摘要：本文通過對我（wǒ）廠現場PRORECTIF93工件軸的軸（zhóu）承易損壞的問題進行分析，提出解決和優化（huà）方案：在原來基礎上增（zēng）加氣密封用（yòng）來阻止外界雜質，有效地保護並延長軸承壽命，同時也（yě）保護了工件軸（zhóu）箱體的精度，取得了成效。

     我（wǒ）廠變速箱分廠熱後線的5 台設備XF1014、XF1015、XF1026、XF1039和XF1040是法國PRORECTIF93的磨（mó）床，已使用（yòng）10年左右。其（qí）中，XF1014、XF1015和XF1026采用斜切入式
加（jiā）工方式，用來加工1～5擋齒輪的錐麵和端麵；XF1039/1040采用切（qiē）入式加工方式，用來加工（gōng）二軸花鍵麵和軸頸。

     1. 問題

     工件軸（ 俗稱頭架（jià）） 為磨（mó）床不可缺少的一部分，在加工精度方麵扮演（yǎn）著（zhe）非常重要的角色，其主要靠主軸的製造精度和軸承的裝配（pèi）精（jīng）度來保證。但是我們發現一個問題， 就是軸承使用壽命非常短，約每半年XF1039、XF1040就要更換一次軸承，最（zuì）多（duō）每一年XF1014、XF1015和XF1026就要更（gèng）換一次頭架軸（zhóu）承。

                               圖1 內（nèi）磨床頭架軸承消耗情況

     圖1簡單統計了（le）5台設（shè）備在（zài）3年內磨床頭架軸承（chéng）的消耗情況。圖中，EX85、EX100軸承（chéng）是以組為單位，2套/組；7017、7020的（de）是以套為單位，折（shé）合成組軸承（chéng）為28套/2=14組和（hé）4套/2=2組；7017可替代EX85，7020可替代（dài）EX100。其（qí）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如圖2所示。

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

      由（yóu）於（yú）使（shǐ）用的是SNFA軸承，通過（guò）SNFA軸承使用手冊，得到相關的一些數據以及計算軸承理論壽命的曲線（xiàn），並通過該曲線來查（chá）找相對應的軸承理論壽命（見圖3）。

                                      圖3

     同時， 根據現場提供的頭架（jià）軸承的轉速，XF1014/XF1015/XF1026的轉（zhuǎn）速為500r/min，X F 1 0 4 0 / X F 1 0 3 9 的轉速為200r/min，通（tōng）過曲線圖表（注：關於軸承壽命計算公式可以（yǐ）查（chá）看（kàn）相關軸承手冊） ， 配合相（xiàng）關數據， 我們可以得到這（zhè）樣（yàng）的（de）結論： 在（zài）當前轉速下， 5 台磨床的頭架軸（zhóu）承的正常使用理論壽命為100 000h按一年300個工作日，每天22h運（yùn）轉，則可以使用100 000/300/22≈15年。當然這隻是個理論值，考慮到實際情況，在（zài）正常使用下，3～5年軸承肯定沒（méi）問題。但是按（àn）照（zhào）我們目前更換軸承的情況來說，每半年或（huò）一年就更換，就極為（wéi）不正常了。

     2. 問題分析（xī）與解決

   
     通過檢查每次（cì）更換下的軸承損壞情況，都有一（yī）個共（gòng）性：就是（shì）工作期間大量切削液夾（jiá）雜著磨屑進入（rù）到軸承內部。為什麽會有雜質進入到內部（bù）呢？我們來（lái）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.電動機5.帶輪 6.防護罩 7.同（tóng）步帶（dài） 8.帶輪 9.軸承10.鎖緊螺母（mǔ） 11.撥盤 12.擋水（shuǐ）盤13、16.骨架油封 14.傳動法蘭 15.V形密封圈

    通過結（jié）構（gòu）圖， 我們很容易就發（fā）現問題出在加工工（gōng）件的過程中，主要原因是磨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損麵進入到軸承內部（見圖5）。

