拓展故障维修思路的几个典型例子

李　阳　李财林

(瓦房店轴承集团有限责任公司，辽宁 瓦房店 116300)



拓展故障维修思路的几个典型例子

李阳李财林

(瓦房店轴承集团有限责任公司，辽宁 瓦房店 116300)

对于轴承圆锥滚动体磨削中使用的无心磨床维修而言，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规律和套路，即维修重点和中心都放在砂轮轴和导轮轴两大核心部件的调试与维护上。但规律往往不同于定律，有时出现同样的质量问题而设备的故障根源却不尽相同，甚至出乎意料，有时在问题最终解决后才明白原来如此。从3个典型维修例子就不同程度地揭示了个别设备问题不大、故障难找、反复维修也没见好的过程，最终彻底改变了方法才得以解决，其积累的经验足以能够拓展故障维修的思路，使得以后的维修受到启发少走弯路。

故障维修；贯穿磨削；母线性磨伤；间歇性振动；电机轴承碎裂；导轮与砂轮速比

通常情况下，设备故障基本上有两大类：一类是设备不能正常运转出现功能性失效，比如轴承碎裂、齿轮断齿等，这类故障较好判断也容易排除；另一类故障就是设备运行功能基本正常，问题特点不明显，看不出毛病，但产品质量始终达不到要求，像这种“没病找病”的故障维修起来是最难解决，圆锥轴承滚动体加工中无心磨床的这类维修经常能遇到。

实践中，就有许多故障给维修带来困扰，有的维修时走了不少弯路，反复查找也没解决问题；有的维修时长拖延1～2年都无法找到故障根源。归根到底就是思路不对。下面3个最有特点的典型例子就足以颠覆常规的维修方法，能够启发和拓展查找故障的思路，值得思考。

讨论上述问题，需要了解圆锥轴承滚动体无心磨削加工的一个基本概念。

贯穿磨削的概念：它是将无心磨床已有的磨料圆柱形表面导轮换成金属螺旋导轮磨削，通过螺旋导轮旋转时挡边的推动及螺旋槽面的摩擦带动，实现滚动体的前进运动和旋转运动，从而达到自进入到退出砂轮磨削区域加工的全过程。

整个磨削从自动送料、磨削到退料全部实现自动连续而不间断作业，目前国内外大多规格的圆锥轴承滚动体无心磨削加工基本上都采用的是贯穿法来磨削外径。

贯穿磨削法区别于止推磨削法和切入磨削法在于其磨削功能的不同。止推磨削又称定程磨削，磨削时工件作纵向运动，但不完全通过磨削区，纵向运动到一定程度后，工件便碰到一个安装在出口处的顶针而停止前进。它通常被用来圆锥轴承滚动体工件大、小端凸度的磨削，滚动体凸度的加工很重要，它是在轴承组装成套后与内外圈接触工作时减小端部边缘应力集中延长使用期的主要措施之一；切入磨削法是导轮架连同工件一起作径向进给移动，磨削时工件只作旋转运动，不作轴向运动。导轮架的一次径向往复磨削一个工件。这种加工方法很多的磨量可以一次切除，生产效率不算很高，但比用中心磨床加工大型或特大型工件的生产效率要提高好几倍，适用于加工大型或特大型圆柱、球面滚动体工件单件小批量生产模式。

相比之下贯穿磨削的特点是加工精度好，较容易控制尺寸误差，另外配上自动上料机构，实现生产过程的自动化，生产效率很高，特别适合于大批量生产中型和小型圆锥滚动体。

虽然贯穿磨削的优势比较明显，但伴随其中的产品质量问题也不少，贯穿磨削的缺点是一旦出现质量问题也是批量的，因此必须及时纠正以减少损失。经常的质量问题，如滚动体出现母线性磨削条纹，滚动体大端磨伤或小端磨伤等等，如此质量缺陷还有很多。通常状况下先分析一下问题产生的原因，再凭借经验做出处理的对策。

就滚动体母线性磨伤而论，无心磨床的多种故障都会出现该问题，因此判断原因所在就成为关键。首先了解一下什么叫母线：母线的数学定义是指依一定条件运动而产生面的直线。比如一条直线沿圆周运动就形成了圆柱体，这条直线称为母线，圆周称为准线。如果与水平面形成一定夹角的一条直线沿圆周运动就形成了圆锥体，切掉顶端部分，余下圆台截锥部分通常就是我们所说的圆锥滚动体形体。如果产品磨削后滚动体表面留下棱线烧伤或棱线痕迹，即滚动体母线性磨伤，说明磨削滚动体的导轮或砂轮有旋转间断性的情况发生，以此思路来推理和寻找故障可能产生的部位。就无心磨床的总体结构来说，传动“打哏”现象大多产生于传动过程，也就是说导轮的转动是经过电动机传到传动箱部分，再经过一系列变速后又由联轴器才能驱动导轮旋转，传动环节多自然产生问题的机率就要大于砂轮轴直接驱动旋转的情况。但也不能一概而论，例如M1075无心磨床动压滑动轴承长瓦副瓦钉前后有一个没上好就会出棱线。还有动压滑动轴承4块短瓦，有一块与轴的间隙不一致也会出棱线。一些意想不到的状况一旦出现，肯定会使“按理”维修操作模式置于“难堪”的地步。

