M131W型外圆磨床的故障分析及排除

(一)简介

M131W型外圆磨床液压系统，在外圆磨床中较为典型。掌握了其液压系统故障的排除方法，便可举一反三，对诸如M1432A型、M114型等一系列外圆磨床液压故障也就不难排除。

1.液压系统的组成

如图11-1所示，M131W型外圆磨床液压系统共分为八大部分：

①工作台往复运动部分-—-·执行元件是活塞杆固定、缸体运动的双出杆油缸；控制元件是先导阀B(二位九通)、换向阀C(二位五通P型)和开停节流阀A(二位五通)。A、B、C共一阀体(日),称为液压操纵箱(此图为GY24型)。

②砂轮架的快速进退运动部分——执行元件是单杆油缸X,控制元件是转阀X1(A-A、B-B、C-C三个截面)。

③砂轮架的周期工作进给运动部分——执行元件是棘爪缸YII,控制元件是选择阀W(二位四通)、先动进油阀(进给换向阀)班(二位五通)、后动回油阀(进给分配阀)X(二位三通)。

④尾座顶尖液动退回部分——执行元件是单杆单作用油缸XW(弹簧复位),控制元件是脚踏阀N(二位三通)。

③进给丝杠的间隙消除部分——执行元件是单杆单作用油缸XW(无需复位),无控制元件，直接从油泵出口引压力油顶住。

⑥互锁装置及其它——a.砂轮架与工件间的互锁装置，用压力继电器XⅢ控制。b.便于手摇的油缸

二腔互通装置，用二位二通阀控制。c.进行内磨时，锁住转阀X不许砂轮架进退的装置，用电磁铁控制(图中未画出)。d.放气装置，用二位三通转阀W。

①泵源部分——由齿轮泵I、溢流阀、减压阀N等组成(图左下角)。

⑧工作台导轨润滑油供油部分——从油泵引出一路压力油，经节流阀、低压溢流阀等组成(泵源左边部分)。

2.液压系统的工作原理

①工作台往复运动原理

由GY24型液压操纵箱(图中)控制，实现工作台往复换向运动、无级调速以及开停等动作。开停节流阀A用以调节工作台速度并控制其起动、停止。先导阀B和换向阀C互相配合完成换向动作。

若将阀A推入至“启动”位置(图示)时，压力油由管道1→阀A→阀C→管道⑥→油缸右腔。油缸左腔的油液经管4→阀C→管②→阀B→管⑩→阀A的三角槽(回油节流)→油箱，实现工作台向左运动。辅助压力油经管3→阀B左端→管⑨→⑦+d₁→阀C左端；而换向阀C右端回油经f₂+e₂→⑩→B右端→⑧→油箱。此时换向阀C保持在右侧。

当工作台换向时，有预制动、终制动、端点停留、反向启动四个步骤。

i)预制动

当工作台挡块通过杠杆拨动先导阀B向左时，先导问中间锥部(制动锥)使回油管正和④之间的窗口

减少，这就是预制动。ji)终制动

工作台继续带动先导阀B左移，辅助压力油由先导阀B右端→⑩→dz→阀C右端。阀C左端回油→+⑨→阀B左端→管⑧→油箱。阀C开始向左移动。由于管⑤没有节流阻力，换向阀C移动很快(快跳)。当阀C块跳一小段距离后，其阀芯中间凸台移到阀体中间沉割槽内，此时压力油经管1、阀C、⑤、⑥同时与油缸二腔相通，油缸失去运动的动力，工作台停止运动，这便是终制动。

ii)端点停留

此时换向阀C继续向左运动，当盖住通道⑤,左端的油只能经管⑥和⑩→f₁+e₁(停留节流阀)一管→阀B→管⑧→油箱。这一阶段由于换向阀的沉割槽比凸台宽，压力油保持与油缸二腔相通，工作台在换向点停止运动。其停留的时间受到停留节流阀e₁开口大小的控制、可在0～5秒钟内调整。而e₁开口较f,开口小，故在一段时间内阀C的移动速度，主要受e₁的开口所限制，这便是工作台的停留时间。

iv)工作台向右反向启动

换向阀C继续向左运动，使主油路的反向接通，即油路1→③→4→油缸左腔；油缸右腔回油→5+6一

阀B→⑩→阀A→油箱。这时油缸反过来向右运动。这一过程中，阀芯盖住孔⑩,接着阀芯上的切槽又使近、⑩相通，阀左端回油大部分经→f→⑩→⑤→⑨→⑧→油箱；小部分经⑩→e₁→⑨→⑧→油箱，故保证了反向启动时起动速度较快，但又无冲击。

