摘　要：根据数控车床主轴箱结构特点及实际拆检情况的分析，找出了主轴箱产生异常噪声的主要原因，并对主轴轴承预紧量与轴承寿命、主轴刚性之间关系等进行了分析，采取了相应的控制措施，使主轴箱异常噪声得以有效解决，实践证明，这些措施具有一定的通用性。
　　关键词：主轴箱；轴承预紧量；异常噪声；间隙；过盈
　　我公司生产的MJ-50数控车床整机噪声要求不大于83dB（A），主轴箱部件噪声要求不大于78dB（A），而且不允许有异常噪声。但实际MJ-50CNC主轴箱部件异常噪声的发生率相当高，由此返修率达80%左右，严重影响了产品质量和生产周期。
　　1　异常噪声的特征
　　图1为主轴箱结构示意图，主轴固定端前支承为一个双列圆柱滚子轴承（NN3024），二个角接触球轴承，前者承受径向载荷，后者承受轴向载荷。浮动端后支承为一个双列圆柱滚子轴承（NN3020）。主轴Z高转速3500r/min。此结构配置的特点是径向负载能力大，有较高的刚度和精度，但对噪声的控制不利。在实际运转中经常产生“哧啦...哧啦...”的异常噪声，有时连续响，有时间断响，有时高速时响，有时中、低速时响。总之，这种异常噪声时有时无，毫无规律。 　　2　产生异常噪声的原因
　　可能引起异常噪声的因素如图2所示。我们在拆检有异常噪声的MJ-50CNC主轴箱时，发现绝大多数轴承滚道已研出相当明显的痕迹，严重的已出现剥落和点蚀现象。滚动轴承NBμ15润滑脂已严重污染，这与轴承配合情况和清洁度均有很大关系。对拆检零件精度检测结果如下： 　　（1）前、后轴承套与箱体孔配合过盈0.008～0.025mm。
　　（2）前、后轴承套与轴承外环配合过盈0.005～0.02mm。
　　（3）轴承预紧量过大，用手轴向提压轴承外环相当费劲，通过重新预紧测算，径向预紧量在0.01mm左右（不包括轴承套与箱体孔、轴承外环的过盈配合量）。
　　（4）前后轴承套圆度0.002～0.006mm，个别达0.01mm。
　　（5）前后轴承端盖轴向预紧量0.04～0.09mm。
　　（6）有的主轴箱高速运转时有振感，但主轴组件动平衡精度均达G2.5级，符合要求。
　　（7）主轴后端皮带轮槽径向圆跳动0.02～0.07mm。
　　（8）主轴箱前后箱体孔圆度、同轴度在0.005mm之内。
　　（9）主轴与轴承锥孔接触面积60%～80%。
　　（10）主轴各项精度基本合格。
　　综合以上因素，引起异常噪声的主要原因为：
　　（1）主轴箱体孔与轴承套、轴承套与轴承外环配合过盈量过大，引起轴承变形；
　　（2）轴承预紧量过大，引起轴承变形；
　　（3）各件清洁度低，特别是轴承，污物损伤滚道或使润滑脂失效；
　　（4）轴承端盖轴向预紧量过大，引起轴承外环不均匀变形。
　　3　解决措施
　　3.1调整轴承预紧量
　　从NSK NN3020双列圆柱滚子轴承为例，分析轴承径向间隙与轴承寿命、刚性之间的关系。从图3可以看出，轴承径向间隙在-0.003～0.004mm较为合理，过盈0.002mm时疲劳寿命Z高，过盈量再增加，则寿命急剧下降。 　　从图4可知，轴承径向过盈大于0.002mm时，轴承径向位移小，主轴刚性较好;当轴承存在间隙时，刚性明显变差。 　　综合轴承间隙与疲劳使用寿命和刚性之间的关系，以及查阅的有关此类轴承预紧量的经验数据和理论分析资料，Z后将轴承径向预紧量目标值确定为过盈0.001～0.005mm。为此，我们控制以下几项精度：
　　（1）主轴箱体孔与轴承套配合过盈0～0.004mm。
　　（2）轴承与轴承套配合过盈0～0.004mm。
　　（3）轴承预紧时（主轴和轴承未装入轴承套之前），内外环的间隙控制到0，且凭手感轴向提、压外环稍用力即能使外环移动。
　　3.2轴承端盖轴向预紧量调整
　　从图5和图6可以看出，预紧量δ<0.04mm时，轴承外环内径变形量在0.0015mm左右；预紧量到0.08mm时，变形量急剧增大。但预紧量过小会影响主轴精度，我们选定δ=0.02～0.05mm。 　　3.3清洁度、恒温要求
　　主轴箱部件装配要求在恒温、净化室内进行，这样既保证了环境的清洁度，又避免了环境温度变化对零件配合公差的影响。装配时，各零部件必须严格清洗，特别是轴承必须用航空汽油反复清洗。
　　3.4其它精度控制
　　（1）主轴后端皮带轮槽径向圆跳动不大于0.03mm。
　　（2）主轴箱体孔、轴承套内、外圆圆度不大于0.003mm，圆柱度不大于0.003mm。
　　（3）轴承内环与主轴接触面积不少于80%。
　　4　验证结果
　　严格按照上述要求组织生产了8台MJ-50CNC主轴箱部件，经过部件试运转，整机调试均未产生异常噪声。
　　MJ-50数控车床批量生产至今已4年多，主轴箱合格率达100%，一次性装配合格率均在95%以上。从此以后，在MJ-520CNC、MJ-630CNC等数控车床上也采取上述措施，均获得了满意的结果。如今我公司MJ系列数控车床已远销美国、德国、意大利等国，受到国内外用户的好评。