內容提要
本手冊是一部液體靜壓動靜壓技術專業工具書。全書共13章，內容包括：流體潤滑基本理論，液體動壓軸承，液體靜壓支撐技術，液體動靜壓軸承的工作原理和理論計算，考慮軸承動靜壓軸承的動態特性，動靜壓軸承的設計計算，靜壓、動靜壓軸承供油系統的設計，靜壓、動靜壓軸承設計舉例，動靜壓軸承在工業生產中的套用，靜壓、動靜壓軸承的試驗研究，靜壓、動靜壓軸承的製造和使用技術，靜壓、動靜壓軸承系列設計參數表，常用的液壓元件的技術參數及外形尺寸，常用製冷元件的技術參數及外形尺寸。結合靜壓、動靜壓技術及有關標準及規範，全面科學系統地總結了靜壓、動靜壓軸承設計、製造及使用。
本書冊可供從事靜壓、動靜壓技術使用及科研的工程技術人員使用，也可供大專院校相關專業師生參考。
前言
我國從50年代後期開始液體靜壓軸承的套用研究工作，60年代初開始在金屬切削工具機上推廣套用。動靜壓軸承是在動壓軸承和靜壓軸承的基礎上發展起來的一種較新型的全液體摩擦軸承，我國從70年代初期開始研究液體動靜壓軸承技術，70年代中期開始在金屬切削工具機、冷連軋機、水泥磨機、水輪發電機等機械上推廣使用。由於動靜壓軸承本身的特點，目前在磨床行業已基本取代了靜壓軸承，目前在磨床上套用的滑動軸承基本上就是三塊瓦動壓軸承和動靜壓軸承。僅在平面磨床上還能看見使用靜壓軸承。
隨著人們對高精度、高效率、高表面粗糙度加工的要求的不斷提高，希望掌握靜壓動靜壓技術的需求不斷增加。為滿足讀者需求，作者在儘可能收集國內外的各種文獻資料和原“液體動靜壓軸承”一書的基礎上增加靜壓支承技術的內容，同時將靜壓動靜壓軸承的設計技術、製造技術、使用技術等內容加入新版中。
目錄
第1章流體潤滑基本理論1.1潤滑油的物理性質
1.1.1密度
1.1.2潤滑油的黏度
1.2層流和紊流
1.3牛頓定律
1.4平行平板間隙內的黏性流體流動
1.5小孔內黏性流體的流動
1.6細長圓管內黏性流體的流動
1.7流體流動的連續方程
1.8雷諾方程
1.8.1納維一斯托克斯方程(Navier—StocksEquations)
1.8.2雷諾方程(ReynoldsEquation)
2.1全液體摩擦軸承
2.1.1液體動壓軸承
2.1.2液體靜壓軸承
2.1.3液體動靜壓軸承
2.2乾摩擦軸承
2.3半液體摩擦軸承
3.1液體靜壓技術的發展
3.2液體靜壓軸承的結構特點和工作原理
3.2.1液體靜壓軸承的結構特點
3.2.2液體靜壓軸承的工作原理
3.3液體靜壓軸承的分類
3.4液體靜壓軸承中常用的節流器
3.4.1小孔節流器
3.4.2毛細管節流器
3.4.3縫隙節流器
3.4.4反饋式節流器
3.5有周向回油槽的徑向液體靜壓軸承的結構參數設計
3.5.1液體靜壓徑向軸承的結構參數設計的內容
3.5.2液體靜壓徑向軸承的結構參數設計
3.6液體靜壓止推軸承的結構參數設計
3.6.1小孔節流單油腔靜壓止推軸承的結構參數設計
3.6.2毛細管節流單油腔靜壓止推軸承的結構參數設計
3.6.3靜壓止推軸承的驗算
3.7液體靜壓軸承的套用
3.7.1金剛鏜床上套用的靜壓軸承
3.7.2C6140車床上套用的靜壓軸承主軸單元
3.7.3靜壓軸承在平面磨床上的套用
3.7.4靜壓軸承在內圓磨具上的套用
3.7.5靜壓軸承在立式平面磨床上的套用
3.8液體靜壓技術
3.8.1液體靜壓導軌
3.8.2液體靜壓絲槓
4.1動靜壓軸承結構特點和工作原理
4.1.1動靜壓軸承
4.1.2動靜壓軸承分類
4.1.3動靜壓軸承的工作原理
4.2動靜壓軸承理論計算
4.2.1數值計算的差分方法