若将阀A拉出至“停留”位置(左移),节流口(三角槽)关死，切断油缸的回油路，工作台停止运动。同时，压力油一方面经油路1→⑥→管5与油缸右腔相通；另一方面经管1→阀A→⑩→阀B制动锥→迎→阀C→③→与油缸左腔相通，即油缸二腔均通压力油，以便手摇工作台。而通往台而手摇机构的管2(开动时始终通压力油，使手摇机构脱开)通过阀A的轴向孔，与油箱相通，使手摇机构卸压而被弹簧顶上齿轮啮合，就可手摇了。

图中阀V的作用是当操纵箱I中的先导阀B和换向阀C的阀芯偶而不在同一侧时，保证了油缸二腔油路能互通(若无此阀，当阀B、C在同一侧时，油缸二腔是不能互通的)。亦即当阀A在“停止”位置时(拉向左位),管2卸压，阀V切换到右位，油缸二腔由管4、5相通。而当阀A在“开动”位置时(图示位置),压力油经管1、管2使阀V处于图示位置，管4与管5断开。

阀M的作用是借以排除油缸内积存的空气，在机床每次换油和机床开车时打开排气，正常工作时关闭。

②砂轮架快速进退工作原理

砂轮架快速接近工件和快速退回，靠油缸X带动。图示位置为“进”,压力油由油路1→转阀XI→A-A→B-B截面→管6→油缸上腔；下腔油经管7→阀X的B-B截面→C-C截面→管8→油箱。转阀顺时针旋转90°,油路反向，砂轮架快退。在进行内圆磨削时，电磁铁锁住转阀X,使砂轮架不能快速进退。快进时压力油由油路6同时进入压力继电器，XIn使工件旋转；快退时，使工件停转。

③砂轮架周期进给工作原理

所谓周期进给是指工作台换向一次，砂轮架进给(切入工件)一次。靠棘爪缸(撑牙阀)YII于换向时进油，推动棘轮、齿轮，使丝杠转动而实现。闸缸XIV用于消除丝杠螺母间隙。进给选择阀W有四个位置；双进给、左进给，右进给，无进给。图示位置为双进给，压力油由油路1→9→阀W→管10→管11→阀W。由先导阀来的压力油经管12→阀W和阀区的左端，将VI、X推向右端；棘爪缸经管14→15→18+19→油箱，工作台换向开始时，先导阀换位，使管13进压力油，管12回油。压力油由13→23先推动阀换位，压力油经管1+9→11→15→14→棘爪缸，推动砂轮架进给。但阀V移动后，打开阀W上的行程孔21,压力油由13+23→21,推动阀区向左运动，管14油→16→17→19→油箱，棘爪缸在弹簧作用下复位，为下一次进给作好准备。工作台再次换向时，12通压力油，13通回油，又先推动阀W向右，压力油又从9→10→16→14→棘爪缸，棘爪缸又一次推动砂轮架进给；稍后压力油又从12→22+20→阀C左端，管14与15再一次接通，棘爪缸再次复位。所以在工作台左右换向时均有进给，即“双进给”。若将进给选择阀Ⅱ向左转90°,只有11通压力油，10被堵塞、便是“左进给”。将阀班向右转90°,只有10通压力油，11被堵塞，便是“右进给”。将阀VI转180°,管10、11都不通压力油，便是“无进给”。

④尾座顶尖液动退回工作原理

尾座顶尖平时靠弹簧顶住工件，只有在砂轮架退回时，管7通压力油，此时用脚踩阀XV,压力油从7→24→25→缸XVI,使尾座顶尖退出，砂轮架在进给过程中，由于管7通回油，即使误踩脚踏阀XV,也不会出事故。

