■ 中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 （江苏常州 213000） 张振忠 伏宇璐 张 瑞

MG28100立式数控磨床主要用于盘套类、箱体类零件内孔、外圆、锥面及端面等磨削加工，其工件主轴采用静压回转主轴，配专用油箱。主轴的径向上、下双支撑，承受磨削时径向载荷及皮带拉力，轴系的轴向上、下各有一支撑，下端支撑用于控制主轴浮起量，上端支撑和主轴周边的8块轴向支撑，用于承受回转台面及工件质量等轴向载荷，工件主轴由精密减速装置驱动，变频器无级调速。

1. 故障现象

工件在精磨过程中，发现径向圆跳动超差0.02mm。而工件允许的径向圆跳动误差范围是0.02mm，有的只允许0.01mm的跳动量，已经不能满足生产要求。

2. 故障分析

引起上述故障现象最主要因素：一个是砂轮轴精度超差，一个是工作台主轴精度超差。通过测量，砂轮轴的跳动量为0.001mm，要求是0.005mm，符合精度要求。测量心棒圆度时，旋转工作台发现百分表一直无规则变化，并有0.02～0.03mm的径向跳动量，判断为工作台主轴故障。

在维修作业中发现机床设计存在一定缺陷，液压系统的轴向支撑和径向支撑只有压力调整和显示，无检测和反馈。当液压系统发生故障导致压力不足或断油时，工作台仍可旋转，就会造成工作台周边轴向支撑块拉毛，严重时主轴或主轴箱也可能拉伤。

3. 工作台主轴的修配

工作台旋转精度要求非常高，因此其相关尺寸和装配要求是旋转精度的保证，工作台的旋转精度修复主要从工作台精度修复和液压调整两方面着手解决。

工作台主轴一般不会拉毛，除非压力严重不足或工作台周边支撑块拉毛严重的情况下才有可能，其修复过程分四个步骤：

（1）主轴箱的修研。主轴箱的修复一般要通过4根研磨棒来研磨轴套，其研磨棒尺寸要求比较严。第一根研磨棒，要求与箱体的间隙为0.02mm，使用1800#的研磨膏，通过逐步减小间隙和提高研磨膏目数来研磨提高箱体的精度；最后一根研磨棒，其尺寸要求与箱体的配合间隙为0.008mm，使用3000#的研磨膏。由于对主轴箱的表面粗糙度要求非常高，安装过程中要避免碰撞箱体，一般要先做好水平和垂直校直再放入主轴箱内。

（2）主轴的选配。通过主轴箱研磨后的尺寸来选配主轴，对磨损的主轴可以先进行涂层再磨削，机加工后要求保证主轴和主轴箱之间有0.04mm的间隙量，单边为0.02mm，其间隙要求决定了承受径向载荷的能力。

（3）主轴上下两端盖的研磨。上下两端盖是上下两支撑的保证，必须保证与主轴箱孔同心，主轴放入主轴箱后可以用塞尺塞一下，要求主轴周边间隙匀称。修配时可以用百分表测量主轴旋转精度，如果跳动量不大的话，可以通过调整端盖来消除；如果无法通过调整使主轴周边间隙匀称，就必须重新研磨端盖或者查找主轴箱壁上是否有硬点存在。注意拆卸端盖时，一定要做好记号，尽可能在原来的基础上修复。

（4）主轴的测量。主轴装配后可用扭簧表测量主轴径向圆跳动和轴向跳动，用手旋转主轴，要求精度在0.005mm以内，其跳动量越小越好，代表主轴对中性好。

图1

图2

图3

4. 关键零部件的修配

（1）铜膜节流阀的调整。上下端面支撑压力通过铜膜节流阀来调整，拆卸铜膜节流阀，将拆卸后的阀件放置在平台上，用百分表来测量阀的端面尺寸差，通过铜膜的厚薄来调整间隙，铜膜可购买0.05mm的薄铜片用来更换，其间隙在0.11～0.13mm之间，要求上支撑间隙比下支撑多0.01mm，便于记忆阀件上一般两接头在1个面上的为上支撑（见图1）。铜膜节流阀主要作用是使主轴上腔油压大于下腔油压，工作时在压力差的作用下方便主轴抬起，铜膜节流阀的调整好坏将直接影响到下一步的修配。

（2）调整垫。调整垫主要起间隙的调整作用，是工作台上下移动尺寸要求的关键。起动液压，在压力油的作用下使工作台抬起在有效范围内，既能承受轴向载荷，又不会因为浮起太高，工作台产生漂移现象，当关闭液压后工作台下沉，工作台面支撑在周边轴向支撑块上，而不是作用在主轴上，有效保护了主轴。调整时，调整垫与工作台面间要有0.01mm的间隙。

其测量方法：将百分表固定在主轴端面上，通过停止、起动液压来读取数值，关闭液压时要同时关闭蓄能器，防止蓄能器补充压力提供错误数据，如果调整垫尺寸过大需使用高精密磨床加工；如果尺寸偏小不是很大的话，可以用0.1mm以内的金属铜片垫出，安装后金属铜片是不动的，但是必须保证铜片尺寸一致不能有扭曲，如果尺寸相差太大就需要重做调整垫，必须保证调整垫工作时能均匀抬起工作台，不得倾斜（见图2）。