4.2.2軸承間隙計算公式
4.2.3雷諾方程及其無量綱差分形式
4.2.4雷諾方程的邊界條件
4.2.5電子計算機輔助計算
4.2.6流量連續方程的差分形式
……
第5章考慮軸承彈性變形的理論計算
第6章動靜壓軸承的動態特性
第7章動靜壓軸承的設計計算
第8章靜壓、動靜壓軸承供油系統的設計
第9章靜壓、動靜壓技術設計舉例
第10章靜壓、動靜壓軸承在工業生產中的套用
第11章靜壓、動靜壓軸承的試驗研究
第12章靜壓、動靜壓軸承的製造和使用技術
第13章靜壓、動靜壓軸承典型設計
附錄A常用液壓元件的技術參數及外形尺寸
編後記
書中摘錄
液體動靜壓軸承結構特點與套用液體動靜壓軸承精度高、剛度大、壽命長、吸振抗震性能好，主要用於精密加工機械及高速、高精度設備的主軸。既可用於舊工具機改造，也可用於新工具機配套。採用動靜壓軸承可以完全恢復工具機因主軸軸承問題而喪失的加工精度和表面粗糙度；提高工具機主軸精度和切削效率；並可多年連續使用而不需維修。多年來我國一些企業採用動靜壓軸承為新工具機配套和進行國產和進口舊工具機設備改造，均獲得了滿意的使用效果和顯著的經濟效益。
液體動靜壓軸承綜合了靜壓軸承的優點，消除了這兩種軸承的不足。
節流器的動靜壓軸承一、 靜壓軸承的幾種典型結構及特點
液體動靜壓軸承所採用油腔結構、節流器與靜壓軸承相比均不相同。靜壓軸承採用的固定節流器有“小孔”、“毛細管”等，可變節流器大多設定在軸承外部的靜止部位，結構複雜，使用時常因節流器出面截流面太小，油液雜質易堆積而發生堵賽。
早期設計的動靜壓軸承為淺腔結構，分有節流器和無節流器兩種。圖1為
純淺腔結構的動靜壓軸承壓力又通過環形槽進入兩側的若乾淺腔。該軸承結構簡單，但靜壓承載力較低，可雙向鏇轉。上述兩種動靜壓軸承適用於高速輕載的工具機主軸。
圖3是孔式環面節流深淺腔動靜壓軸承的結構簡圖。僅有空採用φ1~φ1.3小
軸承上開制軸向回油槽圖4位柱銷式內反饋動壓軸承的結構簡圖，圖5位其節流器結構簡圖。節流器由圓台和主軸間隙構成，具有薄膜反饋、滑閥反饋及內部反饋節流器的性能。由於節流器的阻尼是隨外載荷變化的所以軸承既具有最佳靜壓承載能力，又可大大降低節流器的摩擦功耗，高速時還可最大限度地發揮動壓效應。該軸承在低速及中高速時均有很強的承載能力，適用於載荷與速度變化範圍大的工具機主軸。主軸低速重載迴轉時，對軸承動壓承載能力要求較低，此時可採取增加軸承深腔面積、減少淺腔面積和開設軸向回油槽的方法來滿足對軸承鋼度和載荷能力的要求。
由於動靜壓軸承是利用靜壓和動壓的疊加作用為了適應各類工具機主軸的性能要求，軸承的結構形式可按
柱銷式內反饋動壓軸承的結構簡圖現在使用的孔式環面節流器與圓柱銷式內反饋式節流器都加工在軸承體上，不需要增設外部油路，而且是在軸頸與軸承孔的間隙進行自然節流，工作時軸頸與軸承的相互運動是潤滑油雜質不易堆積。該類節流器使用既方便要安全，還免除了原靜壓軸承節流器容易堵塞帶來的麻煩。
這類軸承可以同時承受徑向力和一個方向的軸向力。它是在徑向動靜壓軸承基礎上一段增加平面止推動靜壓軸承組成的所謂聯合軸承。動靜壓止推軸承得止推面上設有動壓油腔和動靜壓又油腔，採用孔式環面節流器，油腔由深腔和淺腔組成。主軸軸肩輿止推棉被一層靜壓力油膜隔開，主軸鏇轉時即可自然形成動壓承載油膜承受軸向載荷。根據主軸結構及工作性能要求，可在主軸端各用一個聯合軸承，或在主軸一端用一聯合軸承和一個平面動靜壓止推軸承來實現。如果舊工具機主軸本身帶有止推結構，改造時可保留原則結構省去動靜壓軸承。如MQ8260曲軸磨床改造就利用原主軸上得止推結構.
