罗马尼亚12.5m数控立车工作台的修理工艺

2013-04-18高秀英

机械工程师 2013年4期

高秀英

（哈尔滨电机厂有限责任公司能源管理部，哈尔滨150040）

1 机床的概况

12.5 m立车是1970年代从罗马尼亚引进的设备，该设备采用双立柱结构，卡盘直径10m，最大加工直径12.5m。该设备共有两个刀架：左侧刀架为数控铣刀架，并配有铣头；右侧为数控车刀架。设备精度高，刚性好，变形小，应用范围广，加工直径大。该机床还采用数控分度机构，可对工件进行任意角度的旋转，进行铣槽、钻孔、镗孔的加工。工件装夹一次可对多道工序进行加工，减小装夹次数及工人的劳动强度，提高了生产效率，是大型制造企业的重点设备。

2 机床现存在的主要问题

经过多年的使用，12m立车卡盘供油的静压系统、润滑系统等液压元件老化严重，机床带病工作，经常出现故障，但液压备件由于改型很难买到。供油系统液压元件出现故障后，造成供油不畅、压力不稳、加工性能不良，尤其是加工大型工件时最明显。针对以上故障现象，通过仔细观察，检查原来的泵站静压系统，发现导轨静压回油管路中有黑色粉末状的颗粒，导轨有研伤。经分析，导轨研伤产生的沟槽使36个静压腔与回油槽相通，液压系统供油时，静压腔内的静压油直接从研伤产生的沟槽经回油槽回到油箱，出现卸压现象，不能提供工作台浮起所需的足够压力。研伤导轨产生的铸铁碎屑将回油管路部分堵塞并污染了油箱中的油液，由于压力不稳定，致使加工的工件刀花混乱，机床无法正常工作，处于瘫痪状态。

3 修理工艺

该设备属于大型设备，重量大于180t，其下工作台体积较大，公司内现有设备无法对其进行加工，而上、下工作台产生的研伤必须修复。另外，还存在液压系统元件老化、国内无相关备件、进口备件周期长等问题。经多方论证，最终决定重新设计液压系统，将该设备的液压系统元件全部改成国内易采购的元件；修复机床工作台，卡盘导轨面用现有立车进行加工作为基准，下工作台采用粘接耐磨涂料复印补偿的方法进行修复。

3.1 液压泵站的改造

改造时，首先通过查找该机床设备的原始资料，认真分析液压泵站的原理图并进行图纸转化，确定新的泵站原理图。通过图纸分析，该泵站由三部分组成：（1）静压、润滑系统；（2）夹紧系统；（3）循环冷却系统。改造时首先到现场仔细与实物进行核对，做好记录，确定好各出口管路的位置及各压力阀的调整压力值，便于正确安装，以确保输出压力值的正确性。

3.2 工作台的修理

由于该设备的卡盘直径较大，横梁升到最高处也无法吊出。常规的吊装方法是先对设备进行解体。其解体的顺序是将机床工作台放置两个方箱，将横梁运动到合理的高度。用木方千斤顶等将横梁垫好，将机床电源拆除，然后进行刀架、进给箱、刀架滑板、横梁的拆卸，这样才能将卡盘吊出、加工修理。如果采用此方法，解体工作周期长、费用高。能否在不拆除刀架、横梁的基础上找出一个快捷的吊装方案呢？通过查阅机床技术资料，对卡盘的重量、结构，吊装位置以及刀架、横梁高度，桥式吊车、吊具以及卡盘加工时所经过的路线、转运方案等进行可行性分析，研究确定了可行的实施方案：

首先是卡盘的吊装，它直接影响修理工期。通常采用一般的四点吊装方法进行，但由于横梁的上升高度有限，阻碍了起升高度，使卡盘无法吊出。为了确保安全，我们充分利用了企业现有的专用横梁式吊具作为辅助工具，通过对卡盘吊装位置、横梁起升高度的测量、钢丝绳的选用等进行详细分析，确定了新的吊装方案，在完全拆除与卡盘有关的零部件后，将卡盘顺利吊出，为下一步的修理工作提供了宝贵的时间。

卡盘吊出后，发现上、下导轨都损伤严重，上导轨卡盘可以利用现有设备进行加工处理，但底座与立柱相连，如拆除需将设备全部解体，另外，现有加工能力不足，无法进行加工，只能采取就地修理的方法。

一般情况下，在立车上精加工下底座导轨表面，将研伤全部去掉，把去掉的数据记好，再修理上导轨时，将下导轨加工量补偿进去，保持原来的位置不发生变化。

由于受到客观条件限制，上述方法不可行。现采用的方法是：首先加工上工作台导轨面，使其达到所需的平面度和粗糙度要求。然后，在下导轨粘接耐磨涂料复印补偿的方法进行修复。由于卡盘直径超大，这种方法以前从没用过，也查不到相关的技术资料，曾咨询粘接剂生产厂家，也未获得此方面的经验。

