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摘 要：卧式车床主轴是机床中重要零件之一，它不仅要传递扭矩和承受各种载荷，而且，要在一定的转速范围内，要保持较高的回转精度和刚度，保证切削加工能力，因此，对主轴零件的加工、装配都有很严格的要求。本文对主轴装配过程进行了分析，重新制定了主轴装配工艺，强调了主轴装配过程的注意点，从而，达到重型卧式数控车床出厂要求，值得各生产制造厂家推广、应用。
关键词：卧式车床;主轴装配;工艺;装配精度
我公司生产的数控车床，主轴箱部件主要由主轴、前后轴承和箱体三部分组成（见图1）。因为主轴箱的装配效果对整个机床性能的影响很大，因此装配主轴箱部件的过程中对轴承以及主轴的装配质量要求很高。其中最重要的是对前后轴承的装配，对主轴轴心的径向与端面圆跳动以及高速旋转时的噪声控制均要求很高。我厂的检验要求是测量主轴检棒上母线、侧母线的径向圆跳动均不超过0.005mm;主轴运转在4300r/min时声音纯净，无杂声;在持续1h的空载运行后温升稳定在30以内，用测温仪检测轴承压盖处的总测量温度不超65。
1.主轴端螺母;2.带轮;3.后压盖;4、10成组背对背角接触球轴承;5.床头箱体;6.螺母;7.隔套;8.前压盖;9.主轴
图1 数控车床主轴箱装配简图
1 原装配工艺
以前，工人装配主轴箱部件是以经验为主要依据，通过打套、隔套等做附具，通过铜棒的敲击将轴承敲打进主轴箱体的轴承孔内，然后也是通过加隔套和铜锤敲打的方式把主轴装进主轴箱。尽管原来的打套工装在设计上已经考虑到轴承的安装要求，但是对敲击力度的大小以及零件间的同轴度等装配细节的保证，主要还是依靠工人的经验，装出来的主轴箱部件的质量因人而异。对最终质量影响最大的是主轴箱噪声，尤其是对于生手和熟手工人的差距更为明显，这主要是工人对轴承敲击力度和零件同轴度保证的差异所造成的。
2 新装配夹具的设计
我公司技术部门为了降低工人的装配经验对生产效率的影响，让新手工人能迅速上岗，同时有效提高装配效率，特对旧的装配方法进行了改进。新的装配方法主要是对装配夹具以及敲打方式实施改进，采用新的通过拉杆螺纹的轴向拉紧配以轻敲的方法装配轴承。新装配方法的主要原理是通过前后对中板以及拉杆的应用，通过主轴箱体的前后轴承孔使轴承和主轴等零件对中，把轴承、主轴等主要零件通过新夹具定位到主轴箱体的轴心线上，从而满足零件的装配要求。一直沿用的老装配方法是先把前轴承逐个装到位，装上前压盖以压紧前轴承组，然后把主轴装上，最后再把后轴承组通过隔套敲进主轴箱。由于这些零件在装配过程中只是通过隔套的形式打进主轴箱，难以始终保证相互间的同轴度，而敲击力度与方法的恰当与否，将对轴承以及整个主轴箱部件的装配质量产生决定性的影响。
新的装配方法在装配顺序上与老的方法有一些区别，新方法是先把前后轴承通过夹具装进主轴箱体，最后再把主轴装进去。具体的装配步骤大致如下：
2.1 裝前轴承。通过一头带螺纹的拉杆，把对中板、前轴承组、前导向套等按顺序串联起来（见图2）。其中，对中板的固定可以借用主轴箱体上用来固定后压盖的螺孔配以螺栓来固定，目的是做到能单人独立装配。在拉杆上有不等距的销孔可以选择，通过销的插拔就可以迅速调整工作位置以及拆装夹具。其中前导向套与轴承以及拉杆间的配合采用精度等级较高的间隙配合，以保证夹具、零件之间的装配同轴度要求。为了减轻夹具的重量，导向套采用无缝钢管和钢板焊接后再加工的办法，做到中空的效果。装配前轴承组时，只需把夹具和零件串联到位，通过带手柄的螺母和拉杆之间的旋转运动，经推力球轴承就可以很容易地把力传递到前导向套的右端面上，从而轻松地把前轴承组装进主轴箱体内。在螺纹拉紧的同时适当配以轻敲，可以有效且及时地降低由于夹具同轴度误差以及拉杆弹性弯曲所引起的不同轴情况而产生的不良影响。
