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1. 故障現(xiàn)象分析

公司兩臺德國進口的數(shù)控立式加工中心MAG FTV850/1050, 主要用于進行齒輪的鉆孔和鏜孔工序，在加工的過程中經(jīng)常出現(xiàn) 機床主軸突然下墜的故障，故障發(fā)生后機床主軸刀具頂在加工工件表面，絲錐斷在工件內(nèi)部，導致工件報廢。假如機床操作人員在對刀時主軸突然下墜，就有可能發(fā)生人身傷亡，因此，我們認為此設備存在很大的安全隱患。

經(jīng)過仔細地檢查和認真地分析后發(fā)現(xiàn)，機床在突發(fā)故障的瞬間，2軸電動機的剎車滯后，主軸電動機等因自重而下墜，從而故障發(fā)生。為了機床使用安全和產(chǎn) 品加工可靠，我們提出給機床2軸安裝平衡液壓缸，用于平衡2軸絲杠上面的主軸電動機等重量，使機床故障時主軸不會出現(xiàn)突然下墜的情況，從而達到安全生產(chǎn)的目的。

2. 改善措施

通過仔細地查閱設備采購檔案、機床說明書等資料，得知該機床平衡裝置在出廠時是可以選裝的，安裝位置已預留（見圖1) ，向廠家詢問報價，購買的費用近13萬元，而且發(fā)貨要等三個月。為了減少停機時間、降低維修成本，我們決定自行研制內(nèi)置式平衡系統(tǒng)。

我們對平衡液壓缸在機床上的位置進行測量，確定了液壓缸的安裝位置，同時確定液壓缸行程、缸徑，計算平衡壓力及氮氣瓶容量，經(jīng)過多次的修改，機床內(nèi)置式兩根平衡液壓缸的圖樣終于確定了下來（見圖2、圖3)。我們自行設計制作了液壓缸的固定支架，也是經(jīng)過多次修改。

3. 安裝調(diào)試

調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，當平衡液壓缸安裝在機床上，上電開機，此時主軸就開始往上移動，原因是買來的氮氣瓶壓力達到 8.0MPa,設計壓力只有5.6MPa。

關機將氮氣瓶壓力調(diào)整到設計壓力，開機正常，但是在透軸往下移動時有異響，而且在停下來時Z 軸坐標會往上走幾毫米再停止。我們認可理論和實際的誤差，但是應該把壓力設在多少才是正常的？既要滿足主軸不會突然下墜，又要滿足機床的正常使用，如何來調(diào)整呢？

首先，我們將氮氣瓶中的壓力進行調(diào)整，然后將電動機剎車松開，檢查2軸坐標是否發(fā)生變化 (見表1)。

表1

平衡液壓缸的壓力/MPa	5.0	4.5	4.0	3.5	3.0
2軸坐標是否變化	增加	不變	不變	不變	減少
是否下墜	否	否	否	否	是

從表1中可以看出：①平衡液壓缸的系統(tǒng)壓力不能高于 4.5MPa，也不能低于3.5MPa。② 不能影響機床的正常使用，在什么情況下會影響平衡液壓缸的使用？主要是機床2軸的負載（這臺機床是通過各軸有效電流來反映的）。③機床2軸的移動速度。

機床在沒有加裝平衡液壓缸之前，2軸的伺服監(jiān)控畫面如圖4 和表2所示。

可以看出，2軸在以G00 (及40m/min)的速度上下移動時，有效電流接近一致。

2軸向上移動時有效電流負荷（％)	31 ?32
2軸向下移動時有效電流負荷（％)	28 ?29

在加裝平衡液壓缸之后，在移動速度不變的情況下，在調(diào)整不同的氮氣瓶壓力時，發(fā)現(xiàn)機床無法正常運行，伴隨著機床振動和異響。當壓力降到2Mpa時，機床才恢復了正常運行（見表3 )。

表3

平衡液壓缸的壓力/MPa	4.5	4.0	3.5
2軸向上移動時有效電流（％)	7?8	9?10	11 ?12
2軸向下移動時有效電流（％)	2?3	4?5	5?6

這種況下，平衡液壓缸起不到應有的作用。只有降低機床的移動速度，將2軸的移動速度G00 調(diào)整為20m/min，再配合平衡液壓缸的壓力進行調(diào)試（見表4 )。

表4

平衡液壓缸的壓力/MPa	4.5	4.0	3.5	3.0	2.5	2.0
2軸移動是否正常	否	否	否	否	否	是

經(jīng)過上述嘗試，平衡液壓缸的壓力設定值可以設定在3.5 ~ 4.5MPa，所以我們將壓力設定在 4.5MPa。但是操作人員在機床上進行鉆孔作業(yè)時，機床出現(xiàn)了振動。再經(jīng)過多次的嘗試，最終壓力調(diào)整在3.5MPa，2軸的G00最快速度設定由原來的40m/min調(diào)整為20m/min，此時機床加工才一切正常。

改裝后的加工中心經(jīng)過手動斷電測試，主軸再無自行墜落的現(xiàn)象，設備使用過程中安全性得到了保證。

1. 結(jié)語

進口設備維修專業(yè)性強，技術資料收集困難，每一次成功的修理都能為企業(yè)節(jié)約成千上萬的經(jīng)費。我們經(jīng)過這次的研制，不僅掌握了立式機床平衡系統(tǒng)的設計原理及調(diào)試步驟，為公司節(jié)省了 20萬元以上的購買費用，同時也為設備維修同行提供了寶貴經(jīng) 驗，充分認識了知識創(chuàng)造價值的內(nèi)涵。

標簽：加工中心立式加工中心數(shù)控加工中心主軸

分類：加工中心

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