与上述类似的如滚动体小头外径磨伤：经验证明一般问题出现在上托板与滚动体工件之间的间隙调整不当；下托板与砂轮之间的间隙太大，工件产生跳动旋转；砂轮入口处角度修整的太小；进料挡板与砂轮端面距离太远或未安装好，工件进入时小头外径及小头倒角被磨伤。总之小头外径磨伤问题肯定出现在磨削区的入口处。工件大头外径磨伤：上托板与工件之间调整不当；砂轮出口处角度修整的过小甚至无角度，工件不能顺利通过。总之大头外径磨伤问题肯定出现在磨削区的出口处。还有如外径圆形偏差大、外径螺旋纹、工件外径烧伤等等，还有许多，都有相应的措施处理。

单就加工工件的前后导板位置变化就可能促使工件形体的多种变化，如表1所示。

如果这些形体中的某一种是要获得的形状，那么导板按相应的位置调整就可达到目的。如果不是理想的形状，那么它将是废品，要按对应的方法去调整。但这些处理措施都是常规的操作。下面专门讨论一下解决问题的非常规维修过程，列举3个典型例子做重点叙述。

1　M1075G无心磨床故障分析

M1075G无心磨床是在M1075无心磨床单支承导轮结构基础上改制的一种双支承导轮磨床，这是一台滚动体软磨工序使用的设备(轴承生产中将热处理前的磨削称为软磨)，其出现的故障最终解决方案超出任何常规的处理措施。

相对硬磨工序而言，软磨过程做为上工序对产品质量的要求较之于终工序能略为宽松一些，但决不意味着随意，它仍然要严格按终工序的工艺规范来执行，不过在软磨工序不存在出现废品的概念，即使出现本工序超差或形位公差达不到要求也基本上在下工序能予以纠正，事实是这样的，但观念上应树立本工序就是最终工序的概念。

在有的情况下质量问题是无法挽救的，该例就发生过不确定性的大头或小头磨伤，母线性磨伤烧伤等，查找原因时根本就是无规律可循。这类问题按常规处理方法基本都是首先检查辅助工装，看看进料口或出料口调整的怎样，尔后看看砂轮进口或出口修整状况，如果都正常再检查传动部分。传动部分一般存在联轴器磨损严重、啮合齿间隙过大，蜗轮蜗杆磨损不能正常传动等，这些都做到了，就连传动部分的其他零件和轴承也全换了也没好转，最后箱体(传箱部分的箱体)也换了2个还是没修好。要知道箱体属大件造价是很高的。在诸多质量问题中母线性磨伤最为突出，出现

表1在磨削过程中工件形状与导板调整的关系[1]

的概率很随机，质量缺陷不可控，问题的出现至最终解决拖延时长达1～2年左右，期间都是以大量的废品产生为代价。最后经过不断摸索排查分析，立足寻找设备产生间歇性振动源的角度出发，查找出大拖板的燕尾导轨年久磨损较大出现间隙引发振动所致，经过采取镶铜板消除间隙来获得最佳移动状态的工作条件，在相当长一段生产检验中效果良好，说明故障排查的落脚点是正确的。

2　M10100无心磨床故障分析

M10100无心磨床也出现了一例滚动体工件表面呈不规律性烧伤和母线性磨伤问题，单从故障表面特征来看也没什么比较特殊，当时维修者也没多加考虑地误认为传动部分(图1)的蜗轮蜗杆间隙大，干脆就将蜗轮蜗杆给换掉。一般地，蜗轮蜗杆作为易损件给予更换是正常的，但从当时现状分析蜗轮

蜗杆磨损的并不严重，换与不换分歧很大，实践证明更换蜗轮并未使产品质量有所改观，于是又换了一套蜗轮和蜗杆，这样反复4次，始终未收到良好的效果，这样的实验性做法不符合操作规范。

经过研究，确定找找砂轮轴部分的原因。开始对砂轮轴部分重新装配，安装后也没有新的起色，故障查找和排除思路陷于僵局，难道砂轮轴没有装好？实践中，砂轮轴的装配对装配者技能有着过高要求，即使装配过无数次砂轮轴并都获得成功，当下的这次装配也未必敢肯定说没问题。

