機床主軸組件（jiàn）是機床的主要部件，除了要有高的回轉精（jīng）度外，還要有足夠的剛性和良好的抗振性。主軸組件通常由主軸、主軸軸承和安裝在主軸上的傳動件等組成。車床經多年（nián）使用後，由於正常的機械磨損或（huò）主軸錐孔因長期受力而（ér）鐵屑在孔內沒清理幹淨以及主軸撞機（jī）等原因，使錐孔精度（dù）會下降，主軸軸承精度（dù）降低或（huò）喪失，車床工作噪音過大，嚴重影響加工精度和（hé）加（jiā）工工件（jiàn）麵粗糙度。經（jīng）主軸檢測棒測量，跳動很大，甚至達二三十絲，會產生以下影響：影響加工精度，因（yīn）為刀具偏擺（bǎi）使（shǐ）加工量比程序刀具路徑（jìng）吃很多量，加工外圓圓變小，加工內圓圓（yuán）孔變大，鏜孔精度也（yě）同樣不準；加工工件麵粗糙度不良，主（zhǔ）軸轉動是刀具偏擺，使工件（jiàn）加工麵有振刀痕跡，表（biǎo）麵粗糙度下降；刀具（jù）壽命明顯縮短，經常斷刀；使主軸壽命大大縮短。CA6140 車床主軸標準精（jīng）度要求（GB 4020－83）為：

      （1）主軸（zhóu）的軸向竄動0.01 mm。

      （2）主軸軸肩支承麵的跳（tiào）動0.02 mm。

      （3）主軸定心軸頸的徑向跳動0.01 mm。

      （4）主（zhǔ）軸（zhóu）錐孔（kǒng）軸線的徑向跳動：①靠（kào）近（jìn）主軸端麵0.01 mm；②距主軸端麵在300 mm 測量長（zhǎng）度上為0.02 mm.

      （5）主軸軸線對床鞍移動軌跡的（de）平行度：

      ①在鉛垂平麵（miàn）內300 mm，測量（liàng）長度上0.02 mm（隻（zhī）許向上偏）；②在水平麵內300 mm，測量長度上0.015 mm（隻許向前偏）。

      在車床（chuáng）主軸組件中（zhōng），主軸的加工精度（dù）、前（qián）軸承/後軸承的製造精度（dù）對機（jī）床（chuáng）主軸（zhóu）的（de）旋轉精度的影響是不同的。車床主軸的主軸前/後軸承安裝在主軸箱箱體上的主軸前/後軸承（chéng）孔內（圖1）。主軸裝配後主軸檢棒端部（bù）的徑向跳動為（wéi）Δ1、離軸端（duān）300 處的徑向跳動為Δ2，均等於由前軸（zhóu）承產生的誤差Δa、由後軸承產生的誤差Δb和由於主軸（zhóu）本身的錐孔中心線與主軸中心線的不重合的加工誤差Δc 產生的（de）誤（wù）差三者向（xiàng）量和的二倍（bèi）。設車床主軸檢棒端部的徑向跳動為Δc；前（qián）軸承內（nèi）圈的徑向跳動量為Δa；後軸承內圈的徑向跳（tiào）動量（liàng）為Δb；由於前軸承/後軸承各自造成對裝配後（hòu）車床主（zhǔ）軸的端部的徑向跳動值，離（lí）軸端300 處的徑向跳動（dòng）值的大小，則可按下式計算。

      由於（yú）前軸承內圈的徑向跳動量Δa，它造成裝（zhuāng）配後機床主軸的（de）端（duān）部的徑（jìng）向跳動值為值為Δa1，離軸端300 處的徑向跳動Δa2 值的大小：

      Δa1＝[(L＋a)×Δa]/L

      Δa2＝[(L＋a＋300)×Δa]/L

      由於後軸承內圈的徑向（xiàng）跳動量Δb，它造（zào）成對裝配後機床（chuáng）主軸的端部的徑向跳動（dòng）Δb1，離軸端300 處的（de）徑向跳動Δb2 值的大小：

