摘（zhāi）要: 分析了立式車床工（gōng）作台直徑從（cóng）1 000 mm 到5 000 mm 主軸軸承配置結構特點（diǎn），得出新型工作台（tái）主軸軸承結構能夠達到高精度加工。設計者可以根（gēn）據實際（jì）的加工狀況選擇不同的主軸配置形式。

      工廠自動化進程（chéng）發展加快及大型水電、核電的開發，使立（lì）車應用的範圍越來越廣，並且立車規格在增多，承載能力在加（jiā）大，立（lì）車的精度尤其是工作台的回轉精度在提高，大規格立車工作台（tái）直（zhí）徑達（dá）25 m 以上，工（gōng）作台不但要求能很好地承受工（gōng）件重量，還要（yào）保證在此載荷下的回轉精度，以及高（gāo）抗傾覆能力和較高（gāo）的轉速等。而（ér）限製立車向前發展的關鍵問題就是（shì）工作台主軸軸承的製造（zào）與配置問題。為便於研（yán）究，本文將研究立車工作台直徑範圍定在1 000 mm 到5 000 mm之間，這個範圍的立車也是傳統意義上的立車。
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      1 、常規立車工作台軸承配置

      立車工作台軸承配置中，常規的軸承類型大致（zhì）分為以下幾種:

      ( 1) 靜壓（yā）軸承和圓柱滾子軸（zhóu）承

      如圖1 所示為1 250 mm 立車工作台軸承配（pèi）置，此工作台（tái）軸承配置為經典結構，此種配置在1 000 mm ～5 000 mm立車工作台主軸都能夠找到其蹤影。靜（jìng）壓軸承承受軸（zhóu）向負荷，是靠潤滑泵將（jiāng）壓力油送到（dào）軸承間隙中，強製形（xíng）成潤滑油膜，從而實現（xiàn）液體潤滑的滑動軸承，由潤滑油（yóu）的（de）靜壓力平衡外部軸向載荷。圓柱滾（gǔn）子軸承承受徑向負荷。這種（zhǒng）軸承具有油膜剛（gāng）度大和（hé）能抑製油膜震蕩（dàng）等優（yōu）點。但是該類（lèi）設（shè）計也有不足之處，由於靜壓（yā）軸承（chéng）必（bì）須附（fù）帶一套專用的供油係統來供給壓力油，維（wéi）護比較（jiào）複雜而且成本也較高。

       ( 2) 推力球軸承和圓柱滾子軸承

      推力球軸承主要承受一定（dìng）的軸向（xiàng）力，所以該（gāi）軸承用於承受軸向負荷; 而圓柱滾子軸承主要用於承受徑向負（fù）荷，工作台預（yù）緊采用一（yī）套推力球軸承。預緊軸承可以提（tí）高工作台的（de）剛性，當加工工件（jiàn）不對稱或質量重心不在回轉中心（xīn）時，與液體靜壓軸承相比，可以減小工作台傾覆。該軸承的配置應用也相當廣泛，並且成本（běn）相對較低。圖（tú）2 示為2 500 mm 立車（chē）工作台（tái）軸承配置（zhì），此種（zhǒng）配置在2 500 mm 及以上的立車（chē）工作台主軸（zhóu）采用。

       ( 3) 交叉圓（yuán）柱滾子軸承

       圖3 工作台（tái）軸承配置采用雙（shuāng）列交叉滾子軸承，台灣的立車生（shēng）產廠家廣泛使用此軸承配置。雙列交叉滾子軸承隻占一列滾柱軸承的空間，占據空間小，而且其力作用點在回（huí）轉軸線向兩端延長，與（yǔ）圖1 結構相比作用點（diǎn）距離並不縮減，工作台具有抗（kàng）顛覆力矩。采（cǎi）用（yòng）雙列交叉滾子軸承可以降低（dī）工（gōng）作台的高度（dù），操作更加方便。

       2 、新型工作台主軸軸承配置結構

      立車工作台回轉精度按目前國家標準規定:在1 000 mm 直徑內，工作台麵的（de）端麵跳（tiào）動0． 01 mm，直徑每增加1 000 mm 其允差（chà）值增加0． 01 mm。在1 000 mm 直徑內，工作台（tái）的徑向圓跳動0． 01 mm，直徑每（měi）增加1 000 mm 其允差值增加0． 01 mm。滿足上述精度的立（lì）車（chē）在一般製造業應用（yòng）廣（guǎng）泛。但在高端製造業對立車（chē）加工工件精度要求提高，如加工直徑1 250 mm 的數控立車，當要求（qiú）端麵跳動及徑（jìng）向圓跳動均小於0． 006 mm 時，采用圖1、圖2 結（jié）構的立車很難滿足要求。采用圖3 結構，工作台端麵和徑向跳動幾乎完全取決於交叉滾子軸承（chéng），對軸承精度要求很高，一般（bān）要用到USP 級軸承（chéng），屬於超精密級，超過ISO 等級2 級（jí）精度，定製該等級軸承（chéng）周期長，價格昂貴.

