拓展故障維修思路的幾個典型例子

李　陽　李財林

(瓦房店軸承集團有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300)

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拓展故障維修思路的幾個典型例子

李陽李財林

(瓦房店軸承集團有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300)

對于軸承圓錐滾動體磨削中使用的無心磨床維修而言，大部分的故障排除方法和精度提升措施基本上都有俗成的規(guī)律和套路，即維修重點和中心都放在砂輪軸和導(dǎo)輪軸兩大核心部件的調(diào)試與維護上。但規(guī)律往往不同于定律，有時出現(xiàn)同樣的質(zhì)量問題而設(shè)備的故障根源卻不盡相同，甚至出乎意料，有時在問題最終解決后才明白原來如此。從3個典型維修例子就不同程度地揭示了個別設(shè)備問題不大、故障難找、反復(fù)維修也沒見好的過程，最終徹底改變了方法才得以解決，其積累的經(jīng)驗足以能夠拓展故障維修的思路，使得以后的維修受到啟發(fā)少走彎路。

故障維修；貫穿磨削；母線性磨傷；間歇性振動；電機軸承碎裂；導(dǎo)輪與砂輪速比

通常情況下，設(shè)備故障基本上有兩大類：一類是設(shè)備不能正常運轉(zhuǎn)出現(xiàn)功能性失效，比如軸承碎裂、齒輪斷齒等，這類故障較好判斷也容易排除；另一類故障就是設(shè)備運行功能基本正常，問題特點不明顯，看不出毛病，但產(chǎn)品質(zhì)量始終達不到要求，像這種“沒病找病”的故障維修起來是最難解決，圓錐軸承滾動體加工中無心磨床的這類維修經(jīng)常能遇到。

實踐中，就有許多故障給維修帶來困擾，有的維修時走了不少彎路，反復(fù)查找也沒解決問題；有的維修時長拖延1～2年都無法找到故障根源。歸根到底就是思路不對。下面3個最有特點的典型例子就足以顛覆常規(guī)的維修方法，能夠啟發(fā)和拓展查找故障的思路，值得思考。

討論上述問題，需要了解圓錐軸承滾動體無心磨削加工的一個基本概念。

貫穿磨削的概念：它是將無心磨床已有的磨料圓柱形表面導(dǎo)輪換成金屬螺旋導(dǎo)輪磨削，通過螺旋導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)時擋邊的推動及螺旋槽面的摩擦帶動，實現(xiàn)滾動體的前進運動和旋轉(zhuǎn)運動，從而達到自進入到退出砂輪磨削區(qū)域加工的全過程。

整個磨削從自動送料、磨削到退料全部實現(xiàn)自動連續(xù)而不間斷作業(yè)，目前國內(nèi)外大多規(guī)格的圓錐軸承滾動體無心磨削加工基本上都采用的是貫穿法來磨削外徑。

貫穿磨削法區(qū)別于止推磨削法和切入磨削法在于其磨削功能的不同。止推磨削又稱定程磨削，磨削時工件作縱向運動，但不完全通過磨削區(qū)，縱向運動到一定程度后，工件便碰到一個安裝在出口處的頂針而停止前進。它通常被用來圓錐軸承滾動體工件大、小端凸度的磨削，滾動體凸度的加工很重要，它是在軸承組裝成套后與內(nèi)外圈接觸工作時減小端部邊緣應(yīng)力集中延長使用期的主要措施之一；切入磨削法是導(dǎo)輪架連同工件一起作徑向進給移動，磨削時工件只作旋轉(zhuǎn)運動，不作軸向運動。導(dǎo)輪架的一次徑向往復(fù)磨削一個工件。這種加工方法很多的磨量可以一次切除，生產(chǎn)效率不算很高，但比用中心磨床加工大型或特大型工件的生產(chǎn)效率要提高好幾倍，適用于加工大型或特大型圓柱、球面滾動體工件單件小批量生產(chǎn)模式。

相比之下貫穿磨削的特點是加工精度好，較容易控制尺寸誤差，另外配上自動上料機構(gòu)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化，生產(chǎn)效率很高，特別適合于大批量生產(chǎn)中型和小型圓錐滾動體。

雖然貫穿磨削的優(yōu)勢比較明顯，但伴隨其中的產(chǎn)品質(zhì)量問題也不少，貫穿磨削的缺點是一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題也是批量的，因此必須及時糾正以減少損失。經(jīng)常的質(zhì)量問題，如滾動體出現(xiàn)母線性磨削條紋，滾動體大端磨傷或小端磨傷等等，如此質(zhì)量缺陷還有很多。通常狀況下先分析一下問題產(chǎn)生的原因，再憑借經(jīng)驗做出處理的對策。

