ZB28－6．3型滚丝机故障分析及措施

2013-09-04唐绍春

机械工程与自动化 2013年5期

唐绍春

（本钢板材股份有限公司，辽宁本溪 117000）

0 引言

滚压加工螺纹的综合机械性能优于切削加工螺纹，其强度高、硬度高、组织严密、耐腐蚀、节约材料、生产率高。ZB28系列滚丝机是目前国内广泛应用的专用外螺纹滚压机床。本文针对ZB28－6．3型滚丝机设备常见的故障现象、原因及应对措施进行了分析探讨。

1 液压系统噪声大及活动主轴座进退速度缓慢

在使用一段时间后，特别是在环境温度较低的情况下，滚丝机常出现以下异常情况：液压系统噪声大大增加；活动主轴座进退速度明显低于正常速度；进给速度调节阀旋钮调节失灵；液压油箱内的液压油中充满细小气泡；压力表指针振动。

ZB28系列滚丝机活动主轴座进退由液压系统实现，油泵的吸油回路简化示意图见图1。出现上述故障的原因是发生了油泵气蚀现象，主要有以下3方面原因：①该油泵吸油管路中包含一个90°直角弯头，而且由于直角弯头内孔孔径尺寸较小，无疑会大大增加油泵的吸油阻力，该结构形式本身就容易产生气蚀现象；②长期使用后，油箱内机油杂质含量增加，大量聚集在吸油滤油器上，堵塞滤油器；③环境温度较低，机油黏度增大，流动性变差，加大了油泵的吸油阻力。

图1 油泵的吸油回路简化示意图

以上3方面因素，都会增大油泵的吸油阻力。在它们的综合作用下，容易发生油泵气蚀现象，因此使液压系统噪声大大增加，而流量不足导致了活动主轴座进退速度非常缓慢且调节失灵。其中第一、第二是主要原因，尤其是吸油回路结构，应采取改进措施。即去掉油泵吸油回路原有的直角弯头，改用一直通管接头外加一根带有90°圆弧圆滑过渡的弯管，从结构上尽量减小油泵吸入管路的阻力。改进后的吸油回路见图2。

图2 改进后的吸油回路

另外，还应定期更换新液压油或定期用专用过滤机对油箱内的液压油进行全面彻底的过滤，并彻底清洗吸油滤油器或更换油缸内活塞密封；可选用低温流动性更好的液压油。采取上述针对性措施后故障排除。

2 滚压螺纹出现乱扣或畸变

ZB28系列滚丝机活动主轴是由活动轴座的运动来实现其前进后退功能的。在活动主轴座底部的燕尾导轨中有一调整燕尾导轨间隙的斜铁，出现滚压螺纹畸变或乱扣的原因是调整斜铁用的紧固螺钉松动，导致燕尾导轨间隙过大；或者使用时间较长，由于磨损而导致燕尾导轨间隙过大。适当调整紧固螺钉，使燕尾导轨间隙合适可消除此故障。

3 浮动主轴出现窜轴故障

为保证正常的滚压加工，其固定主轴在结构设计上是一根浮动轴，主轴在两个弹簧一定的预应力作用下实现前后微动，即该轴滚压加工中可以在工作需要时向前或向后自动微量移动一定的距离，并且在工件滚压完成后又能自动复位，这属于正常情况。所谓的窜轴故障是指不正常的前后移动或超距离的前后移动，这必然会造成被滚压工件螺纹乱扣，工件报废，甚至造成滚丝轮损坏报废。固定主轴实现浮动功能的局部结构简图见图3。出现窜轴故障的主要原因如下：

（1）该机蜗轮直接安装在固定主轴上，传动路线是：蜗杆→蜗轮→主轴→滚丝轮。正常情况下，蜗轮齿面上的作用力必然要产生一个轴向分力，此轴向分力就有使主轴产生轴向移动的趋势，而且该分力也会使蜗轮产生向一侧倾斜的作用。在长期使用中，往往会由于各种因素导致蜗轮一端磨损较重，而另一端磨损较轻，形成不均衡的磨损状态，造成蜗轮弧面磨偏。磨偏后，工作中由于受力后蜗轮产生的轴向分力会越来越大，当其大到一定程度时最终导致主轴发生窜轴故障，因此可更换新蜗轮并尽量减小蜗轮与主轴的配合间隙。

图3 固定主轴实现浮动功能的局部结构简图

（2）由于调整浮动主轴弹簧预应力大小的锁紧螺母松动，造成弹簧的预应力太小或消失，此时浮动主轴就太过于“浮动”了，如果在滚压中稍有外力干扰，就会出现窜轴故障。因此应重新调整弹簧预应力锁紧螺母，将固定主轴前后浮动的两个弹簧的预应力调整为合适数值。

（3）固定主轴前后浮动的两个弹簧中的某一弹簧损坏或失效。应更换损坏的弹簧。

（4）主轴前端的滚针轴承径向间隙过大有时也会造成窜轴故障。此轴承是无内圈无保持架滚针轴承，正常工作情况下滚针的方向应平行于主轴轴线；此外，为保证主轴轴径尺寸和滚针轴承能承受足够的滚压力，此滚针轴承的滚针又细又长，滚针的刚性较差。在长期使用磨损或由于其他原因使滚针轴承与轴承座圈间隙变大后，导致滚针在轴承外圈与轴承座圈之间处于不平行于主轴轴线的倾斜状态，由于滚针刚性较差，在这种情况下滚针可能会有微量的弹性弯曲变形。如果此时滚针轴承仍在回转，就会产生一个轴向分力，这个轴向分力如果足够大的话就会导致主轴发生窜轴故障。滚针轴承径向间隙越大，滚针与主轴轴线可能倾斜形成的夹角亦越大，产生的轴向分力亦越大，就越容易导致主轴发生窜轴故障。此时应更换与滚针轴承配合的座圈，必要时将滚针轴承也一同更换，以尽量减小轴承径向间隙。

4 滚压螺纹直径尺寸不稳定

一般情况下影响滚压螺纹直径尺寸的主要因素有毛坯直径尺寸、毛坯材质与质量和滚压用量等，排除上述各因素后仍然发生螺纹直径尺寸不稳定故障，原因主要有两个：

（1）由于长期使用，固定主轴座或油缸座的固定螺栓有所松动、定位销钉有所变形，应更换定位销，重新紧固螺栓。

（2）主轴与滚丝机内孔间隙偏大，应更换滚丝轮。

5 工件在滚压中温升太快

滚压中温升太快是由于支架偏低造成的，正常情况下支架应保证被滚压工件中心比滚丝轮中心低0．2 mm～0．3mm，如果超出此范围，工件受到的向下分力过大，工件在被滚压过程中与支架的上支撑面摩擦严重，从而会导致工件发热严重。因此应适当增加支架的高度，保证滚压中工件高度合适。

6 活动主轴无进给动作

ZB28系列滚丝机活动主轴的前进和后退是由液压系统的电磁换向阀控制实现的。出现活动主轴无进给故障是由于电磁铁换向阀上的电磁铁线圈发热而短路烧毁造成的。

国产交流电磁铁一般要求通电率指标不应超过60%。当滚丝机连续滚压工作时，由于滚丝机退回时间少于进给时间，该情况下换向阀电磁铁的通电率已接近60%（如果是由熟练操作技工来操作，换向阀电磁铁的通电率甚至会等于或超过60%）。因此该滚丝机换向阀电磁铁线圈发热比较严重，尤其是当环境温度较高时，其发热问题就更加突出，从而短路而导致发生烧毁故障。此故障是该类滚丝机的一个很常见的现象，应当给予足够的重视。