关于影响主轴部件旋转精度的分析研究

摘要 主轴部件旋转精度的高低直接影响着机床加工所有环节，文章主要结合滚动轴承、轴上零件和主轴等对机床加工中转精度的影响的主管因素进行了分析和探讨，为进一步地提高主轴部件的旋转精度给出了一些建议和意见。

关键词 旋转精度；主轴部件；提高措施

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）46-0128-02

在机床的加工过程中，主轴部件属于较为关键部件，主轴部件主要包含主轴轴承、主轴和安装在主轴之上的传动零件等部分。在车床中，主要有支持工件、安装卡盘、工作时承受切削力、带动工件旋转。主轴主要是用来直接带着刀具和工件旋转的，所以主轴有着比较精密的特殊要求，通常情况下，在主轴的工作载荷之下，主轴必须要保持长期稳定精度，众所周知，主轴部件的旋转精度就是衡量精度的唯一指标。伴随着精密加工的逐步发展和提高，很多加工行业对机床主轴部件的旋转精度提出了越来越高的要求，所以说探讨影响主轴部件的旋转精度，是提高加工效益和提高旋转精度的必经之路。

1 影响主轴部件的旋转精度因子分析

旋转精度主要就是指主轴部件在装配之后，主轴最前端的安装刀具和工件部分的轴向与径向跳动数值的变化幅度。影响旋转精度的主要因素就是主轴的一些关键零件，比如轴承、主轴等一些器件的装配质量和制造精度等。

1.1 滚动轴承的影响

滚动轴承在运行过程中也会对旋转精度造成一定的影响，其主要原因就是因为滚动轴承在运转过程中滚动体的直径和滚道的径向跳动轨迹不规则，所以很难形成一个稳定的平衡的运行路途。第一，滚道的影响分析：旋转中心线主要是根据轴承具体的滚道所确定的，轴承的内孔主要起着决定主轴的中心，如果内圈的滚道和内孔不在一个圆心上，主轴的几何中心和旋转中心线就很难重合在一起，这样一来就会造成主轴的几何中心不断产生径向的跳动。同时因为两个中心线不在同一个圆心上，还会造成刀具和工件的旋转中心线和安装基准也不在同一个圆心上，所以就难免会出现刀具和工件的位置误差；第二，滚道的形状误差以及滚动体的直径相互不统一，也会产生一定的影响，这种误差的产生会直接影响到前后两个轴承的滚道的具体形状，因为内圈滚道上的所有点都是通过整个承载区的，因此轴承的内圈滚道具体形状误差就会导致主轴旋转轴线的方位，严重时还能引起整个主轴的旋转轴线向不同方向的漂移；第三，间隙所导致的影响：由于轴承之间总是或多或少存在一定的间隙，间隙的大小也会影响整个旋转精度的。如果间隙过大，滚动体所承受载荷数量就会减少，其中某一个滚动体的载荷可能会巨大，产生了不平衡载荷，因此降低了整个主轴的旋转精度。反之，因为间隙太小，会给装配带来一定的困难，同时也因为轴承属于薄壁件，所以会直接导致装配过程中的变形，就会引起径向的夹紧。

1.2 主轴零件的影响

轴承圈属于薄壁零件，所以在受力的时候容易产生变形，因此在安装支承座孔或者主轴轴颈上的过程中，经常会具有相应的配合过盈量，如果支承座孔与轴颈有锥度及圆度的误差，装配之后轴承圈就会产生一定的变形，这样就会破坏了轴承圈的滚道初始精度。主轴前后的轴承内圈与轴颈之间、轴承外圈与支承座孔的同一轴度的误差，也能让主轴弯曲，如果轴承的内外圈滚道产生一定的倾斜，就能导致主轴旋转中心线的轴向窜动和径向跳动，严重的情况下还会引发主轴前端的工夹具定位面发生一定的偏转。

2 轴上零件的端面垂直度的影响

轴上零件主要是用作整个轴承的轴向定位面的轴肩端面，如果主轴箱体的支承座孔的挡肩端面和整个轴线不是相互垂直的，或者轴向的固定轴承所用的隔套、调整螺母、垫圈的端面相对轴线也不是垂直，所有这些都会让轴承在整个装配过程中引发受力的不均，极易导致歪斜，严重的时候还会引起相应滚道的畸变，另外也可能还会出现主轴的弯曲变形，这样一来就会大大影响整个主轴部件的具体旋转精度的。

2.1 主轴部件的装配影响

主轴部件的具体装配是和主轴部件的旋转精度有着紧密的联系。根据工作实践的总结和归纳，就是选择了同样精度的轴承和主轴零件，只要是装配恰当，就能进一步地提高整个主轴部件的具体旋转精度；如果装配不是很恰当，就会加大整个主轴部件的具体旋转精度误差。所以说，如何有效地选配整个主轴轴承属于完善和提高旋转精度的关键步骤。

2.2 温升过程的影响

在整个加工过程中，主轴部件因为在不停的运转，所以往往会产生一定的热量，这些不断积累的热量就会导致整个加工过程的温度逐渐升高，所以就会引发箱体和主轴部件不同程度的变形，机床部件和旋转中心线的位置发生了一定的变化，这样也会导致加工精度的准确性。

3 提高和改善主轴部件旋转精度的方法

3.1 提高轴承所有元件的精度

在整个装配轴承和制造加工过程中，一定要保证轴承的所有的精度指标符合其要求和标准，尤其是要改善轴承内孔与内圈滚道的同一轴度、轴承外径与外圈滚道的同一轴度，尽量减少滚动体之间的形状误差和尺寸误差。

3.2 提高轴上零件的制造精度

参照轴承精度等级和机床精度等级，具体确定整个主轴箱体、主轴、调整螺母等相关零件的加工和制造精度。通常情况下都是通过提高主轴轴颈的具体尺寸精度或者减小主轴轴颈的形状误差，改善主轴箱体支承座孔的同一轴度，改变调整间隙所选用的垫圈、螺母等端面的垂直精度，尽量满足传动件的形位公差要求。

3.3 提高主轴部件的装配

装配之前应该对同一批的箱体、主轴以及轴承进行相应的选配，从而确保了前后轴承的内圈径向尺寸偏差以及与之相匹配的主轴轴颈外圆的径向尺寸偏差，同时把跳动量最大处依据相反的方向进行装配，让其误差进行相互的抵消，这样就能确保装配之后的主轴部件满足整个装配的具体要求。

综上所述，只有通过不断地对间隙和轴承精度、轴上零件和主轴的改良和设计，使主轴部件的整个装配调整到最佳状态，就能逐步满足整个加工过程对主轴部件的旋转的相关精度要求。

参考文献

[1]杨峻峰主编.机床及夹具教材[M].清华大学出版社.

[2]彭福函编.滚动轴承的合理使用[M].上海科技文献出版社.