鉗工裝配工藝技師備課筆記

1、第二章 主軸機構的調整與裝配主軸機構是機床的關鍵部件，它擔負著機床的主要切削運動。例如車床主軸直接帶動關鍵旋轉、鏜床和銑床主軸直接帶動刀具旋轉，對工件進行切削加工。由于主軸機構上直接安裝刀具或工件，所以，機床主軸幾個的精度對加工工件的精度和表面粗糙度產(chǎn)生直接影響。下面我們著重討論主軸機構的精度和典型主軸機構的裝配方法。第一節(jié) 主軸機構的精度 機床裝配精度中，起重要作用的是機床導軌精度和主軸回轉精度。主軸回轉精度，從本質上講取決于它在裝配調整之后的旋轉精度，包括主軸軸線的徑向跳動、軸向竄動以及主軸旋轉的均勻性和平穩(wěn)性。要想得到理想的主軸旋轉精度，必須把各方面的條件都配合好，例如除了對主軸和主軸軸

2、承本身要求較高的精度外，還要求采用正確的裝配與調整方法，以及良好的潤滑條件等，所有這些都對主軸機構的精度產(chǎn)生直接影響。一、 主軸軸線在裝配前后的變化情況圖2-1a所示為主軸在裝配前本身的軸線，即主軸前后頂針孔所決定的中心線，也是加工主軸圖2-1 主軸軸線時的回轉軸線，但是，如果主軸安裝在滾動軸承中，如圖2-1b所示，情況就不同了。這時，主軸的旋轉基準發(fā)生了變化，即由主軸前后頂針孔變?yōu)橹鬏S前后軸承的內滾道表面，主軸的旋轉軸線將由前后軸承內滾道面的瞬時中心點的連線來決定，對于安裝在滑動軸承中的主軸來講，其旋轉軸線決定于主軸前后軸頸表面的瞬時中心點的連線。實際上，主軸在工作中，安裝在主軸機構上的刀具

3、或工件，并不是繞主軸本身的軸線來旋轉，而是繞軸承內滾道所決定的瞬時軸線來旋轉，這才是實際的主軸機構的旋轉軸線，并對工件的加工精度起決定性影響。從理論上弄清這一事實，對我們在主軸機構的修理與調整中，如何提高主軸機構的精度，具有很大意義。二、 影響主軸機構旋轉精度的基本因素一般說來，影響主軸機構旋轉精度的因素很多，必須在修理與調整中作具體的分析。1、影響主軸機構徑向跳動的因素：1）主軸本身的精度：如主軸軸頸的同軸度、圓柱度、圓度等。主軸軸頸的同軸度將直接引起主軸徑向跳動；而主軸軸頸的圓柱度、圓度在裝配時將引起滾動軸承內滾道變形，破壞其精度。 2）軸承本身的精度：其中最重要的是軸承內滾道表面的圓度、

4、表面粗糙度及滾動體的尺寸差。3）主軸箱殼體前后軸承孔的同軸度、圓柱度、圓度等：軸承孔的圓柱度、圓度將引起軸承外座圈的變形，影響軸承內圈旋轉精度。2、影響主軸機構軸向竄動的因素：1) 主軸軸頸肩臺面的垂直度、端面跳動誤差。2）緊固軸承的螺母、襯套墊圈等的端面跳動誤差和平行度誤差。3）軸承本身的端面跳動誤差和軸向竄動，4) 主軸箱殼體軸承孔的端面跳動誤差。上述這些零，部件軸肩臺面的振擺差在收緊軸承時，使軸承滾道面產(chǎn)生不規(guī)則的變形，不只是引起軸向竄動，而且使主軸產(chǎn)生徑向跳動，同時還會引起主軸在旋轉一周的過程中，產(chǎn)生輕重不勻的現(xiàn)象甚至引起主軸機構發(fā)熱。3、影響主軸機構旋轉均勻性和平穩(wěn)性的因素；影響主軸