它可同時承受徑向力和軸向力，只須將其放置在軸兩端原徑向軸承的位置就能起到徑向止推軸承的作用，既可以省去一對止推軸承使主軸結構大為簡化，還可減少總的摩擦面積，降低摩擦功耗及減小供油量。這種軸承可以根據主軸的工作的情況選配任何一種節流器，可製造成有軸向回油或無軸向回油槽結構。同時該軸承的裝配，調整極為方便。由於動靜壓
錐動靜壓軸承的簡圖書中摘錄機械部件的維修與調整
8.1 數控工具機主傳動系統的結構原理與維修主傳動系統是用來實現工具機主運動的，它將主電動機的原動力變成可供主軸上刀具切削加工的切削力矩和切削速度。為適應各種不同的加工及各種不同的加工方法，數控工具機的主傳動系統應具有較大的調速範圍，以保證加工時能選用合理的切削用量，同時主傳動系統還需要有較高精度及剛度並儘可能降低噪聲，從而獲得最佳的生產率、加工精度和表面質量。
8.1.1 主傳動系統目前數控工具機主傳動系統大致可以分為以下幾類：
1．電動機與主軸直聯的主傳動
其優點是結構緊湊，但主軸轉速的變化及轉矩的輸出和電動機的輸出特性致，因而使用上受到一定限制.
2．經過一級變速的主傳動
一級變速目前多用 V帶或同步帶來完成，其優點是結構簡單安裝調試方便，且在一定程度上能夠滿足轉速與轉矩輸出要求，但主軸調速範圍比仍與電動機一樣，受電動機調速範圍比的約束。
3．帶有變速齒輪的主傳動
這種配置方式大、中型數控工具機採用較多。它通過少數幾對齒輪降速，使之成為分段無極變速，確保低速大轉矩，以滿足主軸輸出轉矩特性的要求。
4．電主軸
電主軸通常作為現代機電一體化的功能部件，裝備在高速數控工具機上(如圖 8-4．所示)。其主軸部件結構緊湊，重量輕，慣量小，可提高起動、停止的回響特性，有利於控制振動和噪聲；缺點是製造和維護困難且成本較高。電動機運轉產生的熱量直接影響主軸，主軸的熱變形嚴重影響工具機的加工精度，因此合理選生的熱量直接影響主軸，主軸的熱變形嚴重影響工具機的加工精度，因此合理選用主軸軸承以及潤滑、冷卻裝置十分重要
數控工具機主軸部件是影響工具機加工精度的主要部件，它的迴轉精度影響工件的加工精度，它的功率大小與迴轉速度影響加工效率，它的自動變速、準停和換刀等影響工具機的自動化程度。因此，要求主軸部件具有與本工具機工作性能相適應的高迴轉精度、剛度、抗振性、耐磨性和低的溫升。在結構上，必須很好地解決刀具和工具的裝夾、軸承的配置、軸承間隙調整和潤滑密封等問題。
主軸的結構根據數控工具機的規格、精度採用不同的主軸軸承。一般中小規格數控工具機的主軸部件多採用成組高精度滾動軸承，重型數控工具機則採用液體靜壓軸承，高速主軸常採用氮化矽材料的陶瓷滾動軸承。
1．主軸軸承的配置形式
加工中心的主軸軸承一般採用 2 個或 3 個角接觸球軸承組成，或用角接觸球軸承與圓柱滾子軸承組成，這種軸承經過預緊後可得到較高的剛度。當要求有很大剛性時，則採用圓柱滾子軸承和雙向推力球軸承的組合。常用的加工中心主軸支承的典型結構有以下 3 種。
1)前後支承用雙列圓柱滾子軸承來承受徑向負荷，用安裝在主軸前端的雙向角接觸球軸承來承受軸向負荷。這種結構剛性較好，能進行強力切削，適用於中等轉速的工具機。
