拓展故障維修思路的幾個典型例子

李　陽　李財林

(瓦房店軸承集團有限責任公司，遼寧 瓦房店 116300)

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拓展故障維修思路的幾個典型例子

李陽李財林

(瓦房店軸承集團有限責任公司，遼寧 瓦房店 116300)

對于軸承圓錐滾動體磨削中使用的無心磨床維修而言，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律和套路，即維修重點和中心都放在砂輪軸和導輪軸兩大核心部件的調試與維護上。但規律往往不同于定律，有時出現同樣的質量問題而設備的故障根源卻不盡相同，甚至出乎意料，有時在問題最終解決后才明白原來如此。從3個典型維修例子就不同程度地揭示了個別設備問題不大、故障難找、反復維修也沒見好的過程，最終徹底改變了方法才得以解決，其積累的經驗足以能夠拓展故障維修的思路，使得以后的維修受到啟發少走彎路。

故障維修；貫穿磨削；母線性磨傷；間歇性振動；電機軸承碎裂；導輪與砂輪速比

通常情況下，設備故障基本上有兩大類：一類是設備不能正常運轉出現功能性失效，比如軸承碎裂、齒輪斷齒等，這類故障較好判斷也容易排除；另一類故障就是設備運行功能基本正常，問題特點不明顯，看不出毛病，但產品質量始終達不到要求，像這種“沒病找病”的故障維修起來是最難解決，圓錐軸承滾動體加工中無心磨床的這類維修經常能遇到。

實踐中，就有許多故障給維修帶來困擾，有的維修時走了不少彎路，反復查找也沒解決問題；有的維修時長拖延1～2年都無法找到故障根源。歸根到底就是思路不對。下面3個最有特點的典型例子就足以顛覆常規的維修方法，能夠啟發和拓展查找故障的思路，值得思考。

討論上述問題，需要了解圓錐軸承滾動體無心磨削加工的一個基本概念。

貫穿磨削的概念：它是將無心磨床已有的磨料圓柱形表面導輪換成金屬螺旋導輪磨削，通過螺旋導輪旋轉時擋邊的推動及螺旋槽面的摩擦帶動，實現滾動體的前進運動和旋轉運動，從而達到自進入到退出砂輪磨削區域加工的全過程。

整個磨削從自動送料、磨削到退料全部實現自動連續而不間斷作業，目前國內外大多規格的圓錐軸承滾動體無心磨削加工基本上都采用的是貫穿法來磨削外徑。

貫穿磨削法區別于止推磨削法和切入磨削法在于其磨削功能的不同。止推磨削又稱定程磨削，磨削時工件作縱向運動，但不完全通過磨削區，縱向運動到一定程度后，工件便碰到一個安裝在出口處的頂針而停止前進。它通常被用來圓錐軸承滾動體工件大、小端凸度的磨削，滾動體凸度的加工很重要，它是在軸承組裝成套后與內外圈接觸工作時減小端部邊緣應力集中延長使用期的主要措施之一；切入磨削法是導輪架連同工件一起作徑向進給移動，磨削時工件只作旋轉運動，不作軸向運動。導輪架的一次徑向往復磨削一個工件。這種加工方法很多的磨量可以一次切除，生產效率不算很高，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、球面滾動體工件單件小批量生產模式。

相比之下貫穿磨削的特點是加工精度好，較容易控制尺寸誤差，另外配上自動上料機構，實現生產過程的自動化，生產效率很高，特別適合于大批量生產中型和小型圓錐滾動體。

雖然貫穿磨削的優勢比較明顯，但伴隨其中的產品質量問題也不少，貫穿磨削的缺點是一旦出現質量問題也是批量的，因此必須及時糾正以減少損失。經常的質量問題，如滾動體出現母線性磨削條紋，滾動體大端磨傷或小端磨傷等等，如此質量缺陷還有很多。通常狀況下先分析一下問題產生的原因，再憑借經驗做出處理的對策。

就滾動體母線性磨傷而論，無心磨床的多種故障都會出現該問題，因此判斷原因所在就成為關鍵。首先了解一下什么叫母線：母線的數學定義是指依一定條件運動而產生面的直線。比如一條直線沿圓周運動就形成了圓柱體，這條直線稱為母線，圓周稱為準線。如果與水平面形成一定夾角的一條直線沿圓周運動就形成了圓錐體，切掉頂端部分，余下圓臺截錐部分通常就是我們所說的圓錐滾動體形體。如果產品磨削后滾動體表面留下棱線燒傷或棱線痕跡，即滾動體母線性磨傷，說明磨削滾動體的導輪或砂輪有旋轉間斷性的情況發生，以此思路來推理和尋找故障可能產生的部位。就無心磨床的總體結構來說，傳動“打哏”現象大多產生于傳動過程，也就是說導輪的轉動是經過電動機傳到傳動箱部分，再經過一系列變速后又由聯軸器才能驅動導輪旋轉，傳動環節多自然產生問題的機率就要大于砂輪軸直接驅動旋轉的情況。但也不能一概而論，例如M1075無心磨床動壓滑動軸承長瓦副瓦釘前后有一個沒上好就會出棱線。還有動壓滑動軸承4塊短瓦，有一塊與軸的間隙不一致也會出棱線。一些意想不到的狀況一旦出現，肯定會使“按理”維修操作模式置于“難堪”的地步。