5、旋轉均勻性和平穩(wěn)性的因素除了主軸傳動鏈的零件如齒輪、皮帶輪、鏈輪等的精度和裝配質量之外，其他外界振源如電動機、沖壓機、鍛錘等將引起主軸振動，也是其中的重要原因。三、 主軸零件的精度檢驗在V形鐵上檢查：如圖22所示，在平板上，將主軸前后軸頸I、2分別置于固定V形鐵和可調V形鐵上，在主軸后端頂針孔內放一鋼球，頂住角鐵控制主軸軸向移動。用百分表或千分表分別檢查中間軸頸、裝配齒輪的軸頊、飛輪軸頸，法蘭表面，以及主軸錐孔、肩臺面等相對于主軸頸1、2處的徑向跳動和端面跳動。圖22主軸單件的精度檢驗圖23 用標準錐度芯軸檢查主軸錐孔的徑向跳動四、 主軸裝配后的精度檢查與分析用標準錐度芯軸檢查主軸錐孔的徑向跳

6、動：如圖23所示，在主軸機構裝配調整完畢之后將標準的錐度心棒插入主軸錐孔，注意裝正，并要揩凈，防止碎屑及垃圾進入配合表面。用百分表或千分表觸及錐度心棒表面，使主軸旋轉，在近主軸端相距主軸端300毫米處分別測量主軸錐孔徑向跳動，對其測量誤差分析如下：1、當裝配后的主軸承內滾道表面對主軸錐孔出現(xiàn)偏心，而其他誤差接近于0時，千分表或百分表記錄的誤差曲線如圖24a所示，曲線接近于正弦變化，主軸每轉一轉，千分表出現(xiàn)一次最大值和一次最小值，最大值與最小值之差，便是主軸錐孔的徑向跳動量。在錐度心棒靠近主軸端測得的徑向跳動量，接近于錐孔偏心量Ha的二倍。圖24 主軸徑向跳動曲線2、當裝配后的主軸承內滾道出現(xiàn)橢

7、圓，而錐孔偏心和其他誤差接近于0時，千分表上記錄的誤差曲線如圖24b所示，為正弦曲線變化，但是，主軸每轉一轉，千分表上出現(xiàn)二次最大與最小值，即主軸每轉180。出現(xiàn)一次最大值與最小值，曲線的節(jié)距縮短一半。 在近主軸端測得的徑向跳動Hb接近于橢圓最大半徑與最小半徑之差。3、在一般情況下，裝配后的主軸既有軸承內滾道的偏心橢圓和不圓度，也有主軸錐孔的偏心，以及滾動體尺寸大小等誤差可能同時存在，還包括錐度心棒的安裝誤差以及心棒本身的幾何誤差等，所有這些因素都將反映到千分表上來。因此，一般測量記錄的實際誤差曲線如圖24c所示，為不規(guī)則的曲線，最大值與最小值之差Hc便是主軸錐孔綜合徑向跳動誤差。4主軸定心軸

8、頸徑向跳動的檢查 在檢查主軸定心軸頸時（如車床主軸的卡盤軸頸），可用百分表等的觸頭直接觸及軸頸表面，百分表最大值與最小值之差便是主軸定心軸頸的徑向跳動。五、 主軸機構的精度對加工精度的影響從上面的討淪中，我們知道，實際上在車床或鏜床上，采用車刀或鏜刀加工工件時，主軸定心軸頸和錐孔的偏心，并不影響加工工件的圓度，起決定作用的是主軸旋轉軸線的實際跳動量(由主軸前、后軸承的內滾道決定)，這個跳動量將引起安裝在主軸上的工件或刀具的非園運動，使被加工工件產(chǎn)生圓度誤差；在主軸錐孔中安裝定尺寸刀具（如鉸刀、鉆頭等）加工內孔時，主軸錐孔的偏心將會產(chǎn)生擴孔現(xiàn)象；在主軸定心袖頸上安裝自動定心卡盤（如三爪卡盤）加工

