M1040型無心磨床故障分析及應(yīng)對措施

柳 楊

（西藏技師學(xué)院，拉薩 851414）

M1040 型無心磨床用于對幾何精度和表面質(zhì)量要求高的圓柱體零件和環(huán)形零件的外表面進(jìn)行通磨，以及對錐度不大的圓錐面和成形表面的半自動(dòng)或手動(dòng)切入磨削。廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、航空航天、儀表、軸承、工具及紡機(jī)等行業(yè)的大批量生產(chǎn)企業(yè)。江淮動(dòng)力集團(tuán)公司是生產(chǎn)柴油機(jī)、汽油機(jī)的大型企業(yè)，M1040 型無心磨床是生產(chǎn)氣門的主要設(shè)備。M1040 型無心磨床擔(dān)負(fù)著氣門桿部的粗磨、半精磨和精磨的加工任務(wù)，因其生產(chǎn)性質(zhì)決定了無心磨床必須高效率、高精度地工作，所以須降低無心磨床的故障率和提高其維修精度。筆者在這些年帶學(xué)生到江淮動(dòng)力集團(tuán)進(jìn)行機(jī)修實(shí)習(xí)期間，對M1040 型無心磨床的多發(fā)性故障接觸較多，體會(huì)較深。在此對M1040 型無心磨床在生產(chǎn)中的常見故障和磨削質(zhì)量缺陷及其對策作如下粗淺闡述。

M1040 型無心磨床在生產(chǎn)中的常見故障和磨削質(zhì)量缺陷如下：①常見故障有砂輪主軸不轉(zhuǎn)、導(dǎo)輪不轉(zhuǎn)和砂輪主軸抱死等；②機(jī)床部件對產(chǎn)品產(chǎn)生磨削質(zhì)量缺陷有工件磨削時(shí)表面出現(xiàn)螺旋形花紋、工件表面有不規(guī)則的擦傷、工件表面燒傷、工件表面產(chǎn)生多角形狀及工件直線度有誤差等。

1 機(jī)床故障分析與修復(fù)

1.1 故障分析與診斷

按照M1040 型無心磨床在生產(chǎn)中使用情況和出現(xiàn)的故障，運(yùn)用故障分析樹的方法，如圖1所示，對造成機(jī)床系統(tǒng)故障的各種因素進(jìn)行分析，從而能很快找出機(jī)床系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因并能立即提出解決措施。

如圖1所示，造成M1040 型無心磨床不能正常工作的中間故障有A（砂輪主軸不轉(zhuǎn)）或B（導(dǎo)輪不轉(zhuǎn)）。對A（砂輪主軸不轉(zhuǎn)）有影響的原因有1（傳動(dòng)帶松動(dòng)）、2（電機(jī)不轉(zhuǎn)）及中間事故C（砂輪主軸抱死）。影響B(tài)（導(dǎo)輪不轉(zhuǎn)）的原因有3（導(dǎo)輪電機(jī)不轉(zhuǎn)）、4（減速器蝸桿，蝸輪損壞）。在日常維修中問題1（傳動(dòng)帶松動(dòng)）、2（電機(jī)不轉(zhuǎn)）、3（導(dǎo)輪電機(jī)不轉(zhuǎn)）、4（減速器蝸桿，蝸輪損壞）可以通過調(diào)整、更換損壞件排除故障。中間故障C（砂輪主軸抱死）產(chǎn)生的主要原因是由5（操作使用不當(dāng)）、6（軸瓦嚴(yán)重磨損）、7（主軸油箱保險(xiǎn)開關(guān)誤發(fā)令）等因素的影響。原因5（操作使用不當(dāng)）可以通過對操作工人進(jìn)行培訓(xùn)解決。通過對以上故障分析樹的分析，可以看出M1040 型無心磨床不能正常工作的主要原因是中間件C（砂輪主軸抱死），以及基本原因6（軸瓦嚴(yán)重磨損）、7（主軸油箱保險(xiǎn)開關(guān)誤發(fā)令）發(fā)生故障。因此要改變M1040 型無心磨床現(xiàn)有的狀況，應(yīng)解決主軸油箱保險(xiǎn)開關(guān)誤發(fā)令和主軸軸瓦磨損修復(fù)這兩個(gè)主要問題。

圖1 M1040 無心磨床故障分析樹

1.2 解決主要問題的對策

通過M1040 型無心磨床故障分析樹的分析，已經(jīng)知道影響無心磨床正常使用的2 個(gè)主要問題為主軸油箱誤發(fā)令和主軸軸瓦磨損，其中主軸軸瓦精度對產(chǎn)品的形位公差的保證有重大影響，因而是重中之重，現(xiàn)對這2 個(gè)問題的具體原因和解決方案作如下介紹。