2.2 装后轴承。与前轴承的装配非常相似，通过带螺纹的拉杆，把对中板、后轴承组、后导向套等夹具零件按顺序串联起来（见图3）。前、后轴承的装配顺序可以相互调换，也就是可以先装完后轴承再装前轴承。这里所用的对中板是装前轴承时的同一个对中板，只是将它反过来用另一侧来对中，对中板两侧的止口大小有所不同而已。
1.后导向套;2.成组背对背角接触球轴承;3.拉杆;4.对中板;5.推力球轴承;6.螺母;7.主轴箱体
图3 后轴承装配简图
2.3 装主轴。主轴的装配原理和装前后轴承的大同小异，通过利用前面装配所用到的带螺纹拉杆，把主轴、后对中套、定心板等夹具零件按顺序串联起来（见图4）。其中，后对中套的固定方式也是借用主轴箱体上用来固定后压盖的螺孔配以螺钉来固定，做到能单人独立装配的同时也起到防止后对中套转动情况发生的作用。主轴箱上零件同轴度的保证基本上由前后轴承来确定。这里，后对中套和定心板的功能主要是保证螺母和拉杆上螺纹的同轴度，与前面装配前后轴承时保证零件的同轴度有一些区别。与轴承的装配相似，通过带手柄的螺母和拉杆之间的旋转运动，经推力球轴承就可以很容易地把力施加到主轴的右端面上，从而轻松地把主轴拉进主轴箱内。
2.4 改进效果
通过对数控车床主轴箱装配工艺的改进，提高了我公司的数控车床主轴箱部件的装配质量，主要表现在噪声控制和温升要求上。经统计，通过新装配工艺的应用，我公司的主轴箱装配一次合格率由原来的83%提高到97%以上。有机械基础知识的技校生通过简单的培训后，都能在一个星期左右做出满足装配要求的部件来，老工人采用新的装配工艺后，装配效率也比以前略有提高。
参考文献
[1]付承云.数控机床安装调试及维修现场实用技术[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2]陈志平，章鸿.数控机床机械装调技术[M].北京：北京理工大学出版社，2011.
[3]国家质量技术监督局.JB/T8324.1-1966简式数控卧式车床精度[S].北京：中国标准出版社，1996.
关键词：卧式车床;主轴装配;工艺;装配精度
我公司生产的数控车床，主轴箱部件主要由主轴、前后轴承和箱体三部分组成（见图1）。因为主轴箱的装配效果对整个机床性能的影响很大，因此装配主轴箱部件的过程中对轴承以及主轴的装配质量要求很高。其中最重要的是对前后轴承的装配，对主轴轴心的径向与端面圆跳动以及高速旋转时的噪声控制均要求很高。我厂的检验要求是测量主轴检棒上母线、侧母线的径向圆跳动均不超过0.005mm;主轴运转在4300r/min时声音纯净，无杂声;在持续1h的空载运行后温升稳定在30以内，用测温仪检测轴承压盖处的总测量温度不超65。
1.主轴端螺母;2.带轮;3.后压盖;4、10成组背对背角接触球轴承;5.床头箱体;6.螺母;7.隔套;8.前压盖;9.主轴
图1 数控车床主轴箱装配简图
1 原装配工艺
以前，工人装配主轴箱部件是以经验为主要依据，通过打套、隔套等做附具，通过铜棒的敲击将轴承敲打进主轴箱体的轴承孔内，然后也是通过加隔套和铜锤敲打的方式把主轴装进主轴箱。尽管原来的打套工装在设计上已经考虑到轴承的安装要求，但是对敲击力度的大小以及零件间的同轴度等装配细节的保证，主要还是依靠工人的经验，装出来的主轴箱部件的质量因人而异。对最终质量影响最大的是主轴箱噪声，尤其是对于生手和熟手工人的差距更为明显，这主要是工人对轴承敲击力度和零件同轴度保证的差异所造成的。
2 新装配夹具的设计
