普通臥式車床主軸間隙的調整

摘 要：主軸是車床的執行元件，主要起支撐傳動件的作用，還能對轉矩進行傳動。同時，主軸、軸承運轉后會產生磨損，進而影響車床的加工精度。因此，要調整主軸的間隙。本文論述了主軸軸承軸向間隙和徑向間隙的調整方法，通過主軸軸承間隙的調整，使主軸的功能得以恢復，提高了車床的加工精度。

關鍵詞：普通臥式車床 主軸間隙 調整

普通臥式車床在金屬切削機床中所占的比重很大，它的加工范圍較廣，適用于加工軸類、套筒類和盤類零件上的回轉表面，還能加工螺紋，并進行鉆孔、擴孔、鉸孔、滾花等工作。車床中最關鍵的部分就是主軸，而主軸在工作過程中會承受很大的切削抗力，從很大程度上來說，主軸部件的剛度對工件的加工精度和表面粗糙度起到了決定性的作用。普通臥式車床主軸間隙的調整就是對主軸軸承的間隙進行調整，通過對主軸軸承間隙的調整可以掌握主軸軸承的特點、類型、適用場合、工作原理與調整方法，可以加深對機床結構設計的了解，可以對主軸部件的結構提出改進方法，可以提高工程制圖能力。

一、普通臥式車床主軸概述

普通臥式車床的主軸部件是主軸箱最重要的部分，車削時工件裝夾在主軸上的夾具中，并由其直接帶動工件做旋轉運動，在工作中要承受很大的切削力。主軸是一種常見的回轉類零件，它由多種部分組成，例如螺紋、內外圓柱面、花鍵、內孔等，作為機床中的執行件，主軸主要起到了一種對傳動件進行支撐的作用，同時還能對轉矩進行傳動。與此同時，主軸的存在還可以有效保證工件對其他部件位置的正確性。

二、普通臥式車床主軸分析

1.主軸的基本要求

（1）旋轉精度：主軸旋轉精度主要是指主軸的徑向跳動、軸向竄動以及主軸旋轉的均勻性和平穩性。通常情況下，旋轉精度如果不受任何荷載，則可以通過手動主軸的方式對其進行測量。

（2）剛度：主要是指主軸部件的剛度，是指一種因為各種載荷作用導致主軸抵抗變形的能力。現階段主軸剛度并沒有一個統一的規定，但是通過大量實踐證明，在主軸加工的過程中，如果主軸前端的變形比較小，一般來說是可以對加工精度和動態特性進行保證的，所以主軸的剛度可以通過主軸的靜剛度進行評定，換句話說，主軸的剛度可以由主軸前端受到的作用力來表示。

（3）抗振性：主軸抗振性主要是指在機床切削的過程中，主軸為了保持平穩運轉而不能振動的能力。如果抗振性不強，那么在工作過程中主軸是很容易會發生振動的，工件表面的質量會受到影響，進而加速機床零件的磨損。除此之外，振動出現的噪聲還會使工作環境進一步惡化。從理論上來說，振源頻率越接近主軸固有頻率，振動就會越強烈，所以一般情況下在主軸設計過程中把主軸固有頻率設置到最高，進而使主軸部件振動得以減小。

（4）溫升和熱變形：主軸在運轉的過程中會因為攪油和摩擦而產生一定的熱量，而這些熱量的存在會使得主軸箱體因為膨脹而發生變形。主軸前端變形伸長或者主軸旋轉中心線位置發生變化，都會對加工精度產生影響。此外，如果溫升過高，已經調整好的主軸間隙也會發生改變，這樣即使正常的潤滑條件也會受到破壞，軸承的正常工作也會受到影響，一旦情況嚴重還會出現抱軸現象。在主軸軸承達到穩定溫度（即熱平衡狀態）時，軸承的溫度和溫升不得超過如下規定：滑動軸承溫度60℃，溫升30℃；滾動軸承溫度70℃，溫升40℃。而對于精密度高一些的機床來說軸承溫度不能超過10℃。

（5）耐磨性：為了確保主軸部件的制造精度，軸前端等部件表面的耐磨性一定要得到保證。

2.主軸主要誤差分析

（1）機床幾何誤差：工件成形運動都是通過機床來完成的，因此工件加工精度主要由機床精度決定。工件的加工精度受到機床制造誤差的影響是很大的，具體體現在導軌誤差、回轉誤差以及傳動鏈誤差等方面，同時還要注意，機床工作精度的下降還會受到機床磨損的影響。

（2）主軸回轉誤差：主軸是對工件進行裝夾的基準，同時將動力傳送給工件，值得一提的是，工件的加工精度將會受到主軸回轉誤差的直接影響。主軸回轉誤差主要指一種變動量，這種變動量可以分解成為三種基本形式，即軸向竄動、圓跳動以及角度擺動。之所以會出現主軸回轉誤差，是因為這些誤差會對主軸回轉精度產生影響，而且這種影響會隨著加工方式的不同而出現不同的狀況。車削外圓以及進行內孔加工時，主軸回轉誤差的存在會導致工件圓柱度和圓度出現誤差，但是并不會對加工工件端面產生直接的影響。如果能夠使主軸制造精度得到適當提高，同時選擇高精度的軸承，使主軸裝配精度得到提高，平衡高速主軸部件，可以使機床主軸回轉精度得到提高。

