李　陽(yáng)　李財(cái)林

(瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300)

?

拓展故障維修思路的幾個(gè)典型例子

李陽(yáng)李財(cái)林

(瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司，遼寧 瓦房店 116300)

對(duì)于軸承圓錐滾動(dòng)體磨削中使用的無(wú)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(diǎn)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(hù)上。但規(guī)律往往不同于定律，有時(shí)出現(xiàn)同樣的質(zhì)量問(wèn)題而設(shè)備的故障根源卻不盡相同，甚至出乎意料，有時(shí)在問(wèn)題最終解決后才明白原來(lái)如此。從3個(gè)典型維修例子就不同程度地揭示了個(gè)別設(shè)備問(wèn)題不大、故障難找、反復(fù)維修也沒(méi)見(jiàn)好的過(guò)程，最終徹底改變了方法才得以解決，其積累的經(jīng)驗(yàn)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(xiàn)性磨傷；間歇性振動(dòng)；電機(jī)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(lèi)：一類(lèi)是設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)功能性失效，比如軸承碎裂、齒輪斷齒等，這類(lèi)故障較好判斷也容易排除；另一類(lèi)故障就是設(shè)備運(yùn)行功能基本正常，問(wèn)題特點(diǎn)不明顯，看不出毛病，但產(chǎn)品質(zhì)量始終達(dá)不到要求，像這種“沒(méi)病找病”的故障維修起來(lái)是最難解決，圓錐軸承滾動(dòng)體加工中無(wú)心磨床的這類(lèi)維修經(jīng)常能遇到。

實(shí)踐中，就有許多故障給維修帶來(lái)困擾，有的維修時(shí)走了不少?gòu)澛?，反?fù)查找也沒(méi)解決問(wèn)題；有的維修時(shí)長(zhǎng)拖延1～2年都無(wú)法找到故障根源。歸根到底就是思路不對(duì)。下面3個(gè)最有特點(diǎn)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(wèn)題，需要了解圓錐軸承滾動(dòng)體無(wú)心磨削加工的一個(gè)基本概念。

貫穿磨削的概念：它是將無(wú)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(guò)螺旋導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)擋邊的推動(dòng)及螺旋槽面的摩擦帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)體的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到自進(jìn)入到退出砂輪磨削區(qū)域加工的全過(guò)程。

整個(gè)磨削從自動(dòng)送料、磨削到退料全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)而不間斷作業(yè)，目前國(guó)內(nèi)外大多規(guī)格的圓錐軸承滾動(dòng)體無(wú)心磨削加工基本上都采用的是貫穿法來(lái)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(chēng)定程磨削，磨削時(shí)工件作縱向運(yùn)動(dòng)，但不完全通過(guò)磨削區(qū)，縱向運(yùn)動(dòng)到一定程度后，工件便碰到一個(gè)安裝在出口處的頂針而停止前進(jìn)。它通常被用來(lái)圓錐軸承滾動(dòng)體工件大、小端凸度的磨削，滾動(dòng)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(shí)減小端部邊緣應(yīng)力集中延長(zhǎng)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(jìn)給移動(dòng)，磨削時(shí)工件只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不作軸向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)輪架的一次徑向往復(fù)磨削一個(gè)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(dòng)體工件單件小批量生產(chǎn)模式。

相比之下貫穿磨削的特點(diǎn)是加工精度好，較容易控制尺寸誤差，另外配上自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)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(dòng)體。

雖然貫穿磨削的優(yōu)勢(shì)比較明顯，但伴隨其中的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題也不少，貫穿磨削的缺點(diǎn)是一旦出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題也是批量的，因此必須及時(shí)糾正以減少損失。經(jīng)常的質(zhì)量問(wèn)題，如滾動(dòng)體出現(xiàn)母線(xiàn)性磨削條紋，滾動(dòng)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(wèn)題產(chǎn)生的原因，再憑借經(jīng)驗(yàn)做出處理的對(duì)策。

就滾動(dòng)體母線(xiàn)性磨傷而論，無(wú)心磨床的多種故障都會(huì)出現(xiàn)該問(wèn)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(xiàn)：母線(xiàn)的數(shù)學(xué)定義是指依一定條件運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生面的直線(xiàn)。比如一條直線(xiàn)沿圓周運(yùn)動(dòng)就形成了圓柱體，這條直線(xiàn)稱(chēng)為母線(xiàn)，圓周稱(chēng)為準(zhǔn)線(xiàn)。如果與水平面形成一定夾角的一條直線(xiàn)沿圓周運(yùn)動(dòng)就形成了圓錐體，切掉頂端部分，余下圓臺(tái)截錐部分通常就是我們所說(shuō)的圓錐滾動(dòng)體形體。如果產(chǎn)品磨削后滾動(dòng)體表面留下棱線(xiàn)燒傷或棱線(xiàn)痕跡，即滾動(dòng)體母線(xiàn)性磨傷，說(shuō)明磨削滾動(dòng)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(lái)推理和尋找故障可能產(chǎn)生的部位。就無(wú)心磨床的總體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，傳動(dòng)“打哏”現(xiàn)象大多產(chǎn)生于傳動(dòng)過(guò)程，也就是說(shuō)導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)傳到傳動(dòng)箱部分，再經(jīng)過(guò)一系列變速后又由聯(lián)軸器才能驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)環(huán)節(jié)多自然產(chǎn)生問(wèn)題的機(jī)率就要大于砂輪軸直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的情況。但也不能一概而論，例如M1075無(wú)心磨床動(dòng)壓滑動(dòng)軸承長(zhǎng)瓦副瓦釘前后有一個(gè)沒(méi)上好就會(huì)出棱線(xiàn)。還有動(dòng)壓滑動(dòng)軸承4塊短瓦，有一塊與軸的間隙不一致也會(huì)出棱線(xiàn)。一些意想不到的狀況一旦出現(xiàn)，肯定會(huì)使“按理”維修操作模式置于“難堪”的地步。

