摘要：本文通過對（duì）我廠現場PRORECTIF93工件軸的軸承易損壞的問題（tí）進行分析，提出解決和優化方案（àn）：在原來基（jī）礎（chǔ）上增加氣密封用來阻止（zhǐ）外界雜（zá）質，有效地（dì）保護並延長軸承壽命，同時也保護了工件軸箱體的精度，取得了成（chéng）效。

     我廠變速箱分（fèn）廠熱後線的5 台（tái）設備XF1014、XF1015、XF1026、XF1039和XF1040是法（fǎ）國PRORECTIF93的磨床，已使用（yòng）10年左右。其中，XF1014、XF1015和XF1026采用斜切入式
加工方式，用（yòng）來加工1～5擋齒輪的錐麵和（hé）端麵；XF1039/1040采用切入（rù）式加工方式，用來加工二軸花鍵（jiàn）麵和軸頸。

     1. 問題

     工件軸（zhóu）（ 俗稱頭架） 為磨床不可（kě）缺少的一部分，在加工精度方麵扮演著非常重要的角色（sè），其主要靠主軸的製造精度和軸承的裝配精度（dù）來保證。但是（shì）我們發現一個問題， 就是軸承使用壽（shòu）命非常短，約每半年XF1039、XF1040就要更換（huàn）一次（cì）軸承，最多每一年XF1014、XF1015和（hé）XF1026就要更換一次（cì）頭架軸承。

                               圖1 內磨床頭架軸承消耗情況

     圖1簡單統計了5台設備在（zài）3年內磨床頭架（jià）軸承的（de）消耗情況。圖中，EX85、EX100軸承是以組為單位，2套/組；7017、7020的是以套為單位，折合成組軸承為28套/2=14組和4套/2=2組（zǔ）；7017可替代EX85，7020可替代EX100。其中左邊是X F 1 0 1 4 、XF1015和XF1026的頭架軸承，而右邊的是XF1039、XF1040的頭架軸承，每台磨床的軸承裝機量（liàng）如圖2所示。

                               圖2 每台磨床的軸承裝機量（liàng）

      由於使用的是SNFA軸承，通過SNFA軸承使用手冊，得（dé）到相關的一些數（shù）據以及計算軸承理論壽命的（de）曲線，並通過該曲（qǔ）線來（lái）查找相對應的軸承理論壽命（見圖3）。

                                      圖3

     同（tóng）時， 根據現場提供的頭架（jià）軸承的轉速，XF1014/XF1015/XF1026的轉速為500r/min，X F 1 0 4 0 / X F 1 0 3 9 的（de）轉速（sù）為200r/min，通過曲線圖表（注：關於軸承壽命計算公式可以查看相關軸承手冊） ， 配合相關（guān）數據， 我們可以得到這樣的結論： 在當前轉速下， 5 台磨床的頭架軸承的正常使（shǐ）用理論壽命為100 000h按一年300個工作日，每天22h運轉，則可以（yǐ）使用100 000/300/22≈15年。當然這隻是個（gè）理論值，考慮（lǜ）到實際情況，在正常使用下，3～5年軸承（chéng）肯（kěn）定沒問題。但是按照我們目前更換軸承的情況來說，每半年（nián）或一年就更換，就極（jí）為不正（zhèng）常（cháng）了。

     2. 問題分析與解決

   
     通過檢查每次更換下的軸承損壞情況，都有（yǒu）一個（gè）共性：就是工作期間大量切削液夾雜著磨屑進入到軸承內部。為什麽會有雜質進入到內部呢？我們來看下結構：以XF1040頭架結構為例（見圖4）。

                                         圖4

     1.頂尖 2.心軸 3.頭架箱體 4.電（diàn）動機5.帶輪 6.防護罩 7.同步帶 8.帶輪 9.軸承10.鎖（suǒ）緊螺母 11.撥盤 12.擋水盤13、16.骨架油封 14.傳動法蘭 15.V形密封圈

    通過結構圖（tú）， 我們很容（róng）易就發現問題出在加工工（gōng）件的過程中，主要（yào）原因是磨（mó）屑夾雜在骨架油封唇邊上使骨架油封結合麵磨損，再通過骨架油封和鎖緊螺母的磨（mó）損麵進（jìn）入到軸承內部（見圖5）。