我公司技术部门为了降低工人的装配经验对生产效率的影响，让新手工人能迅速上岗，同时有效提高装配效率，特对旧的装配方法进行了改进。新的装配方法主要是对装配夹具以及敲打方式实施改进，采用新的通过拉杆螺纹的轴向拉紧配以轻敲的方法装配轴承。新装配方法的主要原理是通过前后对中板以及拉杆的应用，通过主轴箱体的前后轴承孔使轴承和主轴等零件对中，把轴承、主轴等主要零件通过新夹具定位到主轴箱体的轴心线上，从而满足零件的装配要求。一直沿用的老装配方法是先把前轴承逐个装到位，装上前压盖以压紧前轴承组，然后把主轴装上，最后再把后轴承组通过隔套敲进主轴箱。由于这些零件在装配过程中只是通过隔套的形式打进主轴箱，难以始终保证相互间的同轴度，而敲击力度与方法的恰当与否，将对轴承以及整个主轴箱部件的装配质量产生决定性的影响。
新的装配方法在装配顺序上与老的方法有一些区别，新方法是先把前后轴承通过夹具装进主轴箱体，最后再把主轴装进去。具体的装配步骤大致如下：
2.1 裝前轴承。通过一头带螺纹的拉杆，把对中板、前轴承组、前导向套等按顺序串联起来（见图2）。其中，对中板的固定可以借用主轴箱体上用来固定后压盖的螺孔配以螺栓来固定，目的是做到能单人独立装配。在拉杆上有不等距的销孔可以选择，通过销的插拔就可以迅速调整工作位置以及拆装夹具。其中前导向套与轴承以及拉杆间的配合采用精度等级较高的间隙配合，以保证夹具、零件之间的装配同轴度要求。为了减轻夹具的重量，导向套采用无缝钢管和钢板焊接后再加工的办法，做到中空的效果。装配前轴承组时，只需把夹具和零件串联到位，通过带手柄的螺母和拉杆之间的旋转运动，经推力球轴承就可以很容易地把力传递到前导向套的右端面上，从而轻松地把前轴承组装进主轴箱体内。在螺纹拉紧的同时适当配以轻敲，可以有效且及时地降低由于夹具同轴度误差以及拉杆弹性弯曲所引起的不同轴情况而产生的不良影响。
2.2 装后轴承。与前轴承的装配非常相似，通过带螺纹的拉杆，把对中板、后轴承组、后导向套等夹具零件按顺序串联起来（见图3）。前、后轴承的装配顺序可以相互调换，也就是可以先装完后轴承再装前轴承。这里所用的对中板是装前轴承时的同一个对中板，只是将它反过来用另一侧来对中，对中板两侧的止口大小有所不同而已。
1.后导向套;2.成组背对背角接触球轴承;3.拉杆;4.对中板;5.推力球轴承;6.螺母;7.主轴箱体
图3 后轴承装配简图
2.3 装主轴。主轴的装配原理和装前后轴承的大同小异，通过利用前面装配所用到的带螺纹拉杆，把主轴、后对中套、定心板等夹具零件按顺序串联起来（见图4）。其中，后对中套的固定方式也是借用主轴箱体上用来固定后压盖的螺孔配以螺钉来固定，做到能单人独立装配的同时也起到防止后对中套转动情况发生的作用。主轴箱上零件同轴度的保证基本上由前后轴承来确定。这里，后对中套和定心板的功能主要是保证螺母和拉杆上螺纹的同轴度，与前面装配前后轴承时保证零件的同轴度有一些区别。与轴承的装配相似，通过带手柄的螺母和拉杆之间的旋转运动，经推力球轴承就可以很容易地把力施加到主轴的右端面上，从而轻松地把主轴拉进主轴箱内。
2.4 改进效果
通过对数控车床主轴箱装配工艺的改进，提高了我公司的数控车床主轴箱部件的装配质量，主要表现在噪声控制和温升要求上。经统计，通过新装配工艺的应用，我公司的主轴箱装配一次合格率由原来的83%提高到97%以上。有机械基础知识的技校生通过简单的培训后，都能在一个星期左右做出满足装配要求的部件来，老工人采用新的装配工艺后，装配效率也比以前略有提高。
参考文献
[1]付承云.数控机床安装调试及维修现场实用技术[M].北京：机械工业出版社，2012.
[2]陈志平，章鸿.数控机床机械装调技术[M].北京：北京理工大学出版社，2011.
[3]国家质量技术监督局.JB/T8324.1-1966简式数控卧式车床精度[S].北京：中国标准出版社，1996.