加工中心主軸支承的結構 2)前支承用角接觸球軸承，背靠背安裝，以 2～3 個軸承為一套，用以承受軸向和徑向負荷：後支承用圓柱滾子軸承。這種結構適應較高轉速、較重切削負荷，主軸精度較高，但所承受軸向負載較前一種結構小。
3)前後支承都採用成組角接觸球軸承，承受軸向和徑向負荷，如圖 8-5c 所示。這種結構適應高轉速、中等切削負荷的數控工具機。使用角接觸球軸承，採用脂潤滑，其極限 DN值達 80×104：如採用油氣潤滑或噴油潤滑，則轉速可進一步提高。目前高速主軸多數採用陶瓷滾動軸承，在脂潤滑情況下 dn值可達 120×104(d 為軸承平均直徑 mm，n 為軸承每分鐘轉數)。
2．主軸內刀具的自動夾緊和切屑的清除裝置
在自動換刀工具機的刀具自動夾緊裝置中，刀桿常採用 7：24 的大錐
徑向止推動靜壓軸承的結構簡圖3．主軸準停裝置
數控工具機為了完成 ATC(刀具自動交換)的動作過程，必須設定主軸準停機構。由於刀具裝在主軸上，切削時切削轉矩不可能僅靠錐孔的摩擦力來傳遞，因此在主軸前端設定一個突鍵，當刀具裝入主軸時，刀柄上的鍵槽必須與突鍵對準，才能順利換刀：為此，主軸必須準確停在某固定的角度上。由此可知主軸準停是實現 ATC 過程的重要環節。
通常主軸準停機構有 2種方式，即機械式與電氣式。
機械方式採用機械凸輪機構或光電盤方式進行粗定位，然後有一個液動或氣動的定位銷插入主軸上的銷孔或銷槽實現精確定位，完成換刀後定位銷退出，主軸才開始鏇轉。採用這種傳統方法定位，結構複雜，在早期數控工具機上使用較多。
而現代數控工具機採用電氣方式定位較多。電氣方式定位一般有以下兩種方式。 一種是用磁性感測器檢測定位，在主軸上安裝一個發磁體與主軸一起鏇轉，在距離發磁體鏇轉外軌跡 1~2mm 處固定一個磁感測器，它經過放大器並與主軸控制單元相連線，當主軸需要定向時，便可停止在調整好的位置上。 另一種是用位置編碼器檢測定位，這種方法是通過主軸電動機內置安裝的位置編碼器或在工具機主軸箱上安裝一個與主軸 1:1 同步鏇轉的位置編碼器來實現準停控制，準停角度可任意設定。
4．主軸潤滑與密封
(1)主軸潤滑 為了保證主軸有良好的潤滑，減少摩擦發熱，同時又能把主軸組件熱量帶走，通常採用循環式潤滑系統。用液壓泵供油強力潤滑，在油箱中使用油溫控制器控制油液溫度。近年來一部分數控工具機的主軸軸承採用高級油脂封放式潤滑，每加一次油脂可以使用 7~10年，簡化了結構，降低了成本且維護保養簡單，但需防止潤滑油和油脂混合，通常採用迷宮式密封方式。為了適應主軸轉速向更高速化發展的需要，新的潤滑冷卻方式相繼開發出來。這些新的潤滑冷卻方式不單要減少軸承溫升，還要減少軸承內外圈的溫差，以保證主軸的熱變形小。
①油氣潤滑方式：這種潤滑方式近似於油霧潤滑方式，所不同的是，油氣潤滑是定時定量地把油霧送進軸承空隙中，這樣既實現了油霧潤滑，又不至於油霧太多而污染周圍空氣；而油霧潤滑則是連續供給油霧。
②噴注潤滑方式：它用較大流量的恆溫油(每個軸承 3~4L/min)噴注到主軸軸承上，以達到潤滑、冷卻的目的。這裡需特別指出的是，較大流量噴注的油，不是自然回流，而是用排油泵強制排油，同時，採用專用高精度大容量恆溫油箱，油溫變動控制在±0.5℃。
