浅谈机床滑动轴承修理技术

摘要：文章以一般机床中常见的主轴轴承结构为基础，以各种轴承为线索，叙述了国榷愿髦种髦岵考所采用的修理方法。以期通过比较合理的修复技术去恢复机床的原有性能或精度，改善或提高主轴的结构性能。

关键词：机床维修；主轴调整；滑动轴承；单油楔滑动轴承

中图分类号：TH133　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)10-0089-02

机床主轴部件的修理主轴部件是机床的一个重要部件。主轴部件的旋转精度，刚度、温升、抗振性等各种性能对保证机床的加工精度和粗糙度影响较大，其中主要因素是主轴的结构型式。主轴部件的结构性能，取决于主轴采用的轴承类型及支承点，主轴部件的尺寸比例与传动零件(齿轮，皮带轮，……)的位置，主轴的材料及其热处理，主轴与轴承(箱体)孔的制造精度和表面质量，以及主轴部件的与散热等各种因素。主轴部件所采用的轴承结构型式大致分为滑动轴承和滚动轴承两大类型，本文着重分析及探讨滑动轴承的维修技术。

一、滑动轴承的修理、装配和调整

在传统机床中由于主轴变速范围不大，最高转速偏低等原因，采用滑动轴承作为主轴轴承的较多。而在各类磨床上，虽然砂轮架主轴转速较高，但因不需要经常变速，故采用滑动轴承作为砂轮架主轴轴承的也很多。因此，滑动轴承在机床上的应用可以简略地归纳为两种极端状态：一种是用作不重要的或是低转速，低载荷的主轴轴承；另一种则是用作高精度，高转速、高载荷机床的主轴轴承。滑动轴承按其在工作条件下，轴在滑动轴承中运转时的摩擦性质以及油形成油膜压力的条件，通常分为动压型(动压轴承)和静压型(静压轴承)两种。前者靠主轴旋转时将油带入轴承间隙中，建立油膜压力来平衡外部负载；后者靠外界油泵将压力油输入主轴与轴承间隙之间，以支承负载。近年来，随着技术的进步，又发展了一种综合动压，静压轴承特点的轴承，称为动静压轴承。当主轴转动时，油被带入主铀和轴承之间所形成的楔油缝隙中，由于缝隙逐渐变窄，使油压升高，将主轴抬起而形成油楔。动压轴承按照油楔形式，可分为单油楔滑动(动压)轴承和多油楔滑动(动压)轴承。

这两种滑动轴承都必须在主轴和轴承之间存在偏心(或称间隙)时，才有动压效应而形成油楔，且油楔位置随着载荷的方向而变化。由于油膜刚性差，因此，主轴旋转精度较低。当主轴高速旋转时，轴瓦在球面支承螺钉上可以自由摆动，以致油在主轴和轴瓦间形成油楔，产生油膜压力来支承主轴负载。整体式变形轴承由五块轴瓦相互以五片厚度为0.5～0.7mm的钢片联接成为一个整体。轴承背面的五条长筋都是圆弧形的，圆弧的曲率半径小于箱体(或衬套)内孔的半径，因此轴承与箱体(或衬套)内孔是以五条线接触。并且各条长筋不在每块轴瓦的中间(对称)位置上，而是在主轴旋转方向上偏过一个角度以便形成油楔。由于轴承的背部(即圆弧形背部)母线是1：20的锥体，因此当轴承在箱体(或衬套)内孔中作轴向移动时，可使轴承产生弹性变形，用以调节主轴与轴承之间的间隙，在它的内孔中预先加工出阿基米德曲线油槽；使主轴和轴承之间形成斜楔，当主轴旋转时产生油膜压力。

