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哈挺數控轉塔刀架的診斷與修復
李志遠 劉國舫
(中國航天科工九院紅林機械廠機動處,湖北孝感市 4320100)
摘 要:哈挺T42-L型超精密數控車床轉塔刀架的結構、原理,對刀架故障進行診斷,提出維修方法并成功修復刀塔液壓缸大量漏油故障。
關鍵詞;數控車床;轉塔刀架;刀架主軸
一、引言
哈挺T42-L數控車床是1998年從美國進口的超精密車床,能進行較長工件的精密加工,是工廠的關鍵設備。設備結構十分復雜,數控刀塔是設備的精密組件之一,有12個刀位,刀盤上還帶有動力頭,可車、銑兩用。由于刀塔內部密封件損壞,液壓油從刀塔液壓缸中大量漏出,每兩天要加一桶液壓油。經咨詢哈挺中國服務中心,答復說:國內不能提供該種刀塔的維修技術服務,需運回美國修理,費用一萬多美元,時間需6個月以上。由于哈挺公司的維修費用過高、維修周期長,工廠決定自主排除故障。
二、T42-L數控轉塔刀架的結構與工作原理
T42-L數控轉塔刀架(圖1)。

圖1 T42-L數控轉塔刀架
該轉塔刀架包括12刀位刀盤、刀盤主軸、刀盤傳動機構、液壓缸、帶絕對編碼器的交流伺服電機(驅動刀盤)、刀盤鎖緊或松開接近開關、動力頭及驅動電機。刀盤和動力頭的左側照片見圖2。

圖2 12位刀盤和動力頭
在刀架體內,刀盤驅動伺服電機軸上的皮帶輪通過同步帶驅動一個與蝸桿同軸的皮帶輪,蝸桿帶動蝸輪轉動,轉動的蝸輪通過嚙合的齒實現刀盤轉動。
刀架工作過程(以手動為例):轉動操作面板上的位置開關(station)到指定刀位(1~12),然后按開始開關(TERRETIN-DEX1),若刀架在指定刀位,則無任何動作;刀架不在指定刀位,則順序完成以下過程:①控制刀盤頂出的電磁閥打開,液壓油推動活塞使刀盤被頂出,數齒與定齒機構脫離。②接近開關指示燈滅,給系統發“刀盤松開”信號。③帶絕對編碼器的交流伺服電機,按最短距離順時針或逆時針旋轉到指定刀位。④電磁閥動作,液壓控制換向,液壓油反向推動活塞使刀盤縮回,數齒與定齒機構嚙合。⑤接近開關指示燈亮,給系統發“刀盤鎖緊”信號。
三、診斷與修復
1.診斷
從刀架結構看,刀架體內有推動刀盤運動的液壓缸,有多個O形密封圈,漏油可能是液壓缸的O形密封圈損壞造成的。而O形密封圈損壞,很可能是冷卻用的皂化液積垢或零件銹蝕導致運轉損傷引起。具體是哪個密封圈損壞不能確定,而要更換任何一個密封圈,均需要拆開刀架體內的刀架主軸,即將刀架全部分解。
2.拆解順序與過程
拆除動力頭和刀盤→將液壓油的管道拆除→拔去電機上所有電纜→剪掉接近開關的連接線→拆除動力頭驅動電機→拆除刀盤驅動電機→拆除刀架主軸的蝸輪蝸桿→拆除刀架主軸。
拆除過程中,應注意記錄各部件裝配順序、位置關系,特別是刀盤與刀架體位置關系,此位置對刀架歸零至關重要。另外,在拆除較重的刀盤時,要做好安全防護措施,應用結實的繩索吊裝在固定床體上,防止跌落損壞或傷人。
完好無損地拆卸刀架主軸是本刀架拆卸的關鍵之一。生產廠家裝配刀架時使用了專用工裝及工具,因高精度部件廠家不建議設備使用單位維修,因而設備出廠時并不配備。為排除刀架故障,必須自制拆卸工具。如在拆卸刀架主軸上一個帶背帽的齒輪的過程中,因背帽在齒輪的內孔里,且在刀架箱體的中部,空間狹小,常用工具無法使用,必需要做一個專用工具才能拆下背帽。該專用工具要求帶有四個小爪,要正好卡在背帽的四個孔中。由于無法測量四個小孔的孔距,可在背帽上刷上機油,用薄白紙緊貼該背帽,紙上便留下背帽的印記圖,反復多次以盡量精確。自制工具見圖3。

圖3 自制工具零件圖
拆下零件后經過認真觀察,發現密封圈已嚴重損壞,且刀盤主軸靠刀盤一端的向心推力球滾針軸承已嚴重銹蝕,而另一端的軸承完好。經分析可能是該機床長期使用水性冷卻液所致,因水性冷卻液易結垢,且把軸承的潤滑油沖掉,從而造成軸承在無潤滑油運轉的情況下損壞。
在拆解完所有零件后,用汽油進行清洗,對使用了近10年的密封圈及損壞的向心推力球軸承全部更換。更換密封圈和軸承后,再逐步按從后往前的順序把所有的零件裝配好。
3.電氣恢復
由于哈挺T42-L刀架的轉動是用伺服電機控制旋轉,由編碼器來定位,因此刀架恢復后必須對刀架進行重新定位和歸零,否則會出現刀號不準,換刀不到位的現象。機床維護說明書中沒有對刀架進行校準和歸零的相關處理辦法,順利解決刀架定位和歸零問題是該故障維修的難點,經過分析并反復摸索、試驗后得出了以下調試方法。
首先在手動狀態把刀架旋轉到1號刀位,并且使刀架到位后縮回,讓定齒和動齒,處于完全嚙合狀態。此時將系統中1815參數A軸的PAZ的值改為“0”,然后斷開機床電源1min后,再給機床上電,此時不要將急停按鈕拉起,讓機床處于急停狀態下,找到刀具管理的D308參數值,并將此值改為“1”,目的是讓刀架現有的實際位置與參數設定保持一致。然后將系統1815參數A軸PAZ的值改為“1”,機床斷電1min以上,待設置后的數據儲存生效。最后機床上電,并按復位鍵即完成刀架的校準和歸零。
Release time:2014-08-15 11:22:49


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