(二)故障分析与排除

1.工作台换向部分的故障分析与排除

由于M131W型外圆磨床目前大多采用GY24型操纵箱控制工作台的换向，有些服役期久的机床可能还采用未经改进的GY24型操纵箱，因而工作台换向部分出现的故障有些是GY24型操纵箱先天不足所固有的，有些是其它原因所致。对于前者，可参阅本书§6-1三所述的内容，对于后者我们将说明如下：

1)工作台换向冲击大，启动冲击大

产生冲击大的主要原因是换向过程太快及工作台运动惯性大所致。前者取决于先导阀B和换向阀C的

结构尺寸以及换向阀芯的移动速度(交换主油路的快慢),后者取决于工作台的重量和工作台换接速度的快慢有关。具体原因和排除方法有：

①节流阀e与e₂,f₁与f₂调整不当，节流螺钉拧出太多，节流开口过大，使换向阀C之阀芯移动速度过快。如换向两边均有冲击，则f₁与f₂均拧小(拧入),如左端有冲击，则拧紧操纵箱上右端节流螺钉f₂。

②改针形(锥形)节流阀为三角槽形节流阀(图11-2),流量容易控制，也不易弯曲。

③主换向阀C两端的单向阀d₁或d₂,因钢球磨损有凹坑，或者钢球座孔磨损破损失圆，或者有杂质污物粘在钢球与座孔相配面之间，造成单向阀不密合，应该关闭的时候不能关闭，从而导致阀C的阀芯换向时不能有阻尼的移动而移动过快，造成换向冲击。

可采取更换新钢球、研磨阀座孔(或在阀座孔内放入钢球再用锦头敲击钢球》以及清洗操纵箱盖板上的单向阀来排除换向冲击。

④对于盖板贴合不良或纸垫被冲破引起盖板结合处的泄漏，导致阀C的阀芯换向时不能有阻尼的移动，可更换纸垫以及拧紧盖板压紧螺钉的办法解决。

⑥对于因油缸活塞杆固定不牢而松动产生的换向冲击，可拧紧活塞杆支座螺钉予以解决。

⑥油缸内进了空气也会产生冲击，可旋转二位三通放气阀W,使油缸往复运动数次排除空气，并查明

其进气原因，予以排除。

⑦系统工作压力过高，引起换向冲击。可适当降低系统压力，使压力保持在0.8~1.2MPa的范围内。

⑧上述方法还不能解决换向冲击时，可拆开先导阀B,适当改小阀芯上的制动锥斜角α(参阅图6—8),一般可采用3~3.5°。这样，就加长了制动锥面的长度L,从而延缓了关闭主回油路的时间，使工作台缓冲，可排除换向冲击，但要注意这样修改后，会使图中61.15尺寸加长，会增加工作台的换向冲出量，必须注意。

2)工作台不换向或换向起步迟缓

工作台不换向的主要原因是换向阀C的阀芯因某些原因停在一端或卡死在一端，或者停留卡死在非换向位置(如中间位置)。工作台换向起动迟缓的主要原因是换向阀阀芯移动太慢，导致进、回油孔交换速度太慢，工作台换向后要慢慢走了一段距离后，换向阀才移至终点，速度才正常，具体原因和排除方法有：

①换向阀C因污物或拉毛，阀芯卡死在一端或中间位置，可拆开清洗去毛刺，使之在阀孔内灵活移动。

②换向阀两端的节流阀f、f₂、e₁、e₂开口量调得太小，使换向阀C的阀芯移动速度太慢，导致起动迟缓，节流口全关或被污物堵死时，工作台不换向，此时可适当调大节流阀的开度，并清洗疏通节流通道。

③辅助控制油压力太低，导致液动换向阀C的阀芯不能换向，从而工作台不能换向。可适当调节减压阀V,增加其出口压力。

④先导阀B制动锥太短，辅助回油路打开太慢，使换向阀不能迅速移动。可适当修磨先导阀B的制动锥，保持原角度，但修磨量不宜过大，应逐步试验进行，一般可加长0.15～0.25mm,否则将会影响换向精度。

