濟柴聊城機械公司 山東鑫亞股份公司  作者： 劉廣強 丁延亮 趙國順 姬景梅

       摘要：動靜壓技術在19世紀被發(fā)現(xiàn)，但直至20世紀50年代才在發(fā)達國家興盛起來,，而我國從70年代開始研究,，由于滾動軸承的迅速發(fā)展，靜壓技術在我國應用急劇減少,。不過為提高主軸的回轉精度,，降低工件加工的表面粗糙度值，杜絕干式摩擦的發(fā)生,，動靜壓技術有著不可比擬的優(yōu)越性,，值得我們從新審視。

      １. 機床動靜壓技術改進的必要性

      幾年前,，我公司為某柴油機廠制作了一臺6180機體加工鏜床專機,，鏜削主軸孔、凸輪軸及搖臂軸孔,，其中主軸孔的精度對同軸及圓度等要求較高,。設備制作初期，柴油公司的計劃加工批量較小,，設備的操作人員對設備保養(yǎng)尚能維持機床的精度,。由于市場的需要，2012年對產(chǎn)品的批量加大,，每月生產(chǎn)定額由5臺左右提升到20臺以上,，由于設備保養(yǎng)不

善及設備本身結構的限制，經(jīng)常出現(xiàn)研套現(xiàn)象,。鏜模架回轉套及底套抱死現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,，而每次都會對機床主軸孔的鏜削精度帶來或多或少的影響，只能利用拋光膏及研磨膏對研傷部位進行反復修磨,，效率較低,，嚴重制約了生產(chǎn)的進度。經(jīng)技術人員分析認為,，原鏜專機結構原理較陳舊,，鏜專機主軸鏜模架的回轉套及底套如圖1所示。

                                 圖1 主軸鏜模架的回轉套及底套簡圖

            1.前鏜模架 2.中間鏜模架 3.后鏜模架 4.回轉套 5.主軸 6.底套

      鏜桿主軸直徑120mm,，回轉套內(nèi)孔直徑180mm,，外徑直徑210mm，采用四鏜模架支撐主軸鏜桿,，兩端鏜模長度180mm,，中間兩個鏜模限于機體兩瓦當距離限制，鏜模長度取80mm,，回轉套與底套之間利用油杯進行潤滑,， 依靠潤滑油的重力流通， 效果不理想,，屬于半干式液體摩擦,，回轉套與底套之間間隙限于主軸孔鏜削精度的要求單邊僅為0.01～0.02mm，過于小的間隙,，很難保證潤滑劑將底套及回轉套完全隔開,，干式摩擦現(xiàn)象時有發(fā)生，摩擦系數(shù)較大,，為0.1～0.3,，主軸鏜桿的重力及切削力的影響，又加大鏜孔過程中圓周各個方向的不平衡性,。

      分析認為,，如果將回轉套及底套之間引入滾動軸承體，滾動體的磨損也是不可修復性的,，精度同樣不穩(wěn)定,，而采用動靜壓技術對鏜模架回轉套及底套結構改進，形成全液體摩擦,，摩擦系數(shù)只有0.001～0.008,，回轉套及底套之間形成穩(wěn)定的壓力油膜，進而能徹底將二者隔開,，杜絕干式磨損的發(fā)生,，運動精度很高，回轉誤差一般在0.2μm以下,，因而不但可以提高刀具的使用壽命,，而且可以達到很高的加工精度和低的表面粗糙度值。

     2. 設備采用動靜壓技術改進的簡要過程

    （1）形成液體的動靜壓軸承需要具備的條件：①軸承體回轉套及軸承底套之間需要有一定的初始間隙,。②潤滑油具有一定的粘度,。③軸承面與軸承表面間有一定相對速度。④工作時有偏心距（主軸鏜桿重力因素的存在,，底部間隙小于頂部）,。⑥有一套供油裝置， 具有穩(wěn)定的壓力,。

