磨床主軸由靜壓軸承支撐改為滾動(dòng)軸承支撐的設(shè)計(jì)

吳敬，教傳艷，張樹(shù)偉

(1.沈陽(yáng)工學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110005;2.沈陽(yáng)水泥機(jī)械機(jī)電配件公司，遼寧沈陽(yáng) 110005)

磨床主軸由靜壓軸承支撐改為滾動(dòng)軸承支撐的設(shè)計(jì)

吳敬1，教傳艷1，張樹(shù)偉2

(1.沈陽(yáng)工學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110005;2.沈陽(yáng)水泥機(jī)械機(jī)電配件公司，遼寧沈陽(yáng) 110005)

分析了老式磨床主軸嚴(yán)重磨損帶來(lái)的不利影響，提出用滾動(dòng)軸承代替原靜壓軸承支撐的方案，論述了具體設(shè)計(jì)內(nèi)容及實(shí)施后體現(xiàn)出理想的效果。

磨床;主軸;滾動(dòng)軸承

企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益、降低產(chǎn)品成本是一項(xiàng)重要內(nèi)容。而降低生產(chǎn)成本也同樣重要，對(duì)老式設(shè)備進(jìn)行改造，用少量的資金，更換幾個(gè)零件，就可以讓老設(shè)備發(fā)揮作用。多年來(lái)某公司不斷對(duì)老設(shè)備進(jìn)行改造，節(jié)約大量購(gòu)置新設(shè)備的資金，大大降低生產(chǎn)成本，保證了經(jīng)濟(jì)效益的穩(wěn)步提高。

1 磨床主軸磨損影響分析

某公司一臺(tái)老式磨床，主軸采用靜壓軸承支撐，長(zhǎng)時(shí)間工作，主軸出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，原設(shè)計(jì)間隙是0.02～0.03 mm，而磨損后間隙為0.08～0.10 mm，由于主軸嚴(yán)重磨損，間隙增大，帶來(lái)嚴(yán)重不利影響:

(1)主軸工作時(shí)產(chǎn)生擺動(dòng)，影響砂輪擺動(dòng)，加工工件質(zhì)量下降;

(2)主軸剛性不足，導(dǎo)致線速度必須降低，否則將產(chǎn)生振動(dòng);

(3)軸承處溫度升高;

(4)主軸密封不嚴(yán)，潤(rùn)滑油污染，故障率增高。

經(jīng)研究認(rèn)為，只要將該磨床主軸及軸承進(jìn)行更換，就完全可以再利用。

2 主軸支撐軸承的選擇更換

在更換主軸設(shè)計(jì)時(shí)，圍繞主軸支撐軸承的選擇進(jìn)行論證。磨床主軸支撐軸承大體有3種:(1)動(dòng)壓支撐軸承;(2)靜壓支撐軸承;(3)滾動(dòng)軸承。原主軸支撐軸承采用靜壓支撐軸承，表現(xiàn)出制造復(fù)雜、潤(rùn)滑油要求高、輔助設(shè)施多、磨損后維修費(fèi)用高、維修難度大、工期長(zhǎng)等問(wèn)題。滾動(dòng)軸承支撐是繼動(dòng)壓軸承和靜壓軸承后而開(kāi)發(fā)的支撐裝置，具有剛性好、線速度高、輔助設(shè)施少、使用時(shí)間長(zhǎng)、故障率低、維修成本低等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)比較認(rèn)為，采用滾動(dòng)軸承作為主軸支撐較合適。

3 主軸設(shè)計(jì)

確定主軸采用滾動(dòng)軸承支撐，于是進(jìn)行主軸設(shè)計(jì)，總體尺寸不變，僅對(duì)安裝軸承部位進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。滾動(dòng)軸承采用SKF系列滾動(dòng)軸承，考慮主軸穩(wěn)定性和高精度要求，前端采用1個(gè)NN3020K型號(hào)軸承和2個(gè)BTM100A/B型號(hào)軸承組成軸承組，后端采用1個(gè)NN3020K型號(hào)軸承。圖1為主軸安裝軸承示意圖。

圖1 主軸安裝滾動(dòng)軸承示意圖

4 效果

按照新設(shè)計(jì)的滾動(dòng)軸承主軸制造一件主軸，安裝后，效果非常好，體現(xiàn)出滾動(dòng)軸承的優(yōu)勢(shì)。

(1)主軸安裝后，經(jīng)檢測(cè)，主軸前端表面徑向和軸向跳動(dòng)均不大于0.002 5 mm，解決了砂輪擺動(dòng)問(wèn)題，加工的產(chǎn)品精度和表面粗糙度得到改善，提高了產(chǎn)品質(zhì)量;

(2)主軸線速度提高，可達(dá)到50 m/s，提高了工作效率;

(3)軸承潤(rùn)滑采用脂潤(rùn)滑、自潤(rùn)滑方式，取消了原靜壓支撐軸承的輔助供油設(shè)施，解決了油污染問(wèn)題。

(4)軸承發(fā)熱、溫度升高現(xiàn)象消失，降低了機(jī)床故障率;

(5)主軸為整體式制造，當(dāng)主軸出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以整體更換，做到故障快速排除，不影響生產(chǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，很多過(guò)去認(rèn)為合適的設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐考驗(yàn)，逐漸暴露出問(wèn)題，靜壓軸承在過(guò)去設(shè)計(jì)的機(jī)床和設(shè)備里應(yīng)用普遍，而現(xiàn)在滾動(dòng)軸承已在很多場(chǎng)合代替了靜壓軸承，并發(fā)揮出優(yōu)勢(shì)，文中所述內(nèi)容，可以為生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備改造提供借鑒。

TH132

B

1001－3881(2014)8－172－1

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.057

2013－01－21

吳敬 (1957—)，男，學(xué)士，教授級(jí)高級(jí)工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械加工。E－mail:wujingab@yahoo. com.cn。