機床主軸組件是機床的主（zhǔ）要部（bù）件，除了要有高（gāo）的（de）回轉精度外，還（hái）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。車床經多年使用後，由（yóu）於正（zhèng）常的機（jī）械（xiè）磨（mó）損或主軸錐孔因長（zhǎng）期受力而鐵屑（xiè）在孔內沒清理幹淨（jìng）以及（jí）主軸撞機等原因（yīn），使（shǐ）錐（zhuī）孔精度會下降，主軸（zhóu）軸承精（jīng）度降低或喪失，車床工作噪音過大，嚴重影響加工精度和加（jiā）工（gōng）工件麵粗糙度。經主軸檢測棒測量，跳動很大，甚至達二三十絲，會產生以下影響：影響加工精度，因為刀具偏擺使加工量比程序刀具路徑吃很（hěn）多量，加工外圓（yuán）圓變（biàn）小，加工內（nèi）圓圓孔（kǒng）變大（dà），鏜（táng）孔精度也同樣不準（zhǔn）；加工工件麵粗糙度不良，主（zhǔ）軸轉（zhuǎn）動（dòng）是刀具偏擺，使工件加工麵有（yǒu）振刀痕跡，表麵（miàn）粗糙度下降（jiàng）；刀具壽命明顯縮（suō）短，經常（cháng）斷刀；使主軸壽命大大縮短（duǎn）。CA6140 車（chē）床主（zhǔ）軸標準精度要求（GB 4020－83）為：

      （1）主軸的軸向竄動0.01 mm。

      （2）主軸軸肩支承（chéng）麵（miàn）的跳動（dòng）0.02 mm。

      （3）主軸定心（xīn）軸頸（jǐng）的徑（jìng）向跳動0.01 mm。

      （4）主軸錐孔軸線的（de）徑向跳動（dòng）：①靠近主軸端麵0.01 mm；②距主軸（zhóu）端麵在300 mm 測量長度上為0.02 mm.

      （5）主軸軸線對床鞍移動軌跡的平行度：

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

      在車床主軸組件中，主軸的加工精度、前（qián）軸（zhóu）承（chéng）/後軸承的製造精（jīng）度對機床主軸的旋轉精度的影（yǐng）響是不同的。車床主軸的（de）主軸前/後軸承安裝在主軸箱箱體上的主軸前/後軸承孔內（圖1）。主軸裝配後主軸檢棒端部（bù）的徑向跳（tiào）動為Δ1、離軸端300 處的（de）徑（jìng）向跳動為Δ2，均等於（yú）由前軸承產生的（de）誤差Δa、由後軸承產生的誤差Δb和由於主軸本身的錐孔中心線與主軸中心（xīn）線的不重合的加工誤差Δc 產生的誤差三者向量和的二倍。設車床主軸檢棒（bàng）端部（bù）的徑向跳動為Δc；前軸承（chéng）內圈的徑向跳動量為Δa；後軸承內圈的徑向跳（tiào）動量為Δb；由於前軸承/後（hòu）軸承各自造成對裝配後車床主軸的端部的徑（jìng）向跳動值，離軸（zhóu）端300 處的徑向（xiàng）跳動值的大小，則可按下式計算（suàn）。

      由於前軸承內圈的徑向跳動量Δa，它造（zào）成裝配後機床主軸（zhóu）的端部的徑向跳動（dòng）值為值為Δa1，離軸端300 處的徑向跳動Δa2 值的（de）大小：