（1）补偿定位垫厚度的确定

根据上工作台加工去除量、上下导轨磨损量及下导轨精度确定补偿定位垫厚度，从而确定耐磨涂料的大概用量。

上工作台导轨面去除量的确定。上工作台导轨面加工前，应选择几点作为测量基准，以此点测量到导轨面的距离，并做好记录，待导轨面加工后再次测量，其差值即为上工作台导轨面去除量。

导轨磨损量的确定。根据上下导轨面研痕的大小，利用深度千分尺分别测量各自的磨损量，以此确定磨损补偿量。

测量下导轨面精度的必要性。由于导轨修复采用的是复印粘接法，粘接后的导轨精度如何将取决于现有的导轨精度。如通过测量后发现导轨精度超差，不用调整导轨精度，可利用补偿定位垫进行校正，以确保粘接后的导轨精度达到标准要求。

下导轨面精度测量的常规方法。方法1是：调整好中心体水平，以中心体为基准，利用水平仪和检验平尺径向测量、切向测量法调整各导轨面，使其达到规定要求；方法2是：利用中心体轴承，在轴承上安装自制旋转测量支架，对三个环静压导轨进行测量，找出误差大小和方向，根据测量数据制作补偿定位垫进行调整。

然而由于该设备导轨表面全部研伤、找不到调整垫的放置基准、卡盘直径较大、制作的测量工具刚性较差等原因，前述两种常规测量方法都行不通。

最后采用当今最先进的测量方法——激光跟踪仪测量法。使用该方法测量后的精度误差在0.05mm以内，完全满足设备精度要求。测量时，要以水平面为基准。首先将激光跟踪仪的水平调整好，把中心体端面的水平坐标调整到要求范围内，使其在一个水平面内，然后分别测量下导轨静压腔内底面各点的坐标值，根据测量的数据进行调整补偿，并制作相应的补偿定位垫（厚度包括加导轨的加工量及磨损量），将补偿定位垫放置于下导轨静压腔的底面内，再次测量，通过反复修整，直至使其补偿定位垫的水平坐标值达到规定要求范围内即可。测量时应注意环境温度的变化、振动等因素对测量的影响。

（2）粘接工作

粘接前将导轨研伤的粉末全部清理干净，将各个回油管路出口全部堵死，防止粘接处理时造成管路堵塞。用角磨机将底座导轨面研伤部位全部打磨，露出崭新的金属表面。为了粘接牢固，在导轨表面打磨一些不规则的斜口，由于粘接的涂层厚，最大厚度近4mm，可在导轨表面每隔50mm安装一个铜螺钉，目的是使粘接更加牢固。下一步要在静压腔内放置可拆除的材料，便于粘接后的处理，根据厚度，可采用塑料板，根据每一环静压腔的数量、形状、大小，用手工方法剪裁出形状相同的钢板，用此钢板作为剪裁塑料板的样板，剪裁后的塑料板，拿到现场，逐个修配，做好标记，将导轨上其它位置的回油槽，也用同样方法制作好，为了防止粘接剂流动到导轨外，在内外圈上，镶嵌一圈厚度1mm的钢板，防止粘接剂流出。

准备工作完成后，进行最重要的粘接工作，先将补偿定位垫按编号逐一核对，确认正确后，用胶水固定，再将静压腔内的塑料板固定，然后利用清洗剂进行反复清洗。上述工作完成后，可进行粘接。由于粘接剂的固化有时间限制，所以要有几十人到工作现场。首先，将卡盘吊起，清理干净用脱膜剂喷涂，目的是防止起模时把可赛新减摩剂带起。然后，分工、分段同时将胶均匀地涂在下工作台导轨表面上，粘接剂在常温下混合后，在45min内粘接有效，因此，要掌握好涂抹的时间。涂抹完后，随即将卡盘落入底座上，经24h的固化后，用千斤顶，在卡盘四周对称布置，将卡盘顶起一定间隙，在0.5mm内，用吊车将卡盘慢慢吊起，进行导轨面的修复工作，由于粘接时有空气进入胶中，造成气孔，将发现的气孔用钻头钻，重新修补，将静压腔内和回油槽内的塑料板用刀具仔细划开，清除掉，用角磨机把边缘部位修复好，静压腔内粘接面与导轨间要仔细处理，防止静压油进入导轨与粘接剂的缝隙内，这一点非常重要，为增加粘接强度，在静压腔立面用进口导轨专用胶，将导轨与粘接剂间均匀涂抹，这样做的目的是静压油不会将粘接剂图层与导轨表面分离。将机床的供油、回油系统全部清理干净，落上卡盘，根据说明书要求调整外环、中环、内环静压压力值。使工作台浮起量达到0.05～0.07mm，试车时，检验工作台的径向跳动要求0.05mm，实际测得值为0.015mm；工作台的端面跳动要求0.06mm，实际测得值为0.03mm，各项精度都达到出厂时的几何精度要求，经过对几个试件的加工，各项加工精度完全满足工艺要求。