張鵬舉

（東風商用車公司發動機廠）

　　引言
　　Landis凸輪磨床砂輪主軸（zhóu）采用的是液體靜壓軸承，而（ér）靜壓軸承功（gōng）耗小、傳動效率（lǜ）高，吸振性能好，主軸回轉精度高，但（dàn）其工作可（kě）靠性受到元器件、管（guǎn）路接頭的質量、油液潔淨程度等因素的影響，工作時（shí）會發生主軸和軸承的突然抱死，致使主軸和軸承發生不同程度的擦傷、拉毛（máo）和劃痕，甚至（zhì）使軸承報廢，對設備安全運行危害極大。
　　1　Landis砂（shā）輪主軸結構介（jiè）紹
　　Landis的砂輪主軸采用電主軸加靜壓軸承的結構，這種結構也是近年（nián）來在數控機床領（lǐng）域（yù）出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術。電主軸具有結（jié）構緊湊、重量輕、慣性小、動態特性好等優點，並可改善機床的動（dòng）平衡，避免振動和噪聲，因此在超高速切削機床上得到（dào）了廣（guǎng）泛的應用。
　　電（diàn）主軸是一套組件，它包（bāo）括定子（與電機冷卻水套裝配在（zài）一起）、轉子（與主軸裝配在一起）、高頻變頻（pín）裝置（zhì）、電機冷（lěng）卻裝置（zhì）、測（cè）速齒環與（yǔ）編碼器、砂輪平衡裝置、油霧（wù）潤滑等。為了防止灰塵、冷卻液等進入靜壓軸承（chéng），Landis公司的設計人員在砂輪主軸（zhóu）的前（qián）端采用壓縮空氣進行氣（qì）密封保（bǎo）護。
　　如下圖所（suǒ）示，Landis磨床砂輪主軸的（de）前後兩端支承均采用靜壓軸承。靜壓軸承是Landis凸輪磨床（chuáng）上Z重要的精密部件之一，由Landis公司自主設計與製造，以確保靜壓軸承的質量（liàng）。從主軸電機啟動到停止，靜壓軸承（chéng）始終在（zài）液（yè）體潤滑下工作，所以沒有磨損，使用壽命長，起動功（gōng）率小，在極低（甚至為零）的（de）速度下也能應用。
　　如下圖所示：

　　啟（qǐ）動油泵，油液經濾油器後再由節（jiē）流器（qì）進入靜壓軸承的4個矩形油腔（qiāng）、此時在主軸頸表麵產生一層油膜，支承、潤滑和（hé）冷卻主軸。在節流器的（de）作用主（zhǔ）軸被壓（yā）力油膜托起，油經回油孔通過回油泵回至油箱。

　　2　故障現狀簡述和修複
　　在發生砂輪（lún）主軸緊（jǐn）機床（chuáng）報警故（gù）障後，對主軸拆解後發現前端軸承的回油孔堆積了大量（liàng）的磨屑泥，幾乎已經堵死，引起回油不暢，從而導（dǎo）致前端靜壓軸承的端麵與主軸的端麵研住，也就是通常所說的抱軸。

　　經過分（fèn）析與研究，製（zhì）定如下的修複方案：1、對靜壓軸承上的磨屑泥進行清理；2、將靜（jìng）壓軸承（chéng）和主（zhǔ）軸送至（zhì）專業廠家的超精密磨床上，對各自端（duān）麵的研傷部位進行了（le）超精密修磨處理；3、考慮到磨屑已經通過回油管路進入了靜壓油箱，因此對（duì）整（zhěng）個靜壓係（xì）統（tǒng）進行了全麵的專業清洗；4、主（zhǔ）軸部件安裝好後（hòu）低速試車兩小時後，無明顯溫升；5、再安裝砂輪進行（háng）八小時（shí）空運轉，無異常（cháng）後恢複正常生產。
　　3　故障原因分析（xī）和改進措（cuò）施
　　在該磨床恢複正常生產後，針對這次的主軸抱死故障召開了（le）專題故障分析會。根據（jù）主軸解體檢查的（de）結（jié）果來看，造成主軸抱（bào）死的直接原因是磨（mó）屑進入前端靜壓軸承並且大量（liàng）堆積。但是讓人費（fèi）解的是Landis的設計人員為了防止異物從主軸與前端靜壓（yā）軸承的結合麵進入（rù），采用了（le）氣密封的設計，並且在對該砂輪主軸解（jiě）體（tǐ）前也（yě）確認過氣密封是沒有失效的，那麽磨屑（xiè）到底是怎麽（me）進到靜（jìng）壓軸（zhóu）承內部的呢？
　　通過查閱（yuè）我（wǒ）廠現有機床電（diàn）主軸的圖（tú）紙（zhǐ）資（zī）料，發現目前高速電主軸（zhóu）的前端密封大多數采用的是氣密封（fēng）與迷宮密封相結合的（de）方式。而Landis磨床的主軸前端隻（zhī）采取了單（dān）一的（de）氣密封方式，而主軸前端與靜壓軸承的結合麵正好處於冷（lěng）卻水的噴射
區（qū）域內（nèi）。在機床主軸高速旋轉時，冷卻水（shuǐ）中的細微（wēi）磨粒通過離心力進入靜壓軸（zhóu）承內部堆（duī）積起來，時（shí）間久了就將靜壓軸承的回油孔堵塞（sāi），導致主軸發緊機床報警。
　　在不改（gǎi）變（biàn）靜壓軸承結構的基礎上，為了解決冷卻（què）水帶入（rù）磨粒的問（wèn）題，在主軸前端（duān）與靜壓軸承結合麵的位置加裝（zhuāng）擋水圈（如下圖所示），相當於給靜壓軸承增加了一道防止冷卻水進入的迷宮式密封，從而有（yǒu）效阻擋了冷卻水。

　　在改進措施實（shí）施完（wán）成兩年後，對該主軸前端的靜壓軸承進（jìn）行了拆解檢查，沒有（yǒu）發現磨屑堆積（jī）現象，說明改進效果很好。
　　4　結束（shù）語
　　主軸抱死屬於重大的設備事故（gù），引起主軸抱死的原因有很多種，本文就我廠軸類車間的Landis磨床所發生的這一起主軸抱死故障進行討論分析，並進行了改進。希望對我（wǒ）廠以（yǐ）後類似故障的修複和類似新設備（bèi）的設計認可工（gōng）作（zuò）有所幫助。由於水平和經驗所（suǒ）限，文（wén）中（zhōng）難免存在（zài）疏（shū）漏和不當之處，僅供大家參考。