CK5116E数控立式车床是加工东风11提速机车整体轮的关键设备,它采用西门子SINUMERIK 802D数控系统,整机性能稳定,但四方刀台故障率较高,影响机床正常工作。 一、故障现象 刀台结构如图1所示,机床通过在程序中编入T代码对刀具进行预选。当NC读入T代码,延时发出“TF”信号,PLC收到信号后控制液压系统(见图2)使刀台完成放松、旋转、夹紧动作,直至选到预选的刀位为止。

工作过程中,转位刀台主要故障如下: 1.刀台放松时经常将转位齿轮轴前端齿拉断。 2.刀台转位后夹紧时常常夹紧不到位。 3.刀台放松后不旋转。 4.在换刀过程中,刀台后部泄漏油通道瞬间有大量油液喷出。 5.换刀过程执行一次后,刀台换刀按钮灯不亮,无法进行下次换刀。 二、故障分析与处理 1.由图1和图2可知,刀台放松过程为:PLC控制液压系统使YV3和YV4同时通电,刀台放松油路来油,进入油缸左端将刀台推出,使刀台内齿圈(位于活动竖齿盘内孔)与转位齿轮轴前端齿啮合,刀台前端的刀位开关SQ4~SQ7脱开(SQ4~SQ7均布于同一圆周,间隔90°),同时压力继电器SP1断开,为刀台旋转作好准备。故障1问题点就是因为在刀台推出过程中,当刀台夹紧定位竖齿盘(又称活动竖齿盘)与滑枕竖齿盘(又称固定竖齿盘)脱开但刀台内齿圈与转位齿轮轴前端齿尚未啮合的这段时间,刀台在圆周方向为自由状态,加上四把刀(包括刀杆)的重量存在较大的差距,造成刀台在此时间段可能随机偏转一个角度,若某次偏转的角度稍大,使得刀台内齿圈与转位齿轮轴前端齿无法正常啮合时,即发生转位齿轮轴前端齿被拉断现象。
根据上述分析,在刀台和滑枕上加装了一套预定位装置(如图3),预定位装置包含预定位圈一和预定位圈二,分别装在刀台和滑枕上,使得刀台在放松过程中,预定位圈一和圈二始终啮合,直至刀台内齿圈与转位齿轮轴前端齿啮合到位后,预定位圈一和圈二才脱开,从根本上解决了刀台在放松过程中存在的刀台可能随机偏转的问题,加装预定位装置后使用近一年,从未发生转位齿轮轴前端齿拉断现象。 2 . 当刀台放松后,电磁铁YV2延时3s通电,刀台完成转位动作,撞块压合行程开关SQ8,电磁铁YV3断电,在碟形弹簧的作用下,初步夹紧刀台,活动竖齿盘内齿圈与转位齿轮脱开,同时刀台前方的刀位开关(SQ4~SQ7)之一压合,发出信号,使电磁铁YV2和YV4同时断电,刀台实现最终夹紧。故障2的问题点包含两种情况:第一种情况产生原因与故障1相似,在夹紧过程中,刀台可能随机偏转一个角度,造成竖齿盘不是在刀台转位90°位置啮合。第二种情况是由于转位油缸齿条工作端行程开关闭合滞后造成刀台旋转角度超过90°,滞后的原因是摆动撞块工作面磨损或行程开关长期撞击后松动所致。第一点在加装预定位装置后也随故障1相应消除。针对第二点,将转位端行程开关SQ8和复位端行程开关SQ9改为无触点行程开关,使之不与摆动撞块刚性接触,保证了旋转角度的精确性,使用后情况良好。 3.故障3的问题点在于当刀台完成放松动作后,要实现旋转运动(使电磁铁YV2通电)必须同时满足两个条件:1.压力继电器SPl断开。2.刀台前方的刀位开关SQ4~SQ7松开。先检测SP1状态,为断开。再检测SQ4~SQ7,发现有一点为压合状态,使之松开,刀台开始旋转,故障3消除。 4.经过观察发现故障4是在更换刀台放松与夹紧油缸密封圈后出现的。结合刀台结构图分析可知由于更换密封圈后,装配刀台部件时压紧螺母没有旋到位,造成刀台放松时抬刀活塞位移量过大超出第一道密封圈,部分压力油通过抬刀活塞与抬刀油缸体之间的径向间隙泄漏喷出,将压紧螺母旋紧到位后故障4消除。 5.刀台换刀按钮信号灯亮是在上一次换刀结束后,刀台夹紧,压力上升至压力继电器SP1接通,同时转位油缸复位,复位端行程开关,汐接通后。因此故障5的产生原因只可能是SP1或SP9中至少有一点未接通,检查上述两处使之接通,故障5排除。
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