(2)密封 在密封件中，被密封的介質往往是以穿漏、滲透或擴散的形式越界泄漏到密封連線處的彼側。造成泄漏的基本原因是流體從密封面上的間隙中溢出，或是由於密封部件內外兩側密封介質的壓力差或濃度差，致使流體向壓力或濃度低的一側流動。
該臥式加工中心主軸前支承處採用的雙層小間隙密封裝置。主軸前端車出兩組鋸齒形護油槽，在法蘭盤 4和 5 上開溝槽及泄漏孔，當噴入軸承 2 內的油液流出後被法蘭盤 4 內壁擋住，並經其下部的泄油孔 9 和箱體 3 上的回油斜孔 8流回油箱，少量油液沿主軸 6 流出時，主軸護油槽在離心力的作用下被甩至法蘭盤 4 的溝槽內，經回油斜孔 8 流回油箱，達到防止潤滑介質泄漏的目的。當外部切削液、切屑及灰塵等沿主軸 6 與法蘭盤 5 之間的間隙進入時，經法蘭盤 5 的溝槽由泄漏孔 7 排出，達到了主軸端部密封的目
的。 要使間隙密封結構能在一定的壓力和溫度範圍內具有良好的密封防漏性能，必須保證法蘭盤 4 和5 與主軸及軸承端面的配合間隙。
8.1.4 主傳動系統故障維修 5例
故障現象：加工中心主軸定位不良，引發換刀過程發生中斷。
分析及處理過程：某加工中心主軸定位不良，引發換刀過程發生中斷。開始時，出現的次數不很多，重新開機後又能工作，但故障反覆出現。經在故障出現後，對工具機進行了仔細觀察
動靜壓軸承注意：發生主軸定位方面的故障時，應根據工具機的具體結構進行分析處理，先檢查電氣部分，如確認正常後再考慮機械部分。
例2:主軸出現噪聲的故障維修
故障現象：主軸噪聲較大，主軸無載情況下，負載表指示超過 40‰。
分析及處理過程：首先檢查主軸參數設定，包括放大器型號，電動機型號以及伺服增益等，在確認無誤後，則將檢查重點放在機械側。發現主軸軸承損壞，經更換軸承之後，在脫開機械側的情況下檢查主軸電動機遠轉情況。發現負載表指示已正常但仍有噪聲。隨後，將主軸參數 00 號設定為 1，也即讓主軸驅動系統開環運行，結果噪聲消失，說明速度檢測器件 PLG 有問題。經檢查，發現 PLG 的安裝不正，調整位置之後再運行主軸電動機，噪聲消失，工具機能正常工作。
例3．變檔滑移齒輪引起主軸停轉的故障維修
故障現象：工具機在工作過程中，主軸箱內機械變檔滑移齒輪自動脫離嚙合，主軸停轉。
分析及處理過程：圖8-3 為帶有變速齒輪的主傳動，採用液壓缸推動滑移齒輪進行變速，液壓缸同時也鎖住滑移齒輪。變檔滑移齒輪自動脫離嚙合，原因主要是液壓缸內壓力變化引起的。控制液壓缸的 O 形三位四通換向閥在中間位置時不能閉死，液壓缸前後兩腔油路相滲漏，這樣勢必造成液壓缸上腔推力大於下腔，使活塞桿漸漸向下移動，逐漸使滑移齒輪脫離嚙合，造成主軸停轉。更換新的三位四通換向閥後即可解決問題；或改變控制方式，採用二位四通，使液壓缸一腔始終保持壓力油。
例3．變檔不能嚙合的故障維修
故障現象：發出主軸箱變檔指令後，主軸處於慢速來回搖擺狀態，一直掛不上檔。
