机床加工精度与修复的探析

朱士更

济宁市技师学院，山东 济宁 272013

加工精度是衡量机床质量的重要标准，要提高主轴组件的精度，而加工精度主要受主轴的径向和轴向的静态和动态刚性及热性能的影响。主要依靠各传动件的加工精度和安装准确性来保证。

1 主轴箱体孔的修复

主轴箱体孔磨损不太严重的，通常采用研磨和涂镀的工艺方法来解决。对于磨损非常严重的主轴箱体，就必须采用换新来解决。换新的箱体孔，首先采用坐标镗床调头镗削前、后轴承孔。放留研量需在0.005mm～0.01mm之间。

研磨棒采用可调式铸铁研磨棒。由于欲留研量甚少，不宜多加研磨剂。研磨时研磨棒微量轴向移动，并作整周沿同一方向旋转，待几何精度合格后，再用氧化铬研磨膏精研。

2 主轴的修复

主轴磨损严重或发现裂纹，则应更新。主轴轴颈磨损超差，一般是采用镀铬法加大尺寸后，按轴承轴承内圈尺寸公差配磨修复。配磨时，用内径百分表在标准量规的校准下测量出轴承内孔的实际尺寸公差。再将主轴恒温4小时后，对其轴颈部分在恒温条件下测量外径尺寸，分别在上、中、下三个位置上进行测量数值，并取其平均值做好记录。通过以上两个数据便可计算出主轴轴颈的修磨量。

3 机床主轴的振动与平衡

导致机床主轴产生不平衡或振动原因，是由机床主轴表面凸凹不均而引起的，不平衡或振动位置和大小不容易确定，随意性大。如何解决不平衡或振动？振动一般采取与轴的旋转相同周期的办法来识别得到解决。主轴不平衡一般采取调整质量的办法，在主轴不平衡的方位上选择两个校正面加以消除。参照ISO平衡标准规定，分刚性轴动平衡和柔性轴动平衡，把转速80%作为第一临界，在以下的旋转轴叫刚性轴，其平衡法命名刚性轴动平衡；在80%以上的转速转轴动平衡命柔刚性轴动平衡，或称挠性轴动平衡。机床主轴几乎完全在低于临界转速的范围内旋转，这就意味着工作转速最高值都能明显地在弯曲固有的一阶频率之下。机床主轴大多数是刚性轴动平衡，要保证机床主轴在所有工作转速下都能平衡，必须认清在一定转速下刚性轴动平衡的特征后才能得到保证。且挠性轴的动平衡如汽轮机转子的动平衡一样，则需要在整个转速范围内亦包括几个临界转速下，把不平衡所引起的干扰力与振动减少到最低程度。

4 主轴轴承的润滑

精密旋转机械和高速的轴承润滑是十分重要的，对于数控机床支承比其他通用机械制造用的支承更为重要，这一点设计润滑时需使润滑油膜完全隔开相对运动的表面。保证主轴轴承的完好，保持较长的使用寿命，减少摩擦，必须使油质清洁，不能有断油现象。主轴轴承润滑脂的选择必须符合国家标准，常见的主轴轴承润滑脂有锂基润滑脂、特种锂基润滑脂、钙基润滑脂和精密机床主轴润滑脂等几种。

定时更换，才能起到保护其相配表面作用，减少磨损。同时主轴组件的性能和精度以及使用寿命与主轴轴承的装脂量有关，应尽量多些，不得少于容器的1/3。在高速运转中，装脂量不足必将导致所有接触处滚道和滚动体完全隔开的事故，进而导致磨损加剧，使用寿命和支承的精度将受到严重的影响。装脂量过多就会使温升过高，轴承发热，进而影响主轴支承的精度及寿命。最合适的装脂量为轴承滚动体空间的1/3～2/3之间。

5 主轴轴承的预紧

对于精密机械特别是数控机床的主轴均应消除轴承的游隙，其目的是为了增加轴承组合的刚性，减少振动及噪声，提高回转精度，提高切削零件的表面质量。

当前，消除轴承的游隙通常是采用预紧的方法来实现。这种预紧方法被称为定压预紧，通常是这恒定不变的，没有热膨胀的预加负荷下进行；另一种预紧方法被称为定位预紧，在相对位置不改变的情况下使用，并采用不同长度的内外圈预紧结构。刚性和旋转精度受两套轴承内、外环垫圈的厚度尺寸影响极大。所以根据给定其中一件的尺寸设计内、外环垫圈厚度大小，根据轴承内、外环端面的轴向名义尺寸差计算而另一件的厚度大小。

6 影响主轴组件精度的措施

首先采取减小箱体孔的同轴度和主轴箱轴颈的同轴度的办法，再对敏感方向类主轴组件，可以利用前后轴承的外圈径向跳动。使得前轴承外圈沟槽轴心线与后轴承外圈沟槽轴心线的相对偏移量变为Δ（即同轴度为2Δ）。

进行定向装配主轴箱部件两孔的同轴度误差值为定量。对于旋转敏感方向类主轴组件，则可用前后轴承的内圈径向跳动（Kia）来校正同轴度误差和主轴前后轴颈，使得装配后（轴承内圈装到主轴上），前后轴承内圈的偏移量将最小。

7 影响主轴组件精度的措施

采取减小轴承内圈或外圈的径向跳动的办法，无论是主轴远端还是近端， 影响主轴组件的径向跳动的主要因素有3个，一是主轴端部或主轴锥孔外锥面对前后支承轴颈的径向跳动；二是后轴承的外圈跳动或内圈跳动；三是前轴承外圈的径向或内圈跳动跳动。以上三个因素所引起的主轴组件的主轴远端或近端轴线偏移量分别为δ1、δ2、δ3。一般情况下，δ1、δ2、δ3的值能构成三角形的三边，通过合理的定向装配使得δ=δ1+δ2+δ3=0。

8 影响主轴组件精度的措施

采取减小轴承内圈端面对滚道的跳动的方法，主轴周期性的轴向窜动是由轴承内圈端面对滚道的跳动（δia）所导致的。应尽量减小由δia而引起的主轴轴向窜动，特别是对由δia产生的轴向窜动要求很高的机床或由几个轴承组成的一个支承。

9 影响主轴组件精度的措施

采取减小轴承内圈基准端面对内孔跳动及主轴轴肩端面跳动的方法，主轴轴肩轴承与内圈端面出现接触不良的情况是轴承承受较大的轴向力造成的。通常采用主轴轴肩轴承与内圈端面的定向装配的办法，用主轴轴肩端面跳动的高点对接轴承内圈端面跳动的低点，主轴轴肩与轴承的接触得到改善。遇到不能进行定向装配的情况，常采用修磨隔套端面的办法来完成。

主轴箱在修复或装配完成后，必须严格按照试车规程进行试车。试车的主要目的是全面掌握主轴组件前后支承轴承在高速运转时的温升规律及主轴运转时的工作性能。

[1]机械制造维修手册.机械工业出版社.

[2]机修钳工技师培训教材.机械工业出版社.