摘要：本文通過解析一新設計數(shù)控主軸部件結構，從軸承合理應用、裝配角度、熱脹冷縮等方面理論結合實際分析了這種主軸新結構特點。闡述了其主軸部件高精度、高轉(zhuǎn)速、維護和維修方便、使用壽命長、防水性能好的結構和原理。

引言：隨著科學技術的飛速發(fā)展，機械加工對機械設備加工精度要求越來越高，加工零件的高精度和批量化生產(chǎn)。在電子、汽車、醫(yī)療器械，國防軍事、航空航天等領域數(shù)控機床以高效率、高精度，提高生產(chǎn)力等優(yōu)勢得到廣泛應用。

我國從上世紀80年代對數(shù)控機床的初步認識，到現(xiàn)在各機械加工行業(yè)對數(shù)控機床大量需求，可以說是世界上制造和使用數(shù)控機床最多的國家。特別是中、小型數(shù)控機床用量很大。生產(chǎn)這種數(shù)控機床的企業(yè)日益巨增。實現(xiàn)加工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化、柔性化已是當前和當今機械加工業(yè)發(fā)展的主要方向。但今天國產(chǎn)的部分數(shù)控機床故障率高、加工精度較差，達不到加工高精度機械零件的要求。造成一方面不少國產(chǎn)機床滯銷積壓，又很多高精度數(shù)控機床要依賴進口。這種現(xiàn)象嚴重影響和制約了我國數(shù)控機床自主開發(fā)和數(shù)控技術水平提高和發(fā)展。

從目前看數(shù)控機床控制系統(tǒng)除國外的一些如發(fā)那科（FANUC）；西門子（SIEMENS）；三菱（MITSBISHI）知名品牌外，我國的廣州數(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，運算速度快，控制精度也比較高。得到了廣大用戶的認可和信賴。那么致使部分數(shù)控機床產(chǎn)品，特別是一些較小企業(yè)生產(chǎn)的數(shù)控機床加工精度低、穩(wěn)定性差、故障率高的主要原因是機床整體結構和局部結構設計不合理，機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。不可否認與一些發(fā)達國家同類機床相比有較大差距。

數(shù)控車床占數(shù)控機床中的主要比例。φ360以下回轉(zhuǎn)直徑中小型數(shù)控車床使用數(shù)量最多。這種型號的數(shù)控車床大多都采用變頻器控制變頻電機無級調(diào)速直接帶動車床主軸旋轉(zhuǎn)進行車削加工的。要提高車床加工精度，除提高床身、床鞍、滾珠絲杠等零部件的精度外，車床主軸部分是提高車床加工精度和使用壽命的關鍵部件。經(jīng)過十多年對中、小型數(shù)控車床主軸結構的分析研究，設計出了一套比較理想的主軸結構，該主軸結構轉(zhuǎn)速高，精度高，使用壽命長，裝配簡單，維護和維修方便，防水性能很好等特點。

下面對該主軸部件結構進行分析。說明其特點。

主軸結構圖：

一．主軸結構解析

如圖a所示是經(jīng)過優(yōu)化的主軸結構：在主軸靠近前端采用一對角接觸串聯(lián)軸承（5）加一個單獨角接觸軸承（8），組成角接觸軸承對。單獨角觸軸承通過鎖緊螺母（11）鎖住軸承。在主軸靠后端采用一對角接觸背對背組合軸承。軸承由鎖緊螺母（16）通過軸承墊（15）鎖緊。這種五軸承支撐結構，因前端采用了一對串聯(lián)角接觸軸承，另加配一單獨角接觸軸承，具有高轉(zhuǎn)速、高精度、高剛性優(yōu)點。

二.主軸結構主要特點

1.在主軸（1）前端設計有兩道摔水槽。在前法蘭盤（3）內(nèi)孔加工有擋水槽，在法蘭下部開有流水孔。一旦冷卻液從主軸與前法蘭盤縫隙中進入，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擋水槽中，從下部排水孔排出。在軸承墊（2）上又設計了一道摔水槽，達到了二次防水之目的。在后軸承部分也設計有與前端相同防水結構。其防水結構效果甚佳，確保冷卻液不能進入軸承而致軸承損壞。延長了主軸軸承的使用壽命。

2.主軸可作為一個部件（除皮帶輪（18）外），先裝好整個軸承、軸承墊。并調(diào)整好軸承游隙，再整體裝入車頭箱體主軸孔內(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為鎖緊螺母鎖的太緊而被受壓損壞。排除了普通主軸結構中（如圖b所示），通過調(diào)整主軸尾部鎖緊螺母（20）來直接調(diào)整主軸前、后軸承游隙時，因裝配工人經(jīng)驗不足和鎖緊力度不好掌握而將軸承調(diào)的過松或過緊，影響主軸精度和損壞軸承的問題。當軸承用到一定時間，出現(xiàn)軸承磨損，軸承游隙增大。還可以通過研磨軸承內(nèi)墊（6）的厚度，重新調(diào)整軸承游隙，以恢復主軸回轉(zhuǎn)精度。

3.車頭箱（4）后端軸承內(nèi)孔是無臺階直孔，當主軸運轉(zhuǎn)產(chǎn)生溫升，由于熱脹冷縮主軸（1）長度發(fā)生變化時，后軸承外環(huán)隨之在車頭箱主軸孔內(nèi)微量移動，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，當需要拆卸主軸部件進行維護和維修時，先拆下主軸皮帶輪(18)，再卸去前法蘭盤（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頭箱體上整體推出。在車頭箱體外進行維修操作。

5.因軸承內(nèi)環(huán)直徑小，被主軸臺肩擋住，拆卸軸承很不容易。主軸軸承采用高精度軸承，拆卸軸承時一旦出現(xiàn)軸承外環(huán)脫圈，軸承就會報廢。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，設計了拆軸承專用墊（2）(12),這樣就可以通過拆軸承專用墊，輕松從主軸上拆下軸承。

結語：綜上所述數(shù)控機床主軸部分在數(shù)控機床中起著非同一般的重要作用，它關系到數(shù)控機床的性能、精度及使用壽命。對數(shù)控機床生產(chǎn)企業(yè)而言，能否打造出高品質(zhì)的數(shù)控品牌機床，是關系到企業(yè)制造的數(shù)控機床能否得到廣大用戶認可和歡迎的關鍵。今天數(shù)控機床行業(yè)日益競爭激烈，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。對數(shù)控機床使用者而言，能有精良的數(shù)控機床為企業(yè)創(chuàng)造出更多效益，是很多企業(yè)家的期望。對國家而言數(shù)控機床技術的發(fā)展和提高，可以擺脫一些發(fā)大國家在數(shù)控技術領域?qū)ξ覈募夹g封鎖。促進我國機械工業(yè)、國防軍事、航空航天和科學技術的發(fā)展。為實現(xiàn)四個現(xiàn)代化奠定了基礎。讓我們共同為數(shù)控技術的發(fā)展提高而努力。