分析及處理過程：圖8-3 為帶有變速齒輪的主傳動。為了保證滑移齒輪移動順利嚙合於正確位置，工具機接到變檔指令後，在電氣設計上指令主電動機帶動主軸作慢速來回搖擺運動。此時，如果電磁閥發生故障(閥芯卡孔或電磁鐵失效)，油路不能切換，液壓缸不動作，或者液壓缸動作，發反饋信號的無觸點開關失效，滑移齒輪變檔到位後不能發出反饋信號，都會造成工具機循環動作中斷。更換新的液壓閥或失效的無觸點開關後，故障消除。
例5．變檔後主軸箱噪聲大的故障維修
故障現象：主軸箱經過數次變檔後，主軸箱噪聲變大。
分析及處理過程：圖8-3 為帶有變速齒輪的主傳動。當工具機接到變檔指令後，液壓缸通過撥叉帶動滑移齒輪移動。此時，相嚙合的齒輪相互間必然發生衝擊和摩擦。如果齒面硬度不夠，或齒端倒角、倒圓不好，變檔速度太快衝擊過大都將造成齒面破壞，主軸箱噪聲變大。解決方法：使齒面硬度大於 55HRC，認真做好齒端倒角、倒圓工作，調節變檔速度，減小衝擊。
例 4．使用多年後主軸箱噪聲大的故障維修
故障現象：XK7160 型數控銑床主傳動系統，採用齒輪變速傳動。工作中不可避免地要產生振動噪聲、摩擦噪聲和衝擊噪聲。數控工具機的主傳動系統的變速是在工具機不停止工作的狀態下，由計算機控制完成的。因此它比普通工具機產生的噪聲更為連續，更具有代表性。工具機起初使用時，噪聲就較大，並且噪聲聲源主要來自主傳動系統。經使用了多年後，噪聲越來越大。用聲級計在主軸 4000r/min 的最高轉速下，測得噪聲為 85.2dB。
分析及處理過程：我們知道，機械系統受到任何激發力，該系統就會對此激發力產生回響而出現振動。
這個振動能量在整個系統中傳播，當傳播到輻射表面，這個能量就轉換成壓力波經空氣再傳播出去，即聲輻射。因此，這個激發回響、系統內部傳遞及輻射三步驟就是振動噪聲、摩擦噪聲和衝擊噪聲的形成過程。
XK7160 數控工具機的主傳動系統在工作時正是由於齒輪、軸承等零部件經過激發回響，並在系統內部傳遞和輻射出現了噪聲，而這些部件又由於出現了異常情況，使激發力加大，從而使噪聲增大。
(1)齒輪的噪聲分析 XK7160 數控銑床的主傳動系統是由主電動機和齒輪來完成變速傳動的。因此，齒輪
的嚙合傳動是主要噪聲源之一。
首先看一對齒輪的嚙合情況，根據齒輪的嚙合原理，任意瞬時 t 兩齒輪齒間的相對滑動速度為：vs=vt1-vt
2。齒輪副在嚙合區傳動時，嚙合點是沿嚙合線移動的，當嚙合點移向節點時相對滑動速度逐漸減小，在節點處，相對滑動速度在方向上發生了變化，造成了激振力。如果齒輪的各種誤差加大和外界負荷的波動及其他零部件的影響，傳動系統的共振，潤滑條件的不好，就會加劇激振力的產生。當嚙合點漸遠節點時，相對滑動速度逐漸增大，齒面相對滑動速度正比於齒輪的迴轉速度。
工具機主傳動系統中齒輪在運轉時產生的噪聲主要有：
1)齒輪在嚙合中，使齒與齒之間出現連續衝擊而使齒輪在嚙合頻率下產生受迫振動並帶來衝擊噪聲。
2)因齒輪受到外界激振力的作用而產生齒輪固有頻率的瞬態自由振動並帶來噪聲。
3)因齒輪與傳動軸及軸承的裝配出現偏心引起的鏇轉不平衡的慣性力，因此產生了與轉速相一致的低頻振動。隨著軸的鏇轉，每轉發出一次共鳴噪聲。
4)因齒與齒之間的摩擦導致齒輪產生的自激振動並帶來摩擦噪聲。如果齒面凸凹不平，會引起快速、周期性的衝擊噪聲。 (2)軸承的噪聲分析 XK7160數控銑床的主軸變速系統中共有滾動軸承12個， 最大的軸承外徑為125mm。
