MG28100數(shù)控立磨工作臺精度修復(fù)與調(diào)試

■ 中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司 （江蘇常州 213000） 張振忠 伏宇璐 張 瑞

MG28100立式數(shù)控磨床主要用于盤套類、箱體類零件內(nèi)孔、外圓、錐面及端面等磨削加工，其工件主軸采用靜壓回轉(zhuǎn)主軸，配專用油箱。主軸的徑向上、下雙支撐，承受磨削時徑向載荷及皮帶拉力，軸系的軸向上、下各有一支撐，下端支撐用于控制主軸浮起量，上端支撐和主軸周邊的8塊軸向支撐，用于承受回轉(zhuǎn)臺面及工件質(zhì)量等軸向載荷，工件主軸由精密減速裝置驅(qū)動，變頻器無級調(diào)速。

1. 故障現(xiàn)象

工件在精磨過程中，發(fā)現(xiàn)徑向圓跳動超差0.02mm。而工件允許的徑向圓跳動誤差范圍是0.02mm，有的只允許0.01mm的跳動量，已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)要求。

2. 故障分析

引起上述故障現(xiàn)象最主要因素：一個是砂輪軸精度超差，一個是工作臺主軸精度超差。通過測量，砂輪軸的跳動量為0.001mm，要求是0.005mm，符合精度要求。測量心棒圓度時，旋轉(zhuǎn)工作臺發(fā)現(xiàn)百分表一直無規(guī)則變化，并有0.02～0.03mm的徑向跳動量，判斷為工作臺主軸故障。

在維修作業(yè)中發(fā)現(xiàn)機床設(shè)計存在一定缺陷，液壓系統(tǒng)的軸向支撐和徑向支撐只有壓力調(diào)整和顯示，無檢測和反饋。當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障導(dǎo)致壓力不足或斷油時，工作臺仍可旋轉(zhuǎn)，就會造成工作臺周邊軸向支撐塊拉毛，嚴(yán)重時主軸或主軸箱也可能拉傷。

3. 工作臺主軸的修配

工作臺旋轉(zhuǎn)精度要求非常高，因此其相關(guān)尺寸和裝配要求是旋轉(zhuǎn)精度的保證，工作臺的旋轉(zhuǎn)精度修復(fù)主要從工作臺精度修復(fù)和液壓調(diào)整兩方面著手解決。

工作臺主軸一般不會拉毛，除非壓力嚴(yán)重不足或工作臺周邊支撐塊拉毛嚴(yán)重的情況下才有可能，其修復(fù)過程分四個步驟：

（1）主軸箱的修研。主軸箱的修復(fù)一般要通過4根研磨棒來研磨軸套，其研磨棒尺寸要求比較嚴(yán)。第一根研磨棒，要求與箱體的間隙為0.02mm，使用1800#的研磨膏，通過逐步減小間隙和提高研磨膏目數(shù)來研磨提高箱體的精度；最后一根研磨棒，其尺寸要求與箱體的配合間隙為0.008mm，使用3000#的研磨膏。由于對主軸箱的表面粗糙度要求非常高，安裝過程中要避免碰撞箱體，一般要先做好水平和垂直校直再放入主軸箱內(nèi)。

（2）主軸的選配。通過主軸箱研磨后的尺寸來選配主軸，對磨損的主軸可以先進行涂層再磨削，機加工后要求保證主軸和主軸箱之間有0.04mm的間隙量，單邊為0.02mm，其間隙要求決定了承受徑向載荷的能力。

（3）主軸上下兩端蓋的研磨。上下兩端蓋是上下兩支撐的保證，必須保證與主軸箱孔同心，主軸放入主軸箱后可以用塞尺塞一下，要求主軸周邊間隙勻稱。修配時可以用百分表測量主軸旋轉(zhuǎn)精度，如果跳動量不大的話，可以通過調(diào)整端蓋來消除；如果無法通過調(diào)整使主軸周邊間隙勻稱，就必須重新研磨端蓋或者查找主軸箱壁上是否有硬點存在。注意拆卸端蓋時，一定要做好記號，盡可能在原來的基礎(chǔ)上修復(fù)。

（4）主軸的測量。主軸裝配后可用扭簧表測量主軸徑向圓跳動和軸向跳動，用手旋轉(zhuǎn)主軸，要求精度在0.005mm以內(nèi)，其跳動量越小越好，代表主軸對中性好。

