MG28100數控立磨工作臺精度修復與調試

■ 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立式數控磨床主要用于盤套類、箱體類零件內孔、外圓、錐面及端面等磨削加工，其工件主軸采用靜壓回轉主軸，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，用于承受回轉臺面及工件質量等軸向載荷，工件主軸由精密減速裝置驅動，變頻器無級調速。

1. 故障現象

工件在精磨過程中，發現徑向圓跳動超差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，已經不能滿足生產要求。

2. 故障分析

引起上述故障現象最主要因素：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，旋轉工作臺發現百分表一直無規則變化，并有0.02～0.03mm的徑向跳動量，判斷為工作臺主軸故障。

在維修作業中發現機床設計存在一定缺陷，液壓系統的軸向支撐和徑向支撐只有壓力調整和顯示，無檢測和反饋。當液壓系統發生故障導致壓力不足或斷油時，工作臺仍可旋轉，就會造成工作臺周邊軸向支撐塊拉毛，嚴重時主軸或主軸箱也可能拉傷。

3. 工作臺主軸的修配

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

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

（1）主軸箱的修研。主軸箱的修復一般要通過4根研磨棒來研磨軸套，其研磨棒尺寸要求比較嚴。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。

（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精度，如果跳動量不大的話，可以通過調整端蓋來消除；如果無法通過調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上修復。

（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，用手旋轉主軸，要求精度在0.005mm以內，其跳動量越小越好，代表主軸對中性好。

圖1

圖2

圖3

4. 關鍵零部件的修配

（1）銅膜節流閥的調整。上下端面支撐壓力通過銅膜節流閥來調整，拆卸銅膜節流閥，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，銅膜節流閥的調整好壞將直接影響到下一步的修配。

（2）調整墊。調整墊主要起間隙的調整作用，是工作臺上下移動尺寸要求的關鍵。起動液壓，在壓力油的作用下使工作臺抬起在有效范圍內，既能承受軸向載荷，又不會因為浮起太高，工作臺產生漂移現象，當關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。調整時，調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、起動液壓來讀取數值，關閉液壓時要同時關閉蓄能器，防止蓄能器補充壓力提供錯誤數據，如果調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整墊，必須保證調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。工作臺旋轉精度下降，很大部分原因是工作臺導軌面與周邊軸向支撐塊產生一定的拉毛現象，旋轉時產生端面跳動，也是旋轉精度修理的重點。修理時，先查看工作臺導軌面磨損情況，如果磨損嚴重就需要將工作臺導軌面在研磨平板上磨平，然后以工作臺導軌面為基準，在軸向支撐塊上涂上紅丹粉旋轉工作臺，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要多要硬，軸向支撐塊的內接觸面接觸點可適當淡一些，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，刮削結束后再用150＃研磨砂將工作導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清洗干凈，同時將回油管堵死。研磨結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）聯接軸套。聯接軸套起聯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，聯接軸套在主軸內要求旋轉靈活無死點，可以涂上紅丹粉檢查，要求軸套內徑與軸的間隙為0.04～0.05mm，聯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）工作臺導軌面的精度要求。將工作臺翻轉，用紅丹粉涂在工作臺內孔端面上，將聯接軸套放入工作臺孔內，轉動聯接軸套研點，要求聯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接軸套上，旋轉聯接軸套測量工作臺導軌面的平面度，測量時每旋轉一定角度用白色記號筆做上記號，要求平面度在0.015mm內，如果少量超差，可適當刮削工作臺孔端面，如果超差過大，就需刮削導軌面，防止安裝時工作臺孔中心線與內孔端面垂直度過大，聯接軸套螺栓上緊后，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整。

圖4

6. 液壓的調整

（1）總壓力的調整，其壓力最大可調整到5MPa。

（2）徑向壓力的調整，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：壓力油經銅膜節流閥使主軸下壓上抬，將主軸軸向固定，由于銅膜節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，主軸上抬的調整范圍為0.005～0.010mm。

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

（4）端面支撐壓力。端面支撐壓力必須在軸支撐壓力調整后進行，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，達到工作臺平穩旋轉，其調整范圍為0.010～0.015mm。

測量方法：用扭簧表測量工作臺端面，調整端面支撐壓力，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，說明調整墊尺寸存在誤差或端面支撐壓力調整不到位，這時需重新調整，直到滿足裝配要求，這也是調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象發生。

（2）不規則的超重工件工作臺轉速不能過高，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. 結語

MG28100數控立式磨床工作臺精度修復以后，主軸轉動平穩，各項精度達到技術要求。在這次維修過程中，將每個維修項點都進行了詳細的描述，對作業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，不僅僅能夠學到對精密設備工作臺精度恢復的方法，也能夠開闊視野，對今后的維修工作也有很好的啟發作用。

參考文獻：

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