动静压混合轴承在机床改造中的应用

山东济宁丝杠厂研究所　王志民

　　从动力润滑、静压润滑的形成条件可以看出：动力润滑的动压轴承结构简单，但它受速度的限制，启动和停车时不能产生油膜润滑，精度寿命有限，楔型间隙很小，一般为0.01mm，这就给轴承的制造增加了较大的困难。而静压轴承的优点是：它的油膜压力与速度无关，受节流器结构的影响，轴承间隙都较大；静压轴承的缺点是承载能力取决于供油的Z大压力，抗过载能力差。动静压混合轴承就是综合动压轴承和静压轴承的优点，摒弃其缺点而研制出的新一代轴承。

　　1　磨床的改造工艺

　　1.1旧磨床的现状

　　M131W是60年代的产品，砂轮主轴轴承为三块长瓦的动压轴承，加工出的产品表面粗糙度Ra1.69μｍ，Z大磨削深度为0.08mm，达不到工艺要求。且三块瓦轴承寿命有限，调整困难。为了满足生产需要我们采用了WMB型动静压混合轴承（见图1），止推轴承仍用原动压瓦。由于原箱体容积足够，供油采用以原箱体为油池的供油集成体，其装配示意图见图2。

　　1.2具体安装方法

　　（1）准备工作　分解原磨头，检验其主轴，看是否有裂纹研伤等缺陷，且表面硬度不低于55HRC；测量主轴直径。分别在主轴的不同部位且相互垂直的方向上测量五组数据，求其平均值。以便合理选择内径公差合适的轴承；根据实际需要在原磨头上安装供油装置和压力表。

　　（2）研磨原磨头箱体的轴承座孔　目的是使轴承座孔的同轴度达到0.003mm，圆柱度达到0.003mm；测量箱体轴承座孔。在箱体轴承座孔的不同位置且相互垂直的方向上测量五组数据，求其平均值；配磨研磨棒。研磨棒可以选用铸铁或者在钢铁机体上浇铸了巴士合金的可以重复使用的研磨棒。使其外径比轴承座孔内径小0.01~0.015mm；一般棒选大值0.015mm以后各棒选小值0.01mm；配制研磨液。在W3.5~W10研磨粉中加入少许煤油或2~4号主轴油，均匀搅拌成稀糊状；用煤油将箱体轴承座孔清洗干净，避免有小的杂质进入造成划痕。研磨箱体座孔时，应垂直固定放置，以有利于保证研磨质量。

　　（3）配磨轴承　首先测量轴承内孔。在主轴内孔的不同部位且相互垂直的方向上，测量五组数据，求其平均值。再根据轴承内孔配磨1：10000的锥度芯轴，芯轴的中心孔要研磨好。检查轴承外圈跳动，跳动值在0.007mm以内，端面跳动小于0.005mm且芯轴和轴承外圈跳动方向一致。在配磨轴承时，其与箱体轴承座孔是间隙配合，配合间隙随着轴承的直径的不同而不同，一般在0.005~0.008mm之间。其松紧程度应该是可以用手把轴承推入到箱体座孔中1/2以上长度，但不要超过3/4。同时为了便于安装，可以在轴承外径装入箱体的一端磨出5~10mm的工艺入口，其直径可较箱体轴承座孔小0.02~0.03mm。

　　（4）研磨轴承内孔　为了保证两轴承内孔的同轴度，应配磨一批轴承内孔小0.008~0.012mm的不拉油线的铸铁研磨棒。研磨膏应使用W3.5或W5的规格，不再选用其它大规格的研磨膏。研磨轴承内孔的磨头比不研磨轴承内孔的磨头加工的零件其表面粗糙度值低一级。研磨完轴承内孔后，要用95%煤油和5%的主轴油混合液加入箱中，开泵清洗。注意要把主轴去掉，且两端孔要用厚纸盖上。铜管内的氧化皮也要事先清洗干净。

　　（5）配磨主轴　首先修磨主轴两端中心孔，检验其锥面跳动，跳动值应小于0.005mm。按与轴承配合间隙0.025~0.030mm配磨主轴。其表面粗糙度值Ra不大于0.16μｍ，前后轴径的圆柱度、同轴度误差均小于0.003mm。

　　（6）试运转　接通所有管路，再把经五层绸布过滤的3号主轴油通过滤油芯注入油箱。开泵使供油压力在1.2~1.4MPa左右，此时，两轴承油压应在0.6~1.0MPa。手转主轴，应轻松无阻尼感。对于直径为80mm以下的主轴，装配好后，应能随油液循环而自转。此后则可以安装主轴箱体上的其它零件。但必须注意以下几点：

　　①要仔细检查封油质量，既能封住油又不能太紧，以免摩擦造成的温升太高；②止推轴承调整好，上盖之前将油装满；③Z后封上盖时，要用耐油橡胶垫，不能使用封口胶；④运转1h以后，如全部压力正常即可启动电机使主轴运转，观察正常腔内油压，一般应为静压力的2~4倍。运转1~2h以后，待油温趋于平衡时，如油腔压力仍在规定范围以内，即可认为装配成功。由于运转造成油温升高或压力下降是正常现象，只要压力不超过4MPa，不低于1.6MPa，就算正常，但以2~3MPa为佳。
　　要保证工作台无爬行，如果用于精磨，要求无爬行的极限速度为10mm/min，Z后，自制一根52mm×300mm的45号钢淬火试件试磨，如果表面粗糙度值小于Ra0.1μm，即可认为达到要求。

　　2　改造后的效果

　　该磨床经采用动静压混合轴承改造后，磨削粗糙度有较大的提高，用60粒度的刚玉砂轮切入磨削直径25mm的零件，其粗糙度由原来的Ra1.69μm降为Ra0.7μm以下，磨削淬硬的25mm×200mm的45^#工件，可达Ra0.3μm，由于改造后轴承承载力大增，Z大磨削深度可达0.3mm，大大提高了生产效率。而且在安装调试得当的前提下，主轴与轴承不易磨损，可延长使用寿命。因动静压混合轴承及其供油系统已有专业厂提供，改造中零件改换数量少，所以改造方便，改造费用只需4000~6000元，十分经济可靠。
 

来源：《制造技术与机床》1998年第8期