磨床主軸由靜壓軸承支撐改為滾動軸承支撐的設計

吳敬，教傳艷，張樹偉

(1.沈陽工學院，遼寧沈陽 110005;2.沈陽水泥機械機電配件公司，遼寧沈陽 110005)

磨床主軸由靜壓軸承支撐改為滾動軸承支撐的設計

吳敬1，教傳艷1，張樹偉2

(1.沈陽工學院，遼寧沈陽 110005;2.沈陽水泥機械機電配件公司，遼寧沈陽 110005)

分析了老式磨床主軸嚴重磨損帶來的不利影響，提出用滾動軸承代替原靜壓軸承支撐的方案，論述了具體設計內容及實施后體現出理想的效果。

磨床;主軸;滾動軸承

企業提高經濟效益、降低產品成本是一項重要內容。而降低生產成本也同樣重要，對老式設備進行改造，用少量的資金，更換幾個零件，就可以讓老設備發揮作用。多年來某公司不斷對老設備進行改造，節約大量購置新設備的資金，大大降低生產成本，保證了經濟效益的穩步提高。

1 磨床主軸磨損影響分析

某公司一臺老式磨床，主軸采用靜壓軸承支撐，長時間工作，主軸出現嚴重磨損，原設計間隙是0.02～0.03 mm，而磨損后間隙為0.08～0.10 mm，由于主軸嚴重磨損，間隙增大，帶來嚴重不利影響:

(1)主軸工作時產生擺動，影響砂輪擺動，加工工件質量下降;

(2)主軸剛性不足，導致線速度必須降低，否則將產生振動;

(3)軸承處溫度升高;

(4)主軸密封不嚴，潤滑油污染，故障率增高。

經研究認為，只要將該磨床主軸及軸承進行更換，就完全可以再利用。

2 主軸支撐軸承的選擇更換

在更換主軸設計時，圍繞主軸支撐軸承的選擇進行論證。磨床主軸支撐軸承大體有3種:(1)動壓支撐軸承;(2)靜壓支撐軸承;(3)滾動軸承。原主軸支撐軸承采用靜壓支撐軸承，表現出制造復雜、潤滑油要求高、輔助設施多、磨損后維修費用高、維修難度大、工期長等問題。滾動軸承支撐是繼動壓軸承和靜壓軸承后而開發的支撐裝置，具有剛性好、線速度高、輔助設施少、使用時間長、故障率低、維修成本低等優點。經過比較認為，采用滾動軸承作為主軸支撐較合適。

3 主軸設計

確定主軸采用滾動軸承支撐，于是進行主軸設計，總體尺寸不變，僅對安裝軸承部位進行相應改進。滾動軸承采用SKF系列滾動軸承，考慮主軸穩定性和高精度要求，前端采用1個NN3020K型號軸承和2個BTM100A/B型號軸承組成軸承組，后端采用1個NN3020K型號軸承。圖1為主軸安裝軸承示意圖。

圖1 主軸安裝滾動軸承示意圖

4 效果

按照新設計的滾動軸承主軸制造一件主軸，安裝后，效果非常好，體現出滾動軸承的優勢。

(1)主軸安裝后，經檢測，主軸前端表面徑向和軸向跳動均不大于0.002 5 mm，解決了砂輪擺動問題，加工的產品精度和表面粗糙度得到改善，提高了產品質量;

(2)主軸線速度提高，可達到50 m/s，提高了工作效率;

(3)軸承潤滑采用脂潤滑、自潤滑方式，取消了原靜壓支撐軸承的輔助供油設施，解決了油污染問題。

(4)軸承發熱、溫度升高現象消失，降低了機床故障率;

(5)主軸為整體式制造，當主軸出現問題時，可以整體更換，做到故障快速排除，不影響生產。

5 結束語

隨著科學技術的進步和發展，很多過去認為合適的設計方案，經過多年的實踐考驗，逐漸暴露出問題，靜壓軸承在過去設計的機床和設備里應用普遍，而現在滾動軸承已在很多場合代替了靜壓軸承，并發揮出優勢，文中所述內容，可以為生產企業設備改造提供借鑒。

TH132

B

1001－3881(2014)8－172－1

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.057

2013－01－21

吳敬 (1957—)，男，學士，教授級高級工程師，研究方向為機械設計、機械加工。E－mail:wujingab@yahoo. com.cn。