數(shù)控車軸專用磨床加工缺陷分析與修復(fù)

張炳濤

摘 要：本文論述的是4RHPL-AMF型數(shù)控車軸專用磨床故障與常見問題處理。該磨床為美國蘭蒂斯公司在日本的分公司——日平產(chǎn)業(yè)株式會社在20世紀(jì)80年代初生產(chǎn)的，后經(jīng)國產(chǎn)化改造數(shù)控系統(tǒng)。采用寬成型砂輪以切入法進(jìn)行高速磨削，直線部分和曲線部分一次磨成，即軸頸、防塵座及相關(guān)圓弧一次成形，控制系統(tǒng)為FANUC數(shù)字控制，砂輪臺進(jìn)給采用液壓和伺服電機(jī)相結(jié)合方式，并設(shè)有電子自動測量裝置、自動補(bǔ)償裝置。具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好，適用于大批量專業(yè)化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：磨削；車軸

車軸是鐵路貨車走行部的重要部件，對整車的安全運(yùn)行起到不可替代的作用。隨著國內(nèi)鐵路貨車的升級換代和鐵路貨車市場向?qū)Ｓ没?、功能化發(fā)展，以及國際鐵路貨車不斷開拓發(fā)展，因此設(shè)計出了各種不同規(guī)格的車軸，來滿足市場需求。各規(guī)格車軸軸頸、防塵座的精加工就是由4RHPL-AMF型數(shù)控車軸專用磨床來完成的。由于該磨床使用近40年，機(jī)械各部疲勞磨損精度降低，在磨削過程中經(jīng)常出現(xiàn)磨削完成的車軸達(dá)不到質(zhì)量要求。出現(xiàn)工序返修品甚至加工制廢。因此提出系統(tǒng)分析解決該磨床精度降低問題，恢復(fù)磨床原有磨削精度，滿足加工需求。

一、磨床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

各類數(shù)控機(jī)床因其功能，結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的不同，各具不同的特性。其維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容和規(guī)則也各有特色，具體應(yīng)根據(jù)其機(jī)床種類、型號及實際使用情況，本磨床采用定向切入成型磨削方式，為了使工件軸向獲得一定的進(jìn)給量，將砂輪主軸中心線與工件中心線（即床身導(dǎo)軌中心線）形成20度夾角。

二、砂輪臺的進(jìn)給

從砂輪原位開始，至磨削工件達(dá)到尺寸，砂輪進(jìn)給分為六步：

快速移動 → 接近進(jìn)給 → 快速進(jìn)給 →中速進(jìn)給 →微量進(jìn)給 → 無火花磨削。

三、磨削達(dá)不到質(zhì)量要求的分析及解決方法

在實際加工過程中主要出現(xiàn)以下兩種質(zhì)量問題：

（a）軸頸磨削完成后出現(xiàn)軸向波紋幾何尺寸超差。

解決方法：

通過磨削方式分析得出，出現(xiàn)軸向波紋的問題應(yīng)該是砂輪修整過程中，砂輪架與砂輪修整金剛筆存在間隙與微量遲緩，使修整后的砂輪直線段與程序設(shè)定不符。

1.對Z軸（床身軸）、X軸（砂輪架軸）潤滑調(diào)整

床身軸及砂輪架軸是兩個關(guān)鍵運(yùn)動部件，成型砂輪的修整是由這兩個軸執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)差補(bǔ)來完成的。其平穩(wěn)性直接影響砂輪的修整精度，砂輪的進(jìn)給精度和磨削精度。導(dǎo)軌和滾珠絲杠的潤滑是一個重要環(huán)節(jié)。因機(jī)床原有潤滑不能滿足需求。增設(shè)集中潤滑裝置（MOOEL：RYZ-4），該裝置公稱壓力達(dá)到2MPa＼公稱流量0.5L/min，完成后提供持續(xù)堅韌的潤滑油，保證各導(dǎo)軌、絲桿都得到充分而適量的潤滑，原卡阻、遲緩現(xiàn)象消失。

2.砂輪架滾珠絲杠軸承調(diào)整

本磨床砂輪架滾珠絲杠采用角接觸球軸承7009AC，在使用過程中存在微量磨損和間隙，使?jié)L珠絲杠產(chǎn)生軸向間隙，也是產(chǎn)生砂輪修整不良的重要原因。根據(jù)角接觸球軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是可以承受徑向載荷和軸向載荷的，調(diào)增軸承安裝數(shù)量，因為單列角接觸軸承只能承受一個方向的軸向負(fù)荷，在承受徑向負(fù)荷時，將引起附加軸向力，并且只能限制軸或外殼在一個方向的軸向位移。成對安裝后，使一對軸承的外環(huán)相同端面相對，即寬面對寬面、窄面對窄面。這樣既可避免引起軸向附加力，而且可以在兩個方向使軸的外殼限制在軸向游隙內(nèi)。安裝完成后剛性增強(qiáng)，運(yùn)行平穩(wěn)。

（b）軸頸磨削完成后出現(xiàn)徑向波紋幾何尺寸超差。

解決方法：

由圖2砂輪進(jìn)給過程得知，在中進(jìn)給→ 微進(jìn)給 → 無火花磨削，轉(zhuǎn)換之前，數(shù)控程序中砂輪架進(jìn)給增設(shè)停頓時間。因為在砂輪連續(xù)進(jìn)給中，工件磨削表面之橫斷外輪廓（圖4）所示，在任何一個瞬間均為阿基米德螺線，而且并非一個園。增加一個進(jìn)給停頓時間，為了在進(jìn)給速度轉(zhuǎn)換之前將工件磨圓。這個時間與工件轉(zhuǎn)速有關(guān)（可根據(jù)不同軸型外徑調(diào)整）。

四、結(jié)束語

數(shù)控設(shè)備是高技術(shù)密集型產(chǎn)品，要想迅速而且正確地查明原因并確定故障部位，除了對機(jī)床的機(jī)械部分、電氣部分的了解，還應(yīng)掌握加工工藝的過程。由于數(shù)控機(jī)床故障比較復(fù)雜，同時，數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行監(jiān)測。要與經(jīng)驗判斷相結(jié)合，一般原則先外部后內(nèi)部、先機(jī)械后電氣、先靜后動、先簡單后復(fù)雜。這樣才能提高故障的綜合分析能力和故障排除能力。

參考文獻(xiàn)：

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[3]數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)FANUC-OC/O手冊