BLOHM的MC 系列磨床滾輪軸承選用

屠宏濤

作者通聯：中航工業西安航空發動機（集團）有限公司設備部 西安市未央區徐家灣 710021

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一、引言

隨著發動機性能和可靠性要求的不斷提高，發動機葉片的質量和產量都亟待提高。加工葉片的數控設備，其結構性能也需不斷改進，以提高葉片的產量和質量，滿足配套需求。某車間數控磨床MC607、MC407，承擔著繁重的葉片生產加工任務。由于設備運轉時間長，個別零部件有不同程度磨損，特別是滾輪軸承的磨損快，更換頻繁，更換周期長僅1個月，短則3～5 天。考慮到備件費用及維修工作量，根據長期積累的維修記錄和維修總結，通過分析比較，選出型號為B7008C和B7008E的兩種軸承均可供滾輪軸使用。

二、生產車間情況

某車間BLOHM的數控強力成型磨床MC607、MC407 承擔著繁重的生產、加工任務。隨著磨料磨具和高效磨削工藝（如高速磨削、強力磨削）的發展，以及磨床結構性能的不斷改進，磨削效率和經濟性在顯著提高，BLOHM 廠家生產的MC 系列的專用葉片加工磨床，以其獨特的結構性能和工作特性，在生產線上起著不可替代的作用。MC607、MC407的機械故障表現為滾輪軸承間隙大，滾輪軸承有異響。

三、結構及性能分析

BLOHM的數控強力成型磨床MC607、MC407 機床本體中的砂輪主軸、滾輪軸及其支撐部分，應具有較高的回轉精度、剛度、抗振性及耐磨性。砂輪主軸的運轉是由主軸伺服電機驅動，滾輪軸由伺服電機通過同步齒形帶傳動，再經過短軸（滾輪軸后支撐軸）將主運動傳遞給滾輪軸，使滾輪軸高速旋轉。該系列的磨床工作時，通常是滾輪修整主軸砂輪，砂輪磨削被加工零件的待加工表面，這是一個連續的工作過程，并且經常在試磨第一個工件達到要求的直徑尺寸后，就要記錄相應的滾輪位置數據和砂輪直徑尺寸，這些都調整好后，就可加工同一批零件，使其達到所需的尺寸，即達到零件的設計尺寸。這要求滾輪軸保證高轉速下運轉平穩，所以滾輪軸的軸承部分應具有高的旋轉精度、足夠的剛度、抗振性以及較長的使用壽命。

該系列磨床滾輪軸的前、后支撐短軸，各采用兩個超高精密的角接觸球軸承，型號為EX407CE3UM SNFASA，Fribourg,接觸角25°。后端短軸的軸承用8個等厚度的碟簧片預緊，通過外端面的壓蓋頂緊軸承外圈，產生預緊力，并固定于機床本體的殼體上。這種結構，在主軸熱變形伸縮或軸承磨損后，軸承仍能保持穩定的預緊力。前端短軸也是通過壓蓋及內、外墊圈的厚度差，對滾輪軸承進行預緊。滾輪支撐短軸的前、后端口都用密封圈密封。要保證滾輪軸的穩定性和旋轉精度，關鍵是如何選擇滾輪軸的軸承。

經過長期的經驗總結，發現FAG 品牌的型號為B7008C，B7008E的兩種軸承，均可替代型號為EX407CE3UM SNFASA，Fribourg的原裝軸承，均能達到滾輪軸的各項精度要求。B7008C的軸承中“B”表示超高精密級，7 表示角接觸球類，“0”表示特輕（1）系列，“08”為內圈內徑的五分之一，“C”表示接觸角為15°（角接觸球軸承的滾動體與外圈滾道接觸點（線）處的法線N-N 與半徑方向的夾角叫做接觸角）。B7008E 軸承中前五位字母及數字表示的含義與以上相同，只是最后一位字母“E”表示加強型，即內部結構設計改進，增大軸承承載能力，主要是徑向承載能力。

四、選擇滾動軸承時應考慮的主要因素

選擇滾動軸承時應先選擇類型，再選擇尺寸，正確選擇滾動軸承時應考慮的主要因素如下。

1.軸承所受的載荷

載荷較大時，應選用線接觸的滾子軸承；載荷較小時，應選用點接觸的球軸承；軸承承受純軸向載荷時，選用推力軸承；承受純徑向載荷時，可選用向心軸承；當軸承在承受徑向載荷的同時，還承受不大的軸向載荷時，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當軸向載荷較大時，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或者選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結構，分別承擔徑向載荷和軸向載荷。

2.軸承的轉速

當軸承的轉速較高時，宜選用球軸承；當軸承的轉速低時，可用推力球軸承、滾子軸承。

3.軸承的調心性能

軸的中心線與軸承中心線不重合、支點跨距大、軸的彎曲變形大或多支點軸，可選用調心軸承；圓柱滾子軸承、滾針軸承以及圓錐滾子軸承對角度偏差敏感，宜用于軸承與座孔能保證同心、軸的剛度較高的地方。

4.軸承的安裝和拆卸

當軸承座沒有剖分而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時，應優先選用內外圈可分離的軸承（如圓柱滾子軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承等）。當軸承在長軸上安裝時，為了便于裝拆，可以選用其內圈孔為1∶12的圓錐孔的軸承。

由于機床現狀的復雜性，軸承的選擇不應指望一次成功，必須在選擇、校核以及使用的全過程中，反復分析比較和總結，才能選擇出符合機床實際要求的較好的軸承。

對角接觸球軸承應進行受力分析，分析軸承支點處的徑向反力和軸向力。由于角接觸球軸承受徑向載荷作用時，存在接觸角的關系，必在其內部產生出派生的軸向力，使得軸承軸向力的確定變得較為復雜。一般過程是根據徑向載荷，求出派生軸向力，根據軸承壓緊和放松，確定軸承的軸向力。接觸角越大，派生的軸向力越大，軸向承載能力也越大。根據該系列磨床滾輪的實際工作、受力情況以及正確選擇軸承應考慮的主要因素綜合分析后，可推斷出其所需的軸承應為角接觸球軸承，并且接觸角越小越好。這樣，軸向受力較小，可保證滾輪軸穩定工作。

五、結論

綜上分析可知，型號為B7008E的角接觸球軸承，其內部結構在B7008C的基礎上進行了設計改進，被稱為“加強型”，其承載能力有所增強，轉速及旋轉精度也高，使用壽命較長，能夠滿足滾輪軸正常工作時所需的各項性能要求。使用該軸承可以減少滾輪間隙，降低滾輪軸運轉故障率，在保證機床正常運行的情況下，軸承的使用壽命更長。同時，對此類設備在一定時期內的故障頻率、故障停機時間、維修總費用及月平均費用，都有不同程度的降低和減少。