SG-80220SD数控卧矩平面磨床主轴振动故障分析及处理

蒋召杰

广西机电技师学院 广西柳州 545005

1 序言

柳州市某企业模具制造加工车间，SG-80220SD数控卧矩平面磨床在正常运行工作中，噪声增大；磨削加工工件进给量较大时（吃刀量0.10mm），主轴振动特别明显，噪声增大，温度升高，加工工件表面有明显振纹，表面粗糙度超差，而且经常出现主轴“抱死”，造成机床无法正常工作。结合日常维修经验，通过拆下磨头主轴观察，发现主轴轴颈径向圆跳动、轴颈圆度和圆柱度超差，主轴轴颈位置有明显拉伤线纹，说明主轴精度不符合要求，而且主轴前后滑动轴承已烧坏，出现大面积不均匀灼伤黑斑，接触面积只有30%。

2 SG-80220SD数控卧矩平面磨床磨头主轴结构

SG-80220SD数控卧矩平面磨床（见图1）磨头主轴的两个滑动轴承通过轴承座分别固定在机身上的两个同轴孔内。设备的工作精度主要由机身上两个同轴孔的同轴度、轴承座精度、主轴轴承精度和主轴精度保证。装配时，前后轴承同轴度不能调整，加之轴承间隙很小，因此机身上的两个同轴孔以及轴承、轴承座的同轴度要求很高，需在φ0.005mm以内，制造和装配工艺复杂，适用于高精度磨床。

图1 SG-80220SD数控卧矩平面磨床

3 故障检查

1）对SG-80220SD数控卧矩平面磨床机床进行水平检测，机床在纵向、横向均达到技术要求。

2）对SG-80220SD数控卧矩平面磨床砂轮及砂轮卡盘进行平衡检测，测量数据均达到技术要求。

3）对SG-80220SD数控卧矩平面磨床磨头主轴前、后滑动轴承的轴向窜动和径向圆跳动进行打表检测[1]，并参考查阅该机床说明书，得到磨床主轴检测数据见表1。

表1 SG-80220SD数控卧矩平面磨床主轴检测数据

4）对主轴箱油液质量进行分析，发现润滑油清洁度较差。

4 故障验证分析

1）通过检测数据分析，砂轮主轴锥面的径向圆跳动实测数据值0.05mm，大于允许差值（允差是0.003mm）；主轴轴颈的径向圆跳动实测数据值0.02mm，大于允许差值（允差是0.003mm）；主轴轴颈圆度实测数据值0.04mm，大于允许差值（允差是0.002mm）；主轴轴颈圆柱度实测数据值0.06mm，大于允许差值（允差是0.01mm）。主轴轴颈径向圆跳动、轴颈圆度和圆柱度严重超差，这是造成主轴经常出现“抱死”，造成机床无法正常工作，加工工件表面有明显振纹，以及工件表面粗糙度超差的主要原因。

2）打开主轴箱，分别对润滑油及滑动轴承油池检查，发现有杂质、污物，润滑油浑浊。当主轴或滑动轴承混入杂质后，极易发生非液体摩擦，并损伤主轴和滑动轴承。这些问题会加快主轴和磨头主轴前后滑动轴承的磨损，从而造成机床出现主轴“抱死”，造成机床无法正常工作。

3）拆开磨头主轴，观察到其前后滑动轴承轴瓦的研伤磨损情况严重，如图2所示，有明显的不均匀灼伤黑斑，轴瓦前、后端接触、研伤和磨损程度差别较大。

图2 主轴滑动轴承轴瓦研伤磨损情况

5 故障处理措施

5.1 主轴及磨头滑动轴承的维修

（1）主轴的修复 已磨损的主轴采用镀铬工艺恢复原尺寸，经精磨和抛光处理，保证其各尺寸精度和表面粗糙度达到精度标准。要求主轴轴颈相对主轴轴线的径向圆跳动≤0.003mm，圆度≤0.002mm，锥度在每100mm长度上≤0.008mm，表面粗糙度值Ra为0.8μm，锥面相对主轴的径向圆跳动≤0.003mm。

（2）滑动轴承的轴瓦修复 具体如下。

1）粗刮轴瓦（见图3）。在主轴与滑动轴承配刮时，均匀涂抹红丹粉，采用浅刮工艺，下刀要轻。以主轴为基准进行研磨粗刮，把接触点先刮出来，刮削面应成小蝌蚪形状，刮刀完成每一次切削运动后，要不断交换运动方向，接触点成菱形、网格状，滑动轴承内表面的接触点应均匀，在25mm×25mm面积内接触点应有14～16个。当滑动轴承轴瓦上出现均匀点后，开始进行精刮。

图3 粗刮轴瓦示意

2）精刮轴瓦。把前、后端滑动轴承装入主轴轴承座内（见图4），装上定心法兰，预紧螺钉。

图4 前、后端滑动轴承装入主轴轴承座

主轴配磨装配如图5所示。使用主轴来做研磨棒，转动主轴，使前、后滑动轴承刚好与主轴接触，使滑动轴承轴瓦上显示出点状，再把主轴旋转拿出，然后对滑动轴承轴瓦进行精刮，如此反复研刮，直至达到要求为止。当滑动轴承在25mm×25mm面积内有16～20个接触点时，内表面的接触点应均匀[2]，精刮修复（见图6）完成。

图5 主轴配磨装配

图6 轴瓦精刮修复

精刮好后的主轴轴组进行装配，然后进行主轴径向圆跳动和轴向窜动的测量，如图7所示。要求主轴径向圆跳动≤0.03mm，轴向窜动≤0.01mm，主轴转动轻松自如。

图7 主轴径向圆跳动和轴向窜动测量

5.2 主轴轴组装配及精度检测

主轴轴组装配及精度检测（见图8）步骤如下。

图8 主轴轴组装配及精度检测

1）用柴油或煤油清洗好磨头主轴各零部件，并按装配技术要求将各零部件装配好。

2）把主轴轴组装入机床主轴箱内，预紧端盖螺钉，调整间隙，保证主轴与滑动轴承间隙为0.03mm，主轴旋转360°要轻松自如[3]。然后检验主轴锥面的径向圆跳动和轴向窜动，公差值≤0.02mm即可。

3）磨头体内的润滑油全部放掉，按要求过滤注入润滑油。

4）空转试车，使主轴与滑动轴承磨合均匀，测量轴承温升正常。

5）开车试运行，热检测量主轴锥面径向圆跳动和主轴轴向窜动，公差值≤0.03mm。

6）试车磨削加工工件，机床噪声、温升及振动正常，工件表面粗糙度达到技术要求，修复工作完成。

6 结束语

通过对SG-80220SD数控卧矩平面磨床主轴振动故障原因进行分析，并进行检测，分析拆卸机床主轴主要部件磨损形式，找出合理有效的故障处理和修复办法，解决了主轴“抱死”而造成机床无法正常工作的故障问题，机床工作状况和工件加工精度均达到技术要求，表明该修理方案是正确合理的。