與上述類似的如滾動體小頭外徑磨傷：經驗證明一般問題出現在上托板與滾動體工件之間的間隙調整不當；下托板與砂輪之間的間隙太大，工件產生跳動旋轉；砂輪入口處角度修整的太小；進料擋板與砂輪端面距離太遠或未安裝好，工件進入時小頭外徑及小頭倒角被磨傷。總之小頭外徑磨傷問題肯定出現在磨削區的入口處。工件大頭外徑磨傷：上托板與工件之間調整不當；砂輪出口處角度修整的過小甚至無角度，工件不能順利通過。總之大頭外徑磨傷問題肯定出現在磨削區的出口處。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，都有相應的措施處理。

單就加工工件的前后導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，那么導板按相應的位置調整就可達到目的。如果不是理想的形狀，那么它將是廢品，要按對應的方法去調整。但這些處理措施都是常規的操作。下面專門討論一下解決問題的非常規維修過程，列舉3個典型例子做重點敘述。

1　M1075G無心磨床故障分析

M1075G無心磨床是在M1075無心磨床單支承導輪結構基礎上改制的一種雙支承導輪磨床，這是一臺滾動體軟磨工序使用的設備(軸承生產中將熱處理前的磨削稱為軟磨)，其出現的故障最終解決方案超出任何常規的處理措施。

相對硬磨工序而言，軟磨過程做為上工序對產品質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，它仍然要嚴格按終工序的工藝規范來執行，不過在軟磨工序不存在出現廢品的概念，即使出現本工序超差或形位公差達不到要求也基本上在下工序能予以糾正，事實是這樣的，但觀念上應樹立本工序就是最終工序的概念。

在有的情況下質量問題是無法挽救的，該例就發生過不確定性的大頭或小頭磨傷，母線性磨傷燒傷等，查找原因時根本就是無規律可循。這類問題按常規處理方法基本都是首先檢查輔助工裝，看看進料口或出料口調整的怎樣，爾后看看砂輪進口或出口修整狀況，如果都正常再檢查傳動部分。傳動部分一般存在聯軸器磨損嚴重、嚙合齒間隙過大，蝸輪蝸桿磨損不能正常傳動等，這些都做到了，就連傳動部分的其他零件和軸承也全換了也沒好轉，最后箱體(傳箱部分的箱體)也換了2個還是沒修好。要知道箱體屬大件造價是很高的。在諸多質量問題中母線性磨傷最為突出，出現

表1在磨削過程中工件形狀與導板調整的關系[1]

的概率很隨機，質量缺陷不可控，問題的出現至最終解決拖延時長達1～2年左右，期間都是以大量的廢品產生為代價。最后經過不斷摸索排查分析，立足尋找設備產生間歇性振動源的角度出發，查找出大拖板的燕尾導軌年久磨損較大出現間隙引發振動所致，經過采取鑲銅板消除間隙來獲得最佳移動狀態的工作條件，在相當長一段生產檢驗中效果良好，說明故障排查的落腳點是正確的。

2　M10100無心磨床故障分析

M10100無心磨床也出現了一例滾動體工件表面呈不規律性燒傷和母線性磨傷問題，單從故障表面特征來看也沒什么比較特殊，當時維修者也沒多加考慮地誤認為傳動部分(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，但從當時現狀分析蝸輪

蝸桿磨損的并不嚴重，換與不換分歧很大，實踐證明更換蝸輪并未使產品質量有所改觀，于是又換了一套蝸輪和蝸桿，這樣反復4次，始終未收到良好的效果，這樣的實驗性做法不符合操作規范。

經過研究，確定找找砂輪軸部分的原因。開始對砂輪軸部分重新裝配，安裝后也沒有新的起色，故障查找和排除思路陷于僵局，難道砂輪軸沒有裝好？實踐中，砂輪軸的裝配對裝配者技能有著過高要求，即使裝配過無數次砂輪軸并都獲得成功，當下的這次裝配也未必敢肯定說沒問題。

