平面磨床靜壓磨頭部件的常見故障及修理方法

摘 要：文章分析了靜壓主軸磨頭部件的常見故障及修理方法，涉及到了靜壓主軸的液壓原理及主軸結構。希望通過文章的研究能夠為相關人士提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：液體靜壓主；磨頭主軸過熱抱死；軸瓦內孔圓度超差

概述

機械運動的運動副之間會產生一定的摩擦，這一摩擦力會對機床的使用壽命和使用精度產生一定的影響，尤其是一些重載設備、高精密設備，為消除機械運動副的摩擦，提高傳動的精度和可靠性，多采用的是液體靜壓技術使得機械運動的兩接觸面之間形成一層具有一定剛度和壓力的液體層，將原先傳統的機械接觸摩擦轉換為純液體摩擦，減小接觸面之間的摩擦力。靜壓技術在機床尤其是精密機床領域應用較為廣泛，尤其是磨削機床中需要重復往復動作，通過采用靜壓技術可以有效的降低兩者之間的摩擦力，提高設備的加工精度與使用壽命，文章將以M7140型靜壓磨頭為例介紹靜壓技術在其上的應用與工作原理，并對其在使用中常見的故障及故障處理方法進行分析介紹。

1 靜壓技術在M7140型靜壓磨頭上的應用

靜壓技術在M7140型靜壓磨頭上的應用原理如圖1所示。

靜壓技術主要依靠的是將液壓系統所提供的高壓力的液壓油泵入到機械傳動副的前后軸承各油腔內，在主軸與軸承之間形成一層油膜，以減少主軸與軸承之間的摩擦并提高主軸的回轉精度，同時通過在磨頭上采用靜壓技術可以使得軸系獲得較高的剛性。

靜壓技術在精密機床尤其是一些重載、精密的機床中得到了較為廣泛的應用。我公司很多磨床采用了此種靜壓磨頭部件，如：M7140平面磨床、龍門式平面磨床。

2 靜壓技術在平面磨床靜壓磨頭應用中常見故障分析及修理方法

2.1 磨頭主軸過熱抱死

我公司M7140磨床靜壓主軸部件及龍門磨靜壓主軸部件均出現過磨頭主軸過熱抱死現象。造成這種現象的主要原因是液壓油中混有雜質。如，灰塵、鐵末等。液壓油中的雜質會堵塞軸瓦中的細小油孔，造成部分液壓腔無液壓油，使主軸無法形成對稱的壓力油腔。主軸在旋轉時不處于純液體狀態，與軸瓦摩擦造產生熱量。

通過對平面磨床主軸拆解后對各部件進行檢查后發現主軸圓度未超差，但表面光潔度差。軸瓦內孔圓度未超差，內孔表面有劃痕，軸瓦斷面有劃痕。軸瓦中毛細油孔堵塞。用金相砂紙將主軸表面、軸瓦內孔端面拋光后均可達到使用標準。

修理難點是，如何將軸瓦中0.5mm的毛細油孔中的雜質清除。毛細只有將各個通油孔通開，軸瓦內才能建立起靜壓平衡。主軸的裝配結構如圖2所示，軸瓦裝配在鑄鐵軸套中，需制作專用拉錘將軸瓦與軸套分離。將軸瓦分離后即可對軸瓦進行清理，通開各個通油孔。最后清理油箱并更換新的液壓油。所有修復工作都完成后即可回裝試車。

2.2 磨削活件光潔度差

我公司M7140磨床在加工活件時出現活件表面有橫紋，光潔度差。通過對主軸打表檢測后發現主軸的徑向跳動超差，致使磨削加工時砂輪產生較大的振動，從而使得磨削工件表面光潔度較差。造成平面磨床主軸徑向跳動超差的主要原因有：（1）主軸碰撞或是受力變形。（2）主軸的支持軸瓦的內孔圓度超差。為查找問題通過對平面磨床的主軸進行拆卸后測量，確定主軸并未產生彎曲變形，因此確定M7140型靜壓磨頭的主軸軸瓦內孔磨損嚴重，致使軸瓦的內孔圓度超差。

M1740平面磨床的主軸結構如圖2所示，此機床的主軸結構主要由主軸（件號1）、端蓋（件號2）、前軸瓦（件號3）、鋼套（件號5）、后軸瓦（件號6）、法蘭盤（件號7）、圓錐滾子軸承（件號8）、調整螺母（件號9）、電機軸（件號10）、電機轉子（件11）、壓蓋（件號12）、圓螺母1（件號13）、定位套（件號14）、軸承（件號15）、墊1（件號16）、墊2（件號17）、圓螺母2（件號18）、端蓋2（件號19）組成。

靜壓主軸部件屬于高精度機床部件，其各結構部分精度保證與否對平面磨床的磨削精度會產生嚴重的影響。通過圖2可以確定，平面磨床的磨頭部分在支撐上采用的是前后兩個軸瓦的支撐模式，靜壓技術應用于其中，在軸瓦的前端開有深度為0.8mm，寬度4mm的兩個回油槽。軸瓦的加工及裝配精度會對M7140型靜壓磨頭的使用質量產生較為嚴重的影響。軸瓦與主軸在直徑方向上的間隙為0.07mm，可依照此數據進行故障查找及精度修復。主軸拆卸后發現造成軸振動的主要原因是軸瓦內孔圓度超差，致使靜壓平衡被破壞，造成主軸在回轉時產生較大的振動。

修復軸瓦內孔，恢復軸瓦內孔的圓度也可以用研磨的方法。首先用鑄鐵料制作三根尺寸不等的研磨棒，三根尺寸不同的研磨棒分別用于對軸瓦內孔進行粗研和精研的修復研磨，根據軸瓦的大小需要將研磨棒的長度統一為600mm，且研磨棒需要做成腰鼓形。將主軸的軸瓦與鋼套進行統一的裝配，在裝配時要注意保護軸瓦表面油路。使用車床的卡盤對軸瓦與鋼套進行裝夾定位，并注意軸瓦表面找平以確保裝夾的垂直性。在使用研磨棒進行研磨時需要用天車吊研磨棒做上下往復運動，并使用人工使研磨棒繞軸瓦軸線進行回轉運動。研磨按照先粗后精的步驟進行，精研時用外徑尺寸比軸瓦內徑小0.015-0.025mm的研磨棒進行干研。干研時要控制研磨的次數，待研磨后軸瓦內孔表面光潔度可達？犖0.8以上時回裝試車。

3 結束語

靜壓主軸部件在機床中大量應用，使機床的設計和制造水平上了一個新臺階，也給機床的維修帶來了新難題。靜壓主軸的修理過程比較復雜精細，修理工期長，容易影響生產。所以，平時的維護保養工作是至關重要的。

參考文獻

[1]廣州機床研究所.液體靜壓技術原理及應用[M].機械工業出版社.

[2]機械設計手冊（第四版第二卷）[M].化學機械工業出版社.

[3]上海機床廠.磨床液壓[M].