用液体动静压轴承主轴提高内圆磨床加工精度
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参 考文献 :
内圆磨床则需 2 O多万元 ( 均按 19 价计 )在价格 90 ,
[]刘林祥 , 1 1 姚家瑞. 现代设备 管理 【 】上 海 : M. 上海科 学普及 出
( ) 件材 料 :C l , 度 HR 0—6 ; 1试 C r5 硬 C6 3 ( ) 件 尺 寸 : 径 中 7 /, 2 试 外 2mn 内径 5 8mm,
跳动及轴 向窜动力可达 ≤0 0 r)但往往需要增 厚 度 2 L ; . 2l , 0 nf 1 0In T r () 3 磨削砂轮 :0 粒度铬 刚玉陶瓷砂轮 ; 10 () 4 砂轮主轴转速 : 0 / i; 9 0 mn 0 r
轴承进行适 当的维修和调整 。
经上述分析对 比,我们决定采用北京北航精密 机 电有限公司生产 的 L M 0/一 2 N 10 1N型液体 动静压 L 混合轴承主轴 的功能部件 , 对床主轴进行技术改造。
3 液体 静压轴 承结构形式 分析
液体静压轴承 ,借助 于外界液压系统供给用 以 5 改装 后试件精磨条 件及精磨精度
损坏 。液体静压轴承的这一些缺点 , 限制 了其在生产 ( ) 件夹 具 : 6工 三爪 卡 盘 。 中 的广泛 应 用 。 52 试 件 精磨 精 度 .
4 液体 动静压轴 承结构形式及效 果分析
试件精磨精度 即磨床工作精度 。 ( ) 圆度 :. 3nn 1椭 00 u ; 0
持性 ; 当主轴启动后 , 依靠浅腔阶梯效应 , 形成较 大的 00 n, .1 l且主轴能 自转 , m 即主轴被 油液浮起 在轴承 动压承载力 , 大大地提高 了主轴刚度 ; 高压油膜 的均 的中心 , 且轴心稳定性很好 , 可证实该主轴前后轴承 化作用和 良好和抗振性 , 保证 了主轴具有很高的旋转 孔具有很高的几何精度和同轴度 ,又由于油膜 的均 精度和运转平稳性 ( 如图 2 所示 ) 。 化作用 , 而保证主轴具有高的回转精度 , 从 主轴径 向
安装试车后经检测 ,N 0 / 1N型液体动静 L M10L 2 -
了液体动压轴承启动和停止时出现 的干摩擦造成 的 压混合轴承主轴工作精度为 :当静压供油压力达到 轴与轴承磨损现象 , 提高了主轴的使用寿命及精度保 1 2M a , . P 时 主轴浮起 量为 : 2~ 前端 0 1 姗 , 端 . 0l 后
8 结束语
当主轴电机带动主轴旋转时 ,由于浅腔和阶梯 使用液体动静压轴承主轴 , 有如下优点 : 低摩擦 。在工作状态下 ,主轴 和轴承无刚性接 轴承各腔 的合力有显著的提高 , 具有很高的刚度 , 静 触, 且其与转速无关 。 压与动压的叠加达到 2 ~ . M a . 4 P ,这充分说明, 8 2 液 高精度 。由于采用合理 的间隙, 油膜的均化作用 体动静压轴承主轴 , 既保持 了静压轴承的优点 , 同时 使得 回转精度高于支承中各零件的制造精度。 又具备动压轴承高刚度的特点。 长寿命 。 在理想状态下没有磨损 , 寿命也就无 限。 抗振特性好 。因为有很好的阻尼性能和静力 , 限 7 改装 的技术经济效 益 制了因主轴转动而产生 的涡动。 效应 的作 用 , 阶梯处压力最大 , 在 且大于进油压力 , 高刚度及可控制特性。该主轴有很高的动刚度 , 从试件精磨精度 ( 工作精度 ) , 看 改装液体动静 并可以通过变更压力值 , 实现某些预期的控制。 压轴承 主轴后 ,其工作精度远优于原机床 的工作精 免维修 。只要保持油液 的清洁 , 操作方法正确 , 度, 完全达到高精内圆磨床的工作精度要求。从经济 主轴无磨损也无维修可言。 角度考虑 , 购置一 台 M 10 2 1 型普通 内圆磨床 , 加上主
M 10 2 普通 内圆磨床 主轴配置的是滚 动轴承机 1 械磨具 , 其工作精度检 验标准为 : 圆度允差 0 0 椭 .8 0 mn 圆锥度允差 0 0 l I、 . 8 n 。这对于 内孔加工精度要 0 in 求更高的工件 ( 如椭 圆度及 圆锥 度要求 <005 l1 . l 0 rl l )困难着实不少。 而, , 然 要提高 M 10 2 1 普通 内圆磨床 工作精度 , 在影响其工作精度 的众多因素 中, 提高主 轴工作精度是个关键 。提高主轴工作精度 的途径有 多种 , 如更换高精密级的滚动轴 承、 采用动压滑动轴 承主轴 、采用液体静压滑动轴承主轴或采 用液体动 静压滑动轴承主轴等 。
②
性差和使用寿命低 , 而难于达到高精密机床的要求。
尽管动压 滑动 轴承结构形 式与特点多种多样 ,
收稿 日期 :0 10 — 0 2 1- 3 1 作者简介 : 夏子 敏( 9 7 ) 男 , 15 一 , 广西柳州人 , 教授 , 从事 实训工作管理及机械工 程研究 ; 罗冠琦(9 2 , , 15 _)男 广西宜州 人 , 高级技
摘 要 : 高 内圆磨床的加 工精度 , 为提 对一 台 M 10 2 1 普通 内圆磨床主轴进行 了 术改造 , 技 用液体动静压轴承主轴 , 取代
