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一（yī）種高速（sù）數控車床主軸裝配工藝方法研究

2019-3-25 來源（yuán）：安徽機電（diàn）職業（yè）技術學院實驗實訓中心作者：董（dǒng）斌

摘要（yào）: 某（mǒu）機床製造企業開發的新型高速數控車（chē）床廣泛應用於汽車行業和精密軸承行業的精密零件加工。在產品的試驗過程中（zhōng），發現主軸運（yùn）轉噪聲很大，嚴重影響（xiǎng）機床精（jīng）度，軸承的使用壽命也（yě）大大縮短。

通過對該產品的主軸結構和裝配過（guò）程進（jìn）行分析，找出裝配精度超差的原因，並根據發現（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（de）問題。

關鍵詞: 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（dòng）平穩、所加工零件精度高，在市場占（zhàn）有率較（jiào）高，是（shì）汽車行業和精密軸承行業加工精密零件的關鍵設備之一。其（qí）中主軸部件的（de）裝配精（jīng）度（dù）將（jiāng）直（zhí）接影響機床（chuáng）的工作精度，從（cóng）而（ér）影響（xiǎng）零件的（de）加工質量。一（yī）般（bān）要求主軸的（de）徑向（xiàng）跳動和端麵跳動（dòng）都嚴格控製在 0. 005 mm 範圍（wéi）內，隻有合理的裝配工藝方法才能保證機床的精度要求。

1、主軸（zhóu）結構分析

圖 1 所示為該機床主軸部件裝配圖。

圖 1 主軸部件裝配圖

主（zhǔ）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（yuán）柱（zhù）滾子軸承組合支（zhī）撐，通過鎖定螺母調整軸承間隙。主軸後端采用雙列（liè）圓柱滾子軸承支撐,通過兩個（gè）鎖定螺母調整遊（yóu）隙（xì）。主軸端部短錐用於工裝夾具（jù）的定位，並通過端麵鍵傳（chuán）遞扭矩。主軸傳動通過多楔帶輪經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（gāng）度。

2、裝（zhuāng）配中的主要問題分析

由於在（zài）實驗裝配階段沒（méi）有找到一種有效的主軸部件裝配方法，完（wán）全憑以前裝配機床的經驗和感覺進行（háng）裝配，導致裝配出來的（de）主（zhǔ）軸精度達不到設計要（yào）求，主軸運轉噪聲很大，嚴重影響機床精度（dù），軸承的使用壽命也（yě）大大縮短。

通過對主軸裝配工藝的分析，發現兩個主要問題:

(1) 主軸軸承間（jiān）隙的調整全（quán）憑（píng）經驗，沒有進行（háng）必要的測量，造成裝配結果不可（kě）控。

(2) 主軸（zhóu）裝配過程中（zhōng）沒有考慮主軸（zhóu）及（jí）軸承製造精度（dù）的誤差（chà）。

3、主要解決措施

主軸（zhóu）結構（gòu）圖如圖 2 所示。由於主軸軸承采用的是雙列短圓柱滾子軸承，該軸承（chéng）內圈（quān）的內（nèi）孔（kǒng）帶有錐度，它與主軸（zhóu）上的錐麵相結合，其調整的最（zuì）理（lǐ）想狀況為內圈隨著被漲（zhǎng）大，把（bǎ）軸承外圈漲緊在（zài）短圓柱上，使（shǐ）它（tā）剛剛不因本身重力而下來，但又能靈活地轉動為（wéi）止。根據故障分（fèn）析，問題主（zhǔ）要出（chū）現在主軸軸承隔套的調整方麵。

圖 2 主軸結構圖

之（zhī）前的調整方法是在調整隔套時（shí），軸承安裝後漲（zhǎng）緊程度全憑經驗，沒有（yǒu）進行必要的檢測，裝配的結果就（jiù）是精度達（dá）不到要求。

改進後的（de）裝配工藝方法如下:

(1) 清洗主軸軸承，並將清洗槽按粗洗和精洗分開。

(2) 測量各配合件尺寸並做記錄。主要測量主軸套筒前、後兩孔內徑尺寸，兩雙列圓柱滾（gǔn）子軸承的外圈尺寸。通（tōng）過預緊保證軸承與套筒孔配合過盈量0. 005 mm。

(3) 檢查主軸前、後軸承 1 ∶ 12 錐麵接觸（chù）情況，塗色檢查，要求接觸麵不小於 75%，且（qiě）靠近大端;旋上鎖定螺母，檢（jiǎn）查螺（luó）母工作麵，跳動在 0. 01 mm內。測出主軸前、後軸承 1 ∶ 12 錐麵徑圓跳動最大的位置，並做標識，如圖 3 所示。