軸承與軸徑及支承孔的裝配、預緊力、同心度、潤滑條件以及作用在軸承上負荷的大小，徑向間隙等都對噪聲有很大影響。另外一個重要原因是國家標準對滾動軸承零件都有相應的公差範圍，因此軸承本身的製造偏差，在很大程度上就決定了軸承的噪聲。可以說滾動軸承的噪聲是該工具機主軸變速系統的另一個主要噪聲源，特別在高轉速下表現更為強烈。滾動軸承最易產生變形的部位就是其內外環。內外環在外部因素和自身精度的影響下，有可能產生搖擺振動、軸向振動、徑向振動、軸承環本身的徑向振動和軸向彎曲振動。
綜上所述，大致可以從以下幾個方面對噪聲進行控制：
(1)齒輪的噪聲控制 由於齒輪噪聲的產生是多因素引起的，其中有些因素是齒輪的設計參數所決定的。針對該工具機出現的主軸傳動系統的齒輪噪聲的特點，在不改變原設計的基礎上，有下列在原有齒輪上進行修整和改進的一些做法。
1)齒形修緣。由於齒形誤差和法向齒距的影響，在輪齒承載產生了彈性變形後，會使齒輪嚙合時造成瞬時頂撞和衝擊。因此，為了減小齒輪在嚙合時由於齒頂凸出而造成的嚙合衝擊，可進行齒頂修緣。齒頂修緣的目的就是校正齒的彎曲變形和補償齒輪誤差，從而降低齒輪噪聲。修緣量取決於法向齒距誤差和承載後齒輪的彎曲變形量，以及彎曲方向等。齒形修緣時，可根據這幾對齒輪的具體情況只修齒頂，或只修齒根，只有在修齒頂或修齒根達不到良好效果時，才將齒頂和齒根一塊修。
2)控制齒形誤差。齒形誤差是由多種因素造成的，觀察該工具機主傳動系統中齒輪的齒形誤差主要是加工過程中出現的，以及長期運行條件不好所致。因齒形誤差而在齒輪嚙合時產生的噪聲在該工具機中是比較明顯的。一般情況下，齒形誤差越大，產生的噪聲也就越大。
3)控制嚙合齒輪的中心距。嚙合齒輪的實際中心距的變化將引起壓力角的改變，如果嚙合齒輪的中心距出現周期性變化，那么也將使壓力角發生周期性變化，噪聲也會周期性增大。對嚙合中心距的分析表明，當中心距偏大時，噪聲影響並不明顯；而中心距偏小時，噪聲就明顯增大。在控制嚙合齒輪的中心距時，將齒輪的外徑，傳動軸的彎曲變形及傳動軸與齒輪、軸承的配合都控制在理想狀態，這樣可儘量消除由於嚙合中心距的改變而產生的噪聲。
4)潤滑油對控制噪聲的作用。潤滑油在潤滑和冷卻的同時，還起一定的阻尼作用，噪聲隨油的數量和粘度的增加而變小。若能在齒面上維持一定的油膜厚度，就能防止嚙合齒面直接接觸，就能衰減振動能量，從而降低噪聲。實際上，齒輪潤滑需油量很少，而大量給油是為了冷卻作用。實驗證明，齒輪潤滑以齧出側給油最佳，這樣既起到了冷卻作用，又在進入嚙合區前，在齒面上形成了油膜；如果能控制油少量進入嚙合區，降噪效果更佳。據此，將各個油管重新布置，使潤滑油按理想狀態濺入每對齒輪，以控制由於潤滑不利而產生的噪聲。
(2)軸承的噪聲控制