就滾動體母線性磨傷而論，無心磨床的多種故障都會出現(xiàn)該問題，因此判斷原因所在就成為關(guān)鍵。首先了解一下什么叫母線：母線的數(shù)學(xué)定義是指依一定條件運動而產(chǎn)生面的直線。比如一條直線沿圓周運動就形成了圓柱體，這條直線稱為母線，圓周稱為準線。如果與水平面形成一定夾角的一條直線沿圓周運動就形成了圓錐體，切掉頂端部分，余下圓臺截錐部分通常就是我們所說的圓錐滾動體形體。如果產(chǎn)品磨削后滾動體表面留下棱線燒傷或棱線痕跡，即滾動體母線性磨傷，說明磨削滾動體的導(dǎo)輪或砂輪有旋轉(zhuǎn)間斷性的情況發(fā)生，以此思路來推理和尋找故障可能產(chǎn)生的部位。就無心磨床的總體結(jié)構(gòu)來說，傳動“打哏”現(xiàn)象大多產(chǎn)生于傳動過程，也就是說導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)動是經(jīng)過電動機傳到傳動箱部分，再經(jīng)過一系列變速后又由聯(lián)軸器才能驅(qū)動導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)，傳動環(huán)節(jié)多自然產(chǎn)生問題的機率就要大于砂輪軸直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的情況。但也不能一概而論，例如M1075無心磨床動壓滑動軸承長瓦副瓦釘前后有一個沒上好就會出棱線。還有動壓滑動軸承4塊短瓦，有一塊與軸的間隙不一致也會出棱線。一些意想不到的狀況一旦出現(xiàn)，肯定會使“按理”維修操作模式置于“難堪”的地步。

與上述類似的如滾動體小頭外徑磨傷：經(jīng)驗證明一般問題出現(xiàn)在上托板與滾動體工件之間的間隙調(diào)整不當；下托板與砂輪之間的間隙太大，工件產(chǎn)生跳動旋轉(zhuǎn)；砂輪入口處角度修整的太??；進料擋板與砂輪端面距離太遠或未安裝好，工件進入時小頭外徑及小頭倒角被磨傷?？傊☆^外徑磨傷問題肯定出現(xiàn)在磨削區(qū)的入口處。工件大頭外徑磨傷：上托板與工件之間調(diào)整不當；砂輪出口處角度修整的過小甚至無角度，工件不能順利通過?？傊箢^外徑磨傷問題肯定出現(xiàn)在磨削區(qū)的出口處。還有如外徑圓形偏差大、外徑螺旋紋、工件外徑燒傷等等，還有許多，都有相應(yīng)的措施處理。

單就加工工件的前后導(dǎo)板位置變化就可能促使工件形體的多種變化，如表1所示。

如果這些形體中的某一種是要獲得的形狀，那么導(dǎo)板按相應(yīng)的位置調(diào)整就可達到目的。如果不是理想的形狀，那么它將是廢品，要按對應(yīng)的方法去調(diào)整。但這些處理措施都是常規(guī)的操作。下面專門討論一下解決問題的非常規(guī)維修過程，列舉3個典型例子做重點敘述。

1　M1075G無心磨床故障分析

M1075G無心磨床是在M1075無心磨床單支承導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改制的一種雙支承導(dǎo)輪磨床，這是一臺滾動體軟磨工序使用的設(shè)備(軸承生產(chǎn)中將熱處理前的磨削稱為軟磨)，其出現(xiàn)的故障最終解決方案超出任何常規(guī)的處理措施。

相對硬磨工序而言，軟磨過程做為上工序?qū)Ξa(chǎn)品質(zhì)量的要求較之于終工序能略為寬松一些，但決不意味著隨意，它仍然要嚴格按終工序的工藝規(guī)范來執(zhí)行，不過在軟磨工序不存在出現(xiàn)廢品的概念，即使出現(xiàn)本工序超差或形位公差達不到要求也基本上在下工序能予以糾正，事實是這樣的，但觀念上應(yīng)樹立本工序就是最終工序的概念。

在有的情況下質(zhì)量問題是無法挽救的，該例就發(fā)生過不確定性的大頭或小頭磨傷，母線性磨傷燒傷等，查找原因時根本就是無規(guī)律可循。這類問題按常規(guī)處理方法基本都是首先檢查輔助工裝，看看進料口或出料口調(diào)整的怎樣，爾后看看砂輪進口或出口修整狀況，如果都正常再檢查傳動部分。傳動部分一般存在聯(lián)軸器磨損嚴重、嚙合齒間隙過大，蝸輪蝸桿磨損不能正常傳動等，這些都做到了，就連傳動部分的其他零件和軸承也全換了也沒好轉(zhuǎn)，最后箱體(傳箱部分的箱體)也換了2個還是沒修好。要知道箱體屬大件造價是很高的。在諸多質(zhì)量問題中母線性磨傷最為突出，出現(xiàn)

