在机床的主轴支承结构形式中，因滚动轴承能在转速和载荷变动幅度很大的条件下稳定工作，且价格低，故配置滚动轴承　的主轴比较常见，其结构形式也比较多，但没有一种方案的所有性能指标都是最好的，各有其特点；机床的用途不同，工作条件不同，其各项工作性能指标的要求也就不同，因此，在选择机床主轴结构型式时，应作具体分析，选择结构设计不当，将对机床主轴精度的调整、保持、安装、维修带来不便，甚至使机床不能正常工作。

1、4.螺母2.双列圆柱滚子轴承3.齿轮5.双列圆锥滚子轴承6.主轴

　　我公司在开发设计型号为QKAl219数控管螺纹车床，选择主轴结构时，因机床加工产品直径为190mm，要求机床主轴通孔直径为200mm，主轴设计结构尺寸较大，但为了增加机床的通用性，减少专用工装，缩短开发周期，降低开发成本，决定在本公司系列产品CKA6163普通数控机床的基础上改进开发，而CKA6163主轴箱体积相对主轴尺寸较小，为了满足结构需要，采用了如图1所示的紧凑结构，前端选用了尺寸较小的轴承，对于大型主轴，体重，卧式布置，要重点保证主轴安装、精度调整、维修方便的设计要求考虑不够，因而出现了下列问题：

　　(1)由于主轴前端支承轴承5，采用了97000型可承受轴向、径向力的双作用，体积小的双列圆锥滚子轴承，轴承的轴向、径向精度由轴承中间隔套厚度来调整，在安装前就必须准确确定预紧力和中间隔套厚度，若主轴在安装时，预紧力变化或工作运转一定时期，运转磨合及磨损后，需要再调整轴承间隙和精度，就必须将主轴6卸下，取出轴承5中间隔套来修磨厚度，造成机床主轴安装和使用维修调整精度困难。

　　(2)由于主轴6采用两支承结构，主轴中心与箱体中心的位置度(即两中心的重合度)，由前后5、2两轴承保证，后支承轴承2，采用的是3182000型双列圆柱滚子轴承，其位置度由轴承的间隙决定，又因轴承2内孔为锥孔，转动螺母1，轴承2内圈相对主轴6轴向移动，靠膨胀变形，可适当调整轴承间隙，提高位置度，安装位置度好，但内圈右端无限位，当后端轴承轴向受力变化时，内圈将有可能轴向移动，影响主轴间隙，故稳定性较差；前端双列圆锥滚子支承轴承5，其内圈的位置度由预紧力和间隙决定，预紧力小，轴承内、外圈间隙大，轴承内圈中心相对外圈中心易发生偏移，故主轴6的前端位置度不是由轴承5本身精度确定，而是由主轴6安装后，调整预紧力确定，又由于大型主轴是卧式安装，体重，主轴6在自重的作用下、向下偏移，存在安装时位置度不易确定的问题，同时还存在，为提高主轴位置度而提高预紧力，导致轴承5易发热的缺陷，故主轴6位置度，极不易保证。

(3)由于齿轮3，前支承轴承5与主轴6结合面为圆柱面，配合较严，存在主轴安装，取下困难，并极易划伤配合面的问题;若放松配合，结合面就会出现间隙，难以消除，转速较高时，主轴易产生震动。

　　由于存在上述问题，机床销往用户，经过一段切削磨合后，因轴承间隙变化，在切削螺纹时，出现振刀现象，使机床不能正常工作，当调整主轴前支承轴承5间隙时，需将主轴6卸下，取出轴承5中间隔套，又因为主轴6质量大，装卸需要吊具，造成调整不易，维修耗时，满足不了用户对机床的负荷率的要求，有的用户要求退货，严重影响了企业形象。

　　针对上述问题，经过分析研究，对主轴结构进行了如下改进设计，采用了如图(2)所示结构，投产试制后收到了较好效果。

　　(1)将图(1)主轴前支承97000双列圆锥滚子轴承5，改为图(2)3182000型双列向心圆柱滚子轴承15和8000型平面推力球轴承13的组合后，因径向力和轴向力分别由两种轴承各自承担，两方向的预紧力可单独调整，互不干涉，有利于轴承调到最佳状态，减少轴承发热。

　　(2)由于主轴11前后两处径向支承轴承2、9均采用3182000型双列圆柱滚子轴承，故两处的位置度即由轴承的精度和间隙决定，不受重力影响，便于安装，又因该轴承内圈为锥孔，间隙调整不用取下轴承，靠旋转螺母1.5调整内圈相对主轴轴向位置来调整径向间隙，螺母10，螺纹套3，在两轴承间隙调好后，可锁定轴承2、9内圈轴向位置，保持轴承间隙，不受外力影响，同时在维修时，旋转螺母10，螺纹套3向轴承方向移动，即可方便卸下轴承2、9，故主轴11的安装、拆卸、轴承间隙调整方便，且轴承精度保持性好。

　　(3)将图(1)中的轴承5，齿轮3与主轴6的圆柱面配合，改为图(2)中的轴承2、9，齿轮4与主轴11的锥面配合，便于定心、安装和拆卸，且有利于保护定位面。

　　3　结束语

　　由于是大型主轴，特点是体大量重，装拆不易，因此选择设计主轴结构时，必须突出强调:

　　(1)主轴位置精度，特别是卧式结构，要由轴承保证，安装后，不用调整，不受自重影响。

　　(2)轴与装在轴上的零件要便于装卸、测量、维修，有利于保护配合面，制造工艺性要好。

　　(3)主轴径向、轴向轴承应分开，可分别预紧调整，精度保持性要好，且不用拆卸，能随时方便的调整轴承间隙。

　　(4)在轴的支承方面，尽量采用两点支承，当主轴部件的支承跨距较大，超过最佳跨距很多或粗加工强力高速切削时，为了提高主轴部件的刚性和抗震性，采用三点支承，并且辅助支承点要靠近受力处，其中辅助支承轴承与配合面要保留适当间隙，避免三点支承因不同轴而造成主轴别劲，引起轴承损坏和主轴振动。

　　[参考文献]

　　[1]汪星桥.机床设计手册.机械工业出版社出版,1966

　　[2]顾维帮.金属切削机床.机械工业出版社出版,1984

　　作者简介:张安清(1966—),男,河南安阳人,安阳机床集团有限责任公司主任工程师。