Tx619A/1 卧式镗床主轴传动无高速故障分析

陕西重型汽车有限公司汽车装备制造厂 (西安 710200)李红兴 邓呈峰

Tx619A/1 卧式镗床适用于点位和直线切削加工工艺要求，具有粗精加工工艺性能，主要用于多工序的箱体形零件的孔及平面加工;可用于车削外圆柱面，切孔内环形槽及利用丝锥加工公英制螺纹等工作。制造车间主要用来进行汽车零部件的加工制造，工件材料主要为铸铁、铸钢。

2012 年10 月，我们在使用机床时，发现设备突然无高速，即主轴旋转无n=105～1 000r/min 速度。当时，正在查阅技术资料，拟制修理方案准备修理时，在操作工反复操作及调试下，机床恢复了正常运转。

设备运行于2013 年5 月，此故障又重新出现，无论操作工怎么努力，机床主轴一直无n=105～1 000r/min速度。查阅机床随机图样主变速箱部分，机床无高速是因为20049 内齿轮与20092 外齿轮不能正常啮合，从而机床Ⅲ轴不能获得高速传动。而控制20049 齿轮滑动的拨叉则由液压缸Ⅲ驱动在Ⅲ轴上滑动，以控制传动齿轮副的脱开及啮合。液压缸驱动齿轮如图1 所示。

图1

在此，我们重点分析机床的液压传动系统，即控制液压缸的动作。液压传动中，最重要的因素即压力与流量。我们分析有以下原因造成齿轮20049 与20092 不能正确啮合:①传动轴内外花键齿形啃伤、变形、弯曲。②啮合内外齿轮的齿形是否变形、损坏，端面齿形是否发生严重啃伤。③控制液压缸直线运动的卡滞、变形，即液压缸不动作。而液压缸不动作的原因，不外乎液压缸本身活塞、缸筒的泄漏、研伤、卡滞，换向阀是否正常输送油液，液压泵输出的油液的压力、流量是否符合机床说明书的要求。而油液的压力、流量则通过换向阀(即本例中主轴转速变速阀)输送至液压缸。

设备修理过程中，维修人员拆下拨叉、液压缸，检查20049 与20092 内外齿轮齿形正常。用手推动20049 齿轮在Ⅲ轴花键上滑动，灵活自如，内外齿轮啮合十分轻松，由此断定，传动花键轴、轴上传动齿轮、支承轴承均完好，机械传动零件无任何问题。在这里，有必要补充一点，修理机械传动时，传动轴的支承轴承至关重要，其使用质量将是轴上零件失效的直接原因和重要因素。若支承轴承磨损失效，将导致传动轴轴向窜动，径向摆动，再引起传动齿轮啃齿、折齿等，从而导致整个轴系的报废，严重时会引起整个箱体的损坏。

然后，检查液压缸Ⅲ，发现液压缸内孔、端面，活塞外圆均无明显损伤划痕，表面粗糙度值眼观可达Ra=0.4μm。由于设备于2000 年投产，我们怀疑由于液压缸工作时间长，磨损引起液压缸内孔活塞外圆间隙大，而引起液压缸泄漏，再导致液压缸窜腔不动作。借来内径量表、外径千分尺，测量液压缸内孔尺寸φ50.02mm，活塞外圆直径50mm，间隙只有0.02 mm，在正常范围内;且液压缸内孔、活塞外圆的圆柱度均小于0.005mm，而且装配时用手可以很轻松地装进，不需借助木榔头等辅助工具就能装入。因此，认为液压缸功能正常，装配机床后，只动作了一下，就停止不动，关闭液压泵后，未装配拨叉，用手推动活塞杆(活塞、活塞杆为一体)，完全不能推动。怀疑液压缸油腔憋油，拆卸油管，液压缸依旧不能推动。

那是什么原因引起液压缸不能动作呢?未装配机床时，液压缸活塞杆用手就能推动，装上机床后，液压缸完全不能动作，是不是控制液压缸的换向阀不能正常供油呢?