與上述類(lèi)似的如滾動(dòng)體小頭外徑磨傷：經(jīng)驗(yàn)證明一般問(wèn)題出現(xiàn)在上托板與滾動(dòng)體工件之間的間隙調(diào)整不當(dāng)；下托板與砂輪之間的間隙太大，工件產(chǎn)生跳動(dòng)旋轉(zhuǎn)；砂輪入口處角度修整的太??；進(jìn)料擋板與砂輪端面距離太遠(yuǎn)或未安裝好，工件進(jìn)入時(shí)小頭外徑及小頭倒角被磨傷?？傊☆^外徑磨傷問(wèn)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(dāng)；砂輪出口處角度修整的過(guò)小甚至無(wú)角度，工件不能順利通過(guò)?？傊箢^外徑磨傷問(wèn)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(dá)到目的。如果不是理想的形狀，那么它將是廢品，要按對(duì)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(zhuān)門(mén)討論一下解決問(wèn)題的非常規(guī)維修過(guò)程，列舉3個(gè)典型例子做重點(diǎn)敘述。

1　M1075G無(wú)心磨床故障分析

M1075G無(wú)心磨床是在M1075無(wú)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(tái)滾動(dòng)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(chēng)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(duì)硬磨工序而言，軟磨過(guò)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(yán)格按終工序的工藝規(guī)范來(lái)執(zhí)行，不過(guò)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(dá)不到要求也基本上在下工序能予以糾正，事實(shí)是這樣的，但觀(guān)念上應(yīng)樹(shù)立本工序就是最終工序的概念。

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

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

的概率很隨機(jī)，質(zhì)量缺陷不可控，問(wèn)題的出現(xiàn)至最終解決拖延時(shí)長(zhǎng)達(dá)1～2年左右，期間都是以大量的廢品產(chǎn)生為代價(jià)。最后經(jīng)過(guò)不斷摸索排查分析，立足尋找設(shè)備產(chǎn)生間歇性振動(dòng)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(dòng)所致，經(jīng)過(guò)采取鑲銅板消除間隙來(lái)獲得最佳移動(dòng)狀態(tài)的工作條件，在相當(dāng)長(zhǎng)一段生產(chǎn)檢驗(yàn)中效果良好，說(shuō)明故障排查的落腳點(diǎn)是正確的。

2　M10100無(wú)心磨床故障分析

M10100無(wú)心磨床也出現(xiàn)了一例滾動(dòng)體工件表面呈不規(guī)律性燒傷和母線(xiàn)性磨傷問(wèn)題，單從故障表面特征來(lái)看也沒(méi)什么比較特殊，當(dāng)時(shí)維修者也沒(méi)多加考慮地誤認(rèn)為傳動(dòng)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(dāng)時(shí)現(xiàn)狀分析蝸輪

蝸桿磨損的并不嚴(yán)重，換與不換分歧很大，實(shí)踐證明更換蝸輪并未使產(chǎn)品質(zhì)量有所改觀(guān)，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(shí)驗(yàn)性做法不符合操作規(guī)范。

經(jīng)過(guò)研究，確定找找砂輪軸部分的原因。開(kāi)始對(duì)砂輪軸部分重新裝配，安裝后也沒(méi)有新的起色，故障查找和排除思路陷于僵局，難道砂輪軸沒(méi)有裝好？實(shí)踐中，砂輪軸的裝配對(duì)裝配者技能有著過(guò)高要求，即使裝配過(guò)無(wú)數(shù)次砂輪軸并都獲得成功，當(dāng)下的這次裝配也未必敢肯定說(shuō)沒(méi)問(wèn)題。

僵持之下，又有一個(gè)方案付諸實(shí)施。在現(xiàn)有的兩臺(tái)M10100無(wú)心磨床中，另一臺(tái)工作狀態(tài)良好，何不把另一臺(tái)傳動(dòng)部分的整個(gè)傳動(dòng)箱調(diào)換一下，這一試又出現(xiàn)了新的問(wèn)題就是兩臺(tái)同時(shí)工作都很正常，這就對(duì)故障的判斷更無(wú)從下手，不過(guò)好在兩臺(tái)都能干活也就暫時(shí)先松了口氣?？蛇€沒(méi)運(yùn)行到一個(gè)工作日，原有故障的那臺(tái)加工中又出現(xiàn)了原來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題，到此為止該想的辦法都想到了，一度束手無(wú)策。