9、工件時，如果定心軸頸偏心，將會引起加工表面對其裝卡基準的偏心；主軸的軸向竄動，將直接影響加工工件的端面振擺，同時徑向跳動和軸向竄動還會影響加工工件的表面粗糙度。第二節(jié) 滾動軸承一、滾動軸承的基本概念滾動軸承由內圈、外圈、滾動體、保持架組成。滾動軸承的游隙分為徑向游隙和軸向游隙。如圖2-5所示。游隙指一個座圈固定另一個座圈沿徑向、軸向的最大移動量。游隙影響軸承的運動精度、壽命、噪聲、承載能力。圖2-5 滾動軸承的游隙滾動軸承的接觸角如圖2-6所示。滾動體與套圈滾道接觸處的公法線與軸承徑向平面(垂直于軸承軸心線的平面)之間的夾角稱為接觸角。接觸角愈大，軸承承受軸向負荷的能力也愈大。 圖2-6 滾動

10、軸承的接觸角調心軸承的偏位角如圖27所示，軸承外圈的內滾道是球面，球心在軸承中心，因而內圈軸線相對于外圈軸線允許有一定的偏位角，由于這類軸承具有自動調心作用故稱為調心軸承。調心軸承能補償由于加工、安裝誤差和軸的變形造成的偏斜，使軸承保持正常工作。圖27 調心軸承的偏斜角二、滾動軸承的分類1、按承受載荷的方向或接觸角的不同可分為向心軸承和推力軸承。向心軸承主要承受徑向載荷，公稱接觸角045。根據(jù)接觸角的的大小又可分為：徑向接觸軸承：公稱接觸角=0,圖2-6 a；主要承受徑向載荷。向心角接觸軸承：公稱接觸角045。圖2-6 b；同時承受徑向載荷和軸向載荷。推力軸承主要承受軸向載荷，公稱接觸角459

11、0。根據(jù)接觸角的的大小又可分為：推力角接觸軸承：公稱接觸角4590圖2-6 c；主要承受軸向載荷，也可以承受較小的徑向載荷。軸向接觸軸承：公稱接觸角=90圖2-6 d；只能承受軸向載荷。2、按滾動體的形狀可分為球軸承和滾子軸承。滾子軸承又分為圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承和調心滾子軸承（球面滾子軸承）。球軸承為點接觸，摩擦力小高速性能好。滾子軸承為線接觸，承載能力和耐沖擊能力高。3、是否具有調心性分調心軸承和非調心軸承調心軸承：滾道為球面，能適應兩滾道軸心線間的較大的偏位角；非調心軸承：能阻抗兩滾道軸心線間的位移。4、按安裝時軸承內、外圈部件能否分離可分離軸承和不可分離軸承。三、滾動軸承

12、的代號：國家標準：GB/T272-931、 類型代號：見表21。表21 軸承類型代號 軸承類型新代號舊代號 軸承類型新代號舊代號雙列角接觸球軸承調心球軸承調心滾子軸承和推力調心滾子軸承圓錐滾子軸承雙列深溝球軸承推力球軸承012345613和9708深溝球軸承角接觸球軸承推力圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承外球面球軸承四點接觸球軸承678N(NN)UQJ0692062、公差等級代號：即為不同的尺寸精度和旋轉精度的特定組合。按2級、4級、5級、6級、6x級、0級的順序，依次由高到低，代號為P2，P4，P5，P6，P6x，PO。(2，4，5，6，O級相當于舊標準的B，C，D，E，G級精度)。O級是普通級，在

13、軸承代號中不標出。6x級僅用于圓錐滾子軸承。3、配置代號：見表22 配置代號。表22 配置代號代 號含 義示 例/DB/DF/DT成對背對背安裝成對面對面安裝成對串聯(lián)安裝7210C/DB32208/DF7210C/DT四、常用滾動軸承的特性1、深溝球軸承：見圖28。最具代表性的滾動軸承，用途廣泛可承受徑向負荷與雙向軸向負荷適用于高速旋轉及要求低噪聲、低振動的場合。帶鋼板防塵蓋或橡膠密封圈的密封型軸承內預先充填了適量的潤滑脂。外圈帶止動環(huán)或凸緣的軸承，即容易軸向定位，又便于外殼內的安裝。最大負荷型軸承的尺寸與標準軸承相同，但內、外圈有一處裝填槽，增加了裝球數(shù)， 圖28 深溝球軸承提高了額定負荷。

