沈朋

中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司 江蘇常州 213000

1 序言

數(shù)控立式車削中心VTC-160E是一臺(tái)進(jìn)口設(shè)備,主要用于盤式齒輪和齒圈的端面切削、內(nèi)孔加工等。在車削加工時(shí)，工作臺(tái)相對(duì)于刀具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)切削加工。當(dāng)需要打孔或者銑削加工時(shí)，通過(guò)M代碼的使用，機(jī)床C軸齒輪對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行定位。當(dāng)需打孔時(shí)，C軸旋轉(zhuǎn)角度配合X軸的移動(dòng)可以進(jìn)行孔的定位。近期在進(jìn)行車削加工時(shí)，出現(xiàn)工作臺(tái)卡死故障，這直接影響產(chǎn)品的加工進(jìn)度，需要及時(shí)解決該故障。

2 故障原因分析

車削加工時(shí)工作臺(tái)發(fā)生卡死現(xiàn)象，其主要原因分析如下。

1）工作臺(tái)的傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)損壞（包括電動(dòng)機(jī)軸承損壞）。

2）工作臺(tái)的傳動(dòng)齒輪或軸承損壞。

3）工作臺(tái)鎖緊液壓缸未解鎖松開(kāi)。

4）C軸定位齒輪損壞。

5）傳動(dòng)Ⅱ軸齒輪或軸承損壞。

發(fā)生此次工作臺(tái)卡死故障后，拆卸工作臺(tái)鎖緊液壓缸，檢測(cè)到工作臺(tái)無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，排除工作臺(tái)鎖緊液壓缸未松開(kāi)原因。

將工作臺(tái)臺(tái)面拆卸吊出，拆卸C軸定位齒輪和Ⅱ軸傳動(dòng)齒輪，發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)可以轉(zhuǎn)動(dòng)，工作臺(tái)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，排除工作臺(tái)導(dǎo)軌以及軸承損壞等原因。將工作臺(tái)齒輪傳動(dòng)臺(tái)面拆卸吊出，分別檢測(cè)C軸定位齒輪傳動(dòng)齒輪軸與齒輪Ⅱ軸的傳動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)Ⅱ軸傳動(dòng)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象（見(jiàn)圖2）。

圖1 工作臺(tái)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

圖2 工作臺(tái)Ⅱ軸傳動(dòng)卡死故障現(xiàn)象

經(jīng)過(guò)分析后，發(fā)現(xiàn)本次故障的根源是工作臺(tái)齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致工作臺(tái)傳動(dòng)Ⅱ軸的軸承缺少潤(rùn)滑，出現(xiàn)干磨現(xiàn)象，最終軸承磨損損壞，使傳動(dòng)齒輪無(wú)法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)。

3 故障處理

解決此故障，只需對(duì)設(shè)備工作臺(tái)傳動(dòng)Ⅱ軸的軸承進(jìn)行拆卸、更換，并對(duì)潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行疏通。

3.1 車削中心工作臺(tái)拆卸準(zhǔn)備工作

1）建議進(jìn)行數(shù)據(jù)備份操作。由于設(shè)備的工作臺(tái)機(jī)械部分維修時(shí)間較長(zhǎng)，至少要20天，所以為了防止機(jī)床長(zhǎng)時(shí)間關(guān)機(jī)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。首先準(zhǔn)備存儲(chǔ)卡（見(jiàn)圖3），可使用SRAM存儲(chǔ)卡，因?yàn)樵诳w內(nèi)裝有電池，所以可長(zhǎng)期保存。然后進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸畫(huà)面，NC斷電狀態(tài)下將存儲(chǔ)卡插入顯示器左側(cè)的存儲(chǔ)器插槽中。按住屏幕下方最右邊2個(gè)軟鍵接通NC電源，直至顯示如圖4所示的BOOT 系統(tǒng)的菜單畫(huà)面。接著進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，選擇“SRAM DATA BACKUP”指令，將數(shù)控系統(tǒng)（隨機(jī)存儲(chǔ)器SRAM）中的用戶數(shù)據(jù)（系統(tǒng)參數(shù)、螺距誤差補(bǔ)償值、加工程序、宏程序、刀具補(bǔ)償值、工件坐標(biāo)系參數(shù)和PMC參數(shù)等）全部?jī)?chǔ)存到CF存儲(chǔ)卡中做備份用。最后進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)（將CF卡中數(shù)據(jù)加載到數(shù)控系統(tǒng)F-ROM 中），操作方法為：進(jìn)入系統(tǒng)引導(dǎo)區(qū)后，選擇菜單選項(xiàng)“SYSTEM DATA LOADING”（見(jiàn)圖4），進(jìn)行逐個(gè)數(shù)據(jù)加載操作。加載完成后，退出BOOT系統(tǒng)，重啟系統(tǒng)。