      Δb1＝(a×Δb)/L

      Δb2＝[(a＋300)×Δb]/L

      通（tōng）過以上（shàng）分析可知（zhī）：①後軸承內（nèi）圈的徑向（xiàng）跳動造成對裝配後機床主軸（zhóu）的徑向跳動影響（xiǎng）比前軸承內（nèi）圈的徑向跳動的影響要小，通常選用的後軸承的（de）精度比前軸承（chéng）低一級；②前/後軸承內圈的（de）徑向跳動的最高點應裝在同一方向上，並與主軸錐孔（kǒng）中（zhōng）心線跳動的最高點方向相反，使誤差不同向（xiàng），互相抵消一部分。這樣便（biàn）相對提（tí）高（gāo）了前軸承的精度，保證了主軸的旋轉精度。1 CA6140 車床主軸、軸承結構圖2 是CA6140 車床主（zhǔ）軸部分的結構圖。主軸部件采用了三支承的結構，以提高其靜剛度和抗（kàng）震性。主軸（zhóu）的前支承處裝有一個雙列短圓柱滾（gǔn）子軸承（chéng）（D3182121），在前支承處（chù）還裝有一（yī）個60° 角接觸的雙列推力向心球軸承（D2268121），主軸中部（bù）軸承（E32216，圖中未畫），後支承處裝有一（yī）個雙列短圓柱滾子軸承（E3182115），用於承受徑（jìng）向力（lì）。由於雙列短（duǎn）圓柱滾子（zǐ）軸承的剛度和承載能力大（dà）、旋轉精度高、且（qiě）內（nèi）圈較薄，內孔是C＝1:12 的錐孔，可通過（guò）相（xiàng）對主軸軸頸的軸向移動來（lái）調整軸承間隙，因而可保證主軸（zhóu）有較高的回轉精度和剛度。在前支承處裝有一個60°角接觸的雙列推力向心球軸承（D2268121），由於承受左右兩個方向的軸向力。在工作中，特別是鑽孔時，主軸的推力球軸（zhóu）承要受很大的軸向推力，因此推力球軸承（chéng）易產生老化（huà）、脫皮。使用中如發現（xiàn）軸承磨損而致使間隙增大時，需及時進行調整。一般情況下，日常維修（xiū）隻需調整前軸承即可，隻（zhī）有當（dāng）調整前軸承後仍不能達到要求的回轉精度時，才需調整（zhěng）後軸承。當軸承磨損嚴重，調整後仍不能達到要求的回轉精度，日常維修時隻有更換推力球軸承或雙列圓柱滾子軸承，但由於安裝的不正確，主軸軸向、徑向間隙無法調整（zhěng）到符合技術要求，隻要主軸（zhóu）轉動幾分鍾就會發現主軸箱前後冒煙；如果間隙調整大（dà）一些又無法加工工件（jiàn）。因此（cǐ）出現了反（fǎn）複拆裝（zhuāng）主軸更換推力（lì）球軸承或雙列短圓（yuán）柱滾子，甚至誤（wù）判主軸變形等問題。

      2 CA6140 車床主軸修複過程

      車床主軸從（cóng）主軸箱（xiāng）拆下後，先清洗幹淨主軸、主軸（zhóu）箱。

      （1）主軸箱的檢查及修複

      檢測主軸箱的箱箱體上的主軸前、後軸承孔。可用內徑百分表測量：孔圓（yuán）度≤0.012；錐（zhuī）度≤0.01；前、後軸承（chéng）孔（kǒng）的（de）同軸（zhóu）度≤0.015；與軸承（chéng）外環配（pèi）合過（guò）盈量為（wéi）0～0.02。當出現超差時，將影響主軸回轉精度的穩定性和剛（gāng）度。修複方法為：①鏜孔鑲套；②軸承孔局部鍍鎳或鍍鉻。當軸（zhóu）承孔尺（chǐ）寸嚴重超（chāo）差時，在孔壁尺寸允許的條件下（xià），可以采用鑲套法（fǎ）修複。若孔壁很薄，應進行塗鍍修複。

