提高简易车床主轴回转精度的尝试

　　摘　要：论述了影响简易车床加工精度的主要因素，介绍了提高加工精度的方法。
　　关键词：车床；主轴；精度
　　1　概述
　　一般简易车床主轴的回转精度较低，不适宜加工精度要求较高的零部件。由阀门的产品结构特性、使用性能及其制造过程而定，阀门行业使用简易或普通型加工设备的较为普遍。若能采用简单的方法改进现有设备的性能和加工精度，使简易的设备完成更精密的加工和运转，对于改进阀门行业的产品加工质量和提高企业的经济效益是一项有益的尝试。
　　2　分析
　　影响车床主轴回转精度的因素很多，仅以CJ616简易车床为例进行分析。
　　通过使用证明，CJ616车床主轴的强度和刚度可以达到使用要求。但其整体锥瓦的X形油槽线在上半圆小于半周，润滑性能不好。因此轴瓦配合间隙较大，不易形成润滑油膜，从而影响了主轴的回转精度，造成同轴度公差大。该车床电机的转子及皮带轮质量不均匀，在高速旋转时产生振动，使加工精度降低。为了消除振动对主轴的影响，皮带轮固定在床头箱上，但其结构不合理。因为采用以键与主轴连在一起的法兰，由螺钉紧固在皮带轮上，不能完全消除对主轴的影响。且皮带轮的松紧对主轴的影响也较大。因此，消除振动是提高主轴回转精度的关键。另外，选用20号润滑油做润滑剂，粘度大，不易形成油膜。
　　3　改进
　　经过分析，将原主轴的整体锥瓦改成整体3瓣锥瓦。锥度1:16（图1）。有效支撑面长度由66.5mm改为51mm。3个支撑面每个宽度的中心角40°。3个储油区每个宽度的中心角为80°，每一个偏心1mm。每个储油区有一个Ø6mm的进油孔，在瓦前端油槽处有一个Ø5mm的出油孔。这样，进油量超过出油量，使储油区始终处于饱和状态。另一方面，保证了轴瓦在运行过程中的污物及时排出，保证主轴的正常运转。润滑油改为50%的煤油与20号机油混合，这样配制的油粘度小，更易形成薄油膜（<0.005mm）。从而降低了轴瓦间隙，提高了主轴的回转精度。

　　整体3瓣锥瓦对中性好，调整方便，调整灵敏度高，轴瓦间隙均匀。由于瓦的3个支撑面窄而短，因而支撑强度大，变形小，对提高主轴的回转精度有利。另外，储油区宽，油量大，而瓦的支撑面小，所以运行中轴瓦的间隙为0.003~0.005mm时，仍可保持油膜润滑。从而降低了主轴端的径向全跳、端面全跳及圆度公差，提高了主轴的回转精度。
　　为了消除电机和皮带轮振动及皮带张力，取消了原皮带轮与主轴间连接的法兰盘和键，增加了与主轴用键连接的拨盘。均布在固定拨盘Ø130mm圆周上的3个拨销与法兰盘上的3个拨销孔活动连接。拨销孔中的非金属软垫圈用以防止电机启动和关闭时，拨销与孔发生撞击。这样，基本消除了电机和皮带的振动及皮带的张力对主轴的影响，提高了主轴的回转精度（图2）。

　　在组装中对平面止推轴承的平行度、轴线的垂直度、背帽端面与轴线的垂直度、轴瓦的研配及间隙调整和润滑油的通路等要进行认真的修整和调试。正常加工前，机床运行≥30min，使轴瓦等部件的温度趋于平衡，轴瓦的间隙为0.003~0.005mm。加工时，进给深度<0.1mm，走刀速度<0.05mm/r。
　　4　改进效果
　　改进后，主轴转动平稳，精度高。主轴端的径向跳动<0.003mm，端面圆跳动<0.003mm。加工弧形样柱的圆度为0.001~0.0012mm，表面粗糙度的Ra=0.8~0.4μｍ，抛光后Ra<0.2μm。CJ616车床的电机转速较低，润滑系统不是压力油，主轴与轴瓦的间隙不能<0.002mm，所以妨碍了主轴回转精度的再提高。
　　5　结语
　　为了提高车床主轴精度，必须适当的选择轴瓦的配合形式与间隙及润滑油等。有条件的应选用润滑轴承，一般情况下可选用整体锥度3瓣瓦。轴瓦的有效支撑面宽度应窄，有效长度应短。如采用压力润滑油，可产生<0.002mm的油膜，使主轴回转精度进一步提高。如选用高精度的无级变速电机，减少齿轮的数量，能Z大限度的减少振动。为保证机床的热稳定性，可采用压力循环润滑，迫使轴瓦处温度上升保持一定的限度及热稳定性。
　　参考文献
　　[1]杨黎明.机械零件设计手册[M].北京:国防工业出版社，1984.
　　[2]东北工学院.机械零件设计手册[M].北京:冶金工业出版社，1979.