1.2.1 主軸油箱保護(hù)開關(guān)誤發(fā)令問題的解決

如圖2所示，砂輪主軸保護(hù)切換機(jī)構(gòu)被安裝在砂輪主軸潤滑槽的上部，其工作原理是從砂輪主軸上的回油將浮筒提起，并通過浮筒帶動(dòng)操縱桿，使砂輪主軸的保護(hù)開關(guān)開啟，從而使砂輪主軸中的潤滑油液體保持在一定壓力下。因?yàn)樵瓩C(jī)床的浮體材質(zhì)為尼龍或塑膠，浮體在使用一段時(shí)間后會(huì)發(fā)生老化、變形，浮體在工作時(shí)會(huì)出現(xiàn)漂浮現(xiàn)象。這樣，砂輪的主軸不能充分注滿潤滑油，而砂輪的主軸保護(hù)開關(guān)也是開啟的，因?yàn)檫@樣的情況常常會(huì)出現(xiàn)，因此，出現(xiàn)了砂輪主軸的抱死失效。為此，在修理時(shí)，對浮筒的材質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)，采用了一層厚（約0.8 mm）的銅皮焊接，以消除浮筒的老化和變形，解決了砂輪主軸保護(hù)開關(guān)的誤啟動(dòng)問題。

圖2 砂輪主軸保護(hù)開關(guān)裝置

1.2.2 主軸軸瓦的修復(fù)

M1040 型無心磨床主軸軸承屬多瓦式滑動(dòng)軸承，由于自然磨損或潤滑不良，而引起的“抱瓦”現(xiàn)象，往往會(huì)使設(shè)備無法正常工作。主軸在軸瓦中的運(yùn)動(dòng)精度直接影響工件的精度，因而軸瓦修復(fù)工藝很重要。在實(shí)際操作中對多瓦式滑動(dòng)軸承修復(fù)的工藝方案介紹如下。

如圖3所示，M1040 型無心磨床主軸軸瓦為5 瓦結(jié)構(gòu)，其長度直徑之比一般為1.2～1.5。其中l(wèi) 號(hào)瓦和2號(hào)瓦為底瓦，由磨架軸承孔支承軸瓦的外表面母線，不可調(diào)節(jié)。3、4、5 號(hào)瓦為可調(diào)節(jié)瓦，可作軸承間隙調(diào)整。軸瓦的橫斷面呈內(nèi)外表面不等厚形狀，支承中心為最厚尺寸，向兩側(cè)呈漸薄形減小。此軸承結(jié)構(gòu)的瓦軸加工工藝較復(fù)雜，在調(diào)整間隙時(shí)，要求調(diào)整的技術(shù)水平較高，故在新產(chǎn)品中已不再采用此種形式。

圖3 M1040 型無心磨床主軸軸瓦結(jié)構(gòu)圖

在修復(fù)過程中，需要對瓦軸的2 個(gè)軸套進(jìn)行反復(fù)刮磨。2 塊底瓦的高度要相等，底瓦兩端的高度要相等，誤差約為0.01 mm。修復(fù)時(shí)，首先要對主軸的2 個(gè)軸頸進(jìn)行認(rèn)真檢查，如果在檢查中發(fā)現(xiàn)裂紋等情況，就應(yīng)該考慮再檢查一次或換一次；如果沒有裂縫，就要認(rèn)真地測量2 個(gè)軸頸的大小；進(jìn)行精密研磨，將2 個(gè)軸承的軸頸磨到相同的大小。

確定主軸無問題后，將軸承的兩端與軸頸分開，直至預(yù)定研磨位置。接著把4 塊基板裝入圖4的模具夾具中，再用研磨機(jī)對其進(jìn)行研磨。由于軸瓦外圓在發(fā)生故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)孔灼傷、發(fā)熱，產(chǎn)生較大的變形，采用這種方法可以完全消除變形情況。在研磨時(shí)，對其共軸度控制在0.002 mm 以內(nèi)。

圖4 模具夾具結(jié)構(gòu)

在模具夾具（圖4）中，固定墊圈3 和5 上銑出了很大斜度，因?yàn)榘逋咄ǔ６际窃谕鈭A端面上有很大倒角，所以可以通過這種大的斜角和墊圈的內(nèi)錐面，使4塊板瓦牢固地固定在芯子上，確保了板料的精確定位。

其他3 個(gè)軸承套是可以調(diào)整的，沒有特別要求，可以不進(jìn)行研磨，但是如果有很大變形，就需要進(jìn)行研磨。

在修復(fù)好軸瓦后，把瓦依次放進(jìn)襯套或特殊模具中，調(diào)整前后軸承螺絲，使其松緊均勻；調(diào)整好后，沿著主軸的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)5～8 次進(jìn)行磨點(diǎn)，然后卸下，進(jìn)行精刮，如此反復(fù)；直到磚面上的斑點(diǎn)分布均勻，達(dá)到精度要求（20 點(diǎn)/25 mm×25 mm 或更大）。

最后在瓦片上涂抹藍(lán)油粉，反復(fù)進(jìn)行上述工序，可增加軸瓦的數(shù)量和范圍；通過對每一部件的認(rèn)真清潔，對其進(jìn)行正確組裝，并用百分表對軸承的直徑間隙進(jìn)行0.01～0.02 mm 的測量，這樣就完成了軸承的維修。