14、 2、角接觸球軸承：見圖29。套圈與球之間有接觸角，標準的接觸角為15°（c）、30°(ac)和40°(b)。接觸角越大軸向負荷能力也越大。接觸角越小則越有利于高速旋轉。單列軸承可承受徑向負荷與單向軸向負荷。DB組合、DF組合及雙列軸承可承 圖29 角接觸球軸承受徑向負荷與雙向軸向負荷。DT組合適用單向軸向負荷較大，單個軸承的額定負荷不足的場合。 角接觸球軸承適用于高速及高精度旋轉。結構上為背面組合的兩個單列角接觸球軸承共用內圈與外圈，可承受徑向負荷與雙向軸向負荷。無裝填槽軸承也有密封型。為了保證軸承正常工作，向心角接觸軸承通常成對使用。成對布置的方式有：面對面的

15、安裝稱為正裝如圖210(a)。背對背的安裝稱為反裝如圖210(b) 。同向安裝如圖210（c）。 （a）背對背 （b）面對面 （c）同向安裝圖210 成對角接觸軸承裝配3、調心軸承：見圖211。雙排球或滾子，由于外圈滾道面呈球面，具有調心性能，因此可自動調整因軸或外殼的撓曲或不同心引起的軸心不正。主要承受徑向載荷，可以承受較小的軸向載荷。 圖211 調心球軸承 圖212 圓柱滾子軸承 4、圓柱滾子軸承：見圖212。圓柱滾子與滾道呈線接觸，徑向負荷能力大，即適用于承受重負荷與沖擊負荷，也適用于高速旋轉。 N型及NU型可軸向移動，能適應因熱膨脹或安裝誤差引起的軸與外殼相對位置的變化，最適宜用作自由

16、端軸承，軸承內圈或外圈可分離，便于裝拆。NNU型及NN型抗徑向負荷的剛性強，大多用于機床主軸。5、圓錐滾子軸承：見圖213。該類軸承裝有圓臺形滾子，滾子由內圈大擋邊引導。設計上使得內圈滾道面、外圈滾道面以及滾子滾動面的各圓錐面的頂點相交于軸承中心線上的一點。接觸角11°16°，外圈可分離便于調整游隙。單列軸承可承受徑向負荷與單向軸向負荷，雙列軸承可承受徑向負荷與雙向軸向負荷。圖213 圓錐滾子軸承 圖214 推力球軸承6、推力球軸承：見圖214。由帶滾道的墊圈形滾道圈與球和保持架組件構成。與軸配合的滾道圈稱做軸圈，與外殼配合的滾道圈稱做座圈。雙向軸承則將中圈和軸配合。單向軸

17、承可承受單向軸向負荷，雙向軸承可承受雙向軸向負荷（二者均不能承受徑向負荷）。高速時離心力大，故極限轉速低。五、滾動軸承的預緊滾動軸承的預緊，就是在安裝軸承時使軸承受到一定的軸向力，消除軸承的游隙并且使?jié)L動體和軸承內、外圈接觸處產(chǎn)生彈性預變形。預緊的目的在于提高軸承的剛度和旋轉精度。成對并列使用的圓錐滾子軸承、角接觸球軸承，對旋轉精度和剛度有較高要求的軸系通常都采用預緊方法。軸承的預緊分軸向預緊和徑向預緊。 1、軸向預緊常用軸向預緊的方法有，將一對軸承的外圈或內圈磨去一定厚度或在其間加裝墊片，或在兩軸承端面間加裝厚度不登的隔圈，使軸承在一定的軸向負荷作用下產(chǎn)生相對軸向位移并控制預緊力大小。參圖2

