普通卧式车床主轴间隙的调整

文/滕朝晖摘要：主轴是车床的执行元件，主要起支撑传动件的作用，还能对转矩进行传动。同时，主轴、轴承运转后会产生磨损，进而影响车床的加工精度。因此，要调整主轴的间隙。本文论述了主轴轴承轴向间隙和径向间隙的调整方法，通过主轴轴承间隙的调整，使主轴的功能得以恢复，提高了车床的加工精度。网 http://www.lw2005.com
关键词 ：普通卧式车床主轴间隙调整普通卧式车床在金属切削机床中所占的比重很大，它的加工范围较广，适用于加工轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面，还能加工螺纹，并进行钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。车床中最关键的部分就是主轴，而主轴在工作过程中会承受很大的切削抗力，从很大程度上来说，主轴部件的刚度对工件的加工精度和表面粗糙度起到了决定性的作用。普通卧式车床主轴间隙的调整就是对主轴轴承的间隙进行调整，通过对主轴轴承间隙的调整可以掌握主轴轴承的特点、类型、适用场合、工作原理与调整方法，可以加深对机床结构设计的了解，可以对主轴部件的结构提出改进方法，可以提高工程制图能力。一、普通卧式车床主轴概述普通卧式车床的主轴部件是主轴箱最重要的部分，车削时工件装夹在主轴上的夹具中，并由其直接带动工件做旋转运动，在工作中要承受很大的切削力。主轴是一种常见的回转类零件，它由多种部分组成，例如螺纹、内外圆柱面、花键、内孔等，作为机床中的执行件，主轴主要起到了一种对传动件进行支撑的作用，同时还能对转矩进行传动。与此同时，主轴的存在还可以有效保证工件对其他部件位置的正确性。二、普通卧式车床主轴分析1.主轴的基本要求（1）旋转精度：主轴旋转精度主要是指主轴的径向跳动、轴向窜动以及主轴旋转的均匀性和平稳性。通常情况下，旋转精度如果不受任何荷载，则可以通过手动主轴的方式对其进行测量。（2）刚度：主要是指主轴部件的刚度，是指一种因为各种载荷作用导致主轴抵抗变形的能力。现阶段主轴刚度并没有一个统一的规定，但是通过大量实践证明，在主轴加工的过程中，如果主轴前端的变形比较小，一般来说是可以对加工精度和动态特性进行保证的，所以主轴的刚度可以通过主轴的静刚度进行评定，换句话说，主轴的刚度可以由主轴前端受到的作用力来表示。（3）抗振性：主轴抗振性主要是指在机床切削的过程中，主轴为了保持平稳运转而不能振动的能力。如果抗振性不强，那么在工作过程中主轴是很容易会发生振动的，工件表面的质量会受到影响，进而加速机床零件的磨损。除此之外，振动出现的噪声还会使工作环境进一步恶化。从理论上来说，振源频率越接近主轴固有频率，振动就会越强烈，所以一般情况下在主轴设计过程中把主轴固有频率设置到最高，进而使主轴部件振动得以减小。（4）温升和热变形：主轴在运转的过程中会因为搅油和摩擦而产生一定的热量，而这些热量的存在会使得主轴箱体因为膨胀而发生变形。主轴前端变形伸长或者主轴旋转中心线位置发生变化，都会对加工精度产生影响。此外，如果温升过高，已经调整好的主轴间隙也会发生改变，这样即使正常的润滑条件也会受到破坏，轴承的正常工作也会受到影响，一旦情况严重还会出现抱轴现象。在主轴轴承达到稳定温度（即热平衡状态）时，轴承的温度和温升不得超过如下规定：滑动轴承温度60℃，温升30℃；滚动轴承温度70℃，温升40℃。而对于精密度高一些的机床来说轴承温度不能超过10℃。（5）耐磨性：为了确保主轴部件的制造精度，轴前端等部件表面的耐磨性一定要得到保证。2.主轴主要误差分析（1）机床几何误差：工件成形运动都是通过机床来完成的，因此工件加工精度主要由机床精度决定。工件的加工精度受到机床制造误差的影响是很大的，具体体现在导轨误差、回转误差以及传动链误差等方面，同时还要注意，机床工作精度的下降还会受到机床磨损的影响。（2）主轴回转误差：主轴是对工件进行装夹的基准，同时将动力传送给工件，值得一提的是，工件的加工精度将会受到主轴回转误差的直接影响。主轴回转误差主要指一种变动量，这种变动量可以分解成为三种基本形式，即轴向窜动、圆跳动以及角度摆动。之所以会出现主轴回转误差，是因为这些误差会对主轴回转精度产生影响，而且这种影响会随着加工方式的不同而出现不同的状况。车削外圆以及进行内孔加工时，主轴回转误差的存在会导致工件圆柱度和圆度出现误差，但是并不会对加工工件端面产生直接的影响。如果能够使主轴制造精度得到适当提高，同时选择高精度的轴承，使主轴装配精度得到提高，平衡高速主轴部件，可以使机床主轴回转精度得到提高。三、普通卧式车床主轴间隙的调整主轴间隙的调整实际上是调整主轴轴承的间隙，而主轴轴承有滚动轴承和滑动轴承两大类。