     根據(jù)以上基本條件,，我們制作了簡易的供油裝置，原理如圖2所示,。

                                                    圖2 靜壓原理圖

    （2）現(xiàn)以兩端鏜?；剞D套為例說明動靜壓技術的應用：①載荷,。機床為半精加工、精加工,，單邊加工量在1mm以內(nèi),，軸承承載力與速度無關。②主軸轉速為20～400r/min,。③軸承直徑D＝180mm,，按L/D=0.8～1.5選擇，取軸承長度為180mm,。④軸承初始間隙2h0=（0.000 4～ 0 . 0 0 0 7 ）D,， 取h 0= 0 . 0 4 ～0.06mm。⑤由于機床為低速,、均勻載荷故選取粘度較大的潤滑油,，本機床采用32#機械油。⑥軸承的軸向封油邊C及周向封油邊b,，C=b約取D/10=18mm,。⑦油腔的軸向寬度l=B-2C=140mm，為增加油腔的動壓效應,，將油腔開

為深腔及淺腔兩部分,，淺腔深度取5～10h0，深腔深度取≥20h0,，深腔夾角36°,，淺腔均布在深腔周圍，夾角60°,，具體如圖３所示,。⑧回油腔的選擇在D=160～200mm時，回油槽寬度為6mm,，回油槽深度取1.2mm,，回油槽的尺寸要選擇適當，也就是說要保證潤滑油從外流出后回油暢通,，另一方向又要使回油槽內(nèi)充滿潤滑油且具有微小的壓力,，以防止主軸轉動時將空氣從回油槽帶人軸承靜壓腔內(nèi)，建立不起正常工作的壓力,。為保證回油順暢,，加工時將回油槽寬改為10mm。圖4中的動靜油腔可以在數(shù)控機床上加工,，鏜銑插補即可,，在油腔四周加工出回油槽，在回轉套與底套之間形成穩(wěn)定的壓力油膜,，由于采取4個均布方向的動靜壓油腔,，能有效地避免運轉過程中的油膜振動,。動靜壓油腔如圖4所示。

                                               圖 3

                                       圖4 靜動壓油腔簡圖

                                                   圖 5

                          1.O形圈槽 2.回轉套（軸承體）3.定位鍵槽

     3. 動靜技術調試過程中需要注意的因素

     在加工油腔的過程中,，需注意回轉套內(nèi)孔尺寸已經(jīng)精加工完,，工件的裝夾必須避免變形而均勻加持。對鏜模架底套及回轉套的所有棱角進行手工圓整,，避免尖角、毛刺,，最終裝配前用丙酮進行清洗,、脫脂棉進行擦拭，確保安裝時軸承體清潔,；安裝完成后,，先啟動供油系統(tǒng)，讓潤滑油進行清洗整個潤滑回路,，在系統(tǒng)運轉3～4h后,，將油箱內(nèi)所有油更換，加入新潤滑油,，這樣系統(tǒng)進入工作階段,，起動供油裝置，可以對主軸進行運轉：先點動,，確保運轉順利后,，先低速旋轉1～2h后，再依次更換高速,；同時,，調整系統(tǒng)壓力，尋找主軸平衡的合適壓力,，如果出現(xiàn)振蕩,，說明回油口混入了空氣，需適當提高壓力及潤滑油的粘度,，整個過程需檢測油溫的變化,，確保溫度不能變化過大，否則需增加回油冷卻裝置,。

     設備調試完成后,，對首件加工的主軸孔在德國三維坐標檢測后，同軸度均為0.035mm以內(nèi),，可能是回轉套及底套之間間隙存在高點,，又磨合了一段時間，接下來的幾件同軸度均在0.02mm以內(nèi),，達到設計目的,，至今運行穩(wěn)定,。

     整套裝備在運行半年后，需對液壓原理圖所標出的精過濾器和粗過濾器的濾芯進行清洗,，必要時更換新濾芯,，確保潤滑油清潔，設備運行中應注意保持主軸的清潔度,，避免切屑等雜物進入回轉套,。