動(dòng)壓主軸抱軸原因分析及解決措施

王志偉，陳乃豪，張占鋒

(新鄉(xiāng)日升數(shù)控軸承裝備股份有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453700)

3MK13系列軸承磨床的砂輪架主軸要求高轉(zhuǎn)速、高精度、重載且單向恒速，因此，多采用軸瓦式動(dòng)壓軸承。砂輪主軸磨削過程中，時(shí)有發(fā)生主軸卡死的現(xiàn)象，俗稱“抱軸”[1-3]，如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施，將會(huì)給設(shè)備和生產(chǎn)造成較大損失。

1 砂輪主軸結(jié)構(gòu)及原理

3MK136內(nèi)圈滾道磨床的砂輪軸結(jié)構(gòu)如圖1所示，其動(dòng)壓軸承采用三片軸瓦式結(jié)構(gòu)，軸瓦由球頭螺釘(均布)支承，軸瓦與砂輪軸調(diào)整一定間隙后，鎖緊球頭螺母；將兩止推墊調(diào)整至相對(duì)固定的位置，鎖緊軸向螺母使砂輪軸軸向定位；安裝前、后凸緣套，將潤滑油導(dǎo)入油腔，安裝前、后凸緣徑向密封。

1—砂輪軸；2—前凸緣；3—前凸緣套；4—推力墊；5—軸向螺母；6—砂輪架體；7—后凸緣套；8—后凸緣； 9—球頭螺母；10—球頭螺釘；11—軸瓦

動(dòng)壓主軸的基本工作原理為：每塊軸瓦的支承球面中心在圓周方向上距中心線有一偏心距，當(dāng)砂輪軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，在油液作用下，三片軸瓦各自繞球頭螺釘?shù)那蛎鏀[動(dòng)至平衡位置，從而形成3個(gè)楔形縫隙，把潤滑油從大口帶向小口，產(chǎn)生壓力油楔，在軸瓦與砂輪軸之間形成油膜，使砂輪軸浮在三片軸瓦中間。

2 抱軸原因及應(yīng)對(duì)措施

砂輪軸抱軸產(chǎn)生的原因有多種，根據(jù)抱軸產(chǎn)生的部位，分為徑向和軸向2種。

2.1 徑向抱軸

2.1.1 軸瓦與砂輪軸發(fā)生干摩擦

徑向抱軸最常見的是軸瓦與砂輪軸之間發(fā)生干摩擦，占總抱軸率的60%以上。主要原因是鐵屑、砂粒等雜質(zhì)侵入軸瓦與砂輪軸之間，使軸瓦和砂輪軸產(chǎn)生環(huán)狀劃傷、拉毛，破壞了承載油膜，從而導(dǎo)致抱軸。

采取措施：裝配前去除每個(gè)零件的尖角毛刺，并仔細(xì)清理、清洗，砂輪架腔內(nèi)要進(jìn)行徹底清洗；維修過程中要注意清潔；添加潤滑油要經(jīng)過精過濾，過濾精度不小于0.5 μm，潤滑油定期更換等。

2.1.2 軸瓦與砂輪軸間隙過小

軸瓦與砂輪軸之間一般要求保持0.008～0.025 mm的間隙，若間隙過小，可能導(dǎo)致抱軸。

(1)機(jī)床在工作中由于振動(dòng)或其他原因使支承軸瓦的球頭螺釘松動(dòng)，上部軸瓦由于自重下垂，貼在砂輪軸上，使?jié)櫥蜔o法進(jìn)入軸瓦與砂輪軸之間，導(dǎo)致抱軸。因此，要嚴(yán)格控制軸瓦與砂輪軸的間隙，合適的間隙可以使油膜剛度和砂輪軸回轉(zhuǎn)精度提高。調(diào)整至合適間隙后將球頭螺釘上的鎖緊螺母擰緊。當(dāng)調(diào)整間隙為0.015 mm左右，運(yùn)轉(zhuǎn)主軸跳動(dòng)為0.005 mm時(shí),可使磨加工工件的表面粗糙度Ra達(dá)到0.05 μm。

(2)砂輪軸、軸瓦整體溫升過高，零件過度膨脹，導(dǎo)致軸瓦與砂輪軸直接抱死。該情況的發(fā)生一般是因?yàn)闈櫥到y(tǒng)上的散熱器出現(xiàn)故障，未能正常散熱，導(dǎo)致潤滑系統(tǒng)溫度過高。可以在主軸潤滑系統(tǒng)安裝溫控檢測(cè)裝置，當(dāng)潤滑系統(tǒng)溫升超過20 ℃時(shí)，溫控裝置進(jìn)行預(yù)警。

2.1.3 砂輪軸與兩端凸緣摩擦

少數(shù)情況下會(huì)出現(xiàn)砂輪軸與兩端凸緣內(nèi)孔干涉，嚴(yán)重時(shí)會(huì)研傷主軸，甚至抱軸。這是因?yàn)橥咕墐?nèi)孔與主軸的間隙不等(不同心)，局部過小時(shí)，在砂輪軸皮帶張緊力作用下產(chǎn)生干涉。

采取措施：在安裝前、后凸緣時(shí)，先用0.02 mm的塞尺檢驗(yàn)，保證凸緣內(nèi)孔與砂輪軸保持較小而相等的間隙，適當(dāng)張緊砂輪軸皮帶后，砂輪軸前后兩端產(chǎn)生微量位移，砂輪軸與凸緣內(nèi)孔仍不得干涉。較為理想的方法是砂輪軸皮帶輪采用卸荷裝置，以消除張緊皮帶輪產(chǎn)生的徑向力，同時(shí)也可以阻隔砂輪電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。

2.2 軸向抱軸

軸向抱軸主要由主軸軸肩與前、后止推墊之間干涉引起。由圖1可知，砂輪軸的軸向定位是依靠鎖緊螺母把兩止推墊調(diào)整到相對(duì)固定的位置，約束主軸的軸肩而定位。在正常狀態(tài)下，軸肩與兩止推墊之間保持有一定的間隙，在受熱狀態(tài)下仍要求有微量間隙，如果此間隙過小將可能產(chǎn)生軸向抱軸。

零件加工不合格，主軸與前、后凸緣不同軸，兩止推墊與軸肩前后兩面不平行，也將引起主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中與兩止推墊發(fā)生間歇性摩擦，導(dǎo)致抱軸。

因此，正常狀態(tài)下保持軸肩與兩止推墊之間間隙為0.005～0.01 mm，并且軸向鎖緊螺母緊固，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不允許有松動(dòng)；在裝配調(diào)整過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸時(shí)不能有偏沉現(xiàn)象，且軸肩與止推墊間的軸向間隙要相等。

3 結(jié)束語

通過對(duì)動(dòng)壓主軸抱軸原因的分析，可發(fā)現(xiàn)動(dòng)壓主軸裝配和調(diào)整是一項(xiàng)關(guān)鍵工作。實(shí)現(xiàn)動(dòng)壓主軸正常工作的必要條件為：(1)清潔裝配；(2)軸瓦與砂輪軸保持一定的間隙，有充足的潤滑油；(3)適當(dāng)?shù)钠埦o力；(4)軸肩與止推墊在受熱狀態(tài)下仍保持有微量間隙；(5)前、后軸承應(yīng)有較高的同軸度。