張鵬舉

（東風商用車公司發動機廠）

　　引言
　　Landis凸輪磨床砂輪主軸采用的是液體靜壓軸承，而靜壓軸承功耗小、傳動效率高，吸振性能好，主軸回轉精度高，但其工作可靠性受到元器件、管路接頭的質量、油液潔凈程度等因素的影響，工作時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、拉毛和劃痕，甚至使軸承報廢，對設備安全運行危害極大。
　　1　Landis砂輪主軸結構介紹
　　Landis的砂輪主軸采用電主軸加靜壓軸承的結構，這種結構也是近年來在數控機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術。電主軸具有結構緊湊、重量輕、慣性小、動態特性好等優點，并可改善機床的動平衡，避免振動和噪聲，因此在超高速切削機床上得到了廣泛的應用。
　　電主軸是一套組件，它包括定子（與電機冷卻水套裝配在一起）、轉子（與主軸裝配在一起）、高頻變頻裝置、電機冷卻裝置、測速齒環與編碼器、砂輪平衡裝置、油霧潤滑等。為了防止灰塵、冷卻液等進入靜壓軸承，Landis公司的設計人員在砂輪主軸的前端采用壓縮空氣進行氣密封保護。
　　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公司自主設計與制造，以確保靜壓軸承的質量。從主軸電機啟動到停止，靜壓軸承始終在液體潤滑下工作，所以沒有磨損，使用壽命長，起動功率小，在極低（甚至為零）的速度下也能應用。
　　如下圖所示：

　　啟動油泵，油液經濾油器后再由節流器進入靜壓軸承的4個矩形油腔、此時在主軸頸表面產生一層油膜，支承、潤滑和冷卻主軸。在節流器的作用主軸被壓力油膜托起，油經回油孔通過回油泵回至油箱。

　　2　故障現狀簡述和修復
　　在發生砂輪主軸緊機床報警故障后，對主軸拆解后發現前端軸承的回油孔堆積了大量的磨屑泥，幾乎已經堵死，引起回油不暢，從而導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。

　　經過分析與研究，制定如下的修復方案：1、對靜壓軸承上的磨屑泥進行清理；2、將靜壓軸承和主軸送至專業廠家的超精密磨床上，對各自端面的研傷部位進行了超精密修磨處理；3、考慮到磨屑已經通過回油管路進入了靜壓油箱，因此對整個靜壓系統進行了全面的專業清洗；4、主軸部件安裝好后低速試車兩小時后，無明顯溫升；5、再安裝砂輪進行八小時空運轉，無異常后恢復正常生產。
　　3　故障原因分析和改進措施
　　在該磨床恢復正常生產后，針對這次的主軸抱死故障召開了專題故障分析會。根據主軸解體檢查的結果來看，造成主軸抱死的直接原因是磨屑進入前端靜壓軸承并且大量堆積。但是讓人費解的是Landis的設計人員為了防止異物從主軸與前端靜壓軸承的結合面進入，采用了氣密封的設計，并且在對該砂輪主軸解體前也確認過氣密封是沒有失效的，那么磨屑到底是怎么進到靜壓軸承內部的呢？
　　通過查閱我廠現有機床電主軸的圖紙資料，發現目前高速電主軸的前端密封大多數采用的是氣密封與迷宮密封相結合的方式。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合面正好處于冷卻水的噴射
區域內。在機床主軸高速旋轉時，冷卻水中的細微磨粒通過離心力進入靜壓軸承內部堆積起來，時間久了就將靜壓軸承的回油孔堵塞，導致主軸發緊機床報警。
　　在不改變靜壓軸承結構的基礎上，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合面的位置加裝擋水圈（如下圖所示），相當于給靜壓軸承增加了一道防止冷卻水進入的迷宮式密封，從而有效阻擋了冷卻水。

　　在改進措施實施完成兩年后，對該主軸前端的靜壓軸承進行了拆解檢查，沒有發現磨屑堆積現象，說明改進效果很好。
　　4　結束語
　　主軸抱死屬于重大的設備事故，引起主軸抱死的原因有很多種，本文就我廠軸類車間的Landis磨床所發生的這一起主軸抱死故障進行討論分析，并進行了改進。希望對我廠以后類似故障的修復和類似新設備的設計認可工作有所幫助。由于水平和經驗所限，文中難免存在疏漏和不當之處，僅供大家參考。