謝焱 吳玉玲

摘要：本文從外圓磨床的結(jié)構(gòu)入手，分析外圓磨床在工作中發(fā)生故障的原因，并根據(jù)對(duì)故障和誤差產(chǎn)生原因的分析，找到了解決的方法，有利于提高機(jī)床的精密度。

關(guān)鍵詞：外圓磨床 結(jié)構(gòu) 故障 誤差 措施

外圓磨床在軸承行業(yè)被廣泛使用，在汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展更是突出。磨床加工是金屬切削的一個(gè)分支，常見的磨床有外圓磨床、平面磨床、無心磨床、內(nèi)圓磨床、立式磨床等，而外圓磨床又分為直軸和斜軸。外圓磨床是根據(jù)加工工件的輪廓形狀，利用很多的直線和圓弧來形成砂輪的外形輪廓。通過對(duì)外圓磨床進(jìn)行分析，了解外圓磨床產(chǎn)生故障和誤差的原因，對(duì)于提高外圓磨床的精密度大有裨益。

一、機(jī)械結(jié)構(gòu)

我們分析萬能外圓磨床，是因?yàn)樗氖褂米顝V泛，人們可以在外圓磨床上對(duì)任意的軸類工件、套筒類工件的外圓柱面等進(jìn)行磨削。下面是萬能磨床的示意圖（圖1）：

圖中，1為床身，2為頭架，3是工作臺(tái)，4是內(nèi)圓磨具，5為砂輪架，6為滑鞍，7是尾座，8是腳踏操縱板，9是橫向進(jìn)給手輪。床身是磨床的基礎(chǔ)支撐部件，在床身上安裝工作臺(tái)、頭架、砂輪架、尾座和橫向滑鞍等部件，讓這些部件可以在準(zhǔn)確的位置上工作；床身的內(nèi)部是液壓油油池；頭架是安裝和夾持的工作部件，可以帶動(dòng)工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。內(nèi)圓磨具的主軸是由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，砂輪架安裝在滑鞍上是用來支撐旋轉(zhuǎn)的砂輪主軸。在進(jìn)行短圓錐面的磨削時(shí)，砂輪架可以調(diào)整角度。工作臺(tái)分為上下兩個(gè)部分，它們可以進(jìn)行圍繞性旋轉(zhuǎn)，頭架和尾座也可以和工作臺(tái)一起進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

二、機(jī)床結(jié)構(gòu)布局分析

機(jī)床中工件的裝置方式會(huì)影響機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局，外圓磨床的工件裝夾以臥軸為中心軸，有利于外圓和非圓進(jìn)行磨削，而砂輪的主軸是和工件的回轉(zhuǎn)軸處于平行的狀態(tài)。在以往的外圓磨床布局中，為了使磨削狀態(tài)可以發(fā)生改變、端面和外圓的加工精度得到提高，砂輪架進(jìn)往往采取斜軸布局，就是讓砂輪架進(jìn)給導(dǎo)軌和工作臺(tái)的運(yùn)行導(dǎo)軌不發(fā)生正交現(xiàn)象。在對(duì)非圓進(jìn)行磨削的時(shí)候，為了讓砂輪和工件的輪廓相切，外圓磨床使自己的工作臺(tái)導(dǎo)軌和砂輪導(dǎo)軌發(fā)生正交，形成平面磨床或者是工具磨床的形式對(duì)非圓進(jìn)行磨削，這種布局叫做非圓磨削布局。

三、外圓磨床故障分析與修復(fù)

1.故障分析

外圓磨床是一種金屬切削設(shè)備，它具有很多的優(yōu)點(diǎn)，如生產(chǎn)效率高、設(shè)備性能好、可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)等，但是在使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些故障。接下來，我們就對(duì)外圓磨床產(chǎn)生的一些故障原因進(jìn)行分析。

砂輪架的主軸承出現(xiàn)研死故障的原因有兩個(gè)：一是軸承油腔的主油路產(chǎn)生了阻塞，二是潤(rùn)滑油的輸送油路產(chǎn)生了阻塞。這兩個(gè)原因都會(huì)對(duì)軸承油腔內(nèi)潤(rùn)滑油的量和油壓產(chǎn)生直接影響，導(dǎo)致潤(rùn)滑油油量不足或者油壓不夠，進(jìn)而使砂輪架的主軸在啟動(dòng)的時(shí)候發(fā)生研死。

外圓磨床的送油器有幾層濾油器，而最常發(fā)生堵塞的濾油器是精濾器。當(dāng)精濾器阻塞或者濾芯質(zhì)溶化了的時(shí)候，就會(huì)使送油的油壓下降，輸送的油量不足。一旦油壓過低，主軸的啟動(dòng)電器互鎖系統(tǒng)就會(huì)失靈，導(dǎo)致靜壓軸研死。

軸承油腔油路阻塞主要是在薄膜反饋節(jié)流閥出現(xiàn)間隙。當(dāng)間隙出現(xiàn)嚴(yán)重阻塞時(shí)，進(jìn)入油腔的油量就會(huì)明顯減少，油壓下降，導(dǎo)致主軸的軸承不能很好地工作。如果在這個(gè)時(shí)候啟動(dòng)磨削主軸，就會(huì)引起靜壓軸的研死。

2.故障修復(fù)