接下来，我们的目光聚集在主轴转速变速阀(即换向阀)(见图2)上，但由于主轴转速变速阀结构复杂，油管接头繁多，拆卸更换非常困难，但问题是更换主轴转速变速阀，就一定能解决问题吗?现在，我们重点分析机床液压传动系统图。从分析液压传动系统图可知，液压系统的功能主要有:①为齿轮变速服务，变换主运动的转速及进给运动的进给量。②为进给执行系统中的总“接通”与“断开”提供服务。③为主轴箱的全部传动机构的自动循环润滑服务。

图2

液压传动系统图如图3 所示。

图3

当油泵电动机起动时，齿轮油泵CB—B10 进行工作，经过粗精滤油器的油液就输出到由两个P—B25B 溢流阀控制的各条支路。平常工作时是由一常开电磁换向阀22D—10BH 支配的溢流阀控制，润滑系统压力P1=0.8～1.0MPa 进行工作，而其溢出的压力油就供给自动循环的润滑系统。

当机床主轴变换速度时，电磁换向阀22D—10BH 通电关闭，另一溢流阀P—B25B 控制系统压力P=1～1.5MPa 进行短时间工作。压力油通过精滤油器后分下述五条支路进行。

第一条支路，压力油从01 往03 压力继电器DP—25，以控制主电动机的开动。如果系统的工作压力偶然低于预先规定的压力时，则压力继电器DP—25 动作，使机床主电动机停止开动，以防止设备加工过程中出现伤害事故。

第二条支路，压力油仍从01 往04、05、06，然后均各自进入进给量变速阀10 及主轴转速变速阀20中，通过10 或20 旋转变换阀(机械变速传动中的速度变换选择阀)，就按需分头进入六个推动变速齿轮拨叉的液压缸，以实现变速传动齿轮的滑移，而达到机械变速传动的目的。

第三条支路，压力油仍从01 到04，然后通过较长的管道，使油液较缓慢地按31、32、33、34、35、36、37、38 的线路流入39 的另一压力继电器DP—25，以控制当变速齿轮按所需变换的正确位置啮合好后，立即发出信号给主轴电动机正常起动运转。该支压力油所通过的路线是与六个联接变速齿轮的活塞杆窜通;假若六个活塞中任一个活塞不在规定的位置(根据变速齿轮规定的啮合位置)，则该支油路不通。因此，该支油路所通向的压力继电器就无压力，于是就控制住了主电动机不能正常运转，直至所有活塞杆都移动到规定的位置时，压力继电器才发出变速完毕信号的自动过程。

第四条支路，压力油仍从01 往04、05、06 到07，准备进入变速控制阀A 及B，另外第三支压力油也准备进入变速控制阀A 及B。当变速控制阀A 及B的手把推向前时(图示为正常向后的位置)，此支和第三支压力油就全部流回油箱。此时，第三支压力油所控制的压力继电器就动作发出信号，速度级的变换过程开始。

第五条支路，压力油仍从01 往04，05 到40 进入到控制机床总进给的电磁换向阀24D—10B，以控制整个机床进给运动的接通与断开。

通过对液压传动系统图的分析，控制液压缸Ⅲ的换向阀为主轴转速变速阀A。接着，拆开液压缸管接头15、16 后，发现操纵主轴转速变速阀A 时，油管进出油正常。检查油泵压力，从压力表读出P=1.2MPa，油泵压力正常。那么问题究竟出在什么地方?

继续拆卸液压缸Ⅲ，发现此时液压缸活塞用手不能推动。拆卸后，用航空汽油清洗，仔细检查，发现液压缸前端盖处端面有轻微研伤，分析可能前端盖端面损伤导致端面倾斜，使活塞杆导向孔与缸筒内孔不同心，而使活塞杆卡滞，不能正常移动。修理措施，研磨液压缸缸筒两端面，缸筒前端盖后端盖的里侧端面;用金相砂纸抛光活塞、活塞杆外圆;清洗装配，装配时要非常仔细，使液压缸前端盖与缸筒、活塞、活塞杆严格同心，保证活塞在缸筒内滑动自如，然后重铰前端盖与缸筒2 个φ6mm 销孔，配销。装配后，操作工转动主轴转速变速阀A，液压缸Ⅲ移动带动内齿轮20049 与20092 外齿轮啮合，机床主轴传动高速运转正常。

经过此次修理，我们切实认识到机床随机文件的重要性，在设备修理时要充分阅读机床说明书，而且对于说明书中对设备的维护保养要充分执行。此次机床之所以发生液压缸卡滞，则在于液压油的污染和不洁净。所以，对于液压系统的维护，及时更换油液，清洗油箱，按要求和一定的时间周期清洗滤油器至关重要，特别对于加工工件为铸铁材料的工厂而言。