磨床主轴由静压轴承支撑改为滚动轴承支撑的设计

吴敬，教传艳，张树伟

(1.沈阳工学院，辽宁沈阳 110005;2.沈阳水泥机械机电配件公司，辽宁沈阳 110005)

磨床主轴由静压轴承支撑改为滚动轴承支撑的设计

吴敬1，教传艳1，张树伟2

(1.沈阳工学院，辽宁沈阳 110005;2.沈阳水泥机械机电配件公司，辽宁沈阳 110005)

分析了老式磨床主轴严重磨损带来的不利影响，提出用滚动轴承代替原静压轴承支撑的方案，论述了具体设计内容及实施后体现出理想的效果。

磨床;主轴;滚动轴承

企业提高经济效益、降低产品成本是一项重要内容。而降低生产成本也同样重要，对老式设备进行改造，用少量的资金，更换几个零件，就可以让老设备发挥作用。多年来某公司不断对老设备进行改造，节约大量购置新设备的资金，大大降低生产成本，保证了经济效益的稳步提高。

1 磨床主轴磨损影响分析

某公司一台老式磨床，主轴采用静压轴承支撑，长时间工作，主轴出现严重磨损，原设计间隙是0.02～0.03 mm，而磨损后间隙为0.08～0.10 mm，由于主轴严重磨损，间隙增大，带来严重不利影响:

(1)主轴工作时产生摆动，影响砂轮摆动，加工工件质量下降;

(2)主轴刚性不足，导致线速度必须降低，否则将产生振动;

(3)轴承处温度升高;

(4)主轴密封不严，润滑油污染，故障率增高。

经研究认为，只要将该磨床主轴及轴承进行更换，就完全可以再利用。

2 主轴支撑轴承的选择更换

在更换主轴设计时，围绕主轴支撑轴承的选择进行论证。磨床主轴支撑轴承大体有3种:(1)动压支撑轴承;(2)静压支撑轴承;(3)滚动轴承。原主轴支撑轴承采用静压支撑轴承，表现出制造复杂、润滑油要求高、辅助设施多、磨损后维修费用高、维修难度大、工期长等问题。滚动轴承支撑是继动压轴承和静压轴承后而开发的支撑装置，具有刚性好、线速度高、辅助设施少、使用时间长、故障率低、维修成本低等优点。经过比较认为，采用滚动轴承作为主轴支撑较合适。

3 主轴设计

确定主轴采用滚动轴承支撑，于是进行主轴设计，总体尺寸不变，仅对安装轴承部位进行相应改进。滚动轴承采用SKF系列滚动轴承，考虑主轴稳定性和高精度要求，前端采用1个NN3020K型号轴承和2个BTM100A/B型号轴承组成轴承组，后端采用1个NN3020K型号轴承。图1为主轴安装轴承示意图。

图1 主轴安装滚动轴承示意图

4 效果

按照新设计的滚动轴承主轴制造一件主轴，安装后，效果非常好，体现出滚动轴承的优势。

(1)主轴安装后，经检测，主轴前端表面径向和轴向跳动均不大于0.002 5 mm，解决了砂轮摆动问题，加工的产品精度和表面粗糙度得到改善，提高了产品质量;

(2)主轴线速度提高，可达到50 m/s，提高了工作效率;

(3)轴承润滑采用脂润滑、自润滑方式，取消了原静压支撑轴承的辅助供油设施，解决了油污染问题。

(4)轴承发热、温度升高现象消失，降低了机床故障率;

(5)主轴为整体式制造，当主轴出现问题时，可以整体更换，做到故障快速排除，不影响生产。

5 结束语

随着科学技术的进步和发展，很多过去认为合适的设计方案，经过多年的实践考验，逐渐暴露出问题，静压轴承在过去设计的机床和设备里应用普遍，而现在滚动轴承已在很多场合代替了静压轴承，并发挥出优势，文中所述内容，可以为生产企业设备改造提供借鉴。

TH132

B

1001－3881(2014)8－172－1

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.057

2013－01－21

吴敬 (1957—)，男，学士，教授级高级工程师，研究方向为机械设计、机械加工。E－mail:wujingab@yahoo. com.cn。