圖3 存儲(chǔ)卡CF卡

圖4 BOOT系統(tǒng)的菜單畫(huà)面

2）將機(jī)床刀架中心移動(dòng)到合適的位置，便于拆卸和移動(dòng)。

3）將工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)至零位，并做好記號(hào)。避免安裝時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致機(jī)床報(bào)警。

4）清潔設(shè)備工作室以及清除工作臺(tái)面的切屑及垃圾。

3.2 車削中心工作臺(tái)拆卸

進(jìn)行工作臺(tái)傳動(dòng)部分的拆卸：根據(jù)機(jī)床圖樣拆卸機(jī)床工作臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的防護(hù)板。經(jīng)查找發(fā)現(xiàn)，機(jī)床傳動(dòng)Ⅱ軸卡死，無(wú)法進(jìn)行工作。檢查軸齒輪的輪齒及齒面，發(fā)現(xiàn)完好。經(jīng)分析應(yīng)是該軸的軸承故障。根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)圖樣與傳動(dòng)Ⅱ軸的實(shí)際位置，分析該傳動(dòng)軸齒輪的最佳取出方案與取出位置。拆除時(shí)將相對(duì)應(yīng)的機(jī)械部位做好標(biāo)記。

清潔機(jī)床工作臺(tái)，并拆除工作臺(tái)回零感應(yīng)開(kāi)關(guān)以及工作臺(tái)鎖緊液壓裝置。將機(jī)床工作臺(tái)面平穩(wěn)吊起移至機(jī)床外部。

先拆除工作臺(tái)傳動(dòng)Ⅱ軸頂部護(hù)板，然后拆除工作臺(tái)編碼器傳動(dòng)齒形帶及其他機(jī)件（如孔式卡簧等）。傳動(dòng)Ⅱ軸的軸承取出需要與齒輪軸一并取出，這樣才能更換相應(yīng)的軸承。取出軸的齒輪部件一般有兩種方法：第一種是用拔銷器聯(lián)接齒輪軸，向上拉動(dòng)拔銷器將齒輪軸取出；第二種是將該齒輪軸從機(jī)床內(nèi)部取出，再拆卸齒輪軸上損壞的軸承。如果采用方法一，齒輪軸拔出靠拔銷器拉動(dòng)，受力不均勻，容易使齒輪軸造成偏移，取出困難。此外，在齒輪軸被拉出的瞬間容易出現(xiàn)彈蹦，造成人員受傷和機(jī)床零部件損壞。如果采用方法二，將該齒輪軸從機(jī)床內(nèi)部取出，再拆卸齒輪軸上損壞的軸承，此方法較為可靠，但拆卸該齒輪軸需要將工作臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)的大部分齒輪機(jī)構(gòu)拆卸，因還有眾多機(jī)床油管、電動(dòng)機(jī)等部件，所以耗時(shí)較多，而且在安裝拆卸過(guò)程中易將一些機(jī)床配件、零部件和輔助元件損壞。雖然兩種方法都可行，但從精益角度來(lái)分析，缺點(diǎn)較大，需要尋求新的方法。經(jīng)過(guò)反復(fù)研究，另辟蹊徑，使用螺母頂壓法來(lái)拆卸傳動(dòng)Ⅱ軸，如圖5所示。