二、单油楔滑动轴承

单油楔滑动轴承依靠主轴旋转时将油带入主轴和轴承间隙中，产生动压效应而形成油楔。

(一)内柱外锥形滑动轴承

国内M7120型卧轴矩台平面磨床砂轮架主轴就是采用的内柱外锥形滑动轴承的，这种轴承的内孔为圆柱形，外圆为圆锥形。在轴单的外回表面上开了许多条轴向槽，用于调整间隙时均匀收缩。槽的数量多少及分布情况对轴承内孔均匀变形、圆度好坏有密切关系。另外，在轴承的轴向有一开通了的燕尾形槽，槽内有吊紧螺钉，当轴承间隙调整后吊紧该螺钉迫使轴承外圆紧贴衬套内壁，弥补轴承收缩不均匀的现象，这种轴承的致命缺点在于调节主轴与轴承的间隙时，轴承须在箱体孔中作轴向移动，以迫使轴承内孔收缩。另外，由于不良，主轴轴颈与轴承内孔均会产生严重磨损，甚至抱轴咬住。修理这种类型结构比较复杂的主轴，一般至少要做到下列几步：(1)修复磨损后的主轴轴颈的圆度、锥度、表而祖糙度以及前后两轴颈的同轴度。一般认为用超精磨削修磨的主轴比采用研磨方法修复的主轴质量好；(2)用精密制造的锥体检验棒(套)检查、修复箱休内锥孔，使之达到整形公差要求；(3)以箱体(或衬套)内锥孔为基准，修磨轴承外锥部，使轴承外锥部与箱体内锥孔的接触率不少于80％。精磨时，轴承套在外径等于修磨后的主轴直径的心棒上，轴承内孔须调整至自由状态下与心轴直径滑动配合；(4)砂轮主轴及袖承外锥部修复后，即可进行轴承内孔的刮研。刮研时，用一根研磨棒代替主轴，研磨棒的尺寸分别按主轴修复后的实际尺寸和支承的内孔尺寸制造。在刮研轴承内孔达到接触点要求后，使轴承内孔尺寸调整至与研磨棒稍紧的滑动配合，这时，轴承就不再拆下，直接在箱体内进行清洗。然后用氧化铬作研磨剂对轴承进行研磨，以消除刮削寸的刀痕毛刺。正是由于这种类型的轴承结构老化，调整时不易变形或不均匀变形，人们才设法在轴承的变形槽上下功夫，或加深加宽变形槽的尺寸；或在每条变形槽内嵌入尺寸均等的竹片，以迫使轴承均匀变形：或开较多的轴向槽，使变形均匀程度有所改善，这实际上就成为以后多瓦变形轴承的基础。

(二)内锥外柱形滑动轴承

国内M7120A卧轴矩台平面磨床砂轮架主轴采用的内锥外柱形滑动轴承的，这种结构的主轴前后轴承均由内锥外柱的滑动轴承支承，主轴轴颈为1：30的锥体，轴承的径向间隙为0.005mm，由垫圈1来保证。主轴轴向负荷由止推垫圈3球形垫圈4及弹簧来承受，主轴系压力，套筒2内孔在装止推垫圈3处，加工成有偏心量为0.8mm的槽，存油通过偏心槽被止推垫圈3挤入长孔，并分别压进前后轴承，再从套筒2的槽部流回，形成自动循环。主轴转动时产生油膜，油膜厚度大于0.005mm(径向)，将主轴推向前方使垫圈离开前轴承端面，以减少端面摩擦发热。这种结构存在的问题为：轴承为单油楔，轴心漂移量较大。油槽位置不合理，油在轴承内循环较差，油膜刚度低，轴承温升高。针对这些问题，在改进结构中，对轴承内孔开成形油楔，使主轴的强制和散热条件得到改善。

三、结语

因此，在维修机床时要充分掌握主轴结构的特点，采取相应的技术措施，才能收到较好的效果，为企业创造更大的经济效益。

参考文献

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[3]安琦，孙林，楼豪生，方海祥，磁流体滑动轴承的研制和 性能研究[J]科学与技术，2004，(4)

作者简介：周惠，男，广东广州人，欧司朗(中国)照明有限公司助理工程师，研究方向：照明设计、设备管理、节能灯生产线设备改造。