圖1

圖2

圖3

4. 關(guān)鍵零部件的修配

（1）銅膜節(jié)流閥的調(diào)整。上下端面支撐壓力通過銅膜節(jié)流閥來調(diào)整，拆卸銅膜節(jié)流閥，將拆卸后的閥件放置在平臺上，用百分表來測量閥的端面尺寸差，通過銅膜的厚薄來調(diào)整間隙，銅膜可購買0.05mm的薄銅片用來更換，其間隙在0.11～0.13mm之間，要求上支撐間隙比下支撐多0.01mm，便于記憶閥件上一般兩接頭在1個面上的為上支撐（見圖1）。銅膜節(jié)流閥主要作用是使主軸上腔油壓大于下腔油壓，工作時在壓力差的作用下方便主軸抬起，銅膜節(jié)流閥的調(diào)整好壞將直接影響到下一步的修配。

（2）調(diào)整墊。調(diào)整墊主要起間隙的調(diào)整作用，是工作臺上下移動尺寸要求的關(guān)鍵。起動液壓，在壓力油的作用下使工作臺抬起在有效范圍內(nèi)，既能承受軸向載荷，又不會因為浮起太高，工作臺產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，當(dāng)關(guān)閉液壓后工作臺下沉，工作臺面支撐在周邊軸向支撐塊上，而不是作用在主軸上，有效保護了主軸。調(diào)整時，調(diào)整墊與工作臺面間要有0.01mm的間隙。

其測量方法：將百分表固定在主軸端面上，通過停止、起動液壓來讀取數(shù)值，關(guān)閉液壓時要同時關(guān)閉蓄能器，防止蓄能器補充壓力提供錯誤數(shù)據(jù)，如果調(diào)整墊尺寸過大需使用高精密磨床加工；如果尺寸偏小不是很大的話，可以用0.1mm以內(nèi)的金屬銅片墊出，安裝后金屬銅片是不動的，但是必須保證銅片尺寸一致不能有扭曲，如果尺寸相差太大就需要重做調(diào)整墊，必須保證調(diào)整墊工作時能均勻抬起工作臺，不得傾斜（見圖2）。

（3）軸向支撐塊的修配。工作臺旋轉(zhuǎn)精度下降，很大部分原因是工作臺導(dǎo)軌面與周邊軸向支撐塊產(chǎn)生一定的拉毛現(xiàn)象，旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生端面跳動，也是旋轉(zhuǎn)精度修理的重點。修理時，先查看工作臺導(dǎo)軌面磨損情況，如果磨損嚴(yán)重就需要將工作臺導(dǎo)軌面在研磨平板上磨平，然后以工作臺導(dǎo)軌面為基準(zhǔn)，在軸向支撐塊上涂上紅丹粉旋轉(zhuǎn)工作臺，查看軸向支撐塊的接觸點，如果軸向支撐塊接觸點過少或者磨損嚴(yán)重，可以先用油石或砂輪研磨，但油石或砂輪研磨面一定要平整，在刮削量不大時，再用平面刮刀刮削軸向支撐塊，刮削時，軸向支撐塊的外接觸面盡量點數(shù)要多要硬，軸向支撐塊的內(nèi)接觸面接觸點可適當(dāng)?shù)恍?，這樣工作時可以防止液壓油在載荷下快速溢出，每1塊軸向支撐力的接觸點都要分布均勻，刮削結(jié)束后再用150＃研磨砂將工作導(dǎo)軌面和軸向支撐塊互磨，以保證接觸面的表面精度。注意研磨前要將臺面內(nèi)清洗干凈，同時將回油管堵死。研磨結(jié)束后一定要用汽油清洗干凈，防止研磨砂進入油箱造成再次傷害（見圖3、圖4）。

5. 工作臺與主軸的裝配

（1）聯(lián)接軸套。聯(lián)接軸套起聯(lián)接主軸和工作臺的作用，用螺栓固定工作臺面上，通過平鍵傳遞動力，聯(lián)接軸套在主軸內(nèi)要求旋轉(zhuǎn)靈活無死點，可以涂上紅丹粉檢查，要求軸套內(nèi)徑與軸的間隙為0.04～0.05mm，聯(lián)接軸套外徑與工作臺的間隙≤0.1mm，軸套與工作臺軸肩的接觸面要均勻，防止螺絲上緊后影響主軸精度。

