萬能外圓磨床頭架主軸系統設計以及常見問題分析

　　一、主軸的特點

　　萬能外圓磨床頭架的主軸需要轉動，所以主軸系統除主軸、軸承兩個基本零件外，還有螺母、墊圈、密封環及軸承蓋等零件組成。M1432A、M131W、MG1432A等萬能外圓磨床的頭架主軸系統，都是這樣結構。萬能外圓磨床的頭架主軸系統與砂輪架主軸系統相比，除有其共性外，還有下述一些特點。

　　（1）砂輪架主軸轉速高，頭架主軸轉速低，但后者的回轉精度要求比前者高。因為它比砂輪架主軸更直接影響工件的精度。

　　（2）砂輪架主軸在工作時必須旋轉，而頭架主軸在工作時需要回轉，有時不需要回轉。

　　（3）砂輪架主軸沒有調速要求，頭架主軸要有一定的調速范圍。

　　（4）砂輪架主軸是實心的，而頭架主軸則是空心的，可以作為磨內孔零件時的泠卻液通道或拆卸頂尖用的輔助孔。前端有精度很高的標準錐孔。

　　二、軸頸尺寸與跨距

　　主軸是保證回轉精度的關鍵零件，出主軸支承軸頸的精度外，其剛度是影響回轉精度的主要因素。主軸只有在足夠剛度的前提下，才能保證精度要求。

　　三、軸承選用與設計

　　合理選用軸承類型對主軸系統的回轉精度有很大的影響，頭架常用的軸承有滾動、滑動和液體靜壓軸承等，但它們的要求與結構和砂輪架軸承不同；砂輪架軸承主要保證主軸的高速旋轉，而頭架軸承主要保證主軸的回轉精度。

　　由于滾動軸承具有“三小、二便、一簡單”的優點，即：摩擦損耗小，啟東力矩小和軸向尺寸小，選購方便，維修保養方便，結構簡單。但其旋轉精度、使用壽命和承載剛性都比滑動軸承低，因此適用于一般精度要求的頭架。一般頭架主軸上所用的軸承精度要求在D級以上，并進行預加負荷以提高軸承剛性，保證回轉精度。此外，除保證主軸支承軸頸和軸承的精度外，固定軸承或對軸承進行預加負荷的零件（如螺母、擋圈、軸承蓋等），也必須保證一定的精度，否則也會影響主軸的回轉精度。

　　最常見的是上述三種零件的端面與外圓（或內孔）不垂直，緊固后使軸承變形，影響主軸回轉精度，因此需對這些零件提出端面與外圓（或內孔）垂直或兩端面平行的要求等。此外，還可采用下述結構來減小軸承的變形：

　　（1）采用十字墊圈結構，即在兩只平墊圈之間夾一只十字型的特種墊圈，以消除因螺母的螺紋與端面的不垂直所引起主軸和軸承的變形。

　　（2）采用壓力油調整軸承間隙，減小螺母對軸承的緊固力，以減少主軸和軸承的變形。如在裝配調整3182100型圓錐孔雙列向心短圓柱滾子軸承的間隙時，原來用擰螺母的方法使軸承預緊，螺母的緊固力很大，如在主軸與軸承錐孔間注入壓力油，使軸承內孔微量脹大，不但能在移動軸承時起潤滑作用，而且使螺母用很小的緊固力就能把軸承的間隙（或過盈）調整好。

　　由于滑動軸承的旋轉精度高，承載剛性大，因此多用于精度要求高或大型磨床的頭架，其加工和裝配的工藝性較復雜，除要求前后軸承同心、間隙相等、主軸和軸承有一定的接觸面積要求外，還必須保證主軸軸承間在熱態（頭架工作一段時間后，達到熱平衡狀態）時有微量的間隙，一般約為0.002毫米，太大會影響主軸回轉精度，而太小又容易出現“咬剎”現象。

　　頭架滑動軸承與砂輪架滑動軸承在結構上**的不同點是：軸承一般都采用整體式，而且上面沒有形成油楔的油槽，這是由于頭架主軸的轉速較低，即使軸承上有油槽結構也難以形成油楔。所以在頭架軸承上一般只有用于潤滑主軸軸承表面的螺旋形油槽。

　　靜壓軸承一般也用于高精度和大型磨床的頭架，它的結構和砂輪架靜壓軸承相同，具有回轉精度高、承載能力大、剛性好、低速時沒有爬行現象等優點。