3-74  C620车床产生锥度的原因分析

全川生

某台C620-1车床在加工轴类零件时产生锥度较大，以致不能加工精度稍高的轴类工件。机修工和操作者查找原因，在静态下测试：机床导轨精度合格，主轴线对导轨的平行度也合格，用检验心棒检测主轴径向跳动、轴向窜动不超差的情况下，就此问题提出分析和论证。

车床工作时受主切削力的影响各部件都会产生变形。当切削速度v，切削深度a_p和进给量f增大时，主切削力会相应增大，当工件的强度、硬度高时，主切削力也随之增大。车床主切削力在通常情况下是定向的, 它由切向力P_z ，径向力P_y和轴向力P_x合成(如图1)。主切削力P通过工件传递给主轴, 再通过轴承传递到主轴箱前后轴承孔。前后轴承孔长期受定向力的作用产生弹性和塑性变形。尤其是主轴前端轴承孔的受力较大，通常大于主切削力。前轴承孔产生塑性变形的可能性也大。当切削力通过主轴传到前轴承时，由于轴承的外圈属于薄壁零件，在外力的作用下产生弹性变形，变形的方向与受力的方向相同(如图2)，轴承外圈局部产生椭圆，轴承外圈变形将力传递到轴承孔表面，在局部接触面上产生了较大的压力。主轴箱由灰铸铁制成，灰铸铁的组织晶粒粗大，在压应力作用下，组织晶粒产生扭曲变形，当压应力超过灰铸铁极限时，前端轴承孔产生塑性变形而不能回复到原来状态。轴承材料是轴承钢，在切削外力消除后，轴承外圈回复到原来状态。当机床无载荷时，在变形后的轴承孔与轴承外圈之间形成较大的间隙(如图3)。车床空载时检验主轴对导轨的平行度，由于轴承外圈处于不变形状态，主轴的位置精度不会受轴承孔椭圆度的影响。但随主切削力增大，轴承外圈向间隙方向变形，前轴承及轴心线也向变形方向位移。切削抗力越大，变形越大，主轴中心线位移也越大。这时机床主轴线对导轨的平行度超差，加工出的轴类工件就会产生较大锥度(如图4)。

机床使用期越长, 主箱体孔发生永久变形的可能性越大, 因此对旧机床大修时, 要注意检测主轴箱前轴承孔的精度。