                               圖5

     問題是找到了， 更換鎖緊螺母、骨架密封就（jiù）可以了，但是這並不是我們的最終目的，因為僅僅是更換，螺母（mǔ）一樣會（huì）磨損，雜質還是一樣進入到軸承內部，軸承還是一樣頻繁地損壞。同時頻繁地拆裝軸承也會導致頭架本體孔的磨損， 破壞其精度， 一旦（dàn）破（pò）壞到一定程度（dù），整個頭架就報廢，會嚴重影響車間的生產，甚至導致停產， 尤（yóu）其XF1039/XF1040是唯一（yī）設備，重要（yào）性就不用說了。如何做才能尋找到一（yī）個有效的辦法，能（néng）阻止（zhǐ）切削液夾雜著磨屑進入（rù）到軸承內部（bù），使（shǐ）軸承使用壽命（mìng）能達到或接近其理論值呢？

     3. 改造優化

   
     回到結構（gòu）圖，我們看到在鎖緊螺（luó）母和骨架油封，靠軸承端（duān）有一個腔（qiāng）室，如果（guǒ）能在這個腔（qiāng）室內（nèi）充滿一定的介質，使該介質能阻止雜質進入就可以。我（wǒ）們就考慮使用壓縮空氣來充當該介質充滿腔室，既氣（qì）密封。

      氣（qì）密封是將壓縮空氣導入（rù）需（xū）要密封的結構內部使內部形成一個壓力腔（qiāng），氣體的壓力和走向可有（yǒu）效防止加工時切削液及外部雜質進入密封（fēng）腔內。而且在工廠內壓縮空氣的資源是很豐富的，氣源多，安裝方便（就這幾台設備來說，我們曾將這5台磨床的安全門進行自主改造，取消了（le）控製門運動的氣路，隻需要（yào）將該氣（qì）路引到頭架就可以。同時，因為壓力低，麵積小，氣密（mì）封所消耗的氣資源遠遠小（xiǎo）於原來門所消耗的氣資源）。

    開始動手進行（háng）改造：（1）通過經驗以及手段判斷心軸的硬度不硬（yìng），可以加工，在心軸上開啟兩個氣孔（見圖6）。

                                                圖6

     （2）重新加工擋水盤。紅色部位是擋水盤， 與改進前相比，擋水盤的外圓尺寸由128mm增加（jiā）到132mm，擋水盤與傳動法蘭（lán）之間的間隙由原來的2.5mm縮小到0.5mm，便於壓縮（suō）空氣形成氣幕，有效地防止外部（bù）雜質侵入（見圖7）。

                                              圖7

     （3）引氣（qì）源。從調壓閥處引出氣源，管徑8mm氣管（guǎn）進入（rù）設（shè）備（bèi）內部後用三通將氣路分為兩支管徑6mm的氣路（lù）。在頂尖潤滑法蘭上鑽兩個φ 8mm孔（kǒng），將氣管引入聯接（jiē）在心軸上（見圖8）。

                                              圖8
 

     （4）設定氣體的壓力。我廠的壓縮空氣的壓力一般在0.4～0.6MPa，如何調整壓力在合適的範圍（wéi）內？ 通過《機械設（shè）計手冊（cè）》（第２版）我們查到如下字段（duàn）：旋轉（zhuǎn）軸唇形密封（fēng）圈適用（yòng）於安裝在設備中（zhōng）的旋轉軸端，在壓差≤0.05MPa的條件下，對（duì）流體和潤滑脂起密封作用。以（yǐ）此為參考，我們將（jiāng）調壓閥的壓力調整到0.05MPa。

     （5）效果驗證。用（yòng）含有洗手液的液體（tǐ）澆（jiāo）在頭架上驗證效果，大量氣泡產生，說明壓縮空氣達到理想密封效果（見圖（tú）9）。

                                    圖9

      4. 結語

      自該工作實（shí）施以來， 所（suǒ）有頭架軸承（chéng）已使用兩年（nián）有餘， 未出現精度走（zǒu）失、損壞的問題（tí），徹底解決5台設備磨床頭架軸承頻繁損壞的（de）故障， 降低設備的故障時間（ 平均（jun1）每年更換軸承時間為120h）；同時對頭架本體起到了很好的保護作用（ 前麵提（tí）過：頻繁地拆裝軸（zhóu）承也會導致頭架本（běn）體孔的磨損， 破壞其精（jīng）度（dù）， 一旦破壞到一定程度（dù）， 整個（gè）頭架就報廢） ； 而且降低了（le）維修費用：在3年時間因更換軸承所消耗的（de）資金約為153 087.79元，平均每年消耗51 029.26元。將每年更換軸承的時間折合（hé）為：按生產節拍（pāi）為（wéi）70件/h，工時成本為5.39元，則為：120×70×5.39=45 276元/年，加 上 節 約 軸 承 成 本 ， 總 共 能 為公司節約：51 029.26+45 276=96 305.26（元/年（nián））。

     目前我們已將氣密封通過自主改造運用在這5台設備的砂輪架（俗稱：磨頭）上，用來阻止切削液夾雜著磨屑進入到動靜壓軸承內部，也取得不錯效果。