重型滾齒機主軸靜壓軸承研磨工裝設計

張建州

（威海華東重工有限公司 技術中心，山東 威海 264200）

1 軸瓦加工要求

我公司通過引進德國希斯莊明技術制造重型、超重型數控滾齒機，該系列數控滾齒機滾刀主軸采用靜壓軸承結構設計，根據設計要求前后軸承軸瓦同軸度要求為0.005 mm，軸瓦表面粗糙度為Ra0.4（見圖1）。根據我公司現有加工設備情況，軸瓦的加工精度無法保證，必須設計一套手動靜壓軸承研磨工裝才能保證設計要求。

圖1 靜壓軸承結構

2 靜壓軸承研磨工裝的設計

2.1 靜壓軸承的加工工藝方案分析

根據對我公司現有加工設備精度的復量及確認，采用如下工藝方案對靜壓軸承軸瓦面進行加工：1）粗加工前、后軸瓦內孔及油腔，軸瓦內孔留1 mm 加工余量；2）將粗加工后前后軸瓦通過冷裝的方式鑲進已加工完刀架體中；3）在一臺數控落地銑鏜床上進行前、后軸瓦面的半精加工，軸瓦內孔預留0.06 mm 研磨量，將軸瓦面的同軸度保證在0.02 mm 以內，表面粗糙度為Ra1.6；4）通過手動研磨工裝對前后軸瓦面進行研磨精加工，滿足軸瓦同軸度0.005 mm、表面粗糙度Ra0.4 的設計要求。

2.2 具體結構設計

手動靜壓軸承研磨工裝由研磨桿1、前研磨套2、后研磨套3、螺母4、限位螺釘5 及手動扳杠6 組成（見圖2）。研磨套與研磨桿1 之間采用錐面定位，在研磨桿1 左右兩端分別加工有1∶20 錐面；前研磨套2 及后研磨套3沿圓周方向均勻加工有六道尺寸一致凹槽（其中五條未開通，一條為徑向通槽），通過配磨錐面實現與研磨桿1的精確定心，并通過兩個螺母4 實現軸向定位。在前研磨套2、后研磨套3 與研磨桿1 之間安裝有限位螺釘5，利用限位螺釘5 來傳遞研磨時的扭矩。在研磨桿1 左右兩端還加工有通孔，手動扳杠6 安裝在通孔中，轉動手動扳杠6 即可實現研磨工裝與靜壓軸承軸瓦面之間的相對運動實現研磨。

2.3 工裝精度控制及使用方法

靜壓軸承研磨工裝要解決的關鍵問題是前后軸承軸瓦同軸度及表面粗糙度的問題，其中表面粗糙度通過研磨可以輕易解決，難點是同軸度問題。

要解決前后軸瓦同軸度的問題，首先要保證工裝自身的同軸度在0.005 mm 以內。我們實際操作過程中工裝同軸度精度的控制方法如下：1）通過精密外圓磨床加工研磨桿1 兩端的1∶20 錐面，使其同軸度控制在0.003 mm以內；2）以研磨桿1 兩端的1∶20 錐面為基準，配磨前研磨套2 及后研磨套3 的內錐面，控制兩錐面的接觸率均在75%以上，確保配合錐面定心可靠；3）將前研磨套2、后研磨套3、螺母4 及限位螺釘5 均安裝到研磨桿1 上，確保螺母4 及限位螺釘5 定位可靠；4）將裝配好的研磨桿組件安裝到精密外圓磨床上，磨削前研磨套2 及后研磨套3 外圓至尺寸，確保兩外圓同軸度在0.003 mm以內。

因為研磨工裝重量較大，進行軸瓦研磨時，需將刀架體垂直放置。將研磨工裝垂直吊起，使調好的研磨膏均勻分布在前研磨套2 及后研磨套3 外圓上，緩慢地將研磨工裝放入刀架體靜壓軸承軸瓦中，安裝手動扳杠6，旋轉手動扳杠6，使研磨工裝與靜壓軸承軸瓦之間發生相對低速滑動，實現研磨加工。在研磨過程中，適當預緊前后軸套螺母4，調整檢驗前研磨套2 及后研磨套3 的外徑數值及同軸度，確保研磨加工精度。當前后軸承軸瓦內徑數值為時，將研具工裝安裝到精密外圓磨床上，將調整后的前研磨套2 及后研磨套3 外徑尺寸加工至，并檢驗最終同軸度保證在0.003 mm 以內。將調整后的研磨工裝放入刀架體靜壓軸承軸瓦中進行最終研磨，直至軸瓦內孔直徑達到圖紙要求。

3 結 語

我公司使用該研磨工裝加工的數控滾齒機主軸靜壓軸承軸瓦經實際驗證，軸瓦面完全滿足與主軸外圓柱面的配合要求，達到了主軸軸瓦的圖紙要求，不但保證了同軸度0.005 mm 及尺寸精度要求，而且表面粗糙度降到了Ra0.4 以下，順利完成了主軸軸瓦的加工。滾刀主軸最終裝配完成的端面及徑向跳動分別為0.008 mm 及0.006 mm，完全達到了設計要求。

［1］ 馮道.機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊［M］.合肥：安徽新華音像出版社，2005：1648-1658.