⑤由于制造原因，换向阀C两端环形槽距端面的尺寸不够，为了加速快跳起步，排除起动迟缓故障，可将换向阀芯两端的环形槽向端部方向车去微量，逐次试验进行，以提前接通快跳孔，加快起步速度。

⑥液压系统的工作压力及控制油压力低于规定值、推力太小，造成不换向或起步迟缓，可重新进行调整，主油路压力应为0.8~1.2MPa,控制油压力为0.4~0.6MPa(老结构机床无减压阀W,主油路压力与控制油压力相同)。

⑦系统中存在空气，要经一段时间将空气压缩后才能起动。可用阀N放气。

⑧油缸安装不良，别劲，摩擦阻力大，造成不换向或起步迟缓，可参阅§4-4二子以排除。

⑨导轨润滑油太小或导轨拉毛，摩擦阻力大，加上工作压力又偏低。此时可适当调大润滑油节流器，增加润滑油量。

⑩系统泄漏，主油路的泄漏降低了油缸的有效推力，控制油的泄漏导致控制压力下降，对推动换向阀的换向不利，需查明泄漏位置，予以排除。

⑪换向阀C形位公差超差，造成液压卡紧而不换向，可修复换向阀C之阀芯与阀孔精度，或者在换向阀外圆表面上加工0.5×0.5毫米的环形槽数条，以平衡径向卡紧力，

3)工作台换向精度差，倒回量和冲出量大

换向精度包括同速换向精度和异速换向精度，同速换向精度是指工作台在同一运动速度(不变换开停节流阀A的节流开度)及同一油温下所测得的换向点位置之差，异速精度是指工作台在不同运动速度(改变阀A节流开度)和不同油温下所测得的换向点位置之差。

换向精度对于端面磨削质量尤为重要，影响磨削尺寸。

同速换向精度在实际生产中常以倒回量(即工作台在换向时，到达换向点后，急速倒退一段距离，然后才反向，这种现象称之为倒回，一般容许值为0.05毫米)和同速差(即工作台在同一运动速度及同一油温下所测得的换向点位置之差，要求不超过0.03毫米)等来考核。

异速换向精度在实际生产中常以冲出量一即工作台在不同运动速度和不同油温的情况下所测得的换向点位置之差(异速差)来考核，因为一般情况下，快速与慢速运动换向点位置之差为最大值，因此常以这时的位置之差来考核，一般规定在0.2毫米之内。

关于因冲出量和倒回量大影响换向精度(换向点位置变化)的原因和排除方法可参阅86-1三所述的内容，除此之外，还有下述原因影响工作台的换向精度。

①导轨润滑油过多，工作台处于浮动状态，台面摩擦阻尼太小，工作台运动不稳定，易受干扰而影响换向精度，可适当减少工作台导轨的润滑油量和润滑压力。

②油温高，油液粘度下降，泄漏增加，倒回量大。且GY24型操纵箱工作台制动主要依靠制动锥，若此位置泄漏大，故改变了制动行程的长度，从而也直接影响换向冲出量。

③导向阀B制动锥面与外圆面交线由于加工原因成波浪形及偏斜为椭圆形，使先导阀B的制动位置随阀芯的转动而变动，造成每次换向点不一致(图11-3)。可重配先导阀，务必保证制动锥与圆柱部分交线清晰整齐。

④系统内进有空气，换向阀的运动因空气存在而剧烈摆动。从而影响换向点不稳定

⑤油缸活塞杆两端螺母松动自然影响油缸换向点的变化，活塞杆两端螺母拧得太紧，会

使活塞杆产生变形弯曲，也会影响换向精度。所以活塞杆锁紧螺母既不能拧得过紧也不能拧得太松。

⑥系统泄漏。例如先导阀B内磨损造成泄漏，均会影响到换向点即换向精度的变化，可重配先导阀芯，使之保证间隙0.008～0.012毫米。

⑦先导阀B的61.15毫米尺寸过小，则冲出量大，过大则倒回量大。具体可逐步修磨确定防止因冲出量大或倒回量大造成换向精度超差的现象。

4)工作台往复运动速度不一致，即往复速度误差大

这是指在同一行程及所调节流阀(阀A)开度不变的情况下，向左运动的速度和向右运动的速度有显著差别(超过10%)。产生原因与排除方法有：

①油缸本身原因：例如油缸两端的密封压得松紧程度不一致，两个方向的摩擦力不一致；两端泄漏不一致(如一端密封破损);两端活塞杆弯曲程度不一样，或一端活塞杆外圆面拉毛；油缸两端油管畅通情况不一样，背压一大一小等原因，造成左右运动速度不一致，可根据具体情况予以处理。

