摘要：本文通过解析一新设计数控主轴部件结构，从轴承合理应用、装配角度、热胀冷缩等方面理论结合实际分析了这种主轴新结构特点。阐述了其主轴部件高精度、高转速、维护和维修方便、使用寿命长、防水性能好的结构和原理。
引言：随着科学技术的飞速发展，机械加工对机械设备加工精度要求越来越高，加工零件的高精度和批量化生产。在电子、汽车、医疗器械，国防军事、航空航天等领域数控机床以高效率、高精度，提高生产力等优势得到广泛应用。
我国从上世纪80年代对数控机床的初步认识，到现在各机械加工行业对数控机床大量需求，可以说是世界上制造和使用数控机床最多的国家。特别是中、小型数控机床用量很大。生产这种数控机床的企业日益巨增。实现加工机床及生产过程数控化、柔性化已是当前和当今机械加工业发展的主要方向。但今天国产的部分数控机床故障率高、加工精度较差，达不到加工高精度机械零件的要求。造成一方面不少国产机床滞销积压，又很多高精度数控机床要依赖进口。这种现象严重影响和制约了我国数控机床自主开发和数控技术水平提高和发展。
从目前看数控机床控制系统除国外的一些如发那科（FANUC）；西门子（SIEMENS）；三菱（MITSBISHI）知名品牌外，我国的广州数控（GSK）；北京凯恩帝(KND)等数控公司自主研发的数控控制系统性能基本稳定可靠，运算速度快，控制精度也比较高。得到了广大用户的认可和信赖。那么致使部分数控机床产品，特别是一些较小企业生产的数控机床加工精度低、稳定性差、故障率高的主要原因是机床整体结构和局部结构设计不合理，机床自身零配件加工精度低劣，再加上装配工艺、热处理等因素造成的。不可否认与一些发达国家同类机床相比有较大差距。
数控车床占数控机床中的主要比例。φ360以下回转直径中小型数控车床使用数量最多。这种型号的数控车床大多都采用变频器控制变频电机无级调速直接带动车床主轴旋转进行车削加工的。要提高车床加工精度，除提高床身、床鞍、滚珠丝杠等零部件的精度外，车床主轴部分是提高车床加工精度和使用寿命的关键部件。经过十多年对中、小型数控车床主轴结构的分析研究，设计出了一套比较理想的主轴结构，该主轴结构转速高，精度高，使用寿命长，装配简单，维护和维修方便，防水性能很好等特点。
下面对该主轴部件结构进行分析。说明其特点。
主轴结构图：
一．主轴结构解析
如图a所示是经过优化的主轴结构：在主轴靠近前端采用一对角接触串联轴承（5）加一个单独角接触轴承（8），组成角接触轴承对。单独角触轴承通过锁紧螺母（11）锁住轴承。在主轴靠后端采用一对角接触背对背组合轴承。轴承由锁紧螺母（16）通过轴承垫（15）锁紧。这种五轴承支撑结构，因前端采用了一对串联角接触轴承，另加配一单独角接触轴承，具有高转速、高精度、高刚性优点。
二.主轴结构主要特点
1.在主轴（1）前端设计有两道摔水槽。在前法兰盘（3）内孔加工有挡水槽，在法兰下部开有流水孔。一旦冷却液从主轴与前法兰盘缝隙中进入，由于主轴高速旋转，冷却液在离心力的作用下摔到前法兰盘挡水槽中，从下部排水孔排出。在轴承垫（2）上又设计了一道摔水槽，达到了二次防水之目的。在后轴承部分也设计有与前端相同防水结构。其防水结构效果甚佳，确保冷却液不能进入轴承而致轴承损坏。延长了主轴轴承的使用寿命。
2.主轴可作为一个部件（除皮带轮（18）外），先装好整个轴承、轴承垫。并调整好轴承游隙，再整体装入车头箱体主轴孔内,锁紧前法兰螺钉即可。在前端串联轴承之间有轴承内外环调整垫（6）（7），可事先在工装上通过研磨内外环调整垫调整轴承（5）与（8）轴承游隙。轴承装在主轴上可将前、后锁紧螺母紧到最紧，而不至于将主轴轴承因为锁紧螺母锁的太紧而被受压损坏。排除了普通主轴结构中（如图b所示），通过调整主轴尾部锁紧螺母（20）来直接调整主轴前、后轴承游隙时，因装配工人经验不足和锁紧力度不好掌握而将轴承调的过松或过紧，影响主轴精度和损坏轴承的问题。当轴承用到一定时间，出现轴承磨损，轴承游隙增大。还可以通过研磨轴承内垫（6）的厚度，重新调整轴承游隙，以恢复主轴回转精度。
3.车头箱（4）后端轴承内孔是无台阶直孔，当主轴运转产生温升，由于热胀冷缩主轴（1）长度发生变化时，后轴承外环随之在车头箱主轴孔内微量移动，以保证主轴回转精度，提高了主轴轴承的使用寿命。
4.主轴部件拆卸很方便，当需要拆卸主轴部件进行维护和维修时，先拆下主轴皮带轮(18)，再卸去前法兰盘（3）上的紧固螺钉，然后直接从主轴后部将主轴及全部主轴轴承一起从车头箱体上整体推出。在车头箱体外进行维修操作。
5.因轴承内环直径小，被主轴台肩挡住，拆卸轴承很不容易。主轴轴承采用高精度轴承，拆卸轴承时一旦出现轴承外环脱圈，轴承就会报废。为使轴承内环从主轴（1）上方便拆下，而不使轴承外环脱圈损坏轴承，设计了拆轴承专用垫（2）(12),这样就可以通过拆轴承专用垫，轻松从主轴上拆下轴承。
结语：综上所述数控机床主轴部分在数控机床中起着非同一般的重要作用，它关系到数控机床的性能、精度及使用寿命。对数控机床生产企业而言，能否打造出高品质的数控品牌机床，是关系到企业制造的数控机床能否得到广大用户认可和欢迎的关键。今天数控机床行业日益竞争激烈，能否使企业得到生存和发展，产品质量起着决定性因素。对数控机床使用者而言，能有精良的数控机床为企业创造出更多效益，是很多企业家的期望。对国家而言数控机床技术的发展和提高，可以摆脱一些发大国家在数控技术领域对我国的技术封锁。促进我国机械工业、国防军事、航空航天和科学技术的发展。为实现四个现代化奠定了基础。让我们共同为数控技术的发展提高而努力。
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