瓦片經(jīng)磨削和刮研后，厚度減小，在裝配過程中，其余相關(guān)件要做校正處理或修復(fù)。

2 機(jī)床相關(guān)部件對產(chǎn)品產(chǎn)生磨削質(zhì)量缺陷的分析和對策

由于影響無心磨削加工的因素很多，應(yīng)用M1040型無心磨床磨削加工氣門桿部外圓時(shí)，機(jī)床部件對產(chǎn)品產(chǎn)生磨削缺陷及其消除的方法作如下總結(jié)。

（1）工件磨削時(shí)表面出現(xiàn)螺旋形花紋劃傷，產(chǎn)生此現(xiàn)象可能的原因很多，歸納起來大概有如下幾點(diǎn)：①導(dǎo)輪上嵌有硬?；蛏拜喌某隹诙恕巴馔埂?，消除的方法是修正導(dǎo)輪，直至消除。②托板已經(jīng)碎裂產(chǎn)生銳邊或是表面粗糙、有拉毛，消除的方法是修磨或更換新的托板。③砂輪結(jié)合劑硬度不均，此時(shí)必須更換新砂輪。④輸出和進(jìn)給工件的速率不正確。此時(shí)適當(dāng)調(diào)整送料滾輪的轉(zhuǎn)速，以保證工件進(jìn)、出料轉(zhuǎn)速與磨削區(qū)的一致性。⑤砂輪與導(dǎo)向輪之間的相對軸位置發(fā)生了偏移。須根據(jù)需要再對齊。

（2）工件表面有不規(guī)則的劃痕，這種劃痕是由切削液造成的。①切割液體不清潔。②切削液的潤滑性較差。如果是前者，可以更換新的切削液或者添加一個(gè)過濾器；如果是后者，應(yīng)更換具有良好潤滑的切削液。

（3）工件表面灼傷，其主要原因?yàn)樵谇邢鬟^程中，由于溫度太高，不能及時(shí)將研磨熱量排出，導(dǎo)致工件表面灼傷。有可能是由于切割深度太大、進(jìn)刀太快、磨削太硬、磨削太慢及冷卻不足。通過減少切割深度、降低切割速度和選擇柔軟砂輪進(jìn)行磨削加工；通過對冷卻設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，可以將冷卻水送至磨削區(qū)，并在冷卻系統(tǒng)中加入冷卻設(shè)備，提高冷卻速度。

（4）工件表面形成三角形、五邊形及七邊形等多個(gè)角形，這是由于下列因素造成的。①由于工件的中心高度不夠高，使得砂輪的研磨力向托板、導(dǎo)輪的分力增大，造成工件與托板之間的摩擦，從而阻礙了工件的旋轉(zhuǎn)，造成了研磨時(shí)工作表面形成多個(gè)角形；這時(shí)應(yīng)該增加工件的中心高度，但是要注意，工件的中心高度太高，會(huì)造成工件在研磨過程中的跳動(dòng)，同時(shí)也會(huì)造成加工誤差；嚴(yán)重時(shí)，研磨不能進(jìn)行。所以在選用中心高度時(shí)要特別小心。②導(dǎo)向輪的傾斜角度太大，在加工過程中會(huì)造成工件的工作性能下降。解決這一問題的辦法是降低導(dǎo)向輪的傾角，這時(shí)要想讓進(jìn)給速度不變，就必須提高導(dǎo)向輪的轉(zhuǎn)速。③坯料的圓度偏差過大，通常不允許有50%以上的偏差。解決方法是在進(jìn)行無心磨削之前，添加一次加工，提高毛坯的圓度，或在不注意的情況下，多做幾次。④導(dǎo)向輪的工作狀態(tài)不佳，導(dǎo)致工件的工作狀態(tài)不佳。這時(shí)，為了保證導(dǎo)向輪的正常工作，必須對導(dǎo)向輪進(jìn)行修整，并對導(dǎo)向輪軸承進(jìn)行檢查，使其與軸承保持良好的接觸。

（5）工件直線度有誤差，產(chǎn)生工件直線度誤差的原因是砂輪修正器修正砂輪不平整，解決措施為：①檢查修正器是否有松動(dòng)，如有松動(dòng)后及時(shí)調(diào)整。②檢查仿形模板是否有磨損，如有磨損及時(shí)更換。③檢查主軸是否有松動(dòng)，如有松動(dòng)必須及時(shí)調(diào)整。

3 結(jié)束語

以上是筆者根據(jù)自己的機(jī)修實(shí)踐和與同行的經(jīng)驗(yàn)交流，總結(jié)出的M1040 型無心磨床在日常生產(chǎn)中常見故障和解決方法。經(jīng)驗(yàn)證，以上措施可以在生產(chǎn)及實(shí)習(xí)過程中，能夠迅速解決M1040 型無心磨床的故障，提高其加工精度，降低機(jī)床故障率，保證機(jī)床正常穩(wěn)定工作，保質(zhì)保量地投入生產(chǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)也在鉗工生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)中，提供了一個(gè)完整、可行的機(jī)修教學(xué)案例，在產(chǎn)教結(jié)合上邁出一小步。