僵持之下，又有一个方案付诸实施。在现有的两台M10100无心磨床中，另一台工作状态良好，何不把另一台传动部分的整个传动箱调换一下，这一试又出现了新的问题就是两台同时工作都很正常，这就对故障的判断更无从下手，不过好在两台都能干活也就暂时先松了口气。可还没运行到一个工作日，原有故障的那台加工中又出现了原来的质量问题，到此为止该想的办法都想到了，一度束手无策。

最终采取集中会诊的方式解决了问题。在综合分析时发现砂轮轴电动机声音异常(图1)，拆卸电动机后发现轴承碎裂，电机壳体轴承孔磨损大，更换轴承和补焊电动机壳体轴承孔再精加工后运行，使用各项性能正常。

整个过程只因故障的判断失误即电动机轴承碎裂没有及时被发现，给维修带来了不少麻烦，人力物力消耗都很大，在生产急需的条件下故障原因不明确是故障排除的最大难点。

3　M1080无心磨床故障分析

相比前两例子来说，这个就有点特殊了。虽然滚动体表面产生的母线性磨伤和表面质量差也是常见的问题，但最终的解决方案更使你意想不到。

出现产品质量问题后，将砂轮轴重新装配一次，经检验各项指标都处于良好状态，试运行也没有什么问题，但投产使用后发现个别规格的产品质量却始终达不到要求，圆锥滚动体大端直径在40 mm以下的产品精度还能符合工艺要求，而大于40 mm以上的产品精度怎么也不合格，总是有条母线性棱线，反复调试并未改变现状。几经周折分析才考虑到问题可能出现在磨削用量调节的机理上，而后来采取的以砂轮与导轮转速的速比调整为主线，协调磨削用量的各个参数，产品质量明显改观。

其原因可以这样理解：

磨削圆锥滚动体工件的导轮是金属材料制作的螺旋导轮，在导轮转速太快时相当于磨削的圆周进给量W太大，加之导轮挡边快速地将工件推出砂轮磨削区，磨削时间较短，一旦脱离磨削区工件圆周较大进给量突然快速停顿使得工件表面就留有一条棱痕。

初步分析认为，磨削用量是磨削过程重点掌控的参数。

(1)砂轮线速度vs：

vs=πdsns/(1 000×60)

(1)

式中：vs为砂轮的线速度，m/s；ds为砂轮直径，mm；ns为砂轮转速，r/min。

外圆磨削时的最大线速度约为30～35 m/s，超过该值首先应考虑的是否超过砂轮的安全线速度。

该值一般是指砂轮的极限线速度，这是因为在磨削工作中各项指标正常的条件下砂轮的转速越高工件的质量就越好。目前，随着新技术的发展磨削的线速度也不断提升，通常将vs<45 m/s的加工定义为普通磨削，45 m/s≤vs<150 m/s定义为高速磨削，vs≥150 m/s定义为超高速磨削。当然除普通磨削外的磨削是需要有特定设备和磨料等一系列技术来保证的。

(2)圆周进给量通常用工件外圆处的线速度来度量。

vg=πdgng/(1 000×60)

(2)

式中：vg为工件线速度，m/s；dg为工件直径，mm；ng为工件转速，r/min。

工件旋转的线速度与砂轮的线速度应保持在一个合适的比例范围内，大致约为vg=(1/180～1/160)vs，约为砂轮线速度的1/100。提醒注意的是：这一比值为砂轮的线速度与工件的线速度之比，而非砂轮的转速与导轮的转速之比，这是因为工件的线速度是随着产品规格变化而变化，通过工件规格的变化计算线速度，再确定导轮的转速，当然这些操作过程不一定須准确计算，靠日常经验的积累依据规格的大小来调节。

本例中M1080无心磨床的砂轮转速1 250 r/min，导轮转速可通过传动箱体支架处装有模数m=2 mm、两个齿轮齿数总和为100、大小不等的一系列挂轮来变换导轮转速的，加工工件时挂轮可实现13、16、22、29、40、53、73、94 r/min的导轮转速供选择，也可利用调频器达到更理想的选择。推荐工件线速度值参考：粗磨外圆时：vg≈0.5～1 m/s；精磨外圆时：vg≈0.05～0.1 m/s。

通过上述两点分析，反复维修和调试的原因不在维修质量上，主要出现在加工技能的掌握程度上，导轮转速过快违背了磨削加工的工艺规范，使得产品质量差和误导维修思路错误的根本所在。

4　结语

总之，故障出现的原因是一个不断变化的过程，而解决问题的方法和措施也是要有相应的对策、不可复制的，决不能照搬那一套模式来使用，也不可能好用，只能通过这些过程和方法提升维修技能，拓展判断问题思路，触类旁通。

[1]无锡机床厂.M10100无心磨床使用说明书[Z].无锡： 1995.

(编辑汪艺)

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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