磨床砂輪主軸軸承故障成因與處理

李澤炎

摘 ?要：在現有柴油機零部件制造業當中，磨床在機加工中占有重要的地位，特別是曲軸和凸輪的加工中，磨床的加工精度直接影響產品的加工精度。磨床制造業在不斷的發展和進步，通過采用正確的修理手段和操作，能夠促進磨床砂輪主軸軸承維修技術不斷地提升。通過多年的研究和維修經驗，筆者積累了豐富的理論經驗，并且得出了一定的效果。

關鍵詞：磨床砂輪;主軸故障;主軸軸承

中圖分類號： TS104.2 ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

磨床的砂輪主軸是重要的部件，一般來說，小型的磨床是滾動的軸承結構，大型的砂輪采用的是液體靜壓軸承結構。因為靜壓軸承摩擦因數小，精度很高，對于磨床砂輪來說，其在啟動的時候形成一定的油膜，油膜過多或者過少都會嚴重阻礙磨床的壽命。

1 磨床砂輪主軸軸承概述及特性

1.1 磨床砂輪主軸承概述

磨床砂輪主軸軸承的質量直接影響了加工工件的質量和穩定性，一般具有滾動的軸承和滑動軸承兩大類[1]。但是，現有的主滑動軸承發展水平較高，對于現有的動壓軸承、靜壓軸承及動靜壓軸承研究已久，一般來說采用的雷如果方程計算邊界條件。下圖是磨床砂輪主軸承結構圖如圖1所示。

1.2 磨床砂輪主軸軸承的分類（靜壓、動壓）

一般來說，磨床砂輪主軸軸承分為靜壓軸承和動壓軸承。其相關原理如下所述。

1.2.1 靜壓軸承

磨床砂輪主軸靜壓軸承工作原理是在啟動油泵時，通過節流器等環節，使得主軸頸出現一定的油膜，從而使其與軸承之間產生間隙，通過一定的節流器的作用，使得油通過必要的回油泵使得油回至油箱內[2]。因為其具有整體結構簡單、安裝方便和精度高等因素，使得其廣泛被應用。

1.2.2 動壓軸承

動壓軸承[3]具備運動平穩的特點，同時具有一定的抗震性、回轉速度較高等特點。但是，其需要一定的轉速才能產生壓力油膜，使其實現純液體的摩擦等。因此，這種環境下不適用在低速環境下運行。

1.3 磨床砂輪主軸軸承動力特性（靜壓、動壓）

1.3.1 靜壓軸承

靜壓軸承能夠在完全靜止的環境下，建立起必要承載的油膜。在啟動靜壓軸承的轉子時應先啟動靜壓的潤滑系統，保證系統能夠持續穩定的進行。換句話說，在其軸承系統進行工作時，主軸出現了一定的壓力油膜，在主軸進行必要的旋轉時，使得其軸承間出現一行的階梯效應，形成一定的動力油膜，因此形成動壓軸承系統等。靜壓軸承最大的特點是需要必要的油泵系統提供壓力油。

1.3.2 動壓軸承

動壓軸承啟動力矩較大，且容易發熱，在其主軸工作條件不同時，其相關的精度和穩定性也不近相同。動壓軸承無需額外的壓力系統。

2 磨床砂輪主軸軸承維修經驗總結

2.1 主軸軸承故障的主要原因

2.1.1 主軸軸承裝配調整不合理

實踐證明，在滑動軸承為結構的主軸軸系中，同樣精度的主軸和軸承，裝配得好，可以提高主軸的旋轉精度及軸承的使用壽命，裝配得不合理，將導致主軸旋轉精度的超差[4]，由此看來，正確、合理地選擇裝配調整方法是提高主軸旋轉精度的重要一環。必須保證主軸裝好后與體殼孔的前后軸線同軸度在0.01 mm內。保證主軸與軸承間的間隙，必須在0.01 mm～0.015 mm，但以調整到0.01 mm最為適。調整必須耐心細致，才能調到合適的間隙，調整到合適的間隙后，用手轉動主軸（轉動主軸方向應與機床轉時主軸旋轉的方向一致），此時應轉動輕松，無阻滯感覺。

2.1.2 材料質量差

一般來說，主軸軸承本身的材料會嚴重制約軸承本身的質量[3]。從主軸本身的制作工藝和質量來說，與國外有著嚴重的差距，但是就材料本身來說是主要的因素。磨床砂輪主軸和軸瓦在運行過程中需要對轉速和轉矩進行傳遞，與此同時，需要承載必要的載荷，這就意味著會產生摩擦和磨損等問題，同時，由于軸承主軸的制作精度和質量未達國家規定的標準，造成軸瓦出現砂眼、氣孔和疏松等現象。現有的主軸承材料甚多，應該注重考慮主軸承設計的手段、環境和制作工藝（例如：材料本身、工藝制備、服役條件和制造成本等）。