      （2）主（zhǔ）軸的檢查及修複

      檢修主軸精度。檢（jiǎn）測方法為：將主軸用等高墊鐵在前、後軸承安裝位置處支承，放在平板上（shàng），用外徑（jìng）百分（fèn）表測（cè）量：①前、中、後軸承安裝麵的徑向跳動值均≤0.005；②前、中（zhōng）、後軸承安裝麵的同（tóng）軸（zhóu）度均（jun1）≤0.005；③三處齒輪安裝麵對前、後軸承安裝麵的同軸度≤0.01；④卡盤法蘭安裝麵的徑向跳動值≤0.008，卡盤法蘭安裝（zhuāng）麵的定（dìng）位端麵軸（zhóu）向跳（tiào）動值≤0.01；⑤錐孔用標準檢棒著色檢查接觸≥50%且靠近大端；用外徑百分表測量檢棒跟部的徑向跳（tiào）動值≤0.01，300 處的徑向跳動值（zhí）≤0.015；在檢棒的端麵（miàn）中（zhōng）心測（cè）量檢（jiǎn）棒的（de）軸向竄動值≤0.01。

      一般情況，軸（zhóu）承安（ān）裝麵的徑向跳動（dòng）值，齒輪安裝麵的徑（jìng）向跳動值不（bú）會超差。通常卡盤法蘭安裝麵的跳動值，主軸（zhóu）錐孔的跳動值會超差，在沒有（yǒu）條件更換新主軸時可以修磨卡（kǎ）盤法蘭（lán）安（ān）裝麵軸頸、修磨主軸錐孔。修磨後主（zhǔ）軸錐（zhuī）孔端麵（miàn）位移量（liàng）一（yī）般要求不（bú）得超過圓錐孔的錐度號。主軸有嚴重傷痕、彎曲、裂（liè）紋或修理（lǐ）後不能滿足精度要求（qiú）時，必須更換新件。達到上述技術要求。齒麵有嚴重疲勞（láo）點蝕現象，約占（zhàn）齒長30%、高度50%以上，齒麵有（yǒu）嚴重明顯的凹痕（hén）擦傷時，應更換新件。

      當上述工作完成後（hòu），主軸箱的內（nèi）型腔內壁噴防鏽漆及噴漆。

      （3）裝配主軸

      首先，測量並記錄（lù）前（qián）軸承內圈的徑（jìng）向跳動量Δa 和後軸承內圈（quān）的徑向跳動量Δb 的測量值，並相（xiàng）應在軸承內圈的端麵作上出現最大值的位置標記；測量並記錄主軸錐孔中心線的徑向跳動量Δc，並相應地在主軸的端麵作上出現最大值（zhí）的（de）位置標記；在將車（chē）床主軸組件裝配在（zài）主軸箱箱體上的主軸軸承孔內時，軸承的裝配采用定（dìng）向裝配法。按在軸承內圈的端麵作的軸承跳動方向的標記，調整（zhěng）前、後軸承內圈與主軸的位置的方向，把前、後軸承內圈相對於主軸轉動一個（gè）角度（dù），把前、後（hòu）軸（zhóu）承內圈的徑向跳動的最高點應裝（zhuāng）在（zài）同（tóng）一方向上，並與主軸錐（zhuī）孔中心（xīn）線跳動的最高點方向（xiàng）相反，使誤差不同向，互相抵消一（yī）部分。即把這三個徑向跳動的最高點調到一（yī）條（tiáo）直（zhí）線上。這樣誤差雖不能完全抵消，但誤差可縮小為：2×|Δc2－(Δb2＋Δa2)|。

      按照以上（shàng）的方法進行維修裝配（pèi），裝配後車床（chuáng）主軸（zhóu）軸孔的徑向跳動值： 近軸端一般為0.003～0.005 mm；離軸（zhóu）端300 處＜0.01 mm；在檢棒的端（duān）麵中心測量檢棒的軸向竄動值≤0.006。通過多年維修裝配實際的驗證，不但效果很（hěn）好，提高了車床主軸的旋轉精度，而且大大地減少了裝配（pèi）時調整主軸的旋轉精度的工作（zuò）量（liàng），有效保證（zhèng）了維（wéi）修生產（chǎn）進度。

      3 維修裝配時應注意的事項

      （1）由主軸結構可以看出，主軸的各部分結構由左至右直徑逐漸變粗，呈（chéng）階梯狀。因此，決定主軸拆卸應由左至右打出。主（zhǔ）軸的前軸承為內（nèi）孔以1:12 的錐度與軸頸相（xiàng）配合的雙列圓柱滾子軸承，前軸承要和主軸先一起拆下，最後才從主軸上拆下。圓錐孔軸承直接裝在錐形軸頸上，可以擰鬆鎖緊螺母，然後利用軟金屬棒和手錘向鎖緊螺母方向，將軸承敲出。