②其它原因：如放气阀间隙大且漏油，而油缸两端漏油量又不相等；导轨精度不好，床身导轨安装水平误差大，油液不清洁，影响回油节流的流量稳定性；操纵箱底面与两侧盖板纸垫被冲破；互通阀V由于弹簧疲劳或辅助压力不足等原因使滑阀芯在阀孔内移动不灵活等原因，造成左右往复运动速度不一致，可酌情一一排除。

5)工作台低速往复运动时产生爬行

可参阅§10-4的内容对故障进行分析与排除。

6)工作台换向时停留时间不稳定，无停留时有停留，要停留时不停留，双停留时两端停留时间不-致。这一类故障主要与单向阀d₁、d₂的密封性能好坏和节流阀e、e₂开口大小的调节性能好环有关。当节

流阀e或e₂被污物堵塞时，无停留变成有停留，当单向阀d或d₂不密合时，要停留而没有停留、当节流阀e₁与e₂调节不当或节流阀芯顶部磨损或节流口阻塞时，双停留的停留时间很难调得一样，可分析各种情况下的原因予以故障排除。

2.砂轮架周期进给部分的故障分析及排除

工作台换向时，砂轮架周期进给部分出现的故障有：周期进给动作错乱，进给量时大时小，时有时无等不稳定现象，严重影响到工件的磨削质量，砂轮架周期进给的控制由砂轮架进给操纵箱来完成。

1)动作错乱

①单向阀D₁与D₂不密合，钢球封油不良；

②针形节流阀e₃和e₄节流开口被污物堵塞，或者是时堵时通；

③操纵板两板之间的纸垫被冲破；

④节流阀调节不当，特别是老式M131W机床，阀证与阀区为同步运动，若节流阀调整不当，就会产生动作错乱，此时可重新调整节流阀，对于老式系统，将阀W与阀X的同步运动改为异步运动。

2)进给量时大时小

①对节流阀调节不当者，要仔细调节节流阀，在调整时要仔细观察进给量的变化(顺时针旋转，进给量变大，反之变小),当调好后，将节流阀之锁紧螺母旋紧，以免变动。

②改针形节流阀为三角槽式节流阀。

③棘轮和棘爪磨损时(不均匀磨损),可焊补修整或换新。

④横进机构(机械部分)轴向间隙大时，查明原因，减少间隙。3)·无进给

①辅助压力油的压力太低，推力不足，不能使阀W(进给换向阀)和阀IX(进给分配阀)换向，可适当提高辅助油路压力，并消除阀Ⅱ和阀X因毛刺污物引起的卡阀现象。

②棘爪缸XIi被杂质污物卡住，可拆开清洗，使之运动灵活，并消除活塞泄漏现象。

③节流阀e₃或e₄开度过大，阀区移动速度过快，经管14进入缸XII的间隙供油量太小，导致无进给，此时可适当调小节流阀的节流开口，以延缓阀X的移动速度，以便较多流量进入缸Xl。

4)进给量倒回

阀区两端的节流阀开口太小；缸XIn左端的弹簧过硬，由管14来的油推不动活塞向左运动；横进机构径向间隙太大；横进给阻尼装置弹簧过软或被套在孔内卡住等，造成不但不进给，而且导致进给倒回。可根据情况逐一采取措施排除，