18、15和圖216。圖215 軸向預緊圖216 軸向預緊2、徑向預緊利用軸承和軸頸的過盈配合使軸承內圈膨脹，以消除徑向游隙并產(chǎn)生一定預變形的方法，稱軸承的徑向預緊。通常，這種預緊可以通過帶錐孔的軸承內圈，在帶錐面的套筒或軸頸上軸向移動來實現(xiàn)。如圖218。a)單螺母預緊 b）雙螺母預緊 c）用螺母和對開墊圈調整圖 218 徑向預緊第三節(jié) 滾動軸承裝配一、 滾動軸承的配合要求滾動軸承的配合是指內圈與軸頸及外圈與座孔的配合，這種配合狀況影響著軸承的工作可靠性，因此必須根據(jù)軸承的不同結構特點及工作情況進行合理的選擇。以圖219為例，其內座圈隨著轉軸旋轉，各部分均勻承受“循環(huán)載荷”。為保證這種受力的均勻性和

19、防止座圈與軸產(chǎn)生相對運動而導致軸頸磨損不良影響，此配合要求為過盈配合或過渡 圖219 滾動軸承受力情況配合。如圖219中所示，處于靜止狀態(tài)的外座圈只有下半部承受載荷，即為“局部負荷”。為了使外圈各部位也能均勻承受裁荷，可以使其相對于座孔產(chǎn)生非常緩慢的移動“爬行”。為此外圈與座孔選用過渡配合或動配合。當軸為定軸，軸承外座圈是隨外殼而轉動時，則要求外座圈與座孔為過盈配合或過渡配合，而內座圈與軸則應為過渡配合或動配合。 以上配合的具體要求還與下列因素有關：a) 當載荷輕而較平穩(wěn)時，內、外圈均可用較松的配合；而當載荷較大，且有振動或沖擊時，配合面較容易產(chǎn)生松動，因而要選用較緊的配合。b) 由于軸承運轉

20、時必然發(fā)熱，當載荷大、速度高時，發(fā)生的熱量也相應增多，內、外圈會同時受熱膨脹。內圈發(fā)熱膨脹易引起配合松動；外圈發(fā)熱膨脹會失去與座孔作相對運動(周向緩慢滑動和軸向游動)的可能。這一因素與熱傳導的狀況有關，選擇配合時必須考慮。c) 軸承的旋轉精度要求很高時，為了避免振動的影響，應避免采用帶間隙的配合。二、 軸承座圈的軸向固定 1、內圈在軸上的固定 軸承內圈通常是采用較緊的過渡配合或過盈配合與軸相配，但由于工作中的振動、沖擊、發(fā)熱、特別是有軸向力作用時，軸承內圈可能在軸上發(fā)生位置錯動，因此需要在軸向的兩個方向上可靠地固定在軸上。軸承內圈的固定通常以軸肩作為定位面，而在另一側加設定位裝置。如圖220。

21、其中： 圖220(a)為用開口彈性擋圈固定。這種方式結構簡單適用于軸向力不大、轉速不高的場合。 圖220 (b)為用圓螺母固定。采用細牙螺紋，并用止退墊圈防松，因此軸上需車削螺紋和切出止退墊圈槽。這種結構較復雜，適用于軸向力較大和轉速較高的場合。圖220(c)為用端面止推擋盤固定。擋盤用螺釘固定在軸的端面上，可以是單螺釘固定，但多數(shù)情況下采用雙螺釘固定。螺釘要用防松裝置鎖定。這種方法適用于受雙向中等軸向力和轉速較高的場合。圖220 軸承內座圈在軸上的固定方法2、外圈的軸向固定軸承外圈的軸向固定與內座圈的固定相同，可參考圖221的結構形式。圖221 軸承外圈的固定形式三、軸和軸承組件在支座上的安