2.1.3 潤滑不良

一般來說，油膜的壓力與油黏度成正比，油膜壓力越大則相應的油黏度也越大，則相應的摩擦阻力也逐漸增大，說明潤滑油的油性過于稠密，造成主軸嚴重的發熱現象。作為主要支撐部件的主軸軸承部件，在整個運動機制中占據了重要的作用，一旦有異物將節流器的小孔堵住或者將油腔的油面刮開，就會造成阻液的減少，從而導致軸承內部的壓力消失，大大降低軸承的承載能力，使得外部的載荷偏移至軸承邊部，從而造成軸承被研的現象。運動機制過程中逐漸形成一定的油膜，有效地降低主軸與軸瓦之間的摩擦和損耗，選擇合適的潤滑油，則可能有效延長軸承的使用壽命。一般來說，采用的是自動潤滑油系統，通過設置科學合理的潤滑參數以及合理選擇潤滑油的黏度，通過及時有效的設備維護，能夠保證設備可以長期有效的運行。

2.1.4 主軸油的清潔度達不到要求

油膜的壓力與油黏度成正比，壓力越大，則相應的黏度也越大。不清潔的潤滑油等環境因素則會導致主軸的磨損度，同時也會加速磨損的速度，較輕的結果只是導致主軸軸頸與軸承表面簡單的起球，嚴重的情況則會導致主軸軸頸與軸承的拉毛、燒瓦燒軸抱死等，介于軸瓦與軸頸之間的間隙非常的微小，一旦主軸油的清潔度達不到要求，則會造成嚴重的后果，出現主軸抱死情況，一般來說，主軸油一般用N2或N5。

2.2 故障原因分析與處理

就主軸承本身來說，價值不高，但是一旦遭受一定的損害，會造成巨大的風險，因此，必要的故障分析迫在眉睫。主軸承其出現故障和損害的因素很多，通過一定的取證，不能給與一定的定行性和結果。在對故障的主軸承進行拆卸分析，有的部分顯示出軸承受到嚴重的損害，更有甚者出現燒軸、燒瓦現象，或者出現抱軸現象。就相應的問題進行細化得分析得出以下故障原因。1）故障主軸軸承的潤滑受阻或者缺油的現狀，首先需要對其相應維護記錄進行詳細的查詢，當軸承排油正常時，則顯示工作是正常穩定的，則說明潤滑現象良好。拆解之后發現，軸承周圍的殘留的相關油脂過于繁多，造成潤滑作用不夠明顯，同時嚴重制約潤滑的效果。2）由于主軸油的清潔度差，有異物將節流器的小孔堵住或者將油腔的油面刮開，造成主軸抱死的現象，使得軸頸出現一系列的毛刺現象甚至主軸發熱造成軸頸裂，主軸報廢。其軸承故障點如圖2所示。3）薄膜反饋節油器失。4）軸承的運輸過程，在對運輸過程中發現，通過對比要的運輸過程予以一定的追溯、分析和研究，得出在進行運輸過程中，設備齊全且符合標準和要求，不能造成軸承損害的可能，也就排除運輸過程造成的損害。在進行系統分析和研究上，將軸承進行徹底清洗的清潔工作，同時保證對各處的研傷進行修磨處理，保證軸承在最優狀態下工作。

3 注意事項與結論

3.1 注意事項

必要時，對砂輪主軸進行平衡測試;同時，對相關的主軸和相應的軸承進行有效的配合，應該符合國家標準A級;在對砂輪的靜平衡時應該至少滿足對其8處點的有效的平衡，對于新的砂輪來說，必要時，應該進行兩次的平衡，在進行平衡時候應該使用冷卻液;在對主軸和和軸瓦間的間隙應該科學的設置，避免漂浮現象的發生，同時保證主軸與軸瓦間接觸性良好等;同時在保證試車時，避免放置軸承間隙過小，造成拉毛和起線等現象;軸承溫度不宜過高，必要時加大油量、強制通風等手段。

3.2 結論

隨著研究的深入，就會面臨著對磨床更多問題，這不但需要不斷的探索和鉆研，學習國外先進的技術水平，更重要的有效地提升自己相關技術水平和創新力，在創新中不斷提升磨床砂輪主軸承維修的水平，降低了企業的額外開銷，最大化提升經濟效益。

參考文獻

[1]李毅.在西門子828D系統上實現軸承磨床消空程功能[J].金屬加工（冷加工），2017（18）：51-54.

[2]李毅.應用MODBUS協議實現軸承磨床調磁控制[J].金屬加工（冷加工）， 2016（18）：69-73.

[3]楊若玲.高精進口磨床砂輪主軸軸承維修技巧[J].工業工程，2011（17）：53.

[4]衛林葉，丁少文，楊若玲.無心磨床砂輪主軸及軸瓦的修理工藝[J].設備與維修：金屬加工（冷加工），2014（1）：88.