鏜軸徑向跳動超差原因及修復

張明濤

（山東威達重工股份有限公司，山東滕州277500）

1 問題的提出

TPX6111型臥式銑鏜床鏜軸直徑為110mm，主軸系統剛性強，可以滿足具有多種不同轉速的加工需求，機床穩定性好，適用于機器制造業的各種孔和平面的加工；同時平旋盤主軸上可以配置平旋盤刀架，用來加工較大尺寸的孔和平面，擴大了加工范圍。鏜軸組件是銑鏜床的關鍵執行部件，它的功能是支承并帶動工件或刀具完成表面運動，同時傳遞動力和轉矩，承受切削力和驅動力等載荷的作用。鏜軸組件的工作性能直接影響著機床的加工質量和生產效率，因此它是銑鏜床的關鍵部件，所以對鏜軸旋轉精度的有效控制是控制鏜軸裝配精度的關鍵。

2 裝配結構

如圖1所示，TPX6111型臥式銑鏜床主軸結構形式為：鏜軸1裝在空心主軸2中，用一對平鍵15把空心主軸的旋轉運動傳遞給鏜軸1，鏜軸前部內有錐孔，用來安裝各種加工刀具。鏜軸同時依靠平鍵的導向可以在空心主軸2中作軸向移動。平旋盤5裝在平旋盤主軸4前端并固定，平旋盤主軸4通過平旋盤前軸承3和平旋盤后軸承8支承在主軸箱體16上，厚鎖緊螺母9用來消除前后軸承的游隙，并且將平旋盤主軸4固定在主軸箱體16中，薄鎖緊螺母10是鎖止厚鎖緊螺母9的，防止它松動。空心主軸2由主軸前軸承3和主軸后軸承12分別支承在平旋盤主軸4和主軸箱體16中，鎖緊螺母18是用來固定主軸前軸承的，主軸后軸承鎖緊螺母13是用來消除主軸前軸承和主軸后軸承的游隙。

圖1 TPX6111臥式銑鏜床主軸結構圖

鏜軸的旋轉精度包括鏜軸的徑向跳動，鏜軸的軸向竄動，鏜軸錐孔軸線的徑向跳動。鏜軸的旋轉精度主要取決于主軸，主軸軸承和軸承鎖緊螺母，主軸箱體的制造精度和裝配質量。鏜軸的徑向跳動超差將直接影響被加工件尺寸精度超差，如果是進行鏜孔加工，將會出現被加工面有振紋且圓度超差。

3 鏜軸徑向跳動的檢驗

如圖2所示，將百分表固定在工作臺上，百分表的測量觸頭觸及鏜軸外表面，注意壓表不要太多，以0.2mm左右為宜。鏜軸進行低速回轉，分別在鏜軸縮回（距平旋盤端面最近處）和鏜軸伸出300mm處進行檢驗。根據《鏜床制造和驗收標準規程》的要求，在平旋盤端面最近處測量值，其徑向跳動最大為0.01mm；鏜軸伸出300mm處測量值，其徑向跳動最大為0.02mm。而實際鏜軸伸出300mm處測量值，其徑向跳動為0.04mm。跳動超差，此項不合格。

圖2 鏜軸徑向跳動檢驗示意圖

4 解決措施一：主軸前后軸承的調整

首先，拆去圖1中主軸前部的平旋盤和平旋盤滑塊等零件，露出主軸前鎖緊螺母，調整前鎖緊螺母，使主軸前軸承得到調整，調整后將主軸前鎖緊螺母鎖緊牢固，再裝上防松鎖緊塊。

接著，把主軸箱后部的尾部箱拆下，露出圖中的主軸后鎖緊螺母及防松螺母，調整主軸后鎖緊螺母，使主軸后軸承得到調整，調整后將主軸后鎖緊螺母鎖緊牢固，再裝上防松鎖緊螺母。

調整結束后，對主軸箱總成進行空運轉試車，以最高轉速1000r/min運行約20min后，重新按照上述檢驗步驟進行復檢，結果是鏜軸伸出300mm處測量值，其徑向跳動最大為0.04mm。徑向跳動依然超差。

5 解決措施二：主軸前軸承鎖緊螺母的調整

在解決措施一沒有奏效的情況下，我們把目標對準了主軸前軸承鎖緊螺母（見圖3和圖4），將百分表的測量觸頭觸及主軸前軸承鎖緊螺母端面，注意壓表不要太多，以0.2mm左右為宜。鏜軸進行低速回轉，測量出鎖緊螺母端面跳動值是0.06mm，這個測量面雖然不是緊固軸承的工作面，但是如此大的跳動量也反映出鎖緊螺母加工存在問題。于是把前軸承鎖緊螺母拆下，在鎖緊螺母端面薄薄地均勻涂上一層紅丹粉，重新裝配后，將它與軸承端面貼合緊密，再拆下此螺母，仔細觀察到鎖緊螺母端面與軸承的接觸面為點接觸，接觸面不均勻緊密，導致軸承被鎖緊后，軸承歪斜，進而引起鏜軸徑向跳動超差。于是，將該鎖緊螺母拆下進行返修，返修后保證鎖緊螺母鎖緊軸承的端面與螺母軸心線的跳動控制在0.01mm內，重新將鎖緊螺母安裝到位。再一次對鏜軸的徑向跳動檢驗項目進行復查，鏜軸伸出300處測量值，其徑向跳動為0.02mm。同樣地，在空運轉試車后再檢驗此項目，鏜軸的徑向跳動精度和主軸軸承的溫升均符合《鏜床制造和驗收標準規程》,說明此項精度修復合格。

圖3 鏜軸前鎖緊螺母跳動檢驗示意圖

圖4 前鎖緊螺母跳動超差示意圖

6 結語

我們通過不斷對鏜軸裝配和精度檢驗、調整方式方法的實踐摸索，了解到調整主軸軸承的重點在于合理調整主軸軸承的預緊力；而當調整預緊力無效時，就需要對鎖緊螺母的制造精度予以檢查，以保證鎖緊螺母對主軸軸承鎖緊后，主軸軸承不會被強制鎖緊變形，引起精度超差。

［1］ 成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2008.

［2］ SKF Bearing in machine tools 1969 years［Z］.

［3］ FAG Ball and Rolling Bearing Engineering［Z］.