Tx619A/1 臥式鏜床主軸傳動無高速故障分析

陜西重型汽車有限公司汽車裝備制造廠 (西安 710200)李紅興 鄧呈峰

Tx619A/1 臥式鏜床適用于點位和直線切削加工工藝要求，具有粗精加工工藝性能，主要用于多工序的箱體形零件的孔及平面加工;可用于車削外圓柱面，切孔內(nèi)環(huán)形槽及利用絲錐加工公英制螺紋等工作。制造車間主要用來進(jìn)行汽車零部件的加工制造，工件材料主要為鑄鐵、鑄鋼。

2012 年10 月，我們在使用機(jī)床時，發(fā)現(xiàn)設(shè)備突然無高速，即主軸旋轉(zhuǎn)無n=105～1 000r/min 速度。當(dāng)時，正在查閱技術(shù)資料，擬制修理方案準(zhǔn)備修理時，在操作工反復(fù)操作及調(diào)試下，機(jī)床恢復(fù)了正常運轉(zhuǎn)。

設(shè)備運行于2013 年5 月，此故障又重新出現(xiàn)，無論操作工怎么努力，機(jī)床主軸一直無n=105～1 000r/min速度。查閱機(jī)床隨機(jī)圖樣主變速箱部分，機(jī)床無高速是因為20049 內(nèi)齒輪與20092 外齒輪不能正常嚙合，從而機(jī)床Ⅲ軸不能獲得高速傳動。而控制20049 齒輪滑動的撥叉則由液壓缸Ⅲ驅(qū)動在Ⅲ軸上滑動，以控制傳動齒輪副的脫開及嚙合。液壓缸驅(qū)動齒輪如圖1 所示。

圖1

在此，我們重點分析機(jī)床的液壓傳動系統(tǒng)，即控制液壓缸的動作。液壓傳動中，最重要的因素即壓力與流量。我們分析有以下原因造成齒輪20049 與20092 不能正確嚙合:①傳動軸內(nèi)外花鍵齒形啃傷、變形、彎曲。②嚙合內(nèi)外齒輪的齒形是否變形、損壞，端面齒形是否發(fā)生嚴(yán)重啃傷。③控制液壓缸直線運動的卡滯、變形，即液壓缸不動作。而液壓缸不動作的原因，不外乎液壓缸本身活塞、缸筒的泄漏、研傷、卡滯，換向閥是否正常輸送油液，液壓泵輸出的油液的壓力、流量是否符合機(jī)床說明書的要求。而油液的壓力、流量則通過換向閥(即本例中主軸轉(zhuǎn)速變速閥)輸送至液壓缸。

設(shè)備修理過程中，維修人員拆下?lián)懿?、液壓缸，檢查20049 與20092 內(nèi)外齒輪齒形正常。用手推動20049 齒輪在Ⅲ軸花鍵上滑動，靈活自如，內(nèi)外齒輪嚙合十分輕松，由此斷定，傳動花鍵軸、軸上傳動齒輪、支承軸承均完好，機(jī)械傳動零件無任何問題。在這里，有必要補(bǔ)充一點，修理機(jī)械傳動時，傳動軸的支承軸承至關(guān)重要，其使用質(zhì)量將是軸上零件失效的直接原因和重要因素。若支承軸承磨損失效，將導(dǎo)致傳動軸軸向竄動，徑向擺動，再引起傳動齒輪啃齒、折齒等，從而導(dǎo)致整個軸系的報廢，嚴(yán)重時會引起整個箱體的損壞。

