BLOHM的MC 系列磨床滚轮轴承选用

屠宏涛

作者通联：中航工业西安航空发动机（集团）有限公司设备部 西安市未央区徐家湾 710021

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一、引言

随着发动机性能和可靠性要求的不断提高，发动机叶片的质量和产量都亟待提高。加工叶片的数控设备，其结构性能也需不断改进，以提高叶片的产量和质量，满足配套需求。某车间数控磨床MC607、MC407，承担着繁重的叶片生产加工任务。由于设备运转时间长，个别零部件有不同程度磨损，特别是滚轮轴承的磨损快，更换频繁，更换周期长仅1个月，短则3～5 天。考虑到备件费用及维修工作量，根据长期积累的维修记录和维修总结，通过分析比较，选出型号为B7008C和B7008E的两种轴承均可供滚轮轴使用。

二、生产车间情况

某车间BLOHM的数控强力成型磨床MC607、MC407 承担着繁重的生产、加工任务。随着磨料磨具和高效磨削工艺（如高速磨削、强力磨削）的发展，以及磨床结构性能的不断改进，磨削效率和经济性在显著提高，BLOHM 厂家生产的MC 系列的专用叶片加工磨床，以其独特的结构性能和工作特性，在生产线上起着不可替代的作用。MC607、MC407的机械故障表现为滚轮轴承间隙大，滚轮轴承有异响。

三、结构及性能分析

BLOHM的数控强力成型磨床MC607、MC407 机床本体中的砂轮主轴、滚轮轴及其支撑部分，应具有较高的回转精度、刚度、抗振性及耐磨性。砂轮主轴的运转是由主轴伺服电机驱动，滚轮轴由伺服电机通过同步齿形带传动，再经过短轴（滚轮轴后支撑轴）将主运动传递给滚轮轴，使滚轮轴高速旋转。该系列的磨床工作时，通常是滚轮修整主轴砂轮，砂轮磨削被加工零件的待加工表面，这是一个连续的工作过程，并且经常在试磨第一个工件达到要求的直径尺寸后，就要记录相应的滚轮位置数据和砂轮直径尺寸，这些都调整好后，就可加工同一批零件，使其达到所需的尺寸，即达到零件的设计尺寸。这要求滚轮轴保证高转速下运转平稳，所以滚轮轴的轴承部分应具有高的旋转精度、足够的刚度、抗振性以及较长的使用寿命。

该系列磨床滚轮轴的前、后支撑短轴，各采用两个超高精密的角接触球轴承，型号为EX407CE3UM SNFASA，Fribourg,接触角25°。后端短轴的轴承用8个等厚度的碟簧片预紧，通过外端面的压盖顶紧轴承外圈，产生预紧力，并固定于机床本体的壳体上。这种结构，在主轴热变形伸缩或轴承磨损后，轴承仍能保持稳定的预紧力。前端短轴也是通过压盖及内、外垫圈的厚度差，对滚轮轴承进行预紧。滚轮支撑短轴的前、后端口都用密封圈密封。要保证滚轮轴的稳定性和旋转精度，关键是如何选择滚轮轴的轴承。

经过长期的经验总结，发现FAG 品牌的型号为B7008C，B7008E的两种轴承，均可替代型号为EX407CE3UM SNFASA，Fribourg的原装轴承，均能达到滚轮轴的各项精度要求。B7008C的轴承中“B”表示超高精密级，7 表示角接触球类，“0”表示特轻（1）系列，“08”为内圈内径的五分之一，“C”表示接触角为15°（角接触球轴承的滚动体与外圈滚道接触点（线）处的法线N-N 与半径方向的夹角叫做接触角）。B7008E 轴承中前五位字母及数字表示的含义与以上相同，只是最后一位字母“E”表示加强型，即内部结构设计改进，增大轴承承载能力，主要是径向承载能力。

四、选择滚动轴承时应考虑的主要因素

选择滚动轴承时应先选择类型，再选择尺寸，正确选择滚动轴承时应考虑的主要因素如下。

1.轴承所受的载荷

载荷较大时，应选用线接触的滚子轴承；载荷较小时，应选用点接触的球轴承；轴承承受纯轴向载荷时，选用推力轴承；承受纯径向载荷时，可选用向心轴承；当轴承在承受径向载荷的同时，还承受不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。

2.轴承的转速

当轴承的转速较高时，宜选用球轴承；当轴承的转速低时，可用推力球轴承、滚子轴承。

3.轴承的调心性能

轴的中心线与轴承中心线不重合、支点跨距大、轴的弯曲变形大或多支点轴，可选用调心轴承；圆柱滚子轴承、滚针轴承以及圆锥滚子轴承对角度偏差敏感，宜用于轴承与座孔能保证同心、轴的刚度较高的地方。

4.轴承的安装和拆卸

当轴承座没有剖分而必须沿轴向安装和拆卸轴承部件时，应优先选用内外圈可分离的轴承（如圆柱滚子轴承，滚针轴承，圆锥滚子轴承等）。当轴承在长轴上安装时，为了便于装拆，可以选用其内圈孔为1∶12的圆锥孔的轴承。

由于机床现状的复杂性，轴承的选择不应指望一次成功，必须在选择、校核以及使用的全过程中，反复分析比较和总结，才能选择出符合机床实际要求的较好的轴承。

对角接触球轴承应进行受力分析，分析轴承支点处的径向反力和轴向力。由于角接触球轴承受径向载荷作用时，存在接触角的关系，必在其内部产生出派生的轴向力，使得轴承轴向力的确定变得较为复杂。一般过程是根据径向载荷，求出派生轴向力，根据轴承压紧和放松，确定轴承的轴向力。接触角越大，派生的轴向力越大，轴向承载能力也越大。根据该系列磨床滚轮的实际工作、受力情况以及正确选择轴承应考虑的主要因素综合分析后，可推断出其所需的轴承应为角接触球轴承，并且接触角越小越好。这样，轴向受力较小，可保证滚轮轴稳定工作。

五、结论

综上分析可知，型号为B7008E的角接触球轴承，其内部结构在B7008C的基础上进行了设计改进，被称为“加强型”，其承载能力有所增强，转速及旋转精度也高，使用寿命较长，能够满足滚轮轴正常工作时所需的各项性能要求。使用该轴承可以减少滚轮间隙，降低滚轮轴运转故障率，在保证机床正常运行的情况下，轴承的使用寿命更长。同时，对此类设备在一定时期内的故障频率、故障停机时间、维修总费用及月平均费用，都有不同程度的降低和减少。