摘要：本文通過(guò)解析一新設(shè)計(jì)數(shù)控主軸部件結(jié)構(gòu)，從軸承合理應(yīng)用、裝配角度、熱脹冷縮等方面理論結(jié)合實(shí)際分析了這種主軸新結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。闡述了其主軸部件高精度、高轉(zhuǎn)速、維護(hù)和維修方便、使用壽命長(zhǎng)、防水性能好的結(jié)構(gòu)和原理。

引言：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)械加工對(duì)機(jī)械設(shè)備加工精度要求越來(lái)越高，加工零件的高精度和批量化生產(chǎn)。在電子、汽車(chē)、醫(yī)療器械，國(guó)防軍事、航空航天等領(lǐng)域數(shù)控機(jī)床以高效率、高精度，提高生產(chǎn)力等優(yōu)勢(shì)得到廣泛應(yīng)用。

我國(guó)從上世紀(jì)80年代對(duì)數(shù)控機(jī)床的初步認(rèn)識(shí)，到現(xiàn)在各機(jī)械加工行業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床大量需求，可以說(shuō)是世界上制造和使用數(shù)控機(jī)床最多的國(guó)家。特別是中、小型數(shù)控機(jī)床用量很大。生產(chǎn)這種數(shù)控機(jī)床的企業(yè)日益巨增。實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化、柔性化已是當(dāng)前和當(dāng)今機(jī)械加工業(yè)發(fā)展的主要方向。但今天國(guó)產(chǎn)的部分?jǐn)?shù)控機(jī)床故障率高、加工精度較差，達(dá)不到加工高精度機(jī)械零件的要求。造成一方面不少?lài)?guó)產(chǎn)機(jī)床滯銷(xiāo)積壓，又很多高精度數(shù)控機(jī)床要依賴(lài)進(jìn)口。這種現(xiàn)象嚴(yán)重影響和制約了我國(guó)數(shù)控機(jī)床自主開(kāi)發(fā)和數(shù)控技術(shù)水平提高和發(fā)展。

從目前看數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)除國(guó)外的一些如發(fā)那科（FANUC）；西門(mén)子（SIEMENS）；三菱（MITSBISHI）知名品牌外，我國(guó)的廣州數(shù)控（GSK）；北京凱恩帝(KND)等數(shù)控公司自主研發(fā)的數(shù)控控制系統(tǒng)性能基本穩(wěn)定可靠，運(yùn)算速度快，控制精度也比較高。得到了廣大用戶(hù)的認(rèn)可和信賴(lài)。那么致使部分?jǐn)?shù)控機(jī)床產(chǎn)品，特別是一些較小企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床加工精度低、穩(wěn)定性差、故障率高的主要原因是機(jī)床整體結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，機(jī)床自身零配件加工精度低劣，再加上裝配工藝、熱處理等因素造成的。不可否認(rèn)與一些發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)機(jī)床相比有較大差距。

數(shù)控車(chē)床占數(shù)控機(jī)床中的主要比例。φ360以下回轉(zhuǎn)直徑中小型數(shù)控車(chē)床使用數(shù)量最多。這種型號(hào)的數(shù)控車(chē)床大多都采用變頻器控制變頻電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速直接帶動(dòng)車(chē)床主軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行車(chē)削加工的。要提高車(chē)床加工精度，除提高床身、床鞍、滾珠絲杠等零部件的精度外，車(chē)床主軸部分是提高車(chē)床加工精度和使用壽命的關(guān)鍵部件。經(jīng)過(guò)十多年對(duì)中、小型數(shù)控車(chē)床主軸結(jié)構(gòu)的分析研究，設(shè)計(jì)出了一套比較理想的主軸結(jié)構(gòu)，該主軸結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)速高，精度高，使用壽命長(zhǎng)，裝配簡(jiǎn)單，維護(hù)和維修方便，防水性能很好等特點(diǎn)。

下面對(duì)該主軸部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。說(shuō)明其特點(diǎn)。

主軸結(jié)構(gòu)圖：

一．主軸結(jié)構(gòu)解析

如圖a所示是經(jīng)過(guò)優(yōu)化的主軸結(jié)構(gòu)：在主軸靠近前端采用一對(duì)角接觸串聯(lián)軸承（5）加一個(gè)單獨(dú)角接觸軸承（8），組成角接觸軸承對(duì)。單獨(dú)角觸軸承通過(guò)鎖緊螺母（11）鎖住軸承。在主軸靠后端采用一對(duì)角接觸背對(duì)背組合軸承。軸承由鎖緊螺母（16）通過(guò)軸承墊（15）鎖緊。這種五軸承支撐結(jié)構(gòu)，因前端采用了一對(duì)串聯(lián)角接觸軸承，另加配一單獨(dú)角接觸軸承，具有高轉(zhuǎn)速、高精度、高剛性?xún)?yōu)點(diǎn)。