了原 用的滚动轴承主轴 , 试件精度 ( 即工作精度 ) 椭 圆度 <O 0 2_圆锥度 <O0 3n1, 为: . 3n1、 0 " D . 'l达到 了高精 内圆磨床 工 0 1 . T 作精度的要求 。 关键词: 内圆磨床; 主轴; 液体动静压轴承; 改造 ; 技术 加工精度 中图分类号 : G5 1 T 8 文献标识码 : B 文章编号 : 2 5 5 2 1 )6 0 8 O 1 7 — 4 X( 0 O — 1 一 3 6 1 2
() 5 动压轴承。因其可获得较高的旋转精度 ( 径 向跳动可达 ≤0 0 m , . 5 m)且轴心稳定性好 , O 是很多精 密机床主轴支承采用的方式。动压轴承典型结构形 式如图 l 所示 , 其性能特征是 : 弹性调隙对开瓦轴承 ,是靠主轴偏心旋转形 成 动 压 油膜 ( 图 l) 如 a; 短三瓦 自动调位轴承 ,是靠轴瓦沿球面螺钉 中 心 摆 动 , 借 助 油 液 的推 动 , 并 自动 调 整 轴 瓦 位 置 ( 如图 l ) b; 整体 薄 壁 弹性 变 形 轴 承 ,是靠 安 装 时 变 形 而 形 成 楔形 腔 , 助 于压力 油 膜 的形 成 ( 图 l) 有 如 c; 刚性套筒式阿基米德轴承,则是依靠轴承表面 的楔形油腔来获得压力油膜( 图 d 。 如 )
口带人 , 小 口带 出 ; 楔 形构 造 进 出 口的截 面 积 不 从 而
同, 使得带入的油较带 出的油多 , 在楔形油腔 中产生 挤压力 , 减慢进 口流速 , 其 加速 出 口流速 , 当进 出 口
流量达到平衡时 , 挤压力亦不变 了。该挤压力同时承 受轴 承的外载荷 。可以看 出, 的转动 、 轴 轴承的楔形 结构和粘性 的油 , 是产生承载力 的必备条件 。 动压滑 动轴 承的主轴 , 在启动和停车时因转速低 , 形不成挤 压力 ,不能保证主轴 和轴承之间建立液体摩擦 。 因
平衡外载荷 的具有一定 压力 的润滑油 ,来获得主轴 和轴承间的液体摩擦 。当主轴启动和停车时 , 液体静 51 试 件 精磨 条 件 . 压轴承可 以克服液体动压轴承 的缺点。在采用液体 静压轴 承时 , 虽然 可获得较高的主轴工作精度 ( 向 径 设 节流器 , 这就使得其结构复杂 , 加工不易 , 调整 困
1 油 孔 2浅 腔 3轴 向 封 油 面 4周 向封 油 面 5深 腔 . 进 . . . .
图 2 液体动静压轴承构造原理 图
设计合理的液体动静轴承主轴 ,可 以获得很高
此, 采用液体动压轴承 的精密磨床 , 其主轴和轴承容 的回转精度 , 如主轴径 向跳动及主轴轴向窜动 , 均可 易磨损 , 寿命 较短 , 经过一个时期 的使用 , 就需要 对 达 到 ≤00 2m . m。 0
() 2 圆锥度 :. 3 i 0 0 n 0 m 。
椭圆度允差 0 0 n, . 8 i圆锥度 0 t o 液体动静压混合轴承是我国上世纪 8Leabharlann 年代发展 原机床试件精磨精度 : O
. _ o 0 th 起来具有世界先进水平的高新技术产品。 是一种既综 允 差 00 3 Oi
合 了动压轴承和静压轴承的优点 , 又克服二者缺点的 新型滑动轴承。 该类轴承利用孔式环面节流与浅腔节 6 改装后检 验及效果 流串联的结构 , 使压力 油进入 油腔 中, 产生足够大 的 静压承载力 , 将主轴悬 浮在高压油膜中间, 从而克服
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E u p n Ma u a t n c n l g o 6, 0 q i me t n f cr gTe h o o y N . 2 1 i 1
跳动 0 0 m; . 2 f 主轴轴向窜动 0 0 m( 0 r l .2 0 m 原机径向跳 径 向跳动允差 0 0 m; .5 0 m 轴向窜动允差 0 0 m) .5 0 m 。
难。而在使用过程 中, 一旦某一油腔供油不 畅 , 或发 生阻塞现象 , 就会造成在相对油腔压力油的作用下 ,
() 5 工件 主轴转速 :高 速 4 0 / i,中速 20 8 r n r a 4 主轴和轴承之 间产生 “ 抱轴 ” 致使主轴和轴承严 重 r i, , / n低速 10 /i 三档 ; a r 2 m n r
1 内圆磨床主轴 类别及特点
当前 , 可供精密主轴轴系选用 的有 : 动压轴承 , 滚 动 轴 承 , 压 轴 承 , 浮轴 承 和磁力 轴 承 。 静 气 ( ) 力 轴 承 。 因成本 太 高 , 只能用 于 极 少 的 1磁 而 专 用机 床 上 。 () 2 气浮轴承。因承载力过低 , 只限于轻载的超 精加工。 ( ) 压 轴 承 。 因结 构 复 杂 , 工 不 易 , 整 困 3 静 加 调 难 。而在使用过程 中, 一旦某一油腔供油不畅或发生 阻塞现象 , 就会造成在相对油腔压力油的作用下 , 主
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a弹性调隙对开 内外 圈轴 承 b 断兰瓦 自动调位轴承