表1在磨削過程中工件形狀與導(dǎo)板調(diào)整的關(guān)系[1]

的概率很隨機，質(zhì)量缺陷不可控，問題的出現(xiàn)至最終解決拖延時長達1～2年左右，期間都是以大量的廢品產(chǎn)生為代價。最后經(jīng)過不斷摸索排查分析，立足尋找設(shè)備產(chǎn)生間歇性振動源的角度出發(fā)，查找出大拖板的燕尾導(dǎo)軌年久磨損較大出現(xiàn)間隙引發(fā)振動所致，經(jīng)過采取鑲銅板消除間隙來獲得最佳移動狀態(tài)的工作條件，在相當長一段生產(chǎn)檢驗中效果良好，說明故障排查的落腳點是正確的。

2　M10100無心磨床故障分析

M10100無心磨床也出現(xiàn)了一例滾動體工件表面呈不規(guī)律性燒傷和母線性磨傷問題，單從故障表面特征來看也沒什么比較特殊，當時維修者也沒多加考慮地誤認為傳動部分(圖1)的蝸輪蝸桿間隙大，干脆就將蝸輪蝸桿給換掉。一般地，蝸輪蝸桿作為易損件給予更換是正常的，但從當時現(xiàn)狀分析蝸輪

蝸桿磨損的并不嚴重，換與不換分歧很大，實踐證明更換蝸輪并未使產(chǎn)品質(zhì)量有所改觀，于是又換了一套蝸輪和蝸桿，這樣反復(fù)4次，始終未收到良好的效果，這樣的實驗性做法不符合操作規(guī)范。

經(jīng)過研究，確定找找砂輪軸部分的原因。開始對砂輪軸部分重新裝配，安裝后也沒有新的起色，故障查找和排除思路陷于僵局，難道砂輪軸沒有裝好？實踐中，砂輪軸的裝配對裝配者技能有著過高要求，即使裝配過無數(shù)次砂輪軸并都獲得成功，當下的這次裝配也未必敢肯定說沒問題。

僵持之下，又有一個方案付諸實施。在現(xiàn)有的兩臺M10100無心磨床中，另一臺工作狀態(tài)良好，何不把另一臺傳動部分的整個傳動箱調(diào)換一下，這一試又出現(xiàn)了新的問題就是兩臺同時工作都很正常，這就對故障的判斷更無從下手，不過好在兩臺都能干活也就暫時先松了口氣?？蛇€沒運行到一個工作日，原有故障的那臺加工中又出現(xiàn)了原來的質(zhì)量問題，到此為止該想的辦法都想到了，一度束手無策。

最終采取集中會診的方式解決了問題。在綜合分析時發(fā)現(xiàn)砂輪軸電動機聲音異常(圖1)，拆卸電動機后發(fā)現(xiàn)軸承碎裂，電機殼體軸承孔磨損大，更換軸承和補焊電動機殼體軸承孔再精加工后運行，使用各項性能正常。

整個過程只因故障的判斷失誤即電動機軸承碎裂沒有及時被發(fā)現(xiàn)，給維修帶來了不少麻煩，人力物力消耗都很大，在生產(chǎn)急需的條件下故障原因不明確是故障排除的最大難點。

3　M1080無心磨床故障分析

相比前兩例子來說，這個就有點特殊了。雖然滾動體表面產(chǎn)生的母線性磨傷和表面質(zhì)量差也是常見的問題，但最終的解決方案更使你意想不到。

出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題后，將砂輪軸重新裝配一次，經(jīng)檢驗各項指標都處于良好狀態(tài)，試運行也沒有什么問題，但投產(chǎn)使用后發(fā)現(xiàn)個別規(guī)格的產(chǎn)品質(zhì)量卻始終達不到要求，圓錐滾動體大端直徑在40 mm以下的產(chǎn)品精度還能符合工藝要求，而大于40 mm以上的產(chǎn)品精度怎么也不合格，總是有條母線性棱線，反復(fù)調(diào)試并未改變現(xiàn)狀。幾經(jīng)周折分析才考慮到問題可能出現(xiàn)在磨削用量調(diào)節(jié)的機理上，而后來采取的以砂輪與導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速的速比調(diào)整為主線，協(xié)調(diào)磨削用量的各個參數(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量明顯改觀。

