主軸軸承隔套的調(diào)整方面。

　　之前的調(diào)整方法是在調(diào)整隔套時，軸承安裝后漲緊程度全憑經(jīng)驗，沒有進行必要的檢測，裝配的結(jié)果就是精度達(dá)不到要求。
　　改進后的裝配工藝方法如下：
　?。?）清洗主軸軸承，并將清洗槽按粗洗和精洗分開。
　?。?）測量各配合件尺寸并做記錄。主要測量主軸套筒前、后兩孔內(nèi)徑尺寸，兩雙列圓柱滾子軸承的外圈尺寸。通過預(yù)緊保證軸承與套筒孔配合過盈量0.005mm。
　?。?）檢查主軸前、后軸承1∶12錐面接觸情況，涂色檢查，要求接觸面不小于75%，且靠近大端；旋上鎖定螺母，檢查螺母工作面，跳動在0.01mm內(nèi)。測出主軸前、后軸承1∶12錐面徑圓跳動的位置，并做標(biāo)識，如圖3所示。

　?。?）測量軸承的外圈寬度D、F，主軸套筒內(nèi)孔的深度H，隔套的寬度E。配磨前端蓋2的外圈壓緊量h，保證（D+E+F+h）－H=0.08～0.10mm，如圖4所示。

　?。?）清洗主軸8，將雙列圓柱滾子軸承3、隔套1、雙向推力角接觸球軸承5裝入主軸，然后裝入墊圈6，旋上鎖定螺母7，用勾頭扳手逐漸旋緊；旋轉(zhuǎn)勾頭扳手的同時，用手托住雙列圓柱滾子軸承3的外圈，同時旋轉(zhuǎn)外圈繼續(xù)旋緊鎖定螺母7，直至旋轉(zhuǎn)雙列圓柱滾子軸承3時有一定的受力，且松開手后軸承外圈不下墜；同時測量漲緊后的雙列圓柱滾子軸承3的外圈尺寸，通過與先前測量的軸承孔的尺寸比較，保證安裝到軸承孔后，過盈量為0.005mm。

　?。?）用塊規(guī)測量主軸軸頸端面與軸承之間的間隙H，圓周方向等分至少測量4個位置，取4次測量值的平均值，記下平均值。

　?。?）修磨隔套1，厚度尺寸比測量的H值的平均值小0.08～0.10mm。按裝配圖，順序安裝隔套1、前端蓋2、雙列圓柱滾子軸承3、隔套4、雙向推力角接觸球軸承5、墊圈6、鎖定螺母7，鎖緊鎖定螺母。
　?。?）主軸與后端軸承的裝配。后端軸承的測量、調(diào)整、裝配方法與裝配前端軸承相同。旋上螺母，檢查螺母工作面，跳動在0.01mm內(nèi)。按裝配前軸承的方法，調(diào)整好隔套5，固定鎖定螺母9、12。
　?。?）按裝配圖組裝主軸上其他零件后，主軸套筒去毛刺、清洗，加熱至80～85℃，主軸套筒大端向上垂直放置于圓周均布的幾塊高度相對一致墊塊上。將組裝后的主軸組件裝入主軸套筒，再裝入后軸承的外圈。在裝入過程中，隔套4的外圓應(yīng)與雙列圓柱滾子軸承3的外圓平齊，而且不允許用重物敲擊，強行裝入主軸套筒內(nèi)。只允許用銅棒輕輕敲擊，且圓周均勻受力。均勻交叉擰緊前端蓋2的安裝螺釘。
　?。?0）按裝配圖，順序安裝墊圈10、雙列圓柱滾子軸承內(nèi)圈11、鎖定螺母12。在組裝過程中，在各個球、滾柱之間均勻地填充高級潤滑脂。用手轉(zhuǎn)動軸承，使?jié)櫥鶆虻剡M入滾道面、保持架內(nèi)徑部、各個球之間、引導(dǎo)面等各處。
　?。?1）組裝后的組件放倒在V形鐵上，預(yù)緊后軸承鎖定螺母12，邊旋轉(zhuǎn)鎖定螺母邊旋轉(zhuǎn)主軸，直至雙列圓柱滾子軸承11的外圈處于漲緊狀態(tài)且外圈靠牢在臺階上，鎖緊鎖定螺母12。
　?。?2）按裝配關(guān)系，依次按順序裝上皮帶輪組件及回轉(zhuǎn)油缸組件。
　　（13）檢查主軸的旋轉(zhuǎn)精度、軸向跳動和軸向剛度，如達(dá)不到目標(biāo)精度，調(diào)整前、后端鎖定螺母，直至符合精度要求。

　?。?4）采用推力靜剛度法測量主軸的軸向剛度沿主軸軸方向加力1000N，軸向位移不超過5μm。

　　4、結(jié)論
　　通過對主軸裝配工藝的改良，各項靜態(tài)精度滿足設(shè)計要求。實際運轉(zhuǎn)測試并通過應(yīng)用后反饋的信息，主軸運轉(zhuǎn)良好、噪聲低，加工零件質(zhì)量穩(wěn)定，機床精度保持性好。

來源：《機床與液壓》2018年2期