      Δa1＝[(L＋a)×Δa]/L

      Δa2＝[(L＋a＋300)×Δa]/L

      由於後軸承內圈的徑（jìng）向跳動量Δb，它造成對裝配後機床主軸的端部（bù）的徑向跳動Δb1，離軸端300 處的徑向跳（tiào）動Δb2 值的大小：

      Δb1＝(a×Δb)/L

      Δb2＝[(a＋300)×Δb]/L

      通過以上分析可知：①後軸承內圈（quān）的徑向跳動（dòng）造成對（duì）裝配後機床主軸的徑向跳動影響比（bǐ）前軸承內圈的徑向跳動的影響要（yào）小，通常選用的後軸（zhóu）承的精度比前軸承低一級；②前/後（hòu）軸承內圈的徑向跳動的最高點應裝在同一方向上，並與主軸錐孔中心（xīn）線跳動的最高點方向相反，使誤差不同向，互相抵消一部（bù）分。這樣便相對提高了前軸承（chéng）的（de）精（jīng）度，保證了主軸的旋轉精度。1 CA6140 車床主軸、軸承（chéng）結構圖2 是CA6140 車床主軸部分的結構圖。主軸（zhóu）部件（jiàn）采用了三支承的結構，以提高其靜剛度和抗（kàng）震性。主軸的前支承處裝有一個（gè）雙列短圓柱滾子軸承（D3182121），在前支承處還裝（zhuāng）有（yǒu）一個60° 角接觸的雙列推力向心球軸承（D2268121），主軸中部軸承（E32216，圖中未畫（huà）），後支承處（chù）裝有一個雙列短圓柱滾子（zǐ）軸承（chéng）（E3182115），用（yòng）於承受徑向力。由於雙列短圓柱滾子軸承的剛度和承載能力大、旋轉（zhuǎn）精度（dù）高、且內圈較薄，內孔（kǒng）是C＝1:12 的錐孔，可通過（guò）相對主（zhǔ）軸軸（zhóu）頸（jǐng）的軸向移動來調整（zhěng）軸承間隙，因而可保證主（zhǔ）軸有較高的回（huí）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（yóu）於承受左右兩個方向的軸向力。在工作中，特別是鑽孔時（shí），主軸的推力球軸承要受很大的軸向推力，因此推力球軸承易產生老化、脫皮。使用中如發現軸承磨損而致使間隙增大時，需及時進行調（diào）整。一般情況下，日常維修隻需調整前軸（zhóu）承即可，隻有（yǒu）當調整前軸承後仍不能達到要（yào）求的回轉精度（dù）時，才需調整後軸承。當軸承磨損嚴重，調（diào）整後仍不能達到要求的回轉精度，日常維修時（shí）隻有更（gèng）換推力（lì）球軸承或雙（shuāng）列（liè）圓柱滾子軸承，但由於安裝的不（bú）正確，主軸軸向、徑向間隙無法調整到符合技術要求，隻要（yào）主軸轉動幾分鍾就會發現主軸箱（xiāng）前後冒煙；如果間隙調整大一些又無法（fǎ）加工工件。因此出現（xiàn）了反複拆裝主軸（zhóu）更（gèng）換推力（lì）球軸承或雙列（liè）短圓柱滾子，甚（shèn）至誤判主軸變形等問題（tí）。

      2 CA6140 車床主軸修複過程

      車床主軸從主軸（zhóu）箱（xiāng）拆下後，先（xiān）清洗幹淨主軸、主軸（zhóu）箱。

      （1）主軸箱的檢查及修複

      檢（jiǎn）測主軸箱的箱箱（xiāng）體上的主軸前、後（hòu）軸承孔。可用內徑百分表測量：孔圓度≤0.012；錐度≤0.01；前（qián）、後軸承孔的同軸度≤0.015；與軸承外（wài）環配（pèi）合過盈量為（wéi）0～0.02。當出現超差時，將（jiāng）影響主軸回轉精度的穩定（dìng）性和剛度。修複方法為：①鏜孔鑲套；②軸承孔局部（bù）鍍鎳或鍍鉻。當軸承孔尺寸嚴重超差時，在孔壁尺寸允許的（de）條件（jiàn）下，可以采用鑲套法修（xiū）複。若孔壁（bì）很薄，應進行塗鍍修複。

      （2）主軸的（de）檢查及修複

      檢修主軸精度。檢測方（fāng）法為：將主軸（zhóu）用等高墊鐵在（zài）前、後軸承安裝位置處支承，放在平板上，用外（wài）徑百分表測量：①前、中、後軸承安裝麵的徑向跳動值均≤0.005；②前、中、後軸承安裝麵的同軸度均≤0.005；③三處齒輪安裝（zhuāng）麵對前、後軸承安裝麵的同軸（zhóu）度≤0.01；④卡盤法蘭安裝麵（miàn）的徑向跳動值≤0.008，卡盤法蘭安裝麵的定位端麵軸向跳動值（zhí）≤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（cè）量（liàng）檢棒跟（gēn）部的徑向跳動值≤0.01，300 處的（de）徑向跳動（dòng）值≤0.015；在檢棒的端麵中心測量檢棒的軸向竄動（dòng）值≤0.01。

      一般（bān）情（qíng）況，軸承安（ān）裝麵的徑向跳動值，齒輪安裝麵的徑向跳動值不會超差。通常卡（kǎ）盤法蘭安裝麵的跳動值，主軸錐孔的跳動（dòng）值會超差，在沒（méi）有條件更換新主軸（zhóu）時可以（yǐ）修磨卡（kǎ）盤法蘭安裝麵軸頸、修磨主（zhǔ）軸錐孔。修磨（mó）後主軸錐孔端麵位移量一般要求不得超過圓錐孔的錐度號。主（zhǔ）軸有嚴重傷痕（hén）、彎曲（qǔ）、裂紋或修理後不能滿足精度要求時，必須更（gèng）換（huàn）新件。達到上述（shù）技術要求。齒麵有嚴重疲勞（láo）點蝕現象，約占齒長（zhǎng）30%、高度（dù）50%以上（shàng），齒麵有嚴重明顯的凹痕擦傷時，應（yīng）更換（huàn）新件（jiàn）。

