任务4.1.3 机床常见故障诊断与排除
一、典型结构的认知
1.砂轮架
图4.1.9 M1432A 型万能外圆磨床砂轮架
1—油窗；2—主轴右端轴肩；3—止推环；4—柱销；5—弹簧；6—球面支承螺钉；7—法兰；8—砂轮；9—平衡块；10—钢球；11—螺钉；12—滑鞍；13—挡销；14—柱塞；15—床身；16—柱塞油缸；17—油缸支座；18—圆柱销；19—壳体。
砂轮架中的砂轮主轴及其支撑部分结构直接影响工件的加工质量，应具有较高的回转精度、刚度、抗震性和耐磨性，它是砂轮架部件中的关键机构，如图4.1.9 所示。砂轮主轴的前后径向支撑都为“短三瓦动压型液体滑动轴承”，每一个滑动轴承由三块扇形轴瓦组成，每块轴瓦都支撑在球面支撑螺钉6 的球头上。调节球面支承螺钉的位置，即可调整轴承的间隙（通常间隙为0.015～0.025 mm）。短三瓦轴承是动压型液体滑动轴承，工作中必须浸在油中。当砂轮主轴向一个方向高速旋转以后，3 块轴瓦各在其球面螺钉的球头上摆动到平衡位置，在轴和轴瓦之间形成3 个楔形缝隙。当吸附在轴颈上的油液由入口h1 被带到出口h2 时（图G），使油液受到挤压（因为h1 ＜h2），于是形成压力油楔，将主轴浮在3 块瓦中间，不与轴瓦直接接触，所以它的回转精度较高。当砂轮主轴受到外界载荷作用而产生径向偏移时，在偏移方向，楔形缝隙变小，油膜压力升高，而在相反方向处的楔形缝隙增大，油膜压力减小。于是产生了一个使砂轮主轴恢复到原中心位置的趋势，减小偏移。由此可见，这种轴承的刚度很高。砂轮主轴右端轴肩2 靠在止推滑动轴承环3 上，以承受向右的轴向力。向左的轴向力则通过装于带轮上6 个小孔内的6 根小弹簧5 及6 根小滑柱4 作用在止推滚动轴承上。小弹簧可给止推滚动轴承以预加载荷。润滑油装在砂轮架壳体内，油面高度通过油窗1 观察。在砂轮主轴轴承的两端用橡胶油封密封。
砂轮主轴运转的平稳性对磨削表面质量影响很大，所以，对于装在砂轮主轴上的零件，都要经过仔细平衡。特别是砂轮，直接参与磨削，如果它的重心偏离旋转的几何中心，将引起振动，降低磨削表面的质量。在将砂轮装到机床上之前，必须进行静平衡。平衡砂轮的方法是：首先将砂轮夹紧在砂轮法兰7 上，法兰7 的环形槽中安装有3 个平衡块9，先粗调平衡块9，使它们处在周向大约相距为120°的位置上。再把夹紧在法兰上的砂轮放在平衡架上，继续周向调整平衡块的位置，直到砂轮及法兰处于静平衡状态。然后，将平衡好的砂轮及法兰装到砂轮架的主轴上。每个平衡块9 分别用螺钉11 及钢球10 固定在所需的位置。由于砂轮运动速度很高，外圆线速度达35 m／s，为了防止由于砂轮碎裂损伤工人或设备，在砂轮的周围（磨削部位除外）安装有安全保护罩（砂轮罩）。砂轮架壳体19 用T 形螺钉紧固在滑鞍12 上，它可绕滑鞍上定心圆柱销18 在±30°范围内调整位置。磨削时，滑鞍带着砂轮架沿床身15 上的滚动导轨做横向进给运动。
2.头架
机床头架结构图如图4.1.10 所示。主轴直接支承工件，因此，主轴及其轴承应具有较高的旋转精度、刚度和抗振性。M1432A 磨床的头架主轴轴承采用P5 级精度的精密轴承，并通过仔细修磨主轴前端的台阶厚度，垫圈9、5、4、3 等的厚度，对主轴轴承进行预紧，以提高主轴部件的刚度和旋转精度。主轴的运动由带传动，使运动平稳。带轮采用卸荷结构，以减少主轴的弯曲变形。带的张紧力和更换带可移动电动机座及转动偏心套11 来实现。头架可绕底座13 上的圆柱销12 转动，以调整头架的角度，其范围为0°～90°（逆时针方向）。
3.内圆磨具