22、裝軸和軸承組件為了滿足傳動件位置的要求，必須有固定的軸向位置，不允許產(chǎn)生軸向移動，其不同的結構形式與軸承座圈的固定方式相聯(lián)系。它主要有以下兩種形式：1、雙支點單向固定如圖222，是利用內圈和軸肩、外圈和軸承蓋來完成軸的位置的雙向固定。其中每個支承限制一個方向的移動，由兩個支承共同完成雙向定位的任務。這種固定方式結構簡單，固定可靠，因而廣泛應用于受溫度變化引起長度變化不大的短軸上。考慮到機器工作溫度升高使軸受熱伸長的影響，對軸向間隙不可調整的軸承(如向心球軸承)需要在軸承外圈和軸承蓋之間留出少量的膨脹間隙(一般為0.250.4mm)。對于軸向間隙可調的角接觸軸承，安裝時將間隙留在軸承內部。在裝配

23、和使用過程中應調整到合適間隙。當此間隙過小時，運轉時會引起嚴重發(fā)熱；過大時，則使運轉失去平穩(wěn)，噪音增大。這種固定方式結構簡單、安裝方便，適用于溫差不大跨距350mm的短軸。圖222 軸承組件的雙支點單向固定 2、單支點雙向固定 如圖2一23是由一端的支承作雙向固定以承受雙向軸向負荷，而另端可允許軸承軸向游動(稱為游動支承)。裝配時游動軸承與軸承蓋之間應留有一定間隙，以便軸受熱伸長不受妨礙；為了使游動軸承移動靈活及減少相對移動時的摩擦，應把受徑向力較小的一端的軸承取為游動支承，并且使游動軸承的內圈做成雙向固定軸承而外圈與座孔的配合應取間隙配合以便當軸受熱膨脹伸長時，能在孔中自由游動。這種結構可采

24、用向心球軸承和短圓柱滾子軸承的支承中。但后者的外圈要做雙向固定圖223 (b)。這種固定方式適用于輸?shù)目缇啻蠡蚬ぷ鲿r溫度較高(*70)的軸。圖223 單支點雙向固定四、軸承組合的軸向調整 圖224所示，通過改變墊圈厚度、調整螺釘位置、擰入螺紋端蓋來調整軸承的內部間隙。而在一些機器部件中，軸上某些零件要求工作時能通過調整達到正確位置，這可以通過調整軸系的位置來達到。例如，蝸桿傳動中，為了正確嚙合，要求蝸輪的中間平面通過蝸桿軸線，故在裝配時要求能調整蝸輪軸的軸向位置如圖225(a)。又如在圓錐齒輪傳動中，兩齒輪嚙合時要求節(jié)錐頂點重合，因此要求兩齒輪軸都能進行軸向調整如圖225(b)所示。圖226為

25、小圓錐齒輪軸的具體調整結構示例，軸承端蓋和套杯之間的墊片2用來調整軸承間隙，套杯和箱孔端面之間的墊片、用以調整小錐齒輪(整個軸系)的軸向位置。圖224 軸向間隙的調整方法（ a）渦輪蝸桿傳動 （b）圓錐齒輪傳動圖225 軸上零件軸向位置調整圖226 小圓錐齒輪的調整結構（4）襯套、墊圈、園螺母的修理：如圖858所示，在標準平板上著色檢查襯套、墊圈兩面的接觸率，一般不應低于85，再用千分尺檢查兩端面的平行度不應超過0.005mm，若超差應在磨床上磨平或研磨至要求。第四節(jié) 機床主軸常用滾動軸承一、機床主軸常用滾動軸承類型如圖227所示。圖227(a)所示為錐孔雙列圓柱滾子軸承。它的內外圈均很薄，且內圈為1：12錐孔，當內圈沿錐形軸徑大端軸向移動時，內圈受擠漲大，用以調整軸承間隙。雙列滾柱交叉排列。圖227(b)所示為雙列推力向心球軸承，能承受兩個方向的軸向載荷。它在兩個動圈之