（2）工作臺導(dǎo)軌面的精度要求。將工作臺翻轉(zhuǎn)，用紅丹粉涂在工作臺內(nèi)孔端面上，將聯(lián)接軸套放入工作臺孔內(nèi)，轉(zhuǎn)動聯(lián)接軸套研點，要求聯(lián)接軸套與工作臺端面配合面接觸點均勻分布，然后用千分表測量固定在聯(lián)接軸套上，旋轉(zhuǎn)聯(lián)接軸套測量工作臺導(dǎo)軌面的平面度，測量時每旋轉(zhuǎn)一定角度用白色記號筆做上記號，要求平面度在0.015mm內(nèi)，如果少量超差，可適當(dāng)刮削工作臺孔端面，如果超差過大，就需刮削導(dǎo)軌面，防止安裝時工作臺孔中心線與內(nèi)孔端面垂直度過大，聯(lián)接軸套螺栓上緊后，易造成工作臺傾斜，刮削后要重新測量聯(lián)接軸套和主軸間的間隙，其精度的好壞將直接影響工作臺導(dǎo)軌面與周邊支撐塊之間的間隙及受力情況。

（3）工作臺的安裝。安裝時要將工作臺面和導(dǎo)軌面用汽油清洗干凈，將工作臺安裝在主軸上用螺帽緊固好，安裝完畢后才能進行壓力的調(diào)整。

圖4

6. 液壓的調(diào)整

（1）總壓力的調(diào)整，其壓力最大可調(diào)整到5MPa。

（2）徑向壓力的調(diào)整，其壓力為1.8～2.2MPa。

（3）軸支撐的壓力。軸支撐的壓力，其壓力為2.2～2.8MPa。

其原理是：壓力油經(jīng)銅膜節(jié)流閥使主軸下壓上抬，將主軸軸向固定，由于銅膜節(jié)流閥的上支撐比下支撐的開口要大，通過的液壓油多，上腔壓力大于下腔壓力，主軸就可以輕微抬起，直至上下腔壓力平衡，主軸上抬的調(diào)整范圍為0.005～0.010mm。

測量方法：用扭簧表測量主軸端面，調(diào)整軸支撐閥的壓力，使主軸抬起0.006mm為最佳。如果調(diào)整困難，說明銅膜節(jié)流閥上下支撐間隙需要再調(diào)整。

（4）端面支撐壓力。端面支撐壓力必須在軸支撐壓力調(diào)整后進行，端面支撐壓力0.6～1.0MPa，其作用是在8個支撐墊和工作臺面間形成一層油膜，使工作臺抬起，達(dá)到工作臺平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，其調(diào)整范圍為0.010～0.015mm。

測量方法：用扭簧表測量工作臺端面，調(diào)整端面支撐壓力，使工作臺抬起0.012～0.013mm為最佳，為確保工作臺整個抬起，測量時可用兩只表在工作臺兩端同時測量，抬起距離一樣為最佳，如果抬起距離偏小或偏大，說明調(diào)整墊尺寸存在誤差或端面支撐壓力調(diào)整不到位，這時需重新調(diào)整，直到滿足裝配要求，這也是調(diào)整過程中最繁瑣的工作。

試機驗收，全部安裝完畢檢查無誤后，空運轉(zhuǎn)1h無問題后開機磨削工作臺面，再用直尺測量工作臺面和橫梁導(dǎo)軌的平行度，要求誤差范圍在0.006mm/300mm，最后加工工件測量徑向跳動和端面跳動，正常后交付使用。

7. 注意事項

（1）開機后要讓工作臺面完全浮起后才能工作，可以用手推動臺面，輕松轉(zhuǎn)動后再工作，可有效防止臺面底部與支撐墊因供油不足而拉毛的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）不規(guī)則的超重工件工作臺轉(zhuǎn)速不能過高，避免離心力過大而影響加工精度。

（3）皮帶安裝不能過緊或過松。

（4）吊裝時要注意安全，大型工件的起吊、移動更要注意碰撞，尤其是不要碰撞有精度要求的刮削面。

（5）由于對油品要求比較高，液壓油最好每年更換1次，有條件的可安裝壓力檢測裝置，防止油液堵塞供油壓力下降或流量下降拉毛支撐塊或主軸。

8. 結(jié)語

MG28100數(shù)控立式磨床工作臺精度修復(fù)以后，主軸轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，各項精度達(dá)到技術(shù)要求。在這次維修過程中，將每個維修項點都進行了詳細(xì)的描述，對作業(yè)中的動作要點也有特別的提示，其中包含維修中涉及到的各種測量方法及裝配要求。通過修復(fù)，不僅僅能夠?qū)W到對精密設(shè)備工作臺精度恢復(fù)的方法，也能夠開闊視野，對今后的維修工作也有很好的啟發(fā)作用。

參考文獻：

[1] 無錫明鑫機床廠. MG28100數(shù)控立磨機床說明書[E]. 無錫：無錫明鑫機床廠，2010.