提高机床主轴轴承的工作精度

山西省忻州市技工学校　孟巧香

　　摘　要：介绍了提高机床主轴轴承工作精度采取的措施，具体分析了提高动压滑动轴承，滚动轴承工作精度的方法，讨论了利用液体静压轴承代替原有的动压滑动轴承或滚动轴承以度既有静压作用叉具有动压作用的静压、动静压轴承。

　　关键词：提高；主轴轴承；工作精度

　　对于机床主轴支承部件轴承要求是保证在各种工作条件下（荷、转速等），主轴有很高的轴向和径向工作精度，具体措施有：

　　1　对于动压滑动轴承

　　动压滑动轴承种类繁多，基本分为单油楔（二半瓦、外锥或内锥切缝式整体瓦等）、多油楔（三瓦、五瓦、整体薄壁弹性瓦等）两大类。具体结构形式不下四五十种。

　　外圆、平面、螺纹磨床以及旧式卧式车床和镗床等多应用动压油动轴承。提高这类轴承工作精度的途径是：

　　（1）要使轴瓦的工作表面光洁平整，这是动压轴承要形成良好的动压油膜的先决条件之一。前已提及，主轴轴颈表面精度依靠磨削、研磨、抛光等来实现，但轴瓦表现精度通常是采用与主轴合研的方法达到。台研时（常用工艺主轴或研磨棒），能够消除在加工或刮研过程中所留下的微观上存在高低不平。它对方轴运动过程中压力油膜起着卸荷作用，因而使油膜压力下降。

　　轴瓦的终加工除研磨和抛光外，精镗加工工艺也较为理想。

　　整体抛光技术是应用主轴本身对轴瓦进行表面的抛光：整体研磨技术是应用与主轴尺寸一致的研磨棒对轴瓦表面进行研磨，其基本原理和方法是一致的。目的是保证轴瓦表面高的质量及多油楔轴承的支承件接触刚度引起重视，不论是采用球头支承螺钉或轴承外壳与箱孔内壁接触的支承方法。均应采用单配研磨达到80％以上的接触率；

　　（2）尺可能减少轴承中形成油膜的间隙，提高其油膜刚度。

　　短三瓦自动调位轴承由于长径比小（0.75-0.8），且球面支承能在径向和轴向自动词位，因此能有效地消除边侧压力，工作间隙可调至0.01mm-0.015mm（热态间隙为0.005mm～0.008mm）。轴承静态刚度可达100N/μm，主轴回转精度能达到0.002mm。而且加工工艺和调整简单，所以在各类磨床改造中广泛应用；

　　（3）采用压力循环式的强追润滑，能够降低轴瓦的工作温度，使机床在工开始工作后的较短时间内达到稳定的工作温度。这不仅能够生产效率，而且还有利于减少轴承工作间隙，提高主轴回转精度及稳定性。

　　2　对于滚动轴承

　　主轴的滚动轴承结构，由于能够适应各种工作条件如载荷、速度等的变化，并有施加预负荷以完全消除轴承间隙的优点.此外还具有磨损小、易于维修等优点，所以普遍应用于各类机床的主轴部件中。而且在改装各类旧式车床和镗床主轴部件时，也广泛采用和滚动轴承代替滑动轴承。其缺点是滚动件在滚道中轮流工作，它们的刚性是变化的，因此减振性能较差。

　　对于大中型机床主轴部件精化改造中，提高滚动轴承精度的方法除采用高精度的轴承代替原来轴承外，还可以对轴承进行提高精度的研磨超差。如转速低、尺寸大的立车工作台轴承，长期使用后精度超差，其局部超整位置可以通过对轴承的滚道及滚动件（滚柱、滚子）解体后逐个检定，并对超差的部位、零件进行研磨修复，同时提高其几何精度。再组装后的轴承，精度可以高于出厂标准。

　　此外，提高滚动轴承安装精度，是修理及改装中普遍采用的施工方法。即应用误差相位补偿法，使成对安装的轴承副的误差相到抵消一部分。

　　老式车床和镗床的主轴前轴承多采用滑动轴承。当切削速度较高时，滑动磨擦温升起轴承发热。前轴承受力大，磨损较快，则轴承间隙增大，主轴回转精度降低。间隙大小虽可调整，但调整工作量大，且调整后，轴承孔径变为多棱形，精度难以保证。目前对这类机床的改造，广泛采用滚动轴承代替原有滑动轴承结构。改装中对前轴承选用双列向心短圆柱滚子轴承，刚性好、精度高、高速不易发热。

　　用滚动轴承代替滑动轴承的改装方法，对于各类车床比较容易，只要在主轴轴承安装位置的箱体孔进行适当加工即可达到要求。但对于卧式镗床，这种改装方法的工作量就很大。因为好几对轴承要装入镗床主轴箱中的空心主轴，花盘主轴及箱体孔之间，则除箱体孔应加工外，还要对上述二层主轴改变轴向尺寸，即要重新设计和制造，要花费许多材料及工时，增加改装费用。而且改装后主轴前部轴承集中，引起温升增高，所以必须加强润滑功能，以减少热变形对主轴工作精度的影响。因此，对这样的改造方案，必须进行详细的技术经济分析，在技术可行、经济合理前提下，方可采用。

　　3　静压、动静压轴承

　　各类车床、磨床、镗床及部分齿轮加工机床的主轴部件，广泛采用液体静压轴承代替原有的动压滑动轴承或滚动轴承结构。这是因为静压轴承的压力油膜具有良好的吸振能力，运转平稳，精度较高。且承载能力大，速度适应性好，磨擦系数小，精度寿命长。但是静压轴承供油系统复杂、能耗太，固定整体瓦维修不便；而且大多数静压轴承采用节流器为补偿元件，而节流器都是由小孔、狭缝、细长管等构成，因此，对润滑油过滤要求高。否则节流器堵塞，就会研伤主轴。

　　基于以上原因，采用既有静压作用又具有动压作用的静动压混合轴承。它在启动及低速时，以静压为主，高速时以动压为主。供油压力及流量比静压轴承低，所以还可以简化供油装置，这些动静压轴承Z适宜于启动载荷小，运行后再施加工作载荷的机床主轴承。

　　参考文献

　　[1]洛阳轴承研究所.天津大学主编.轴承见：机械工程手册.北京；机械工业出版杜.1950.

　　[2]马永林主编.机械原理.北京；机械工业出版社.1993.