DUPLOMATIC数控回转刀架故障分析及解决方法

2011-09-26单淑梅李庭有

制造技术与机床 2011年8期

单淑梅张爽李庭有

(①一汽教育培训中心，吉林长春 130011;②一汽大众发传厂，吉林长春 130011)

DUPLOMAIC数控回转刀架用于西班牙进口DANOBAT数控车床上，自安装生产运行后2年即重复出现故障，2005年后，由于厂家对该产品进行了更新，无法订到专用备件，给维修带来很大的困难。我们经过对专用件磨损部位的修复，总结出调整的方法，解决了这个问题。

1 刀架结构及工作原理

刀架结构主要零部件如图1所示。当刀架处于锁紧状态时，滚轮齿盘上的3个滚轮正好位于凸台齿盘的3个凸台上，同时轴上的动力键位于滚轮齿盘上缺口的中间。这样，滚轮齿盘受后面的锁紧碟簧力的作用，通过3个滚轮将凸台齿盘向前推，压缩前面的4个弹簧，使凸台齿盘前面的定位齿与转动定位齿及固定定位齿啮合，达到锁紧的状态。当刀架要转动时，电动机通过齿轮带动有缺口的滚轮齿盘转动，滚轮从凸台上滚下，凸台齿盘的定位齿通过4个弹簧的作用，与转动定位齿及固定定位齿脱开啮合，这时滚轮齿盘缺口的侧面正好靠在轴的动力键上，带动轴，转动定位齿盘及凸台齿盘转动。当编码器确定转到某一刀位时，发出定位信号，粗定位销插销到位，通过凸台齿盘圆周上的定位槽，限制其转动，同时发出电动机反转信号。电动机开始反转，通过齿轮带动滚轮齿盘反向转动，当滚轮滚到凸台上时，通过后面锁紧碟簧的力将凸台齿盘向前推，压缩4个弹簧，使前面的定位齿与转动定位齿盘及固定定位齿盘啮合，达到锁紧，同时发出锁紧信号，让电动机停转，以及让粗定位销拔出，完成一次转位锁紧的动作。

2 刀架故障分析及解决方法

刀架故障可分为下面2种情况:刀盘卡死无法转动;刀盘可以转动，但无法完成锁紧动作。

2.1 刀架不转位原因分析及解决

回转刀架最初的几次的故障都是由刀架卡死无法转动引起，将刀架拆开，发现滚轮齿盘缺口处一侧面由于与动力键冲击，再加上缺口侧面面积很小，大约9 mm×9 mm，导致缺口一角被剪掉，同时发生动力键与轴连接的2个镙钉被剪断现象。这样缺口处掉下的部分和断镙钉卡在刀架中，使其无法转动。

最初缺口侧面被剪掉，以为是偶发现象，只更换了滚轮齿盘备件，安装并将其修复。但此后的一段时间里，这种故障频繁发生，我们意识到故障的根本原因还没有找到。经过查阅图纸，分析转位的过程，发现滚轮齿盘带动轴及凸台齿盘旋转到位，粗定位销插销使凸台齿盘定位时，所受到的冲击最大，而在定位销的上下两侧，各有一个缓冲器，是不是缓冲器出现了问题?由于没有备件更换，我们只有将缓冲器拆解，发现该缓冲器是液压阻尼型，由于密封磨损导致压力有泄漏，造成缓冲失效。经过对其尝试加油、调整、安装后一年内没有出现过滚轮齿盘缺口侧面被撞坏的现象。至此，总结检查了调整缓冲器的方法，并制定了预检修计划，每年都要对缓冲器进行检查调整。到现在为止，滚轮齿盘再没有损坏更换过，此问题得以彻底解决。

2.2 刀架不锁紧原因分析及解决方法

2.2.1 原因分析

回转刀架转位后不锁紧，通常由以下几种原因造成:

(1)锁紧信号发出时间过早，滚轮还没登上凸台，电动机便停转，致使滚轮不能登上凸台。

(2)锁紧信号发出时间过晚，滚轮虽登上凸台，但电动机还继续转动，带动滚轮滑落到凸台的另一侧。

(3)凸台顶部为马鞍型，中间低，两端高，如果顶端已经磨平，则滚轮登上凸台后没有阻力，直接从凸台另一侧滑下。

(4)锁紧碟簧的力过大，则电动机动力无法带动滚轮爬上凸台，而锁紧碟簧的力过小，则电动机的转动惯性带动滚轮无法在凸台上停留，直接滑落到凸台的另一侧。

以上4种情况任何一种发生，都可使刀架在反转锁紧过程中，滚轮无法在凸台上停留，造成回转刀架无法锁紧。

2.2.2 解决方法

(1)锁紧信号快速调整法

如果锁紧信号的调整不当，该回转刀架即使在机械部分正确装配的情况下，也无法正常锁紧，因此，锁紧信号的调整至关重要。以往维修中，电气调整方法为数值法，即:锁紧信号开关端面距离锁紧环1～1.2 mm，锁紧环在刀架锁紧位置，开关调到刚刚发出信号的位置时，再向前移动1.1～0.2 mm。由于不同开关的特性不同，以及刀架部件的磨损，往往真正的位置并不在此范围内，给调整造成很大的困难。经常是调整很长时间也找不到正确位置，便认为机械有问题。在这种情况下，我们根据刀架转位的原理，总结出一套快速调整的方法:

首先，将锁紧开关固定到某一位置，然后让刀架向某一方向转位，如果刀架不锁紧，则继续向同一方向转位，并观察刀盘在开始旋转时，是否发出声响:①如果没有声响，顺畅地启动，说明滚轮在上一次转位时没有爬上凸台，锁紧信号发出时间过早，应将信号开关向后做适当调整;②如果有声响，说明滚轮在上一次转位时，滚轮爬上凸台没停住，滑落到另一侧，锁紧信号发出时间过晚，应将信号开关向前做适当调整。只要经过两三次，就可以将信号位置调整正确。此方法推广后，降低了调整难度且方法简便，大大减少了维修时间，得到了所有相关人员的认可。

(2)磨损凸台齿盘的修复

以往在维修中主要依靠更换磨损零部件来解决问题。其中凸台齿盘是主要的磨损件，只要将其连同滚轮更换，就能将问题解决。但一个凸台齿盘就要1万元人民币，到2005年，由于厂家对刀架的更新换代，已经很难购到凸轮齿盘这样的专用备件，厂家建议我们更换新型刀架，但更换一台刀架就要近6万元人民币，我们有10台这样的刀架，全部更换，就得约60万元。于是我们尝试是否能将凸台齿盘磨损的凸台进行修复，来重复使用。先期修磨凸台后的齿盘经过安装，都无法实现锁紧。在这种情况下，我们经过分析图纸，发现不锁紧是由于滚轮爬上凸台时，压缩锁紧碟簧的量过小造成。于是，经过反复测量间隙、试装，总结出该刀架的关键技术及维修、调整该刀台的基本方法:

①凸台齿盘上有3个马鞍形凸台(如图2)，每个凸台的两端必须高出中间0.07 mm，才能保证刀台可靠锁紧。在生产中，如果此数值磨损到小于0.04 mm，则滚轮很容易从凸台上滑下，造成锁紧不稳。

②刀架在锁紧位置时(如图3)，深灰色零件与轴肩有0.15～0.2 mm间隙(即滚轮齿盘爬上凸台时实际压缩锁紧碟簧的行程)。如果间隙过大，则刀台运转中发卡，并凸台磨损快;间隙过小，则锁紧力小，锁紧不可靠。此间隙通过调整深灰色调整垫片厚度保证。

③如图4，碟簧原始厚度(不是碟片厚，而是指碟簧上下之间两平面间的厚度)x为9 mm。在此基础上，通过调整背帽，使其压缩2.2 mm，即x－y=2.2 mm。

只要按照以上的尺寸和方法对凸台进行修磨以及对刀架进行调整，使得磨损的专用件可以重复利用，解决了买不到备件的困扰，节省了维修费用。

3 辅助工具的制作

刀台在原始状态下，碟簧的变形量为2.2 mm，克服该变形量需要很大的力，给螺母的拆卸或紧固带来很大的困难，为此，制作了专用工具 (如图5a)，在压力机上先压下碟簧，再松开或紧固背帽非常方便。

4 单向旋转延长凸台使用寿命法

此数控回转刀架共有12个刀位，而在实际的加工过程中，只用到5～6个刀位。通常情况下，刀架都是从1号刀位顺序转到5号刀位，加工完成后，又反转回到1号刀位。这样，就造成凸台的单边磨损较快，当单边的高度小于0.04 mm时，刀架在正转能锁紧，反转时，滚轮在凸台上停不住，造成锁不紧。以往在这种情况下，就要更换凸台齿盘了.我们根据电气就近旋转的原则，在5号到12号刀位之间再加一个停止刀位，让刀架一直正转，避开反转时滚轮在凸台上停不住的情况，这样就可以将凸台的使用寿命提高1～2年。这样又进一步减少了停台时间，节约了维修成本。