1)控制內外環質量。在 XK7160 數控銑床的主傳動系統中，所有軸承都是內環轉動、外環固定。這時內環如出現徑向偏擺就會引起鏇轉時的不平衡，從而產生振動噪聲。如果軸承的外環與配合孔形狀公差和位置公差都不好，則外環就會出現徑向擺動，這樣就破壞了軸承部件的同心度。內環與外環端面的側向出現較大跳動，還會導致軸承內環相對於外環發生歪斜。軸承的精度越高，上述的偏擺量就越小，產生的噪聲也就越小。除控制軸承內外環幾何形狀偏差外，還應控制內外環滾道的波紋度，減小表面粗糙度，嚴格控制在裝配過程中使滾道表面磕傷、劃傷，否則不可能降低軸承的振動噪聲。經觀察和實驗發現，滾道的波紋度為密波或疏波時滾珠在滾動時的接觸點顯然不同，由此引起振動頻率差別很大。
2)控制軸承與孔和軸的配合精度。在該工具機的主傳動系統中，軸承與軸和孔配合時，應保證軸承有必要的徑向間隙。徑向工作間隙的最佳數值，是由內環在軸上和外環在孔中的配合以及在運行狀態下內環和外環所產生的溫差所決定的。因此，軸承中初始間隙的選擇對控制軸承的噪聲具有重要意義。過大的徑向間隙會導致低頻部分的噪聲增加，而較小的徑向間隙又會引起高頻部分的噪聲增加。外環在孔中的配合形式會影響固體噪聲的傳播，較緊的配合能提高傳聲性，會使噪聲加大：配合過緊，會迫使滾道變形，從而加大軸承滾道的形狀誤差，使徑向間隙減小，也導致噪聲的增加；但軸承外環過松的配合還是會引起較大噪聲。只有鬆緊適當的配合才有利，這樣可使軸承與孔接觸處的油膜對外環振動產生阻尼，從而降低噪聲。配合部位的形位公差和表面加工的粗糙度，應符合所選軸承精度等級的要求。如果軸承很緊
地安裝在加工不精確的軸上，那么軸的誤差就會傳遞給軸承內環滾道上，並以較高的波紋度形式表現出來，噪聲也就隨之增大。 通過上述對 XK7160 數控銑床主傳動系統的噪聲分析和控制後，取得了可喜的效果。在同樣條件下，用聲級計對修復後的工具機噪聲又進行了測試，主傳動系統經過噪聲控制後為 74dD，降低了 11.2dD。經過幾年的使用，該工具機的噪聲一直穩定在這個水平上。
例5．電主軸高速鏇轉發熱的故障維修
故障現象：主軸高速鏇轉時發熱嚴重
分析及處理過程：電主軸運轉中的發熱和溫升問題始終是研究的焦點。電主軸單元的內部有兩個主要熱源：一是主軸軸承，另一個是內藏式主電動機。
電主軸單元最凸出的問題是內藏式主電動機的發熱。由於主電動機旁邊就是主軸軸承，如主電動機的散熱問題解決不好，還會影響工具機工作的可靠性。主要的解決方法是採用循環冷卻結構，分外循環和內循環兩種，冷卻介質可以是水或油，使電動機與前後軸承都能得到充分冷卻。 主軸軸承是電主軸的核心支承，也是電主軸的主要熱源之一。當前高速電主軸，大多數採用角接觸陶瓷球軸承。因為陶瓷球軸承具有以下特點：①由於滾珠重量輕，離心力小，動摩擦力矩小。②因溫升引起的熱膨脹小，使軸承的預緊力穩定。③彈性變形量小，剛度高，壽命長。由於電主軸的運轉速度高，因此對主軸軸承的動態、熱態性能有嚴格要求。合理的預緊力，良好而充分的潤滑是保證主軸正常運轉的必要條件。採用油霧潤滑，霧化發生器進氣壓為 0.25~0.3MPa，選用 20#透平油，油滴速度控制在 80~100 滴/min。潤滑油霧在充分潤滑軸承的同時，還帶走了大量的熱量。前後軸承的潤滑油分配是非常重要的問題，必須加以嚴格控制。進氣口截面大於前後噴油口截面的總和，排氣應順暢，各噴油小孔的噴射角與軸線呈 15º夾角，使油霧直接噴入軸承工作區。