3.砂轮架快速进退部分的故障分析与排除

砂轮架快速进退靠油缸X实现，其结构如图11-4所示，活塞5的两端开有轴向三角节流缓冲槽。前后缸盖2、8上的钢球6、7起单向阀的作用。在活塞5进退时，压力油顶开钢球进入液压缸，推动活塞运动。当活塞接近缸的端部时，回油路被活塞逐渐封闭，使缸内回油只能通过活塞上的轴向三角槽缓慢排出，形成缓冲液压阻力，节流器的通流截面积随活塞的移动逐渐减少，所以活塞运动的速度逐渐减慢，实现制动缓冲。后缸盖8左侧的凹腔和导套3右侧的凸台，是为了增加活塞启动时的有效承压面积，使启动迅速而采取的措施。

砂轮架快速进退装置产生的故障和排除方法有：

1)砂轮架进退时缓冲时间过长(大于4s)

①液压系统的压力不足，缺乏推力，可适当调节溢流阀I,提高系统的工作压力。

②活塞两端的三角节流槽太浅太短，可用三角什锦锉修长加深。

③活塞与缸体内圆配合间隙太小。可修磨活塞外圆，间隙应在0.02～0.04毫米范围内。

④污物堵塞了三角缓冲槽，应进行清洗。

⑤活塞与活塞杆不同心，或活塞杆弯曲。或导套3上的0形圈过紧，摩擦力大。可校正活塞与活塞杆的同轴度，校直活塞杆，并更换合适密封，减少摩擦力，减少别劲力。

⑥快速进退控制阀X内的纸垫冲破，使高低压油互通。应更换纸垫，消除油路短接现象。

2)砂轮架快速进退时产生冲击

①油缸X两缸盖内的单向阀6或7因磨损或污物粘住不密合，使三角节流缓冲油槽不能起到节流作用，可更换钢球，研磨单向阀座孔，使之密合。

②油缸两端缸盖纸垫被油液冲破，产生泄漏，检查后重新更换纸垫。

③横进丝杆前端的机械定位螺钉未调整好，当快速进退油缸前引行程不足时，活塞上的缓冲节流槽失去阻尼作用。可重新调整(拧入)机械定位螺钉，保证油缸前引的行程长度，使活塞上三角槽能进入油缸体端部。

④活塞端部的轴向三角节流槽过深过长，失去缓冲作用，可将原三角槽锡焊或铜焊堵去一部分长度。

⑤导套3上0形圈破损，漏油，砂轮架前进时产生冲击，可更换O形圈。

⑥活塞与油缸体孔配合间隙过大，或因磨损后造成配合间隙过大，产生严重内漏，快速进退时双向均有冲击，可研磨缸孔，重配活塞，保证间隙在0.02～0.04毫米范围内。

3)砂轮架进退产生爬行

4)砂轮架不能进退

①油缸因活塞5与活塞杆1不同心，活塞杆1与导套3安装不同心等原因，产生别劲，油压力推不动活塞运动。可酌情予以排除。

②系统工作压力过低，或因系统内严重泄漏，进入油缸X的油液压力流量不够。可适当调高压力，并消除内漏。

③油缸X活塞杆与活塞的锁紧螺母(图11-4中的9)松脱或拆修时漏装，此时若开车，还可能发生更严重的事故，所以装配修理时一定要确认双螺母可靠拧紧。

④活塞外圆严重磨损，缸体孔拉有很深直槽，阀X严重磨损，造成高低压油串腔、此一情况在大修前可能见到，须更换有关零件才有可能排除故障。

4.尾座顶尖液动退回部分的故障及排除

这一部分的故障主要是踏下尾架阀xV,出现尾座套筒不退回的现象，其产生原因和排除方法有：

①系统压力低或泄漏造成缸YVU力不够，可适当提高工作压力，消除泄漏，

②球头拨叉顶住尾架。由于弹簧使用过久而弹力不够，或者弹簧折断，使套简不能复位。应更换弹簧。

③油缸XVHI污物卡住、尾座套简因拉毛或被污物卡住、冷却液进入套筒使之锈蚀等造成尾座套筒不能退回，可根据不同情况分别采取对策，予以排除。

④尾架控制阀XV阀芯严重磨损，内泄漏大。使进人缸XWI压力流量不够，推不动油缸动作，此时，可刷镀修复阀芯或重配阀芯，保证装配间隙0.008～0.015毫米。