SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床主軸振動故障分析及處理

蔣召杰

廣西機(jī)電技師學(xué)院 廣西柳州 545005

1 序言

柳州市某企業(yè)模具制造加工車間，SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床在正常運(yùn)行工作中，噪聲增大；磨削加工工件進(jìn)給量較大時(shí)（吃刀量0.10mm），主軸振動特別明顯，噪聲增大，溫度升高，加工工件表面有明顯振紋，表面粗糙度超差，而且經(jīng)常出現(xiàn)主軸“抱死”，造成機(jī)床無法正常工作。結(jié)合日常維修經(jīng)驗(yàn)，通過拆下磨頭主軸觀察，發(fā)現(xiàn)主軸軸頸徑向圓跳動、軸頸圓度和圓柱度超差，主軸軸頸位置有明顯拉傷線紋，說明主軸精度不符合要求，而且主軸前后滑動軸承已燒壞，出現(xiàn)大面積不均勻灼傷黑斑，接觸面積只有30%。

2 SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床磨頭主軸結(jié)構(gòu)

SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床（見圖1）磨頭主軸的兩個(gè)滑動軸承通過軸承座分別固定在機(jī)身上的兩個(gè)同軸孔內(nèi)。設(shè)備的工作精度主要由機(jī)身上兩個(gè)同軸孔的同軸度、軸承座精度、主軸軸承精度和主軸精度保證。裝配時(shí)，前后軸承同軸度不能調(diào)整，加之軸承間隙很小，因此機(jī)身上的兩個(gè)同軸孔以及軸承、軸承座的同軸度要求很高，需在φ0.005mm以內(nèi)，制造和裝配工藝復(fù)雜，適用于高精度磨床。

圖1 SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床

3 故障檢查

1）對SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床機(jī)床進(jìn)行水平檢測，機(jī)床在縱向、橫向均達(dá)到技術(shù)要求。

2）對SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床砂輪及砂輪卡盤進(jìn)行平衡檢測，測量數(shù)據(jù)均達(dá)到技術(shù)要求。

3）對SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床磨頭主軸前、后滑動軸承的軸向竄動和徑向圓跳動進(jìn)行打表檢測[1]，并參考查閱該機(jī)床說明書，得到磨床主軸檢測數(shù)據(jù)見表1。

表1 SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床主軸檢測數(shù)據(jù)

4）對主軸箱油液質(zhì)量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)潤滑油清潔度較差。

4 故障驗(yàn)證分析

1）通過檢測數(shù)據(jù)分析，砂輪主軸錐面的徑向圓跳動實(shí)測數(shù)據(jù)值0.05mm，大于允許差值（允差是0.003mm）；主軸軸頸的徑向圓跳動實(shí)測數(shù)據(jù)值0.02mm，大于允許差值（允差是0.003mm）；主軸軸頸圓度實(shí)測數(shù)據(jù)值0.04mm，大于允許差值（允差是0.002mm）；主軸軸頸圓柱度實(shí)測數(shù)據(jù)值0.06mm，大于允許差值（允差是0.01mm）。主軸軸頸徑向圓跳動、軸頸圓度和圓柱度嚴(yán)重超差，這是造成主軸經(jīng)常出現(xiàn)“抱死”，造成機(jī)床無法正常工作，加工工件表面有明顯振紋，以及工件表面粗糙度超差的主要原因。

2）打開主軸箱，分別對潤滑油及滑動軸承油池檢查，發(fā)現(xiàn)有雜質(zhì)、污物，潤滑油渾濁。當(dāng)主軸或滑動軸承混入雜質(zhì)后，極易發(fā)生非液體摩擦，并損傷主軸和滑動軸承。這些問題會加快主軸和磨頭主軸前后滑動軸承的磨損，從而造成機(jī)床出現(xiàn)主軸“抱死”，造成機(jī)床無法正常工作。

3）拆開磨頭主軸，觀察到其前后滑動軸承軸瓦的研傷磨損情況嚴(yán)重，如圖2所示，有明顯的不均勻灼傷黑斑，軸瓦前、后端接觸、研傷和磨損程度差別較大。

圖2 主軸滑動軸承軸瓦研傷磨損情況

5 故障處理措施

5.1 主軸及磨頭滑動軸承的維修

（1）主軸的修復(fù) 已磨損的主軸采用鍍鉻工藝恢復(fù)原尺寸，經(jīng)精磨和拋光處理，保證其各尺寸精度和表面粗糙度達(dá)到精度標(biāo)準(zhǔn)。要求主軸軸頸相對主軸軸線的徑向圓跳動≤0.003mm，圓度≤0.002mm，錐度在每100mm長度上≤0.008mm，表面粗糙度值Ra為0.8μm，錐面相對主軸的徑向圓跳動≤0.003mm。