图4.1.11 为内圆磨具装配图，图4.1.12 是内圆磨具支架。内圆磨具装在支架的孔中，图4.1.12 所表示的为工作位置，如果不工作时，内圆磨具应翻向上方。磨削内孔时，因砂轮直径较小，要达到足够的磨削线速度，就要求砂轮轴具有很高的转速（本机床为10 000 r／min 和15 000 r／min）。因此，要求内圆磨具在高转速下运转平稳，主轴轴承应具有足够的刚度和寿命，并采用平带传动内圆磨具的主轴。主轴支承用4 个P5 级精度的角接触球轴承，前后各两个。它们用弹簧3 预紧，预紧力的大小可用主轴后端的螺母来调节。弹簧3 共有8 根，均匀分布在套筒2 内，套筒2 用销子固定在壳体上，所以弹簧力通过套筒4 将后轴承的外圈向右推紧，又通过滚子、内圈、主轴后螺母及主轴传到前端的轴肩，使前轴承内圈也向右拉紧。于是前后两对轴承都得到预紧。当主轴热膨胀伸长或者轴承磨损时，弹簧能自动补偿，并保持较稳定的预紧力，使主轴轴承的刚度和寿命得以保证。轴承用锂基润滑脂润滑。当被磨削内孔长度改变时，接杆1 可以更换。
砂轮架进给运动调整
图4.1.11 M1432A 型万能外圆磨床的内圆磨具
1—接杆；2、4—套筒；3—弹簧。
图4.1.12 M1432A 型万能外圆磨床的内圆磨具支架
1—内圆磨具；2—磨具支架；3—挡块（支架翻上时用）。
二、常见故障诊断与排除
1.磨床启动后工作台断续运动
（1）故障原因分析
①磨床长时间未用，液压油池里，液压系统中已进入空气。
②液压油流失，液压系统中进入空气。
③工作台导轨润滑油不足。
④液压系统中油压过低，推动活塞困难，或油液过稠。
（2）故障排除方法
①工作台做高速全程往复运动十多分钟，以排净液压系统中的空气。
②消除流油点，加液压油达油标上限，吸油管及回油管完全浸入油里，开动工作台做高速全程往复运动十多分钟，以排净液压系统中的空气。
③调整工作台导轨润滑油，使其油压达8.2～12.3 N／cm2。
④调整液压系统油压达71.4～91.8 N／cm2，或按说明书更换液压油。
2.工件表面烧伤
（1）故障原因分析
①机床振动造成磨削深度不断变化而烧伤。
②砂轮太钝。
③散热条件差。
④冷却液脏或变质。
⑤砂轮太硬或粒度太细。(https://www.daowen.com)
⑥砂轮修整太细，不够锋利。
⑦头架传动皮带过松，工件转动不均匀。
⑧磨削深度，纵向进给量过大，或工件的圆周速度过低。
（2）故障排除方法
①削除振动源。它来自外部，应及时找出并消除之；来自内部，应仔细检查，如平衡砂轮及主轴，调整皮带传动物松紧，检查电动机振动否，合理布置和固定油管等。
②用70°～80°锥角的修整笔及时修整砂轮。
③增大冷却液，并对准加工区。
④更换新冷却液。
⑤更换并合理选择砂轮。
⑥合理选择砂轮参数。
⑦将皮带张紧，保证砂轮轴转速均匀。
⑧适当减小磨削深度及纵向进给量，或适当增大工件的圆周速度。
3.砂轮主轴抱轴
（1）故障原因分析
①润滑油不清洁。
②润滑油成分不合要求。
③没有定期检修机床和清洗换油，润滑油变质，黏性差。
④修理后的轴承未洗干净，有残余的研磨剂。
⑤主轴上的传动皮带拉得过紧。
⑥主轴与轴承的间隙过小，运转时，二者之间没有建立润滑油膜，形成局部的干摩擦。
⑦主轴轴颈表面有缺陷，例如：有裂纹、拉毛及硬度低、表面粗糙度差等，破坏油膜。
（2）故障排除方法
①换油。放净旧油，清洗油池，擦净导轨与工作台接合面，用煤油冲洗油管，修好油漆与铁锈剥落面。
②按说明书加上合格的油液。
③一般4～5 个月就应当清洗换油。
④去净脏物与毛刺，清洗干净。
⑤调整皮带松紧程度，用手转动主轴不卡涩。
⑥调整二者的间隙，保证建立润滑油膜。
⑦修复轴颈和轴承，或更换主轴。
4.砂轮主轴有轴向裂纹
（1）故障原因分析
①主轴在运转中，曾发生抱轴现象，使轴颈表面产生裂纹。
②主轴轴颈产生疲劳裂纹。
③主轴在热处理和机械加工中残余的内应力没有消除彻底。
（2）故障排除方法
①修复轴颈或更换主轴。
②更换主轴。
③更换主轴，以后在主轴加工工艺规程中增加消除应力工序。