镗轴径向跳动超差原因及修复

张明涛

（山东威达重工股份有限公司，山东滕州277500）

1 问题的提出

TPX6111型卧式铣镗床镗轴直径为110mm，主轴系统刚性强，可以满足具有多种不同转速的加工需求，机床稳定性好，适用于机器制造业的各种孔和平面的加工；同时平旋盘主轴上可以配置平旋盘刀架，用来加工较大尺寸的孔和平面，扩大了加工范围。镗轴组件是铣镗床的关键执行部件，它的功能是支承并带动工件或刀具完成表面运动，同时传递动力和转矩，承受切削力和驱动力等载荷的作用。镗轴组件的工作性能直接影响着机床的加工质量和生产效率，因此它是铣镗床的关键部件，所以对镗轴旋转精度的有效控制是控制镗轴装配精度的关键。

2 装配结构

如图1所示，TPX6111型卧式铣镗床主轴结构形式为：镗轴1装在空心主轴2中，用一对平键15把空心主轴的旋转运动传递给镗轴1，镗轴前部内有锥孔，用来安装各种加工刀具。镗轴同时依靠平键的导向可以在空心主轴2中作轴向移动。平旋盘5装在平旋盘主轴4前端并固定，平旋盘主轴4通过平旋盘前轴承3和平旋盘后轴承8支承在主轴箱体16上，厚锁紧螺母9用来消除前后轴承的游隙，并且将平旋盘主轴4固定在主轴箱体16中，薄锁紧螺母10是锁止厚锁紧螺母9的，防止它松动。空心主轴2由主轴前轴承3和主轴后轴承12分别支承在平旋盘主轴4和主轴箱体16中，锁紧螺母18是用来固定主轴前轴承的，主轴后轴承锁紧螺母13是用来消除主轴前轴承和主轴后轴承的游隙。

图1 TPX6111卧式铣镗床主轴结构图

镗轴的旋转精度包括镗轴的径向跳动，镗轴的轴向窜动，镗轴锥孔轴线的径向跳动。镗轴的旋转精度主要取决于主轴，主轴轴承和轴承锁紧螺母，主轴箱体的制造精度和装配质量。镗轴的径向跳动超差将直接影响被加工件尺寸精度超差，如果是进行镗孔加工，将会出现被加工面有振纹且圆度超差。

3 镗轴径向跳动的检验

如图2所示，将百分表固定在工作台上，百分表的测量触头触及镗轴外表面，注意压表不要太多，以0.2mm左右为宜。镗轴进行低速回转，分别在镗轴缩回（距平旋盘端面最近处）和镗轴伸出300mm处进行检验。根据《镗床制造和验收标准规程》的要求，在平旋盘端面最近处测量值，其径向跳动最大为0.01mm；镗轴伸出300mm处测量值，其径向跳动最大为0.02mm。而实际镗轴伸出300mm处测量值，其径向跳动为0.04mm。跳动超差，此项不合格。

图2 镗轴径向跳动检验示意图

4 解决措施一：主轴前后轴承的调整

首先，拆去图1中主轴前部的平旋盘和平旋盘滑块等零件，露出主轴前锁紧螺母，调整前锁紧螺母，使主轴前轴承得到调整，调整后将主轴前锁紧螺母锁紧牢固，再装上防松锁紧块。

接着，把主轴箱后部的尾部箱拆下，露出图中的主轴后锁紧螺母及防松螺母，调整主轴后锁紧螺母，使主轴后轴承得到调整，调整后将主轴后锁紧螺母锁紧牢固，再装上防松锁紧螺母。

调整结束后，对主轴箱总成进行空运转试车，以最高转速1000r/min运行约20min后，重新按照上述检验步骤进行复检，结果是镗轴伸出300mm处测量值，其径向跳动最大为0.04mm。径向跳动依然超差。

5 解决措施二：主轴前轴承锁紧螺母的调整

在解决措施一没有奏效的情况下，我们把目标对准了主轴前轴承锁紧螺母（见图3和图4），将百分表的测量触头触及主轴前轴承锁紧螺母端面，注意压表不要太多，以0.2mm左右为宜。镗轴进行低速回转，测量出锁紧螺母端面跳动值是0.06mm，这个测量面虽然不是紧固轴承的工作面，但是如此大的跳动量也反映出锁紧螺母加工存在问题。于是把前轴承锁紧螺母拆下，在锁紧螺母端面薄薄地均匀涂上一层红丹粉，重新装配后，将它与轴承端面贴合紧密，再拆下此螺母，仔细观察到锁紧螺母端面与轴承的接触面为点接触，接触面不均匀紧密，导致轴承被锁紧后，轴承歪斜，进而引起镗轴径向跳动超差。于是，将该锁紧螺母拆下进行返修，返修后保证锁紧螺母锁紧轴承的端面与螺母轴心线的跳动控制在0.01mm内，重新将锁紧螺母安装到位。再一次对镗轴的径向跳动检验项目进行复查，镗轴伸出300处测量值，其径向跳动为0.02mm。同样地，在空运转试车后再检验此项目，镗轴的径向跳动精度和主轴轴承的温升均符合《镗床制造和验收标准规程》,说明此项精度修复合格。

图3 镗轴前锁紧螺母跳动检验示意图

图4 前锁紧螺母跳动超差示意图

6 结语

我们通过不断对镗轴装配和精度检验、调整方式方法的实践摸索，了解到调整主轴轴承的重点在于合理调整主轴轴承的预紧力；而当调整预紧力无效时，就需要对锁紧螺母的制造精度予以检查，以保证锁紧螺母对主轴轴承锁紧后，主轴轴承不会被强制锁紧变形，引起精度超差。

［1］ 成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2008.

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

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