最終采取集中會(huì)診的方式解決了問(wèn)題。在綜合分析時(shí)發(fā)現(xiàn)砂輪軸電動(dòng)機(jī)聲音異常(圖1)，拆卸電動(dòng)機(jī)后發(fā)現(xiàn)軸承碎裂，電機(jī)殼體軸承孔磨損大，更換軸承和補(bǔ)焊電動(dòng)機(jī)殼體軸承孔再精加工后運(yùn)行，使用各項(xiàng)性能正常。

整個(gè)過(guò)程只因故障的判斷失誤即電動(dòng)機(jī)軸承碎裂沒(méi)有及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，給維修帶來(lái)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(diǎn)。

3　M1080無(wú)心磨床故障分析

相比前兩例子來(lái)說(shuō)，這個(gè)就有點(diǎn)特殊了。雖然滾動(dòng)體表面產(chǎn)生的母線(xiàn)性磨傷和表面質(zhì)量差也是常見(jiàn)的問(wèn)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(wèn)題后，將砂輪軸重新裝配一次，經(jīng)檢驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)都處于良好狀態(tài)，試運(yùn)行也沒(méi)有什么問(wèn)題，但投產(chǎn)使用后發(fā)現(xiàn)個(gè)別規(guī)格的產(chǎn)品質(zhì)量卻始終達(dá)不到要求，圓錐滾動(dòng)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(xiàn)性棱線(xiàn)，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(wèn)題可能出現(xiàn)在磨削用量調(diào)節(jié)的機(jī)理上，而后來(lái)采取的以砂輪與導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速的速比調(diào)整為主線(xiàn)，協(xié)調(diào)磨削用量的各個(gè)參數(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量明顯改觀(guān)。

其原因可以這樣理解：

磨削圓錐滾動(dòng)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(shí)相當(dāng)于磨削的圓周進(jìn)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(shí)間較短，一旦脫離磨削區(qū)工件圓周較大進(jìn)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(rèn)為，磨削用量是磨削過(guò)程重點(diǎn)掌控的參數(shù)。

(1)砂輪線(xiàn)速度vs：

vs=πdsns/(1 000×60)

(1)

式中：vs為砂輪的線(xiàn)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(shí)的最大線(xiàn)速度約為30～35 m/s，超過(guò)該值首先應(yīng)考慮的是否超過(guò)砂輪的安全線(xiàn)速度。

該值一般是指砂輪的極限線(xiàn)速度，這是因?yàn)樵谀ハ鞴ぷ髦懈黜?xiàng)指標(biāo)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(xiàn)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(dāng)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(lái)保證的。

(2)圓周進(jìn)給量通常用工件外圓處的線(xiàn)速度來(lái)度量。

vg=πdgng/(1 000×60)

(2)

式中：vg為工件線(xiàn)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(xiàn)速度與砂輪的線(xiàn)速度應(yīng)保持在一個(gè)合適的比例范圍內(nèi)，大致約為vg=(1/180～1/160)vs，約為砂輪線(xiàn)速度的1/100。提醒注意的是：這一比值為砂輪的線(xiàn)速度與工件的線(xiàn)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?yàn)楣ぜ木€(xiàn)速度是隨著產(chǎn)品規(guī)格變化而變化，通過(guò)工件規(guī)格的變化計(jì)算線(xiàn)速度，再確定導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速，當(dāng)然這些操作過(guò)程不一定須準(zhǔn)確計(jì)算，靠日常經(jīng)驗(yàn)的積累依據(jù)規(guī)格的大小來(lái)調(diào)節(jié)。

本例中M1080無(wú)心磨床的砂輪轉(zhuǎn)速1 250 r/min，導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速可通過(guò)傳動(dòng)箱體支架處裝有模數(shù)m=2 mm、兩個(gè)齒輪齒數(shù)總和為100、大小不等的一系列掛輪來(lái)變換導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速的，加工工件時(shí)掛輪可實(shí)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(dá)到更理想的選擇。推薦工件線(xiàn)速度值參考：粗磨外圓時(shí)：vg≈0.5～1 m/s；精磨外圓時(shí)：vg≈0.05～0.1 m/s。

通過(guò)上述兩點(diǎn)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(guò)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(cuò)誤的根本所在。

4　結(jié)語(yǔ)

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

[1]無(wú)錫機(jī)床廠(chǎng).M10100無(wú)心磨床使用說(shuō)明書(shū)[Z].無(wú)錫： 1995.

(編輯汪藝)

如果您想發(fā)表對(duì)本文的看法，請(qǐng)將文章編號(hào)填入讀者意見(jiàn)調(diào)查表中的相應(yīng)位置。

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