圖5 螺母頂壓法拆卸傳動(dòng)Ⅱ軸

用2個(gè)圓錐臺(tái)等高塊放在齒輪孔上端兩側(cè)，用墊塊架在圓錐塊上。將螺栓固定在齒輪軸上，將螺帽垂直固定在墊塊上。在齒輪輪齒上端面上加等高的螺帽（也可以是等高鐵塊），保持整個(gè)軸平衡取出（見(jiàn)圖6）。用扳手旋轉(zhuǎn)螺栓，將齒輪平衡拉出。

圖6 保持平衡取出傳動(dòng)Ⅱ軸

吊出軸齒輪及其上端軸承，檢查該軸齒輪上、下端軸承及軸承配合面，發(fā)現(xiàn)上端軸承損壞，其余部分完好。拆卸損壞的上端軸承，更換相同型號(hào)的新軸承。通過(guò)實(shí)踐，將常用的兩種拆卸傳動(dòng)軸方法和螺母頂壓法從使用時(shí)間和難易程度等方面進(jìn)行對(duì)比，可得出螺母頂壓法為最優(yōu)。

3.3 工作臺(tái)傳動(dòng)軸齒輪總成的安裝和調(diào)試

（1）軸齒輪總成的安裝 將工作臺(tái)傳動(dòng)Ⅱ軸的安裝面清理干凈，將此軸吊裝垂直進(jìn)行安裝（注意對(duì)準(zhǔn)軸上的平鍵），安裝中要進(jìn)行垂直度調(diào)整。安裝該軸的固定機(jī)構(gòu)（如卡簧等）。安裝工作臺(tái)編碼器傳動(dòng)齒形帶。

（2）軸齒輪總成的調(diào)試 在安裝齒輪總成后，拆卸軸齒輪嚙合和軸承的潤(rùn)滑油管，發(fā)現(xiàn)管路已被油泥堵塞，如圖7所示。將機(jī)床底部齒輪箱里所有潤(rùn)滑油管清潔疏通。

圖7 潤(rùn)滑油管路被油泥堵塞

（3）安裝潤(rùn)滑油管 將疏通后的油管重新安裝好，調(diào)整好潤(rùn)滑油嘴的出油口。保證潤(rùn)滑油能夠準(zhǔn)確噴淋到嚙合齒輪。

（4）安裝好機(jī)床其他部件以及輔助元件 潤(rùn)滑油管安裝好后，繼續(xù)安裝好機(jī)床其他部件以及輔助元件。將一些老化的配件（如橡膠密封墊等）予以更換。

4 機(jī)床試加工

機(jī)床安裝結(jié)束后，開(kāi)機(jī)試加工。檢查潤(rùn)滑情況、機(jī)床程序以及工作臺(tái)回零狀況皆正常，如圖8所示。

圖8 潤(rùn)滑情況等皆正常

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)詳細(xì)分析，找到了可能導(dǎo)致故障發(fā)生的各種原因，并有針對(duì)性地實(shí)施了工作臺(tái)傳動(dòng)齒輪軸承的有效拆卸和更換，以及齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)的疏通與清潔，并制定定期檢查傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及機(jī)床潤(rùn)滑系統(tǒng)的檢查機(jī)制，保證了數(shù)控立式車削中心工作臺(tái)的可靠性傳動(dòng)。實(shí)踐表明，使用螺母頂壓法拆卸機(jī)床傳動(dòng)軸，平穩(wěn)可靠、不需要大拆機(jī)床各大部件，節(jié)省了較多的修理時(shí)間，也提高了維修工作效率。

另外在此次故障解決過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床的保養(yǎng)不到位，潤(rùn)滑油管路積蓄油泥較多，可在機(jī)床小修時(shí)將潤(rùn)滑油管出油通暢列為重點(diǎn)檢查項(xiàng)，同時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行機(jī)床油品周期性更換以及油路清潔工作。數(shù)控設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)維修時(shí)，建議做好系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份工作，防止數(shù)據(jù)丟失而造成更多經(jīng)濟(jì)損失。