（2）滑動軸承的軸瓦修復(fù) 具體如下。

1）粗刮軸瓦（見圖3）。在主軸與滑動軸承配刮時(shí)，均勻涂抹紅丹粉，采用淺刮工藝，下刀要輕。以主軸為基準(zhǔn)進(jìn)行研磨粗刮，把接觸點(diǎn)先刮出來，刮削面應(yīng)成小蝌蚪形狀，刮刀完成每一次切削運(yùn)動后，要不斷交換運(yùn)動方向，接觸點(diǎn)成菱形、網(wǎng)格狀，滑動軸承內(nèi)表面的接觸點(diǎn)應(yīng)均勻，在25mm×25mm面積內(nèi)接觸點(diǎn)應(yīng)有14～16個(gè)。當(dāng)滑動軸承軸瓦上出現(xiàn)均勻點(diǎn)后，開始進(jìn)行精刮。

圖3 粗刮軸瓦示意

2）精刮軸瓦。把前、后端滑動軸承裝入主軸軸承座內(nèi)（見圖4），裝上定心法蘭，預(yù)緊螺釘。

圖4 前、后端滑動軸承裝入主軸軸承座

主軸配磨裝配如圖5所示。使用主軸來做研磨棒，轉(zhuǎn)動主軸，使前、后滑動軸承剛好與主軸接觸，使滑動軸承軸瓦上顯示出點(diǎn)狀，再把主軸旋轉(zhuǎn)拿出，然后對滑動軸承軸瓦進(jìn)行精刮，如此反復(fù)研刮，直至達(dá)到要求為止。當(dāng)滑動軸承在25mm×25mm面積內(nèi)有16～20個(gè)接觸點(diǎn)時(shí)，內(nèi)表面的接觸點(diǎn)應(yīng)均勻[2]，精刮修復(fù)（見圖6）完成。

圖5 主軸配磨裝配

圖6 軸瓦精刮修復(fù)

精刮好后的主軸軸組進(jìn)行裝配，然后進(jìn)行主軸徑向圓跳動和軸向竄動的測量，如圖7所示。要求主軸徑向圓跳動≤0.03mm，軸向竄動≤0.01mm，主軸轉(zhuǎn)動輕松自如。

圖7 主軸徑向圓跳動和軸向竄動測量

5.2 主軸軸組裝配及精度檢測

主軸軸組裝配及精度檢測（見圖8）步驟如下。

圖8 主軸軸組裝配及精度檢測

1）用柴油或煤油清洗好磨頭主軸各零部件，并按裝配技術(shù)要求將各零部件裝配好。

2）把主軸軸組裝入機(jī)床主軸箱內(nèi)，預(yù)緊端蓋螺釘，調(diào)整間隙，保證主軸與滑動軸承間隙為0.03mm，主軸旋轉(zhuǎn)360°要輕松自如[3]。然后檢驗(yàn)主軸錐面的徑向圓跳動和軸向竄動，公差值≤0.02mm即可。

3）磨頭體內(nèi)的潤滑油全部放掉，按要求過濾注入潤滑油。

4）空轉(zhuǎn)試車，使主軸與滑動軸承磨合均勻，測量軸承溫升正常。

5）開車試運(yùn)行，熱檢測量主軸錐面徑向圓跳動和主軸軸向竄動，公差值≤0.03mm。

6）試車磨削加工工件，機(jī)床噪聲、溫升及振動正常，工件表面粗糙度達(dá)到技術(shù)要求，修復(fù)工作完成。

6 結(jié)束語

通過對SG-80220SD數(shù)控臥矩平面磨床主軸振動故障原因進(jìn)行分析，并進(jìn)行檢測，分析拆卸機(jī)床主軸主要部件磨損形式，找出合理有效的故障處理和修復(fù)辦法，解決了主軸“抱死”而造成機(jī)床無法正常工作的故障問題，機(jī)床工作狀況和工件加工精度均達(dá)到技術(shù)要求，表明該修理方案是正確合理的。