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关于数控机床主轴支承结构的探讨

在数控机床中，不论是数控车床、钻床还是铣床，其主轴是最关键的部件，对机床精度起着至关重要的作用。

主轴的结构与其需实现的功能关，加工及装配的工艺性也是影响其形状的因素。主轴端部的结构已标准化，主轴头部的形状手册中已有规定。

机床主轴的定位形式一般有两支承或三支承。以两支承的数控铣床主轴为例进行介绍。

大部分机床主轴前端结构如图1所示，重点讨论主轴前支承部分。主轴前端支承是由系列轴承和一因此个能承受双向力的角接触轴承构成。国外有很多数控机床主轴也采用这种结构。

图1 机床主轴前端结构

该结构对技术力量较强的厂家来说，凭经验进行合理的选配和调整，不会对精要求精度高度产生太大的影响。但这种结构在设计上存在不妥之处，当前面的系列轴承2需要预紧时，要靠拧紧粗碎机螺母6来实现。在装配前选磨具磨料配调整垫1时，因为主轴本身的加工等原因，很难使调整垫1正好符合系列轴承的预紧力要求，因为当各件都装上后，拧紧螺母6使系列轴承开始预紧，但当轴承2的外端与调整垫1端面接触时，因轴承位置已经靠死，螺母拧不动。若轴承2未达到应有的预紧力时，将会影响主轴的刚性和回转精度。

在轴承精度已选好，且工件加工情况也良好时，从理论上分析前后轴承的调整对主轴精度的影响，如果2所示。前后轴承最大径向跳动位于同一平面，并在主轴轴线的同侧。δ表示主轴前端检验处的径向跳动，δ1表示前轴承的最大径向跳动，δ2表示后轴承的最大径向跳动，且δ＜δ1＜δ2，a为主轴前支线路板承到检验处的距离，L为主轴前后支承之间的距离。

另一种情况，如图3所示，前后支承的最大跳动位于同一平面，但在主轴轴线的两侧。主轴前端检验处的最大径向跳动为δ′，且δ′＞δ1。

比较两种情况可以得出以下结论：δ＜δ′，表明若使主轴前端检验处径向跳动最小，应使其满足图1的条件，而应避免图3所示的情况。对图1所示的前支承调整环节来说，要达到图2所示的情况是比较困难的。

图2 图3

轴承的间隙是影响主轴回转精度及刚度的重要因发挥市场在资源配置中的决定性作用素。然而轴承在预紧过程中，若间隙过小，容易引起主轴部份小涨轴承过热；若间隙过大，又会影响回转精度，所以用图1所示的结构对轴承进行预紧时，很难将间隙一次性调好。如调不好，还要重新拆下轴承等相关的一些零件，再拿出调整垫1进行配磨。磨去多少合理，理论上无法算出，只能凭经验。这样既烦琐，又难以保证效果。

如果将主轴前支承的定位方式改为图4所示。以螺母1进行轴向定位，垫片2起防松作用。在加工中若稍有位置偏差，也可通过垫片1使之与轴承3的端面均匀接触。由此可见，螺母1既是轴向定位基准，又可控制监听音箱轴向移动量，因此调整控制比较方便。

图4

在过去，这种定位方式较难推广，其主要原因在于主轴上切削螺纹时，螺纹孔和螺母端面的垂直度要求很高，因此难以加工。但在目前数控机床普及的情况下，切削螺纹的工序已经比较容易。这种结构在理论上是正确的，在实践上是可行的。(end)

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