       圖 4 所示工作台主軸結構是我公司根據幾（jǐ）十年（nián）的立車設計經驗及現（xiàn）有的加工手段和檢測方法設（shè）計的，並應用到我公司生產的CK5112ATC 數（shù）控立車上，同時此結構也已獲國家發明專利( 專利號: CN101716728 A) 。該主軸軸承配置是采用一套推力球軸承承（chéng）受軸向力，采用一套圓錐（zhuī）滾子軸承承受徑向力，並通過施加預緊力提高工作台的剛性和抗傾覆力（lì）矩（jǔ）。此種配置在1 000 mm及以上的立車工作台主軸均可采用這種軸承結構。

      采用該（gāi）結構製造出的立車工作台回（huí）轉精度: 端麵跳動/徑向圓跳動均小（xiǎo）於0． 006 mm。滿足高精度加工（gōng）的（de）要求。

       2． 1 成（chéng）本低

      該工作台（tái）主軸結構所用軸承與相（xiàng）當規格的圖1 和圖2 中的（de）所用的軸承相比價格低，與（yǔ）相當規格的（de）圖3中所用的軸承價格相（xiàng）比偏低1 /5 ～ 1 /3，若選用進口軸承，則價格相比價格（gé）是國內的的7 ～ 10 倍（bèi）。

      2． 2 影響軸承安（ān）裝精度的零件少

     該工作台（tái）主軸結構最大（dà）特點是將安裝軸承的軸承座（zuò）與工作台底座分離出（chū）來，承受徑向負載和軸向負載（zǎi）的兩套軸承裝在（zài）同一個軸承座上，使軸承的安裝（zhuāng）基準能夠統（tǒng）一，軸承座以一個大（dà）平麵與工（gōng）作台底座安裝（zhuāng）在一（yī）起; 兩套軸承的動（dòng）圈（quān）也安裝在同一零件齒圈3 上，工作台安裝在齒圈3 上，這種結構與軸承（chéng）安裝（zhuāng）相關聯零件隻有（yǒu）兩個。而上述常規軸承配置安裝部位有3 個以上主要零件且工作（zuò）台底座（zuò）和工作台都是大件，不容易做到精密加工。

      2． 3 安裝軸承的零件本身精度高

      圖1、圖2 所示工作台主軸結構精（jīng）度不高的原因主要有:

  
     ( 1) 軸承安裝（zhuāng）麵因受零件形狀及（jí）重量限製，尤其是工作台底座，很難在磨床（chuáng）上加工。

     ( 2) 圖1 工作台主（zhǔ）軸與圓台組合安裝，圖2 工作台（tái）主軸與底座組合安裝，因兩個零件是（shì）分別加工，即便主軸（zhóu）最後一道工序是用磨床（chuáng）加工，承受軸向負載軸承（chéng）安裝麵（miàn）和承受徑向負載回轉中心的垂直度也很難（nán）做到小於0． 01 mm。

     ( 3) 軸承安裝麵本身平麵度做到小於0． 01 mm 也是很難的。

     圖4 所示工作（zuò）台主軸結（jié）構的軸承座相對工作台底座體積（jī）小且重量輕，可以用精密立式磨床（chuáng）對其加工，齒（chǐ）圈上軸承安裝麵也同樣也（yě）可在立式磨床加工。用立式磨床加工的軸承座，其徑向軸承安裝麵的圓（yuán）度、軸向軸承座安（ān）裝（zhuāng）麵的端（duān）跳、兩個安裝麵（miàn）的垂直度等幾何形位精度都可做（zuò）到0． 005 mm 以內。

      2． 4 安裝檢測方便

     圖1、圖2、圖3 所示工作台由於受其結構所限，隻能在機（jī）床全部（bù）裝配結束、自車完工作台台麵之後檢驗（yàn）回轉精度，如檢驗不合格還須將工（gōng）作台拆開、檢（jiǎn）查原因，再重（chóng）新裝配。圖4 所示（shì）的結構裝配時可根（gēn）據（jù）軸承座精度檢測單和軸承套圈檢測單進行安裝（zhuāng）軸承、調整精度，回轉部分組裝好後，不裝工作台即可（kě）對主（zhǔ）軸回轉精度進（jìn）行（háng）檢測。

  
     圖1、圖2 所示結構無法看到軸承工作運轉（zhuǎn）情況，圖4 所（suǒ）示結構拆掉工作（zuò）台就看到軸（zhóu）承工作運轉（zhuǎn）情況，安裝檢測方便。

     2． 5 工作台熱變形小、剛性好（hǎo）、回轉精度高

    該工作（zuò）台結構易（yì）潤（rùn）滑，隻要打開（kāi）工作台中間蓋板就能觀察到軸（zhóu）承的潤滑情況，通過油冷卻可將工作台運轉產生的熱量降低，減小工作台熱變形; 主軸回轉軸承內（nèi）徑相對較（jiào）大，圓（yuán）錐滾子作用點沿軸向外延，增加了作用點之間的距離; 通過（guò）壓蓋對工作台圓錐滾子軸承和推力（lì）球軸承同（tóng）時預緊，兩套軸承都是負遊隙安裝，因（yīn）而，工作（zuò）台的剛性高，同時回轉精度也得到提高。

     3、 結語

    本文分析了立式車床工作台主軸軸承不同的配置方式及其各自的特（tè）點，重點介紹了一種新型工作台主軸軸承配置結（jié）構，為設計者提供了更多的選擇。