                               圖5

     問題是找到了， 更換（huàn）鎖緊螺母、骨架密封就可以了，但是這並不是我們的最終目的，因為僅僅（jǐn）是更換，螺母一樣會磨損，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（shí）頻繁地拆裝軸承也會（huì）導致頭架本體孔的磨損， 破壞其精（jīng）度， 一旦破壞到一定（dìng）程度，整個頭架就（jiù）報廢（fèi），會嚴重影響車間的生產，甚至導致停產， 尤其XF1039/XF1040是唯一設備，重要性就不用說了。如何做才能尋找到一個（gè）有效的辦法，能阻止切削（xuē）液夾（jiá）雜著磨屑進入到軸承內部，使軸承使用壽（shòu）命能達到或接近其理論值呢？

     3. 改造優化

   
     回到結構圖，我們看到在鎖緊螺母和骨架油封，靠軸承端有一個腔室，如果能在這個腔室內充滿一定的介質，使該介質能阻止雜質進入就（jiù）可以。我們就考慮使用壓縮空氣來充當該介質充滿腔室，既氣密封。

      氣密封是將壓（yā）縮空氣導（dǎo）入需要密封的結構內部使內部形成一個壓（yā）力腔，氣體的壓力和（hé）走向（xiàng）可有效防止加工時切削液及外部雜質（zhì）進入密封腔內。而且在工廠內壓縮空氣的資源是很豐（fēng）富的（de），氣源多，安裝方便（就這幾台設備來說，我們曾（céng）將這5台磨床（chuáng）的安全門進行自（zì）主改造，取消了控製門運動的氣路，隻需要將該氣路引（yǐn）到頭架（jià）就可（kě）以。同時，因為（wéi）壓力低，麵積小，氣密封（fēng）所消耗的氣資源遠遠小於原來門所消耗的氣資源）。

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

                                                圖6

     （2）重新（xīn）加工擋水盤。紅（hóng）色部位是擋水盤， 與（yǔ）改進前相比，擋水盤的外圓尺寸由128mm增加到132mm，擋水盤與傳動法蘭之間的間隙由原來的2.5mm縮（suō）小到0.5mm，便於壓縮空氣形成氣幕，有效地防止外部雜質侵入（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）進入設（shè）備內部後用（yòng）三通將氣路分為兩（liǎng）支管徑6mm的氣路。在頂尖潤滑法（fǎ）蘭（lán）上（shàng）鑽兩個（gè）φ 8mm孔，將（jiāng）氣管引入聯接在心軸上（shàng）（見圖8）。

                                              圖8
 

     （4）設定氣體的壓力。我（wǒ）廠（chǎng）的壓縮空氣的壓力一般在0.4～0.6MPa，如何調整壓力在合適（shì）的範圍內？ 通過《機械設計（jì）手冊》（第２版）我（wǒ）們（men）查到如下字段：旋轉軸唇形密封圈適（shì）用於安裝在設備中的旋轉軸端，在壓差（chà）≤0.05MPa的條件下，對流體和潤（rùn）滑脂起密封作用。以此為參考，我們（men）將（jiāng）調壓閥（fá）的壓力（lì）調整到0.05MPa。

     （5）效果驗證。用含有洗手液的液體澆在頭架上驗證效果，大量氣泡產生（shēng），說明壓縮空氣（qì）達到理想密封效果（見圖9）。

                                    圖9

      4. 結語

      自該工作實施以來， 所有頭架軸承已使用兩年有餘（yú）， 未（wèi）出（chū）現精度走失、損壞的問題，徹底解決5台（tái）設備磨床頭（tóu）架軸承頻繁損壞的故障， 降低設備的故障時間（ 平均每年更換軸承時間為120h）；同時對頭架本體起到了很（hěn）好的保護作用（ 前麵提過：頻繁地拆裝軸承也會導致頭架本體孔（kǒng）的磨損， 破壞其精度， 一旦破壞到（dào）一定程度， 整（zhěng）個頭架就（jiù）報廢） ； 而且降低（dī）了維修費（fèi）用：在3年時間因更換軸承所消耗的資金約（yuē）為153 087.79元，平均每年消（xiāo）耗51 029.26元。將每（měi）年更換軸承（chéng）的時間折合為：按（àn）生產節拍為70件/h，工時成本為5.39元，則為：120×70×5.39=45 276元/年，加 上 節（jiē） 約 軸 承 成 本（běn） ， 總 共 能 為公司節約：51 029.26+45 276=96 305.26（元/年）。

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