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哈挺数控转塔刀架的诊断与修复
李志远 刘国舫
(中国航天科工九院红林机械厂机动处,湖北孝感市 4320100)
摘 要:哈挺T42-L型超精密数控车床转塔刀架的结构、原理,对刀架故障进行诊断,提出维修方法并成功修复刀塔液压缸大量漏油故障。
关键词;数控车床;转塔刀架;刀架主轴
一、引言
哈挺T42-L数控车床是1998年从美国进口的超精密车床,能进行较长工件的精密加工,是工厂的关键设备。设备结构十分复杂,数控刀塔是设备的精密组件之一,有12个刀位,刀盘上还带有动力头,可车、铣两用。由于刀塔内部密封件损坏,液压油从刀塔液压缸中大量漏出,每两天要加一桶液压油。经咨询哈挺中国服务中心,答复说:国内不能提供该种刀塔的维修技术服务,需运回美国修理,费用一万多美元,时间需6个月以上。由于哈挺公司的维修费用过高、维修周期长,工厂决定自主排除故障。
二、T42-L数控转塔刀架的结构与工作原理
T42-L数控转塔刀架(图1)。

图1 T42-L数控转塔刀架
该转塔刀架包括12刀位刀盘、刀盘主轴、刀盘传动机构、液压缸、带绝对编码器的交流伺服电机(驱动刀盘)、刀盘锁紧或松开接近开关、动力头及驱动电机。刀盘和动力头的左侧照片见图2。

图2 12位刀盘和动力头
在刀架体内,刀盘驱动伺服电机轴上的皮带轮通过同步带驱动一个与蜗杆同轴的皮带轮,蜗杆带动蜗轮转动,转动的蜗轮通过啮合的齿实现刀盘转动。
刀架工作过程(以手动为例):转动操作面板上的位置开关(station)到指定刀位(1~12),然后按开始开关(TERRETIN-DEX1),若刀架在指定刀位,则无任何动作;刀架不在指定刀位,则顺序完成以下过程:①控制刀盘顶出的电磁阀打开,液压油推动活塞使刀盘被顶出,数齿与定齿机构脱离。②接近开关指示灯灭,给系统发“刀盘松开”信号。③带绝对编码器的交流伺服电机,按最短距离顺时针或逆时针旋转到指定刀位。④电磁阀动作,液压控制换向,液压油反向推动活塞使刀盘缩回,数齿与定齿机构啮合。⑤接近开关指示灯亮,给系统发“刀盘锁紧”信号。
三、诊断与修复
1.诊断
从刀架结构看,刀架体内有推动刀盘运动的液压缸,有多个O形密封圈,漏油可能是液压缸的O形密封圈损坏造成的。而O形密封圈损坏,很可能是冷却用的皂化液积垢或零件锈蚀导致运转损伤引起。具体是哪个密封圈损坏不能确定,而要更换任何一个密封圈,均需要拆开刀架体内的刀架主轴,即将刀架全部分解。
2.拆解顺序与过程
拆除动力头和刀盘→将液压油的管道拆除→拔去电机上所有电缆→剪掉接近开关的连接线→拆除动力头驱动电机→拆除刀盘驱动电机→拆除刀架主轴的蜗轮蜗杆→拆除刀架主轴。
拆除过程中,应注意记录各部件装配顺序、位置关系,特别是刀盘与刀架体位置关系,此位置对刀架归零至关重要。另外,在拆除较重的刀盘时,要做好安全防护措施,应用结实的绳索吊装在固定床体上,防止跌落损坏或伤人。
完好无损地拆卸刀架主轴是本刀架拆卸的关键之一。生产厂家装配刀架时使用了专用工装及工具,因高精度部件厂家不建议设备使用单位维修,因而设备出厂时并不配备。为排除刀架故障,必须自制拆卸工具。如在拆卸刀架主轴上一个带背帽的齿轮的过程中,因背帽在齿轮的内孔里,且在刀架箱体的中部,空间狭小,常用工具无法使用,必需要做一个专用工具才能拆下背帽。该专用工具要求带有四个小爪,要正好卡在背帽的四个孔中。由于无法测量四个小孔的孔距,可在背帽上刷上机油,用薄白纸紧贴该背帽,纸上便留下背帽的印记图,反复多次以尽量精确。自制工具见图3。

图3 自制工具零件图
拆下零件后经过认真观察,发现密封圈已严重损坏,且刀盘主轴靠刀盘一端的向心推力球滚针轴承已严重锈蚀,而另一端的轴承完好。经分析可能是该机床长期使用水性冷却液所致,因水性冷却液易结垢,且把轴承的润滑油冲掉,从而造成轴承在无润滑油运转的情况下损坏。
在拆解完所有零件后,用汽油进行清洗,对使用了近10年的密封圈及损坏的向心推力球轴承全部更换。更换密封圈和轴承后,再逐步按从后往前的顺序把所有的零件装配好。
3.电气恢复
由于哈挺T42-L刀架的转动是用伺服电机控制旋转,由编码器来定位,因此刀架恢复后必须对刀架进行重新定位和归零,否则会出现刀号不准,换刀不到位的现象。机床维护说明书中没有对刀架进行校准和归零的相关处理办法,顺利解决刀架定位和归零问题是该故障维修的难点,经过分析并反复摸索、试验后得出了以下调试方法。
首先在手动状态把刀架旋转到1号刀位,并且使刀架到位后缩回,让定齿和动齿,处于完全啮合状态。此时将系统中1815参数A轴的PAZ的值改为“0”,然后断开机床电源1min后,再给机床上电,此时不要将急停按钮拉起,让机床处于急停状态下,找到刀具管理的D308参数值,并将此值改为“1”,目的是让刀架现有的实际位置与参数设定保持一致。然后将系统1815参数A轴PAZ的值改为“1”,机床断电1min以上,待设置后的数据储存生效。最后机床上电,并按复位键即完成刀架的校准和归零。
Release time:2014-08-15 11:22:49