圖 3 主軸錐麵圓（yuán）跳動（dòng）測（cè）量（liàng）

(4) 測（cè）量（liàng）軸承的外圈寬度D、F，主軸套（tào）筒（tǒng）內孔的（de）深度（dù）H，隔套的寬度 E。配磨前端（duān）蓋 2 的外圈壓緊量（liàng） h，保證( D+E+F+h) －H = 0. 08 ～ 0. 10 mm，如圖 4所示。

(5) 清洗主軸8，將雙列圓柱（zhù）滾子軸承 3、隔套1、雙向推力角（jiǎo）接觸球軸承5裝（zhuāng）入主軸，然後裝入墊圈6，旋上鎖定螺母7，用勾頭扳手逐漸旋緊; 旋轉勾頭扳（bān）手的同時（shí），用手托住雙列圓柱滾子軸承3的外圈，同時旋轉（zhuǎn）外圈繼（jì）續（xù）旋緊鎖定螺母 7，直至旋（xuán）轉雙列圓柱滾子軸承3時有一定的受力，且鬆開手後軸承外圈不下墜; 同時測量漲緊後的雙（shuāng）列圓柱滾子軸承 3的外圈尺寸，通過與先前（qián）測量的（de）軸承孔（kǒng）的尺寸（cùn）比較，保證安裝到軸（zhóu）承孔後，過盈量為 0. 005 mm。

圖 4 主（zhǔ）軸錐麵圓跳動（dòng）測（cè）量

(6) 用塊（kuài）規測量主軸軸頸端麵與軸承之間的間隙 H，圓周方向等分至少測量 4 個位置（zhì），取 4 次測量值的平均值，記下平均值。

(7) 修（xiū）磨隔套 1，厚度尺寸比測量的 H 值的平均值小（xiǎo） 0. 08 ～ 0. 10 mm。按裝配圖，順序安（ān）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（chéng） 5、墊圈 6、鎖（suǒ）定（dìng）螺母 7，鎖緊（jǐn）鎖（suǒ）定螺母。

(8) 主軸與（yǔ）後端軸承（chéng）的裝配。後端軸承的測量、調整、裝（zhuāng）配方法與裝配前端（duān）軸承相同。旋上螺母，檢（jiǎn）查螺母工作麵，跳動在 0. 01 mm 內。按裝配（pèi）前軸承的方法，調整好隔套 5，固定鎖定螺母 9、12。

(9) 按裝（zhuāng）配圖組裝主軸上（shàng）其他（tā）零件後，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（zhì）於圓（yuán）周均布的幾塊（kuài）高度相對一致墊塊上。將組裝後的主軸組（zǔ）件裝入（rù）主軸套筒，再裝（zhuāng）入後軸承的外圈。在裝入過程中，隔套 4 的外圓應與雙列圓柱滾子軸承 3 的外圓平齊，而且不（bú）允許（xǔ）用重物（wù）敲擊，強（qiáng）行裝入主軸套筒內。隻允許用銅棒輕輕敲擊，且圓周均（jun1）勻受力（lì）。均勻交叉擰緊前端蓋 2 的安裝螺釘。

(10) 按裝配圖，順序安裝墊圈 10、雙列圓柱滾子軸（zhóu）承內圈 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。用手轉動軸承，使潤滑脂均勻地進入滾道麵、保持架內（nèi）徑部、各個球之間（jiān）、引導麵等各處。

(11) 組（zǔ）裝（zhuāng）後的組件（jiàn）放倒在 V 形鐵上，預（yù）緊後軸承鎖定螺母 12，邊旋轉鎖定螺母邊旋轉主軸，直至雙列圓柱滾子軸承 11 的外圈處於漲緊狀態且外圈（quān）靠牢在台階上，鎖緊鎖定螺母（mǔ） 12。

(12) 按裝（zhuāng）配關係，依次按順序裝上皮帶輪組件及回轉油缸組件。

(13) 檢查（chá）主軸的（de）旋轉精度、軸（zhóu）向跳動和軸向剛度，如達（dá）不（bú）到目標精度，調整前、後端鎖定螺母，直至符合精度要求。

(14) 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 1 000 N，軸向位移不超過 5 μm。

4 、結論

通過對主軸裝配工藝（yì）的改良，各項（xiàng）靜態精度（dù）滿足設計（jì）要求。實際運轉測試並通過應用後（hòu）反饋的信息，主軸運轉良好、噪聲（shēng）低，加工零件質量穩定，機床精度保持性（xìng）好。

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