其原因可以這樣理解：

磨削圓錐滾動體工件的導(dǎo)輪是金屬材料制作的螺旋導(dǎo)輪，在導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速太快時相當于磨削的圓周進給量W太大，加之導(dǎo)輪擋邊快速地將工件推出砂輪磨削區(qū)，磨削時間較短，一旦脫離磨削區(qū)工件圓周較大進給量突然快速停頓使得工件表面就留有一條棱痕。

初步分析認為，磨削用量是磨削過程重點掌控的參數(shù)。

(1)砂輪線速度vs：

vs=πdsns/(1 000×60)

(1)

式中：vs為砂輪的線速度，m/s；ds為砂輪直徑，mm；ns為砂輪轉(zhuǎn)速，r/min。

外圓磨削時的最大線速度約為30～35 m/s，超過該值首先應(yīng)考慮的是否超過砂輪的安全線速度。

該值一般是指砂輪的極限線速度，這是因為在磨削工作中各項指標正常的條件下砂輪的轉(zhuǎn)速越高工件的質(zhì)量就越好。目前，隨著新技術(shù)的發(fā)展磨削的線速度也不斷提升，通常將vs<45 m/s的加工定義為普通磨削，45 m/s≤vs<150 m/s定義為高速磨削，vs≥150 m/s定義為超高速磨削。當然除普通磨削外的磨削是需要有特定設(shè)備和磨料等一系列技術(shù)來保證的。

(2)圓周進給量通常用工件外圓處的線速度來度量。

vg=πdgng/(1 000×60)

(2)

式中：vg為工件線速度，m/s；dg為工件直徑，mm；ng為工件轉(zhuǎn)速，r/min。

工件旋轉(zhuǎn)的線速度與砂輪的線速度應(yīng)保持在一個合適的比例范圍內(nèi)，大致約為vg=(1/180～1/160)vs，約為砂輪線速度的1/100。提醒注意的是：這一比值為砂輪的線速度與工件的線速度之比，而非砂輪的轉(zhuǎn)速與導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速之比，這是因為工件的線速度是隨著產(chǎn)品規(guī)格變化而變化，通過工件規(guī)格的變化計算線速度，再確定導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速，當然這些操作過程不一定須準確計算，靠日常經(jīng)驗的積累依據(jù)規(guī)格的大小來調(diào)節(jié)。

本例中M1080無心磨床的砂輪轉(zhuǎn)速1 250 r/min，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速可通過傳動箱體支架處裝有模數(shù)m=2 mm、兩個齒輪齒數(shù)總和為100、大小不等的一系列掛輪來變換導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速的，加工工件時掛輪可實現(xiàn)13、16、22、29、40、53、73、94 r/min的導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速供選擇，也可利用調(diào)頻器達到更理想的選擇。推薦工件線速度值參考：粗磨外圓時：vg≈0.5～1 m/s；精磨外圓時：vg≈0.05～0.1 m/s。

通過上述兩點分析，反復(fù)維修和調(diào)試的原因不在維修質(zhì)量上，主要出現(xiàn)在加工技能的掌握程度上，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速過快違背了磨削加工的工藝規(guī)范，使得產(chǎn)品質(zhì)量差和誤導(dǎo)維修思路錯誤的根本所在。

4　結(jié)語

總之，故障出現(xiàn)的原因是一個不斷變化的過程，而解決問題的方法和措施也是要有相應(yīng)的對策、不可復(fù)制的，決不能照搬那一套模式來使用，也不可能好用，只能通過這些過程和方法提升維修技能，拓展判斷問題思路，觸類旁通。

[1]無錫機床廠.M10100無心磨床使用說明書[Z].無錫： 1995.

(編輯汪藝)

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Several typical examples of development of fault maintenance

LI Yang, LI Cailin

(Wafangdian Bearing Group Co., Ltd., Wafangdian 116300, CHN)

For the tapered roller bearing rolling grinding body used in centerless grinder maintenance, Most of the fault exclusion method and accuracy improvement measures have basically vulgar rules and routines, namely, maintenance focus and center are placed on the debugging and maintenance of two core components of the grinding wheel shaft and the guide wheel shaft. But the rule is often different from the law, sometimes the same quality problems and equipment of the root causes of the failure is not the same, even unexpected, sometimes in the final settlement of the problem came to be understood. The following three typical maintenance examples on different degrees reveals the individual equipment problems are little, fault is difficult to find, repeated repair had not responded to the process, eventually completely change the way to resolve and the accumulation of experience to expand fault maintenance of ideas, which makes the later maintenance less detours.

fault repair; through grinding; bus of abrasion; intermittent vibration; motor bearing fracture; wheel and the wheel speed fragmentation

TH17

B

2015-10-08)

160430