      （2）由於安裝使用中軸承被預緊，使前後軸承圈間和軸承座、主軸軸（zhóu）頸的配（pèi）合都很緊密，給拆卸帶來困難。因此，在（zài）卸掉前端蓋（gài）和（hé）後（hòu）罩蓋等零（líng）件（jiàn）後（hòu），必須先擰鬆圓螺（luó）母。然後拆（chāi）卸。

      （3）前軸承徑向（xiàng）間隙（圖2）的調整方法如下：首先鬆（sōng）開主軸前端鎖緊螺母8，並鬆開前支承左端鎖緊螺母4 上的鎖緊頂絲5。擰動鎖緊螺母4，推動軸套，這時D3l8212l 型軸承的內環相對於主軸錐麵作軸向（xiàng）移（yí）動，由於軸承內環很薄，而且內孔和主軸錐麵一樣，具（jù）有1:12的錐度，因此內環在軸向（xiàng）移動的同時作徑向彈性膨脹，從而消除了軸承（chéng）的徑向間隙，達到要求的預緊程度。調整好之後，再將前端鎖緊螺母8 和左端鎖緊螺母4 上的鎖緊頂絲5 擰緊。

      （4）後（hòu）軸承軸向間隙（xì）的調（diào）整方法如下（xià）：後支承的徑向間隙是用鎖緊螺母1 調整的，其工作原理和前軸承相同，但必須注意采用“逐步逼緊”法，不能擰緊過頭。其方法是：鬆開鎖（suǒ）緊螺母1 上的鎖緊頂絲2，擰動鎖緊螺母1，推動軸（zhóu）套、軸承（chéng）3 的內環和滾珠，從而消除軸承3 的間隙（xì）：擰動（dòng）鎖緊螺母1 的同時，向後拉主軸。主（zhǔ）軸（zhóu）的（de）徑向跳動及軸向竄動允差都是0.01mm。主軸的徑向跳動影響加工表麵的圓（yuán）度和同軸（zhóu）度，軸向竄動影響加工端麵的平麵度或螺紋的（de）螺（luó）距精度。當主軸的跳動量（或者竄動量）超過允許值時，一般情況下，隻許（xǔ）適（shì）當地調整前支承的（de）間隙，就可使主軸跳動量調整到允許值之（zhī）內（nèi）。如徑向跳動（dòng）仍達不到要求，再調整後（hòu）軸承，中間軸承一般不調整。

      4 車床技術發展趨（qū）勢及特點

      現代（dài）機械製造業向著（zhe）低消耗、高（gāo）效率的方向發展，數控機（jī）床的設計（jì）與改造也（yě）成為（wéi）工業發展的一個重（chóng）要方向，通過機床（chuáng）數控改造使普通機床具有更好的（de）加（jiā）工精度、高（gāo）的生產（chǎn）效率。對CA6140 普通車床進行數控化改造，可擴大機床的加工範圍，充分發揮該機床的加工能力，提高機床的生產效（xiào）率（lǜ）。

      近幾年來，國內外數（shù）控機床主軸的技術發展非常快，其特（tè）點是產品結構（gòu）不斷更新，新技術應用（yòng）層出不窮，工藝性（xìng）能複合化，速度、效（xiào）率不斷（duàn）提高，突出精細（xì）化製造。到2003 年止，洛陽軸研科技股份有限公司先後開發了用於高速數控銑的30000 r/min 電主軸和用於加工中心的24000 r/min 電主軸。同時又係列開發了轉速自5000～12000 r/min 的數控車床用電主（zhǔ）軸。

      高轉速電主軸的（de）支（zhī）承通常選用角接觸球軸承。角接觸球軸承是最（zuì）適宜高速化（huà）的滾動軸承，具有（yǒu）摩擦阻力（lì）小、功耗小、成本低、便於係列化和標準化等優點，其極限轉速高、精度高、剛度（dù）高，在加工中心、數控（kòng）銑床、車床、內圓磨床（chuáng）和高速雕銑機中獲得了廣泛應用，其主要技術難點在於（yú）提（tí）高精度壽命和可靠性（xìng）。電主（zhǔ）軸的（de）優點在於高速切削和快速進給（gěi），大大提高了機床的（de）精度和效率（lǜ）。