李哲鑫
（長慶油田分公司機械製（zhì）造（zào）總廠）

　　隨著機床不斷（duàn）地向高轉速、高精度和高效率等方向發展，對主軸的轉速要求越來越高。但機床主軸組件在設計、製造（zào）和裝配過程中不可避免的會產生由結構、材質及裝配等原因引起（qǐ）的重心偏離旋（xuán）轉中心的現象，使機床產生振動、噪音軸承發熱等，轉速越高不平衡引起的（de）振動越劇烈。由於受到製造工藝、裝配質量、單（dān）件（jiàn）質量和零件形狀不對稱（chēng）等影響，主軸在整體裝配（pèi）後旋轉時會出現重心偏離主軸中心旋轉的現象即所謂主軸旋轉（zhuǎn）不平衡（héng）。主軸旋轉不平衡會使主軸產生（shēng）振動並產生噪聲（shēng）和發熱（rè）。

　　通過對主軸（zhóu）進行動平衡校核能有（yǒu）效的減小主軸、軸承的振動，從而達到降（jiàng）低主軸溫升、提高主軸軸承使用壽命的目的。TK6920落（luò）地銑鏜床（chuáng）主軸在動平衡矯正時（shí）采用上海SCHENCK臥式動平（píng）衡機，方法為剛（gāng）性軸動平衡法，即在固定轉速下進行（háng）動平衡，該方法能夠保證（zhèng）主軸在一定範圍工（gōng）作轉速下達到平衡。根據ISO1940對不同類型的轉（zhuǎn）子動平衡精度等級的規定，精密主軸組件可采（cǎi）用G2.5、G1和（hé）G0.4級。本文範例機床（chuáng）TK6920數控落地銑鏜（táng）床（chuáng）主軸動（dòng）平衡精（jīng）度等級采用G0.4級。此機床的Z高轉速為1800r/min，根據ISO1940-1973標（biāo）準規定其（qí）動平衡等級按照以下（xià）公（gōng）式進（jìn）行（háng）計算：

G＝eω/1000　　（1）

　　式中，G是動平衡等級（mm/s）；e是主軸的偏（piān）心距（mm）；ω是弧度（rad/s）。

e＝G1000/ω　　（2）

　　剩餘不（bú）平（píng）衡量U與主軸（zhóu）質量m的（de）關係式為

e＝U/m　　（3）

　　式中（zhōng），U是允許不平（píng）衡量（g·mm）；m是主軸質量（kg）。

　　根據公（gōng）式（3）可（kě）得

U＝em　　（4）

　　TK6920數控落地銑鏜床主軸組件相應參數為：總質量為1600kg、工作Z高轉速為1800r/min。按照主軸精度標準選用動平衡精度（dù）等級G0.4級，根據上述公式可以計算出主（zhǔ）軸的允許不平衡（héng）量（liàng）

ω＝2πn/60＝2×3.14×1800/60＝188.4rad/s　　（5）

　　將188.4（rad/s）代入公式（2），得

e＝0.4×1000/188.4＝2.12mm

　　根據（jù）公式（4），可得

U＝2.12/1000×1600×1000＝3392g·mm

　　由於主軸動平衡需在兩個校核麵校核，所（suǒ）以每個校核麵的允許不平衡量為（wéi）3392/2＝1696g·mm。

　　主軸在進（jìn）行動平衡矯正時需要在主（zhǔ）軸上去（qù）除相應（yīng）質量的材料，由於主軸本身結構限製不能去除材（cái）料，因此可以選（xuǎn）用增加（jiā）外置動平衡套的（de）方式進行去料調整。附圖所示為主（zhǔ）軸帶動平衡套的主軸結構。其主軸平衡組件由L001墊圈（聯接盤）、L002調整墊圈（動平（píng）衡套）、L003調整墊圈（動平衡套）、主軸（zhóu）、銑軸、隔套、齒輪和夾刀（dāo）機構等組成。

TK6920數控落地銑鏜床主軸動平衡示意圖

　　L001墊圈（聯接盤）用於主（zhǔ）軸與（yǔ）動平衡機的聯接，L002、L003動平衡套用螺栓將其固定在主軸外徑上（shàng），在L002、L003上打孔用於去除（chú）不平衡量，這種方法動平衡套由多個螺栓固定主軸上，相當於與主軸是一個整體，不（bú）存（cún）在離心力過大動平衡塊脫落現象（xiàng）。由（yóu）於主軸轉速較高，如果采用增加質量的方法實現動平衡，由於離心力的作用增加的平衡塊容易在（zài）旋轉的過程脫離，造成動平衡失效，平衡塊如果掉落在主軸軸承或有相（xiàng）對位移的部件上（shàng）還將引起故障，因此將采取去除材料的（de）方式進行平衡（héng）校正。附（fù）圖中主軸（zhóu）的（de）不平衡主要由單件的（de）質量分布不均造成，根據機床的主軸加工工藝分析，不平衡量主要是主軸長度過長其內孔在加工過程中前後孔同軸度、撓度超差引（yǐn）起質量分布不均。如果單獨對銑軸和主軸自（zì）身做（zuò）動平（píng）衡校核則在後續安裝內（nèi）部的夾（jiá）刀機構後將（jiāng）影響裝配後的動平衡效果，因此（cǐ）需要將（jiāng）夾刀機構與主軸各相關的組件全部裝配完成後，再對主軸組件整體進行動平衡校（xiào）核。

　　在裝配主軸動平衡組件時應該根據（jù）實際裝配情況進行裝配，首先使用螺旋測微器測量軸承的（de）厚度（dù）、隔套的厚度，確定（dìng）銑軸隔套（tào）在銑軸軸向位置（zhì）尺寸（cùn），然後用頂（dǐng）絲（sī）將隔套固定在銑軸上保證隔（gé）套在軸向（xiàng）和徑向的位置固定且不能產生運動，打好字頭做（zuò）好（hǎo）標記避免動平衡校核（hé）後重（chóng）新裝配（pèi）銑軸時隔套位置錯誤導致動平衡失效。銑軸上的鎖緊螺母由於自身質量分布不均（jun1）勻，因此在進行動平（píng）衡（héng）校核時必須將鎖緊螺母與銑（xǐ）軸把合位置做好（hǎo）固（gù）定標記，保證（zhèng）動平衡校核（hé）後裝配時的（de）位置與其（qí）一致。

　　總之，主軸動平衡的目的是不僅保證主軸在動平衡機上平衡而且要在主軸工作時（shí）同樣保（bǎo）證（zhèng）平衡（héng）。因此在設計主軸時，要考慮主（zhǔ）軸的材質（zhì）、結構形式及（jí）支撐形式，又要對（duì）影響動平衡的原因進行多方麵的具體分析找出真正的原因，采取措施（shī）分別（bié）消除，保證機床主軸在工作時的良好（hǎo）平衡性（xìng）。

來源：《金屬加工（冷加工）》雜（zá）誌