主轴间隙调整常用的方法是调整法，调整法是指不靠去除金属的方法，而是靠改变调整件的位置或更换调整件的方法来保证装配精度。主轴轴承间隙调整原则：一般应先调整固定支座，再调整游动支座，即先调整轴向间隙，再调整径向间隙，但具体调整顺序要根据主轴和主轴轴承结构的实际情况来确定。对C630车床而言，应先调整后轴承，再调整前轴承。而CA6140车床是先调整前轴承，如径向跳动仍达不到要求，再调整后轴承的。简言之，固定支座位置就是推力球轴承位置，因此，推力球轴承安装在什么位置就先调整什么位置的螺母。1.主轴轴承轴向间隙的调整在车削过程中，之所以会出现主轴轴向窜动的现象，主要是由推力球轴承的间隙过大导致的。推力球轴承若装在主轴前端，就先调整前轴承；推力球轴承若装在主轴后端，就先调整后轴承，如C630应先调整后轴承。C630主轴轴承轴向间隙的调整方法为：将支紧螺钉松开，适量向右转动螺母，使滚动轴承沿着内圈做轴向移动，从而使主轴后端轴肩和后轴承座之间的间隙减小，便可以将支紧螺钉拧紧。经过调整以后，测量主轴的轴向窜动及轴向游隙(即主轴在正、反转瞬时的游动间隙)，使其轴向窜动控制在0.01ｍｍ范围内，轴向游隙控制在0.01～0.02ｍｍ。如仍有超差现象，则需再进行调整。若调整无效可检查主轴的止推垫圈与推力球轴承。2.主轴轴承径向间隙的调整在车削的过程中会出现径向跳动的现象，主要原因在于主轴轴承径向间隙过大。（1）主轴采用滚动轴承。前轴承一般是双列短圆柱滚子轴承，其间隙是通过轴承内圈胀大后减小的。主轴轴承的调整实际上是调整滚道与滚动体之间的配合，也就是调整滚道与滚动体之间的间隙。调整方法为：①前轴承内圈只有左侧有调整螺母的，只要拧紧左侧螺母即可，因为由于轴承左侧螺母的推力，使轴承内圈右移胀大，减小径向间隙（若是推力球轴承装在主轴前端的主轴结构，主轴的轴向窜动也同时得到控制）。②前轴承内圈两侧都有调整螺母的，应先松开主轴前端轴承右侧的螺母，再拧紧主轴前端轴承左侧的螺母，间隙调整达到要求后再拧紧右侧的螺母。主轴精度的调整还需考虑机床的使用寿命，留有一定的精度储备。精度储备特别适用于间隙配合的运动副，此时的精度储备主要是磨损储备。例如机床主轴间隙在0.015ｍｍ以下都能正常工作而不降低精度，那么可以将间隙降到0.008ｍｍ，这样可以确保在正常使用一定时间后，主轴间隙仍不会超过0.015ｍｍ，从而保证了车床的使用寿命。（2）主轴采用滑动轴承。滑动轴承有两种类型：内柱外锥式滑动轴承和内锥外柱式滑动轴承。内柱外锥式滑动轴承间隙的减小只要把轴承往左轴向移动即可，具体调整方法为：先拧紧前螺母和后螺母，消除配合间隙，再松开后螺母，然后拧紧前螺母，使轴承轴向移动，从而获得所要求的间隙值。内锥外柱式滑动轴承要减小间隙只要把轴承往右轴向移动即可，具体调整方法和内柱外锥式滑动轴承间隙的调整方法相反。通过主轴间隙调整，来保证车床工作精度，从相关试验来检测车床动态工作性能。项目有：精车外圆、精车端面、精车螺纹及切断试验，分别检验卧式车床径向和轴向刚性性能及传动工作性能。①精车外圆试验。用高速钢车刀车φ50×250φ50×250mm的45钢棒料试件，精车后试件允差：圆度误差不大于0.01mm，圆柱度为0.01／100，表面粗糙度Ra值不大于1.6μm。②精车端面试验。用450标准右偏刀加工φ250ｍｍ的铸铁工件端面，加工后其平面度误差不大于0.02ｍｍ，只允许中间凹。③精车螺纹试验。用60°高速钢标准螺纹车刀加工φ40×500mmφ40×500mm的45钢棒料试件。加工后要达到螺纹表面无波纹及表面粗糙度Ra值不大于1.6μm，螺距累积误差应小于0.025／100。④切断试验。用宽5mm标准切断刀切断φ80× 150mmφ80×150mm的45钢棒料试件，要求切断后试件切断底面不应有明显振痕。近年来，随着科学技术的不断进步，数控车床已经占领很大的市场。面对数字化机械设备的不断发展，普通卧式车床也不甘落后，在实际工作中不断探索和发展，并没有被时代所淘汰。主轴是一种阶梯带通孔零件，主轴、轴承长时间运转后会产生磨损、变形，会影响主轴的回转精度和刚度，进而影响产品的加工精度，因此，主轴间隙的调整成为一种必然。通过主轴间隙的调整使主轴旋转精度、刚度、抗振性和耐热稳定性都符合要求，从而提高了车床的加工精度。网 http://www.lw2005.com
参考文献：[1]陈莹,柳广兴.基于S7-300PLC的普通卧式车床的改造[J].电子世界,2014(15).[2]王湛.卧式车床改造为气动自动夹紧时新增气缸的联接方法[J].金属加工(冷加工),2014(12).[3]许大华,唐昌松.利用CA6140卧式车床加工球面零件的传动装置设计[J].煤矿机械,2013(1).[4]丁国艳,杨成仁,付振海,王海鹰.改造卧式车床钻削深孔[J].金属加工(冷加工),2013(8).（作者单位：临安市技工学校）