动静压轴承在MG1432型磨床主轴系统中的应用
发布时间：2013-05-10 浏览次数：823
赵凤山
（陕西秦岭航空电气公司）
摘 要：通过生产实践，用WMB液体动静压混合轴承代替一般滑动轴承来改造MG1432型磨床，取得了理想效果。
关键词：动静压轴承；滑动轴承；改造
机床主轴系统的结构和精度，是保证机床性能的基础因素之一。随着机床向着高精度、高效率、自动化的发展方向，对主轴支承系统也提出了更高的要求。而主轴支承系统的核心是轴承。因此，机床的精度、寿命和可靠性在很大程度上取决于轴承的性能。
滚动轴承是轴承中的一种。虽然滚动轴承已标准化、系列化，并具有适应性强、结构简单和成本低廉等优点，同时已形成了专业化的生产体系，由于滚动体的离心力与转速平方成正比，在高速运转时，难于满足设计寿命要求。因此，它一般只用于普通机床的支撑中。
滑动轴承在近百年研究形成的流体润滑理论指导下，用润滑剂把两相对运动的摩擦表面分开并支撑外载荷，从而使主轴转动平稳、噪音小，由于油膜起着均化作用，在高速运转时其回转精度可以提高。因此，在高精度、高速主轴系统中得到广泛的应用。依据润滑膜形成机理，滑动轴承又分为动压、静压、动静压混合等几种滑动轴承。
WMB型液体动静压混合轴承是一种多油膜液体动静压混合轴承，在MG1432型磨床就是应用了这种轴承，其结构原理图见图1所示。它利用压强为Ps的液体通过进油孔进行次节流———孔式环面节流；进入深腔后，又流经浅腔构成了第二次节流———浅腔节流；然后经封油面流出，两次节流使得油压趋于稳定。主轴转动时，由浅腔和周向封油面构成了多个阶梯动静压轴承。进油口处的深腔，既减弱了主轴位移对孔式环面节流性能的不利影响，又保证了动压轴承的充分供油,提高了轴承工作的可靠性。轴承采用多腔结构，充分利用了结构空间以提高其承载面积。此种系统一般适用于线速度不低于4m/s、定向旋转的精密主轴承支撑系统中。
MG1432型高精度磨床，由于原设计结构上的先天性不足，尽管经过几个大修周期仍达不到精度要求，主轴和轴瓦加工存在很大的困难，特别是轴瓦加工工艺性不好，给大修恢复机床精度造成困难。为解决该设备修复精度问题，决定采纳动静压改装主轴系统方案恢复机床精度。
改造研制成的整体套筒式主轴部件、供油泵站见图2所示。经装配主轴系统进行试运转，进入轴承的静压油全部油压处于正常，主轴浮起运转1～2h油温稳定平衡，经测试，油腔压力处于规定范围内。
经组装调试、使用及在生产实践中得出结论；动静压轴承改装旧机床是成功的，同时可以获得良好的技术经济效果。其特点：
① 提高精度：采用动静压混合轴承主轴一般径向跳动不超过0.002mm，轴向窜动不超过0.001mm，主轴旋转平稳、无噪音。在其它系统正常的情况下，试加工出的工件圆柱度在0.002mm以内，表面粗糙度可达到Ra0.1μm以内，因此，提高了产品合格率，稳定了产品质量。
② 提高效率：由于具有刚性好的特点，这次试加工中，特意采用Φ45淬火的45号钢材，砂轮选CB60#ZR1平面砂轮，按磨削规范修正砂轮。在试加工磨削中，进行粗、精磨试验，一次进刀0.2mm，Z高可达到0.3mm。这样在粗磨时可以加大切削用量，一般均可提高工效2～5倍。
③ 延长寿命：只要能够经常保持供油系统的清洁，不发生误操作和频繁停电等现象，可稳定正常工作而不发生故障。改装后的主轴系统比滑动轴承要提高寿命几倍乃至几十倍。同时，解决了因油膜间隙调整难而带来的容易抱轴，甚至造成主轴和轴瓦报废等问题，从而可以减少因此而产生的维修费用。
④ 见效快：只要改装前的各种准备工作做得充分，改装一台设备的周期只需一星期的时间，如果结合大修进行改装，还可缩短时间1～2天，从而缩短停机时间，取得较好的技术经济效果。从改装费用上说：花钱少、周期短、见效快。这台改装实际费用才用12000元。如果自己备有泵站，费用还可以降低，这个费用只相当于目前一台同类型号新磨床购置费用的110左右。特别当磨床的其它部件系统都处于良好状态，只有主轴系统不能满足技术要求的情况下，采用此方案改装旧磨床更为合适。因此，采用动静压轴承改造老设备完全适合厂情。
来源：《航空精密制造技术》1998年05期
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