數(shù)控車軸專用磨床加工缺陷分析與修復(fù)

張炳濤

摘 要：本文論述的是4RHPL-AMF型數(shù)控車軸專用磨床故障與常見問(wèn)題處理。該磨床為美國(guó)蘭蒂斯公司在日本的分公司——日平產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社在20世紀(jì)80年代初生產(chǎn)的，后經(jīng)國(guó)產(chǎn)化改造數(shù)控系統(tǒng)。采用寬成型砂輪以切入法進(jìn)行高速磨削，直線部分和曲線部分一次磨成，即軸頸、防塵座及相關(guān)圓弧一次成形，控制系統(tǒng)為FANUC數(shù)字控制，砂輪臺(tái)進(jìn)給采用液壓和伺服電機(jī)相結(jié)合方式，并設(shè)有電子自動(dòng)測(cè)量裝置、自動(dòng)補(bǔ)償裝置。具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好，適用于大批量專業(yè)化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：磨削；車軸

車軸是鐵路貨車走行部的重要部件，對(duì)整車的安全運(yùn)行起到不可替代的作用。隨著國(guó)內(nèi)鐵路貨車的升級(jí)換代和鐵路貨車市場(chǎng)向?qū)Ｓ没⒐δ芑l(fā)展，以及國(guó)際鐵路貨車不斷開拓發(fā)展，因此設(shè)計(jì)出了各種不同規(guī)格的車軸，來(lái)滿足市場(chǎng)需求。各規(guī)格車軸軸頸、防塵座的精加工就是由4RHPL-AMF型數(shù)控車軸專用磨床來(lái)完成的。由于該磨床使用近40年，機(jī)械各部疲勞磨損精度降低，在磨削過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)磨削完成的車軸達(dá)不到質(zhì)量要求。出現(xiàn)工序返修品甚至加工制廢。因此提出系統(tǒng)分析解決該磨床精度降低問(wèn)題，恢復(fù)磨床原有磨削精度，滿足加工需求。

一、磨床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

各類數(shù)控機(jī)床因其功能，結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的不同，各具不同的特性。其維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容和規(guī)則也各有特色，具體應(yīng)根據(jù)其機(jī)床種類、型號(hào)及實(shí)際使用情況，本磨床采用定向切入成型磨削方式，為了使工件軸向獲得一定的進(jìn)給量，將砂輪主軸中心線與工件中心線（即床身導(dǎo)軌中心線）形成20度夾角。

二、砂輪臺(tái)的進(jìn)給

從砂輪原位開始，至磨削工件達(dá)到尺寸，砂輪進(jìn)給分為六步：

快速移動(dòng) → 接近進(jìn)給 → 快速進(jìn)給 →中速進(jìn)給 →微量進(jìn)給 → 無(wú)火花磨削。

三、磨削達(dá)不到質(zhì)量要求的分析及解決方法

在實(shí)際加工過(guò)程中主要出現(xiàn)以下兩種質(zhì)量問(wèn)題：

（a）軸頸磨削完成后出現(xiàn)軸向波紋幾何尺寸超差。

解決方法：

通過(guò)磨削方式分析得出，出現(xiàn)軸向波紋的問(wèn)題應(yīng)該是砂輪修整過(guò)程中，砂輪架與砂輪修整金剛筆存在間隙與微量遲緩，使修整后的砂輪直線段與程序設(shè)定不符。

1.對(duì)Z軸（床身軸）、X軸（砂輪架軸）潤(rùn)滑調(diào)整

床身軸及砂輪架軸是兩個(gè)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件，成型砂輪的修整是由這兩個(gè)軸執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)差補(bǔ)來(lái)完成的。其平穩(wěn)性直接影響砂輪的修整精度，砂輪的進(jìn)給精度和磨削精度。導(dǎo)軌和滾珠絲杠的潤(rùn)滑是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因機(jī)床原有潤(rùn)滑不能滿足需求。增設(shè)集中潤(rùn)滑裝置（MOOEL：RYZ-4），該裝置公稱壓力達(dá)到2MPa＼公稱流量0.5L/min，完成后提供持續(xù)堅(jiān)韌的潤(rùn)滑油，保證各導(dǎo)軌、絲桿都得到充分而適量的潤(rùn)滑，原卡阻、遲緩現(xiàn)象消失。

2.砂輪架滾珠絲杠軸承調(diào)整

本磨床砂輪架滾珠絲杠采用角接觸球軸承7009AC，在使用過(guò)程中存在微量磨損和間隙，使?jié)L珠絲杠產(chǎn)生軸向間隙，也是產(chǎn)生砂輪修整不良的重要原因。根據(jù)角接觸球軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是可以承受徑向載荷和軸向載荷的，調(diào)增軸承安裝數(shù)量，因?yàn)閱瘟薪墙佑|軸承只能承受一個(gè)方向的軸向負(fù)荷，在承受徑向負(fù)荷時(shí)，將引起附加軸向力，并且只能限制軸或外殼在一個(gè)方向的軸向位移。成對(duì)安裝后，使一對(duì)軸承的外環(huán)相同端面相對(duì)，即寬面對(duì)寬面、窄面對(duì)窄面。這樣既可避免引起軸向附加力，而且可以在兩個(gè)方向使軸的外殼限制在軸向游隙內(nèi)。安裝完成后剛性增強(qiáng)，運(yùn)行平穩(wěn)。

（b）軸頸磨削完成后出現(xiàn)徑向波紋幾何尺寸超差。

解決方法：

由圖2砂輪進(jìn)給過(guò)程得知，在中進(jìn)給→ 微進(jìn)給 → 無(wú)火花磨削，轉(zhuǎn)換之前，數(shù)控程序中砂輪架進(jìn)給增設(shè)停頓時(shí)間。因?yàn)樵谏拜嗊B續(xù)進(jìn)給中，工件磨削表面之橫斷外輪廓（圖4）所示，在任何一個(gè)瞬間均為阿基米德螺線，而且并非一個(gè)園。增加一個(gè)進(jìn)給停頓時(shí)間，為了在進(jìn)給速度轉(zhuǎn)換之前將工件磨圓。這個(gè)時(shí)間與工件轉(zhuǎn)速有關(guān)（可根據(jù)不同軸型外徑調(diào)整）。

四、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控設(shè)備是高技術(shù)密集型產(chǎn)品，要想迅速而且正確地查明原因并確定故障部位，除了對(duì)機(jī)床的機(jī)械部分、電氣部分的了解，還應(yīng)掌握加工工藝的過(guò)程。由于數(shù)控機(jī)床故障比較復(fù)雜，同時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)自診斷能力還不能對(duì)系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)。要與經(jīng)驗(yàn)判斷相結(jié)合，一般原則先外部后內(nèi)部、先機(jī)械后電氣、先靜后動(dòng)、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。這樣才能提高故障的綜合分析能力和故障排除能力。

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