根據(jù)以上發(fā)生的研死故障，我們進(jìn)行分析后對(duì)其修復(fù)，將砂輪的主軸拆卸下來，檢查發(fā)生故障的軸承，主軸的前后軸承沒有明顯的研死現(xiàn)象。接下來，對(duì)主軸的前軸頸進(jìn)行精確的測(cè)量和檢查，看其是否符合所需的尺寸。經(jīng)過實(shí)際的測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)它的尺寸可以滿足主軸和軸承之間的間隙要求，從而保證了設(shè)備在主軸部件上的精密度。

主軸的軸頸沒有明顯的研死跡象，那么只好對(duì)主軸的軸頸進(jìn)行拋光后重新檢查，如果主軸的軸頸上有明顯的研死痕跡，那么就要精磨軸頸，以保證軸頸表面的粗糙度。當(dāng)精磨后，軸頸的尺寸變小，不能滿足主軸和軸承之間的間隙要求，那么就要對(duì)軸頸進(jìn)行涮度修復(fù)，使其滿足軸承和主軸之間的間隙要求，否則會(huì)嚴(yán)重影響到設(shè)備的正常工作。

在檢查潤(rùn)滑油油路的過程中，要保證主軸的安全，不能發(fā)生磕碰損害，而且檢查后還要徹底清洗潤(rùn)滑油的油路，尤其是反饋節(jié)流閥。當(dāng)故障修復(fù)后，用手輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)砂輪，如果感覺很輕，那么就可以啟動(dòng)砂輪主軸；反之，就要再次清洗薄膜發(fā)饋系統(tǒng)，直到滿足要求為止。啟動(dòng)砂輪后要讓砂輪進(jìn)行空轉(zhuǎn)，只有在長(zhǎng)時(shí)間的空轉(zhuǎn)下沒有發(fā)生異常情況，才可以使用，對(duì)于靜壓軸承的研死故障就可以完全排除了。

四、 誤差分析

1.產(chǎn)生誤差的原因

工藝加工會(huì)受到很多因素的影響，從而產(chǎn)生一定的誤差。這些因素可以歸結(jié)為兩類：一類是出現(xiàn)在金屬削切的過程中，另一類是工藝結(jié)構(gòu)本身和狀態(tài)。具體可分為以下幾類：

（1）主軸回轉(zhuǎn)引起的誤差

這種誤差主要是軸向竄動(dòng)、角度擺動(dòng)等造成的，包括軸承本身的各種誤差、軸承之間的軸度誤差等。

（2）導(dǎo)軌誤差

機(jī)床導(dǎo)軌是機(jī)床對(duì)其部件位置相對(duì)關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)，這也是機(jī)床運(yùn)行的基準(zhǔn)，導(dǎo)軌產(chǎn)生的誤差會(huì)直接反映到加工工件上，對(duì)工件的加工精度產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)?shù)都苓M(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的擺動(dòng)，刀尖的運(yùn)動(dòng)就會(huì)形成一條曲線，使工件在形狀上產(chǎn)生誤差。另外，導(dǎo)軌的安裝質(zhì)量和磨損的不均勻也是產(chǎn)生導(dǎo)軌誤差的主要因素，而且導(dǎo)軌磨損還會(huì)使機(jī)床的精度下降。

（3）傳動(dòng)鏈誤差

這是在傳動(dòng)鏈兩端之間的元件運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的誤差主要是根據(jù)末端的轉(zhuǎn)角來進(jìn)行判斷的。

（4）數(shù)控機(jī)床獨(dú)有的誤差

數(shù)控機(jī)床和一般機(jī)床有兩個(gè)最大的區(qū)別：一是數(shù)控機(jī)床是數(shù)控系統(tǒng)；二是數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是伺服系統(tǒng)。但是，在數(shù)控機(jī)床上產(chǎn)生的誤差和在普通機(jī)床上產(chǎn)生的誤差也有很多相似之處，如檢測(cè)系統(tǒng)中的采樣延遲誤差等。

2.消除誤差的方法

消除誤差的方法主要有三種：①自動(dòng)控制法。讓工藝流程系統(tǒng)組成一個(gè)自動(dòng)的加工循環(huán)系統(tǒng)，讓測(cè)量、調(diào)整等工作可以在工藝加工過程中自動(dòng)完成；②試切法。通過試切可以找到一些規(guī)律，消除誤差；③定尺寸刀具法。使用具有一定形狀和尺寸的刀具來滿足加工要求的形狀和尺寸。

3.提高機(jī)床的精密度措施

提高機(jī)床的精密度有五種措施：①減少原始誤差。查明誤差產(chǎn)生的原因，對(duì)其進(jìn)行消除和減少；②補(bǔ)償原始誤差。人為地制造一些誤差，對(duì)原始誤差進(jìn)行抵消；③轉(zhuǎn)移原始誤差。對(duì)工藝系統(tǒng)中的幾何誤差、熱變形等進(jìn)行轉(zhuǎn)移；④均分原始誤差。把誤差平均分成若干份，對(duì)每份進(jìn)行調(diào)整加工；⑤就地加工法。這種方法可以很快解決精度問題，也可以保護(hù)工件的精度。

五、小結(jié)

根據(jù)以上的分析，我們認(rèn)識(shí)到了外圓磨床的結(jié)構(gòu)和各部件的布局，分析和研究了容易發(fā)生故障的部件和產(chǎn)生誤差的原因，找到了減少和消除誤差的方法，有利于提高外圓磨床的精度。

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（作者單位：江鈴汽車股份車橋廠）