二.主軸結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)

1.在主軸（1）前端設(shè)計(jì)有兩道摔水槽。在前法蘭盤(pán)（3）內(nèi)孔加工有擋水槽，在法蘭下部開(kāi)有流水孔。一旦冷卻液從主軸與前法蘭盤(pán)縫隙中進(jìn)入，由于主軸高速旋轉(zhuǎn)，冷卻液在離心力的作用下摔到前法蘭盤(pán)擋水槽中，從下部排水孔排出。在軸承墊（2）上又設(shè)計(jì)了一道摔水槽，達(dá)到了二次防水之目的。在后軸承部分也設(shè)計(jì)有與前端相同防水結(jié)構(gòu)。其防水結(jié)構(gòu)效果甚佳，確保冷卻液不能進(jìn)入軸承而致軸承損壞。延長(zhǎng)了主軸軸承的使用壽命。

2.主軸可作為一個(gè)部件（除皮帶輪（18）外），先裝好整個(gè)軸承、軸承墊。并調(diào)整好軸承游隙，再整體裝入車(chē)頭箱體主軸孔內(nèi),鎖緊前法蘭螺釘即可。在前端串聯(lián)軸承之間有軸承內(nèi)外環(huán)調(diào)整墊（6）（7），可事先在工裝上通過(guò)研磨內(nèi)外環(huán)調(diào)整墊調(diào)整軸承（5）與（8）軸承游隙。軸承裝在主軸上可將前、后鎖緊螺母緊到最緊，而不至于將主軸軸承因?yàn)殒i緊螺母鎖的太緊而被受壓損壞。排除了普通主軸結(jié)構(gòu)中（如圖b所示），通過(guò)調(diào)整主軸尾部鎖緊螺母（20）來(lái)直接調(diào)整主軸前、后軸承游隙時(shí)，因裝配工人經(jīng)驗(yàn)不足和鎖緊力度不好掌握而將軸承調(diào)的過(guò)松或過(guò)緊，影響主軸精度和損壞軸承的問(wèn)題。當(dāng)軸承用到一定時(shí)間，出現(xiàn)軸承磨損，軸承游隙增大。還可以通過(guò)研磨軸承內(nèi)墊（6）的厚度，重新調(diào)整軸承游隙，以恢復(fù)主軸回轉(zhuǎn)精度。

3.車(chē)頭箱（4）后端軸承內(nèi)孔是無(wú)臺(tái)階直孔，當(dāng)主軸運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生溫升，由于熱脹冷縮主軸（1）長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，后軸承外環(huán)隨之在車(chē)頭箱主軸孔內(nèi)微量移動(dòng)，以保證主軸回轉(zhuǎn)精度，提高了主軸軸承的使用壽命。

4.主軸部件拆卸很方便，當(dāng)需要拆卸主軸部件進(jìn)行維護(hù)和維修時(shí)，先拆下主軸皮帶輪(18)，再卸去前法蘭盤(pán)（3）上的緊固螺釘，然后直接從主軸后部將主軸及全部主軸軸承一起從車(chē)頭箱體上整體推出。在車(chē)頭箱體外進(jìn)行維修操作。

5.因軸承內(nèi)環(huán)直徑小，被主軸臺(tái)肩擋住，拆卸軸承很不容易。主軸軸承采用高精度軸承，拆卸軸承時(shí)一旦出現(xiàn)軸承外環(huán)脫圈，軸承就會(huì)報(bào)廢。為使軸承內(nèi)環(huán)從主軸（1）上方便拆下，而不使軸承外環(huán)脫圈損壞軸承，設(shè)計(jì)了拆軸承專(zhuān)用墊（2）(12),這樣就可以通過(guò)拆軸承專(zhuān)用墊，輕松從主軸上拆下軸承。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述數(shù)控機(jī)床主軸部分在數(shù)控機(jī)床中起著非同一般的重要作用，它關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的性能、精度及使用壽命。對(duì)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)而言，能否打造出高品質(zhì)的數(shù)控品牌機(jī)床，是關(guān)系到企業(yè)制造的數(shù)控機(jī)床能否得到廣大用戶(hù)認(rèn)可和歡迎的關(guān)鍵。今天數(shù)控機(jī)床行業(yè)日益競(jìng)爭(zhēng)激烈，能否使企業(yè)得到生存和發(fā)展，產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性因素。對(duì)數(shù)控機(jī)床使用者而言，能有精良的數(shù)控機(jī)床為企業(yè)創(chuàng)造出更多效益，是很多企業(yè)家的期望。對(duì)國(guó)家而言數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和提高，可以擺脫一些發(fā)大國(guó)家在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ覈?guó)的技術(shù)封鎖。促進(jìn)我國(guó)機(jī)械工業(yè)、國(guó)防軍事、航空航天和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化奠定了基礎(chǔ)。讓我們共同為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提高而努力。