（3）轴向支撑块的修配。工作台旋转精度下降，很大部分原因是工作台导轨面与周边轴向支撑块产生一定的拉毛现象，旋转时产生端面跳动，也是旋转精度修理的重点。修理时，先查看工作台导轨面磨损情况，如果磨损严重就需要将工作台导轨面在研磨平板上磨平，然后以工作台导轨面为基准，在轴向支撑块上涂上红丹粉旋转工作台，查看轴向支撑块的接触点，如果轴向支撑块接触点过少或者磨损严重，可以先用油石或砂轮研磨，但油石或砂轮研磨面一定要平整，在刮削量不大时，再用平面刮刀刮削轴向支撑块，刮削时，轴向支撑块的外接触面尽量点数要多要硬，轴向支撑块的内接触面接触点可适当淡一些，这样工作时可以防止液压油在载荷下快速溢出，每1块轴向支撑力的接触点都要分布均匀，刮削结束后再用150＃研磨砂将工作导轨面和轴向支撑块互磨，以保证接触面的表面精度。注意研磨前要将台面内清洗干净，同时将回油管堵死。研磨结束后一定要用汽油清洗干净，防止研磨砂进入油箱造成再次伤害（见图3、图4）。

5. 工作台与主轴的装配

（1）联接轴套。联接轴套起联接主轴和工作台的作用，用螺栓固定工作台面上，通过平键传递动力，联接轴套在主轴内要求旋转灵活无死点，可以涂上红丹粉检查，要求轴套内径与轴的间隙为0.04～0.05mm，联接轴套外径与工作台的间隙≤0.1mm，轴套与工作台轴肩的接触面要均匀，防止螺丝上紧后影响主轴精度。

（2）工作台导轨面的精度要求。将工作台翻转，用红丹粉涂在工作台内孔端面上，将联接轴套放入工作台孔内，转动联接轴套研点，要求联接轴套与工作台端面配合面接触点均匀分布，然后用千分表测量固定在联接轴套上，旋转联接轴套测量工作台导轨面的平面度，测量时每旋转一定角度用白色记号笔做上记号，要求平面度在0.015mm内，如果少量超差，可适当刮削工作台孔端面，如果超差过大，就需刮削导轨面，防止安装时工作台孔中心线与内孔端面垂直度过大，联接轴套螺栓上紧后，易造成工作台倾斜，刮削后要重新测量联接轴套和主轴间的间隙，其精度的好坏将直接影响工作台导轨面与周边支撑块之间的间隙及受力情况。

（3）工作台的安装。安装时要将工作台面和导轨面用汽油清洗干净，将工作台安装在主轴上用螺帽紧固好，安装完毕后才能进行压力的调整。

图4

6. 液压的调整

（1）总压力的调整，其压力最大可调整到5MPa。

（2）径向压力的调整，其压力为1.8～2.2MPa。

（3）轴支撑的压力。轴支撑的压力，其压力为2.2～2.8MPa。

其原理是：压力油经铜膜节流阀使主轴下压上抬，将主轴轴向固定，由于铜膜节流阀的上支撑比下支撑的开口要大，通过的液压油多，上腔压力大于下腔压力，主轴就可以轻微抬起，直至上下腔压力平衡，主轴上抬的调整范围为0.005～0.010mm。

测量方法：用扭簧表测量主轴端面，调整轴支撑阀的压力，使主轴抬起0.006mm为最佳。如果调整困难，说明铜膜节流阀上下支撑间隙需要再调整。

（4）端面支撑压力。端面支撑压力必须在轴支撑压力调整后进行，端面支撑压力0.6～1.0MPa，其作用是在8个支撑垫和工作台面间形成一层油膜，使工作台抬起，达到工作台平稳旋转，其调整范围为0.010～0.015mm。

测量方法：用扭簧表测量工作台端面，调整端面支撑压力，使工作台抬起0.012～0.013mm为最佳，为确保工作台整个抬起，测量时可用两只表在工作台两端同时测量，抬起距离一样为最佳，如果抬起距离偏小或偏大，说明调整垫尺寸存在误差或端面支撑压力调整不到位，这时需重新调整，直到满足装配要求，这也是调整过程中最繁琐的工作。

试机验收，全部安装完毕检查无误后，空运转1h无问题后开机磨削工作台面，再用直尺测量工作台面和横梁导轨的平行度，要求误差范围在0.006mm/300mm，最后加工工件测量径向跳动和端面跳动，正常后交付使用。

7. 注意事项

（1）开机后要让工作台面完全浮起后才能工作，可以用手推动台面，轻松转动后再工作，可有效防止台面底部与支撑垫因供油不足而拉毛的现象发生。

（2）不规则的超重工件工作台转速不能过高，避免离心力过大而影响加工精度。

（3）皮带安装不能过紧或过松。

（4）吊装时要注意安全，大型工件的起吊、移动更要注意碰撞，尤其是不要碰撞有精度要求的刮削面。

（5）由于对油品要求比较高，液压油最好每年更换1次，有条件的可安装压力检测装置，防止油液堵塞供油压力下降或流量下降拉毛支撑块或主轴。

8. 结语

MG28100数控立式磨床工作台精度修复以后，主轴转动平稳，各项精度达到技术要求。在这次维修过程中，将每个维修项点都进行了详细的描述，对作业中的动作要点也有特别的提示，其中包含维修中涉及到的各种测量方法及装配要求。通过修复，不仅仅能够学到对精密设备工作台精度恢复的方法，也能够开阔视野，对今后的维修工作也有很好的启发作用。

参考文献：

[1] 无锡明鑫机床厂. MG28100数控立磨机床说明书[E]. 无锡：无锡明鑫机床厂，2010.