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

      （3）裝配主軸

      首先，測（cè）量並記錄（lù）前軸承內圈（quān）的徑向跳動量Δa 和後軸承內圈的徑向（xiàng）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（zhì）標記（jì）；測量並記錄主（zhǔ）軸錐孔中心線的徑向跳動（dòng）量Δc，並相應地在（zài）主軸的（de）端麵作上出（chū）現最大值的位置標記；在將車床主軸組件（jiàn）裝配（pèi）在主軸箱箱體上的主軸軸承孔內時，軸承的裝配采用定向裝配法。按在軸承內圈的端麵作（zuò）的軸承跳動方向的標記，調整前、後軸承內圈與主軸的位置的方（fāng）向，把前、後軸承內圈相對於（yú）主軸轉動一個角度，把前、後（hòu）軸（zhóu）承內圈的徑向跳動的最高點應裝（zhuāng）在同一方向（xiàng）上，並與（yǔ）主軸錐孔中心線跳動的最（zuì）高點方向相反，使（shǐ）誤差不同（tóng）向，互相抵消一部分。即把這三（sān）個徑向跳動的最（zuì）高點調到一條直線上。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（yǐ）上的方法進行維修裝配，裝配後（hòu）車床主（zhǔ）軸軸孔的（de）徑向（xiàng）跳動值： 近軸端一般為0.003～0.005 mm；離軸端300 處＜0.01 mm；在檢棒的端麵中（zhōng）心測量檢（jiǎn）棒的軸向竄動值≤0.006。通過多年維修裝配實際的驗（yàn）證，不但效果（guǒ）很好，提高了車床主軸的旋轉精度，而且大大地減少了裝配時調整主軸的旋轉精度的工作量，有效保證了維（wéi）修生產進度。

      3 維修裝配時應注意（yì）的事項

      （1）由主軸結構可以看出，主（zhǔ）軸的各部（bù）分結構由左至右直徑逐漸變粗，呈（chéng）階梯狀。因此，決定主（zhǔ）軸拆卸應由左至右打出。主軸的前軸承為內孔以1:12 的錐度與軸（zhóu）頸相配合的雙列圓柱滾子軸承，前軸承要（yào）和主軸先一起拆下，最後才從主軸（zhóu）上拆下。圓錐（zhuī）孔（kǒng）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（shǐ）用中軸承被預緊，使前後軸承圈間和軸（zhóu）承座、主軸軸頸的配合都（dōu）很緊密，給拆卸帶（dài）來困難。因此，在卸掉前端蓋和後罩蓋等零件後，必須先擰鬆圓螺母。然後（hòu）拆卸。

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

      （4）後軸承（chéng）軸向間隙的調整方法如下：後支承的徑向間隙是用鎖緊螺母1 調整的，其（qí）工作原理和（hé）前軸承相同，但必須注意采用“逐步逼緊”法，不（bú）能擰緊過頭。其方法（fǎ）是：鬆開（kāi）鎖緊螺母1 上的鎖緊頂絲2，擰（nǐng）動鎖緊螺母1，推動軸套、軸承3 的內環和滾珠，從而（ér）消除軸承3 的間隙：擰（nǐng）動鎖緊（jǐn）螺母1 的同時，向後拉主軸（zhóu）。主軸的徑向跳（tiào）動及軸向竄（cuàn）動允差都（dōu）是0.01mm。主（zhǔ）軸（zhóu）的徑向跳動影響加工表麵的圓度和同軸度，軸向竄動影響加工（gōng）端麵的平麵度或（huò）螺紋的螺距精（jīng）度。當（dāng）主軸的（de）跳動量（或者（zhě）竄（cuàn）動（dòng）量（liàng））超過允許值時，一般情況下，隻許適當地調整前支承的間（jiān）隙，就可使主軸跳動（dòng）量調整到允許值之內。如徑（jìng）向（xiàng）跳動仍（réng）達不（bú）到要求，再調整後軸承，中間軸承一般不調（diào）整。

      4 車床技術發展趨勢及特點

      現代機械製造業向著低消耗、高效（xiào）率的方向發展，數控機床的設計與（yǔ）改造也成為工業發展的一個重要方向，通過機床數控改造使普通機床具有（yǒu）更好的加工精度、高的生產效率。對CA6140 普通車床進（jìn）行數控化改造，可擴大機床（chuáng）的加工（gōng）範圍，充分發揮該機（jī）床的加（jiā）工能力，提高機床的生產效率。

      近幾年來，國內外數控機床主（zhǔ）軸的技術發展（zhǎn）非常快，其特點是產品結構（gòu）不斷更新，新技術應用層出不窮，工藝性能複合化，速度、效率不（bú）斷提高，突出精細化製造。到2003 年止（zhǐ），洛（luò）陽軸研科技股份有限公司先後開發了（le）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（kāi）發了轉速自5000～12000 r/min 的數（shù）控車床用電主軸。

      高轉速電主軸的支承通常選用角接觸球軸承。角接觸球軸承是最適宜高速化的滾動（dòng）軸承，具有摩擦阻力（lì）小、功耗小、成本低、便於係（xì）列化和標（biāo）準化等優點，其極限轉（zhuǎn）速高、精度高、剛度高，在加（jiā）工中心、數控銑床、車床、內圓磨床和高速雕銑機（jī）中獲得了廣泛應用，其主要技術（shù）難點在（zài）於提高精度壽（shòu）命和可靠性（xìng）。電主軸的優點在於高速切削和快速進給，大大提高了機床的精度和效率。