王文劍 閔 江 談文靜

(山東臨沂金星機(jī)床有限公司，山東 臨沂 276017)

我公司有一種與美國合作開發(fā)的數(shù)控銑床，其主軸及主軸軸承結(jié)構(gòu)如圖1 所示。在實(shí)際生產(chǎn)中我們發(fā)現(xiàn)該主軸跳動(dòng)不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)超差的問題。該總成結(jié)構(gòu)為采用雙列向心角接觸球軸承，由YSR 鎖定螺母單向拉緊。由裝配圖1 可看出，影響該主軸總成跳動(dòng)的因素有:套筒的精度、主軸的精度和鎖定螺母的精度。由于軸承的跳動(dòng)相對來說較小，在此忽略不計(jì)。經(jīng)拆開單獨(dú)測量主軸，其跳動(dòng)均在圖紙要求范圍內(nèi)，鎖定螺母采用的是YSR 牙腹鎖緊，亦未發(fā)現(xiàn)異常。這樣套筒便進(jìn)入了我們的視線。該套筒結(jié)構(gòu)如圖2 所示。由于使用的是角接觸向心球軸承，所以影響主軸跳動(dòng)的有軸承孔的尺寸、兩孔的同軸度，還有兩孔內(nèi)臺(tái)階與軸承孔的垂直度。經(jīng)了解，該套筒內(nèi)孔尺寸及同軸度已經(jīng)過測量驗(yàn)證為合格，但內(nèi)臺(tái)階因測量存在困難所以未進(jìn)行驗(yàn)證(過孔φ55 mm，兩頭臺(tái)階寬度一邊為3.5 mm，一邊為6.5 mm，還包括倒角)，只是了解加工工藝能夠保證，但經(jīng)目測觀察發(fā)現(xiàn)臺(tái)階底部存在磨削不均的現(xiàn)象。

經(jīng)過了解生產(chǎn)過程，該套筒φ62 mm、φ68 mm 兩軸承孔及內(nèi)臺(tái)階均在內(nèi)錐孔磨床上磨出，使用外圓定位，采用兩套中心架支撐(撐于φ80 mm 外圓處)，兩端軸承孔在磨削時(shí)一端推入1:1000 的錐度芯軸(帶中心孔)，將套筒外圓兩頭找平(相同尺寸)，如圖3 所示。

合金頂尖1 推入機(jī)床主軸內(nèi)錐孔，其尖部修出一小平面;軸卡5 上有3 個(gè)六角螺栓，各掛一根強(qiáng)力彈簧向左拉緊，使套筒及錐度芯軸靠緊鋼珠2，同時(shí)在機(jī)床主軸端部伸出一撥動(dòng)軸與六角螺栓貼緊，以撥動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)。

其加工過程為:砂輪將內(nèi)孔磨出后用端面一次將內(nèi)臺(tái)階磨出，故認(rèn)為內(nèi)孔與內(nèi)臺(tái)階是垂直的。兩軸承內(nèi)孔用V 形鐵架外圓量同軸度較好，進(jìn)而猜想內(nèi)臺(tái)階的垂直度有問題，因?yàn)樗鼈兎謩e垂直于內(nèi)孔，那么它們之間的平行度也會(huì)有誤差?；诖耍覀?yōu)閮啥溯S承孔做了兩個(gè)等高塊，其中一個(gè)如圖4 所示，另一個(gè)軸承孔的等高塊則為D=mm，將兩等高塊分別放入軸承孔內(nèi)，然后將套筒豎起一側(cè)平面放在平板上，用千分表測量上平面，其平行度為0.05 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圖紙要求的精度。這樣便找到了致使軸承跳動(dòng)大的原因。

套筒不合格的地方找到了，但從其加工工藝來看應(yīng)該是不存在問題的，因?yàn)樵谀ネ陜?nèi)孔后接著將臺(tái)階磨出，屬于一次裝夾，應(yīng)該是能保證兩者的垂直度的。那問題出在哪里呢?

經(jīng)分析，內(nèi)臺(tái)階不垂直是在磨削的時(shí)候套筒產(chǎn)生了竄動(dòng)，導(dǎo)致內(nèi)臺(tái)階不是一個(gè)平面。經(jīng)過仔細(xì)排查，發(fā)現(xiàn)合金頂尖端部小平面有一處破損(如圖5)，已經(jīng)不是平面了，鋼珠在上面旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生了軸向竄動(dòng)，故而帶動(dòng)套筒左右位移，從而使磨削內(nèi)臺(tái)階時(shí)產(chǎn)生誤差。

將合金頂尖平面修好后，按上述工藝要求將套筒重新進(jìn)行修磨，測量結(jié)果為0.015 mm。將其組裝后測量主軸為0.01 mm，符合要求。