僵持之下，又有一個方案付諸實施。在現有的兩臺M10100無心磨床中，另一臺工作狀態良好，何不把另一臺傳動部分的整個傳動箱調換一下，這一試又出現了新的問題就是兩臺同時工作都很正常，這就對故障的判斷更無從下手，不過好在兩臺都能干活也就暫時先松了口氣。可還沒運行到一個工作日，原有故障的那臺加工中又出現了原來的質量問題，到此為止該想的辦法都想到了，一度束手無策。

最終采取集中會診的方式解決了問題。在綜合分析時發現砂輪軸電動機聲音異常(圖1)，拆卸電動機后發現軸承碎裂，電機殼體軸承孔磨損大，更換軸承和補焊電動機殼體軸承孔再精加工后運行，使用各項性能正常。

整個過程只因故障的判斷失誤即電動機軸承碎裂沒有及時被發現，給維修帶來了不少麻煩，人力物力消耗都很大，在生產急需的條件下故障原因不明確是故障排除的最大難點。

3　M1080無心磨床故障分析

相比前兩例子來說，這個就有點特殊了。雖然滾動體表面產生的母線性磨傷和表面質量差也是常見的問題，但最終的解決方案更使你意想不到。

出現產品質量問題后，將砂輪軸重新裝配一次，經檢驗各項指標都處于良好狀態，試運行也沒有什么問題，但投產使用后發現個別規格的產品質量卻始終達不到要求，圓錐滾動體大端直徑在40 mm以下的產品精度還能符合工藝要求，而大于40 mm以上的產品精度怎么也不合格，總是有條母線性棱線，反復調試并未改變現狀。幾經周折分析才考慮到問題可能出現在磨削用量調節的機理上，而后來采取的以砂輪與導輪轉速的速比調整為主線，協調磨削用量的各個參數，產品質量明顯改觀。

其原因可以這樣理解：

磨削圓錐滾動體工件的導輪是金屬材料制作的螺旋導輪，在導輪轉速太快時相當于磨削的圓周進給量W太大，加之導輪擋邊快速地將工件推出砂輪磨削區，磨削時間較短，一旦脫離磨削區工件圓周較大進給量突然快速停頓使得工件表面就留有一條棱痕。

初步分析認為，磨削用量是磨削過程重點掌控的參數。

(1)砂輪線速度vs：

vs=πdsns/(1 000×60)

(1)

式中：vs為砂輪的線速度，m/s；ds為砂輪直徑，mm；ns為砂輪轉速，r/min。

外圓磨削時的最大線速度約為30～35 m/s，超過該值首先應考慮的是否超過砂輪的安全線速度。

該值一般是指砂輪的極限線速度，這是因為在磨削工作中各項指標正常的條件下砂輪的轉速越高工件的質量就越好。目前，隨著新技術的發展磨削的線速度也不斷提升，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。當然除普通磨削外的磨削是需要有特定設備和磨料等一系列技術來保證的。

(2)圓周進給量通常用工件外圓處的線速度來度量。

vg=πdgng/(1 000×60)

(2)

式中：vg為工件線速度，m/s；dg為工件直徑，mm；ng為工件轉速，r/min。

工件旋轉的線速度與砂輪的線速度應保持在一個合適的比例范圍內，大致約為vg=(1/180～1/160)vs，約為砂輪線速度的1/100。提醒注意的是：這一比值為砂輪的線速度與工件的線速度之比，而非砂輪的轉速與導輪的轉速之比，這是因為工件的線速度是隨著產品規格變化而變化，通過工件規格的變化計算線速度，再確定導輪的轉速，當然這些操作過程不一定須準確計算，靠日常經驗的積累依據規格的大小來調節。

本例中M1080無心磨床的砂輪轉速1 250 r/min，導輪轉速可通過傳動箱體支架處裝有模數m=2 mm、兩個齒輪齒數總和為100、大小不等的一系列掛輪來變換導輪轉速的，加工工件時掛輪可實現13、16、22、29、40、53、73、94 r/min的導輪轉速供選擇，也可利用調頻器達到更理想的選擇。推薦工件線速度值參考：粗磨外圓時：vg≈0.5～1 m/s；精磨外圓時：vg≈0.05～0.1 m/s。

通過上述兩點分析，反復維修和調試的原因不在維修質量上，主要出現在加工技能的掌握程度上，導輪轉速過快違背了磨削加工的工藝規范，使得產品質量差和誤導維修思路錯誤的根本所在。

4　結語

總之，故障出現的原因是一個不斷變化的過程，而解決問題的方法和措施也是要有相應的對策、不可復制的，決不能照搬那一套模式來使用，也不可能好用，只能通過這些過程和方法提升維修技能，拓展判斷問題思路，觸類旁通。

[1]無錫機床廠.M10100無心磨床使用說明書[Z].無錫： 1995.

(編輯汪藝)

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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