三、普通臥式車床主軸間隙的調整

主軸間隙的調整實際上是調整主軸軸承的間隙，而主軸軸承有滾動軸承和滑動軸承兩大類。主軸間隙調整常用的方法是調整法，調整法是指不靠去除金屬的方法，而是靠改變調整件的位置或更換調整件的方法來保證裝配精度。主軸軸承間隙調整原則：一般應先調整固定支座，再調整游動支座，即先調整軸向間隙，再調整徑向間隙，但具體調整順序要根據主軸和主軸軸承結構的實際情況來確定。對C630車床而言，應先調整后軸承，再調整前軸承。而CA6140車床是先調整前軸承，如徑向跳動仍達不到要求，再調整后軸承的。簡言之，固定支座位置就是推力球軸承位置，因此，推力球軸承安裝在什么位置就先調整什么位置的螺母。

1.主軸軸承軸向間隙的調整

在車削過程中，之所以會出現主軸軸向竄動的現象，主要是由推力球軸承的間隙過大導致的。推力球軸承若裝在主軸前端，就先調整前軸承；推力球軸承若裝在主軸后端，就先調整后軸承，如C630應先調整后軸承。C630主軸軸承軸向間隙的調整方法為：將支緊螺釘松開，適量向右轉動螺母，使滾動軸承沿著內圈做軸向移動，從而使主軸后端軸肩和后軸承座之間的間隙減小，便可以將支緊螺釘擰緊。經過調整以后，測量主軸的軸向竄動及軸向游隙（即主軸在正、反轉瞬時的游動間隙），使其軸向竄動控制在0.01mm范圍內，軸向游隙控制在0.01～0.02mm。如仍有超差現象，則需再進行調整。若調整無效可檢查主軸的止推墊圈與推力球軸承。

2.主軸軸承徑向間隙的調整

在車削的過程中會出現徑向跳動的現象，主要原因在于主軸軸承徑向間隙過大。

（1）主軸采用滾動軸承。前軸承一般是雙列短圓柱滾子軸承，其間隙是通過軸承內圈脹大后減小的。主軸軸承的調整實際上是調整滾道與滾動體之間的配合，也就是調整滾道與滾動體之間的間隙。調整方法為：①前軸承內圈只有左側有調整螺母的，只要擰緊左側螺母即可，因為由于軸承左側螺母的推力，使軸承內圈右移脹大，減小徑向間隙（若是推力球軸承裝在主軸前端的主軸結構，主軸的軸向竄動也同時得到控制）。②前軸承內圈兩側都有調整螺母的，應先松開主軸前端軸承右側的螺母，再擰緊主軸前端軸承左側的螺母，間隙調整達到要求后再擰緊右側的螺母。

主軸精度的調整還需考慮機床的使用壽命，留有一定的精度儲備。精度儲備特別適用于間隙配合的運動副，此時的精度儲備主要是磨損儲備。例如機床主軸間隙在0.015mm以下都能正常工作而不降低精度，那么可以將間隙降到0.008mm，這樣可以確保在正常使用一定時間后，主軸間隙仍不會超過0.015mm，從而保證了車床的使用壽命。

（2）主軸采用滑動軸承。滑動軸承有兩種類型：內柱外錐式滑動軸承和內錐外柱式滑動軸承。內柱外錐式滑動軸承間隙的減小只要把軸承往左軸向移動即可，具體調整方法為：先擰緊前螺母和后螺母，消除配合間隙，再松開后螺母，然后擰緊前螺母，使軸承軸向移動，從而獲得所要求的間隙值。內錐外柱式滑動軸承要減小間隙只要把軸承往右軸向移動即可，具體調整方法和內柱外錐式滑動軸承間隙的調整方法相反。

通過主軸間隙調整，來保證車床工作精度，從相關試驗來檢測車床動態工作性能。項目有：精車外圓、精車端面、精車螺紋及切斷試驗，分別檢驗臥式車床徑向和軸向剛性性能及傳動工作性能。

①精車外圓試驗。用高速鋼車刀車φ50×250φ50×250mm的45鋼棒料試件，精車后試件允差：圓度誤差不大于0.01mm，圓柱度為0.01/100，表面粗糙度Ra值不大于1.6μm。

②精車端面試驗。用450標準右偏刀加工φ250mm的鑄鐵工件端面，加工后其平面度誤差不大于0.02mm，只允許中間凹。

③精車螺紋試驗。用60°高速鋼標準螺紋車刀加工φ40×500mmφ40×500mm的45鋼棒料試件。加工后要達到螺紋表面無波紋及表面粗糙度Ra值不大于1.6μm，螺距累積誤差應小于0.025/100。

④切斷試驗。用寬5mm標準切斷刀切斷φ80× 150mmφ80×150mm的45鋼棒料試件，要求切斷后試件切斷底面不應有明顯振痕。

近年來，隨著科學技術的不斷進步，數控車床已經占領很大的市場。面對數字化機械設備的不斷發展，普通臥式車床也不甘落后，在實際工作中不斷探索和發展，并沒有被時代所淘汰。主軸是一種階梯帶通孔零件，主軸、軸承長時間運轉后會產生磨損、變形，會影響主軸的回轉精度和剛度，進而影響產品的加工精度，因此，主軸間隙的調整成為一種必然。通過主軸間隙的調整使主軸旋轉精度、剛度、抗振性和耐熱穩定性都符合要求，從而提高了車床的加工精度。

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（作者單位：臨安市技工學校）