400T-1数控重型卧式车床尾座液压油路的改善

雍强龙

(中国第一重型机械集团有限公司，黑龙江161042)

1 故障现象

轧电制造厂六工段400T-1数控重型卧式车床主要承担着公司200 t以上轴类零件的精加工序，属于重点、核电、精加工机床，其尾座行走由电机、减速机构、蜗杆蜗母牙条实现。2015年上半年由于安装在工件床身的36节蜗母牙条(材质为铸铁)磨损严重后，造成尾座行走主电机电流过大，变频器频发报警，在每次上活、卸活时，需要维修人员手动消除变频器报警来开动尾座，在待备件的后期，只能依靠天车来回移动尾座，严重制约了机床的生产效率，同时也提高了维修人员的劳动强度。此机床自2007年投产截止改善前已经更换了三套蜗母牙条，平均每2.5年更换一套蜗母牙条。每套蜗母牙条的采购费用为15.5万元，导致维修成本高居不下。蜗母牙条的磨损情况见图1。

分厂400T-2数控重型卧式车床尾座行走和320T重型深孔钻镗床床头行走蜗母牙条同样也出现了严重磨损，情况与400T-1完全相同。

2 原因分析

2.1 阻力

尾座启动瞬间阻力过大。尾座、套筒以及附件的总重量大约为100 t。在加工活件的过程中，由于在机床尾座自身重量和压板卡紧力(压板的卡紧力为16×12 MPa)的长时间作用下，尾座与工件床身导轨面紧紧吸贴在一起，造成了尾座在启动时阻力增大(启动时电机的实际电流接近额定值70 A)，阻力最终传递到蜗杆和蜗母牙条间，加剧了蜗母牙条的磨损，是导致蜗母牙条严重磨损的主要原因。

图1 螺母牙条的磨损情况Figure 1 Wear situation of worm teeth

2.2 润滑

2.2.1 原始油路的设计是尾座与导轨面之间简单的润滑，且导轨面间、传动齿轮轴承和蜗杆蜗母牙条间的润滑全部由同一个小流量泵通过分油器来实现润滑。

2.2.2 原始油路的润滑油箱没有液位检测报警，操作者不能及时给润滑油箱加油，可能会导致长时间缺油。

以上两种原因是造成导轨面间、轴承、齿轮和蜗杆蜗母牙条间润滑不到位，甚至有时长时间缺油，进而各部阻力增大，最终传递到蜗杆蜗母牙条之间，加剧了蜗母牙条的磨损。

2.3 尾座启动

由于400T-1数控重型卧式车床属于精加工设备，相对于粗加工设备尾座的启动比较频繁，有时一个班次启动好几次，加剧了蜗母牙条的磨损。

图2 尾座上导轨分布图Figure 2 Distribution of the upper guide track of tailstock

3 改善方案及实施

3.1 计算与泵组的选型

尾座上导轨分为左右两侧，如图2所示。尾座启动瞬间只受自重，现以自重来计算启动瞬间高压油在尾座和导轨面间形成的密闭油腔中产生的浮升力把两导轨分离时油腔油室的压力为：

Pr=W/(2Ab)=9.8×105/(2×0.15555)

=3.15 MPa

式中，负载产生的重力W=mg=9.8×105N。

每侧油腔有效受力面积为：

Ab=3.095×0.015+0.2425×0.015×30

=0.15555 m2

根据库存现有备件和计算出的压力Pr，选用齿轮泵组DZ4-I8.4，具体参数为：齿轮泵流量8.4 L/min，压力6.3 MPa，电机功率2.2 kW，电机转速1440 r/min，符合工作要求。

3.2 改善方案及实施

3.2.1 把原始尾座润滑油路中尼龙管更换成铜管，铜管采用攻丝安装管接头与箱体连接，在尾座上加装一套高压油路，油路由高压齿轮泵组、溢流阀、节流阀、粗精滤芯、检测点等组成。按下尾座启动按钮时，高压油泵先启动，大流量高压油在尾座润滑油槽与工件导轨面之间形成的封闭油腔中瞬间产生浮升力，把吸贴在一起的尾座和床身导轨打分离，在高压油泵启动延时10 s后尾座启动。液压原理图见图3。

3.2.2 把原始尾座导轨的润滑油路改造为蜗杆蜗母牙条、传动部分轴承和齿轮的润滑。通过分油器把900 mm长蜗杆上原始的一点润滑改成均分的三点润滑。

3.3.3 通过对电气控制回路的改善，使改造后的尾座导轨高压油泵、齿轮轴承和蜗杆蜗母牙条润滑油泵与尾座行走同步，恢复油箱油位检测装置，并做报警检测。当尾座油箱缺油时出现报警，尾座停止行走，加油消除报警。

4 改善后的成效

改善后，400T-1尾座在启动瞬间电机电流由原来接近额定值70 A降低到35 A左右，大大降低了蜗杆与蜗母牙条之间的阻力，有效提高了蜗母牙条的使用寿命，寿命由原来的2.5年左右提高到7年左右，降低了维修成本，节约维修成本30万元左右，同时降低了维修人员的劳动强度。

5 结论

400T-1数控重型卧式车床由于尾座自身重量大，并且由于长时间在压板卡紧力的作用下尾座与工件导轨面吸贴在一起，导致尾座启动瞬间阻力加大，加剧了安装在工件床身上36节蜗母牙条的磨损，导致机床尾座出现一系列故障。通过此种改善方法成功解决了此类故障，为今后解决此类故障提供了一种既便捷又高效的方法，具有极大的推广价值。