張鵬舉

（東風(fēng)商用車公司發(fā)動(dòng)機(jī)廠）

　　引言
　　Landis凸輪磨床砂輪主軸采用的是液體靜壓軸承，而靜壓軸承功耗小、傳動(dòng)效率高，吸振性能好，主軸回轉(zhuǎn)精度高，但其工作可靠性受到元器件、管路接頭的質(zhì)量、油液潔凈程度等因素的影響，工作時(shí)會(huì)發(fā)生主軸和軸承的突然抱死，致使主軸和軸承發(fā)生不同程度的擦傷、拉毛和劃痕，甚至使軸承報(bào)廢，對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行危害極大。
　　1　Landis砂輪主軸結(jié)構(gòu)介紹
　　Landis的砂輪主軸采用電主軸加靜壓軸承的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)也是近年來在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)。電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，并可改善機(jī)床的動(dòng)平衡，避免振動(dòng)和噪聲，因此在超高速切削機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。
　　電主軸是一套組件，它包括定子（與電機(jī)冷卻水套裝配在一起）、轉(zhuǎn)子（與主軸裝配在一起）、高頻變頻裝置、電機(jī)冷卻裝置、測(cè)速齒環(huán)與編碼器、砂輪平衡裝置、油霧潤(rùn)滑等。為了防止灰塵、冷卻液等進(jìn)入靜壓軸承，Landis公司的設(shè)計(jì)人員在砂輪主軸的前端采用壓縮空氣進(jìn)行氣密封保護(hù)。
　　如下圖所示，Landis磨床砂輪主軸的前后兩端支承均采用靜壓軸承。靜壓軸承是Landis凸輪磨床上Z重要的精密部件之一，由Landis公司自主設(shè)計(jì)與制造，以確保靜壓軸承的質(zhì)量。從主軸電機(jī)啟動(dòng)到停止，靜壓軸承始終在液體潤(rùn)滑下工作，所以沒有磨損，使用壽命長(zhǎng)，起動(dòng)功率小，在極低（甚至為零）的速度下也能應(yīng)用。
　　如下圖所示：

　　啟動(dòng)油泵，油液經(jīng)濾油器后再由節(jié)流器進(jìn)入靜壓軸承的4個(gè)矩形油腔、此時(shí)在主軸頸表面產(chǎn)生一層油膜，支承、潤(rùn)滑和冷卻主軸。在節(jié)流器的作用主軸被壓力油膜托起，油經(jīng)回油孔通過回油泵回至油箱。

　　2　故障現(xiàn)狀簡(jiǎn)述和修復(fù)
　　在發(fā)生砂輪主軸緊機(jī)床報(bào)警故障后，對(duì)主軸拆解后發(fā)現(xiàn)前端軸承的回油孔堆積了大量的磨屑泥，幾乎已經(jīng)堵死，引起回油不暢，從而導(dǎo)致前端靜壓軸承的端面與主軸的端面研住，也就是通常所說的抱軸。

　　經(jīng)過分析與研究，制定如下的修復(fù)方案：1、對(duì)靜壓軸承上的磨屑泥進(jìn)行清理；2、將靜壓軸承和主軸送至專業(yè)廠家的超精密磨床上，對(duì)各自端面的研傷部位進(jìn)行了超精密修磨處理；3、考慮到磨屑已經(jīng)通過回油管路進(jìn)入了靜壓油箱，因此對(duì)整個(gè)靜壓系統(tǒng)進(jìn)行了全面的專業(yè)清洗；4、主軸部件安裝好后低速試車兩小時(shí)后，無明顯溫升；5、再安裝砂輪進(jìn)行八小時(shí)空運(yùn)轉(zhuǎn)，無異常后恢復(fù)正常生產(chǎn)。
　　3　故障原因分析和改進(jìn)措施
　　在該磨床恢復(fù)正常生產(chǎn)后，針對(duì)這次的主軸抱死故障召開了專題故障分析會(huì)。根據(jù)主軸解體檢查的結(jié)果來看，造成主軸抱死的直接原因是磨屑進(jìn)入前端靜壓軸承并且大量堆積。但是讓人費(fèi)解的是Landis的設(shè)計(jì)人員為了防止異物從主軸與前端靜壓軸承的結(jié)合面進(jìn)入，采用了氣密封的設(shè)計(jì)，并且在對(duì)該砂輪主軸解體前也確認(rèn)過氣密封是沒有失效的，那么磨屑到底是怎么進(jìn)到靜壓軸承內(nèi)部的呢？
　　通過查閱我廠現(xiàn)有機(jī)床電主軸的圖紙資料，發(fā)現(xiàn)目前高速電主軸的前端密封大多數(shù)采用的是氣密封與迷宮密封相結(jié)合的方式。而Landis磨床的主軸前端只采取了單一的氣密封方式，而主軸前端與靜壓軸承的結(jié)合面正好處于冷卻水的噴射
區(qū)域內(nèi)。在機(jī)床主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻水中的細(xì)微磨粒通過離心力進(jìn)入靜壓軸承內(nèi)部堆積起來，時(shí)間久了就將靜壓軸承的回油孔堵塞，導(dǎo)致主軸發(fā)緊機(jī)床報(bào)警。
　　在不改變靜壓軸承結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為了解決冷卻水帶入磨粒的問題，在主軸前端與靜壓軸承結(jié)合面的位置加裝擋水圈（如下圖所示），相當(dāng)于給靜壓軸承增加了一道防止冷卻水進(jìn)入的迷宮式密封，從而有效阻擋了冷卻水。

　　在改進(jìn)措施實(shí)施完成兩年后，對(duì)該主軸前端的靜壓軸承進(jìn)行了拆解檢查，沒有發(fā)現(xiàn)磨屑堆積現(xiàn)象，說明改進(jìn)效果很好。
　　4　結(jié)束語
　　主軸抱死屬于重大的設(shè)備事故，引起主軸抱死的原因有很多種，本文就我廠軸類車間的Landis磨床所發(fā)生的這一起主軸抱死故障進(jìn)行討論分析，并進(jìn)行了改進(jìn)。希望對(duì)我廠以后類似故障的修復(fù)和類似新設(shè)備的設(shè)計(jì)認(rèn)可工作有所幫助。由于水平和經(jīng)驗(yàn)所限，文中難免存在疏漏和不當(dāng)之處，僅供大家參考。