然后，檢查液壓缸Ⅲ，發(fā)現(xiàn)液壓缸內(nèi)孔、端面，活塞外圓均無明顯損傷劃痕，表面粗糙度值眼觀可達(dá)Ra=0.4μm。由于設(shè)備于2000 年投產(chǎn)，我們懷疑由于液壓缸工作時間長，磨損引起液壓缸內(nèi)孔活塞外圓間隙大，而引起液壓缸泄漏，再導(dǎo)致液壓缸竄腔不動作。借來內(nèi)徑量表、外徑千分尺，測量液壓缸內(nèi)孔尺寸φ50.02mm，活塞外圓直徑50mm，間隙只有0.02 mm，在正常范圍內(nèi);且液壓缸內(nèi)孔、活塞外圓的圓柱度均小于0.005mm，而且裝配時用手可以很輕松地裝進(jìn)，不需借助木榔頭等輔助工具就能裝入。因此，認(rèn)為液壓缸功能正常，裝配機(jī)床后，只動作了一下，就停止不動，關(guān)閉液壓泵后，未裝配撥叉，用手推動活塞桿(活塞、活塞桿為一體)，完全不能推動。懷疑液壓缸油腔憋油，拆卸油管，液壓缸依舊不能推動。

那是什么原因引起液壓缸不能動作呢?未裝配機(jī)床時，液壓缸活塞桿用手就能推動，裝上機(jī)床后，液壓缸完全不能動作，是不是控制液壓缸的換向閥不能正常供油呢?

接下來，我們的目光聚集在主軸轉(zhuǎn)速變速閥(即換向閥)(見圖2)上，但由于主軸轉(zhuǎn)速變速閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油管接頭繁多，拆卸更換非常困難，但問題是更換主軸轉(zhuǎn)速變速閥，就一定能解決問題嗎?現(xiàn)在，我們重點分析機(jī)床液壓傳動系統(tǒng)圖。從分析液壓傳動系統(tǒng)圖可知，液壓系統(tǒng)的功能主要有:①為齒輪變速服務(wù)，變換主運動的轉(zhuǎn)速及進(jìn)給運動的進(jìn)給量。②為進(jìn)給執(zhí)行系統(tǒng)中的總“接通”與“斷開”提供服務(wù)。③為主軸箱的全部傳動機(jī)構(gòu)的自動循環(huán)潤滑服務(wù)。

圖2

液壓傳動系統(tǒng)圖如圖3 所示。

圖3

當(dāng)油泵電動機(jī)起動時，齒輪油泵CB—B10 進(jìn)行工作，經(jīng)過粗精濾油器的油液就輸出到由兩個P—B25B 溢流閥控制的各條支路。平常工作時是由一常開電磁換向閥22D—10BH 支配的溢流閥控制，潤滑系統(tǒng)壓力P1=0.8～1.0MPa 進(jìn)行工作，而其溢出的壓力油就供給自動循環(huán)的潤滑系統(tǒng)。

當(dāng)機(jī)床主軸變換速度時，電磁換向閥22D—10BH 通電關(guān)閉，另一溢流閥P—B25B 控制系統(tǒng)壓力P=1～1.5MPa 進(jìn)行短時間工作。壓力油通過精濾油器后分下述五條支路進(jìn)行。

第一條支路，壓力油從01 往03 壓力繼電器DP—25，以控制主電動機(jī)的開動。如果系統(tǒng)的工作壓力偶然低于預(yù)先規(guī)定的壓力時，則壓力繼電器DP—25 動作，使機(jī)床主電動機(jī)停止開動，以防止設(shè)備加工過程中出現(xiàn)傷害事故。

第二條支路，壓力油仍從01 往04、05、06，然后均各自進(jìn)入進(jìn)給量變速閥10 及主軸轉(zhuǎn)速變速閥20中，通過10 或20 旋轉(zhuǎn)變換閥(機(jī)械變速傳動中的速度變換選擇閥)，就按需分頭進(jìn)入六個推動變速齒輪撥叉的液壓缸，以實現(xiàn)變速傳動齒輪的滑移，而達(dá)到機(jī)械變速傳動的目的。

第三條支路，壓力油仍從01 到04，然后通過較長的管道，使油液較緩慢地按31、32、33、34、35、36、37、38 的線路流入39 的另一壓力繼電器DP—25，以控制當(dāng)變速齒輪按所需變換的正確位置嚙合好后，立即發(fā)出信號給主軸電動機(jī)正常起動運轉(zhuǎn)。該支壓力油所通過的路線是與六個聯(lián)接變速齒輪的活塞桿竄通;假若六個活塞中任一個活塞不在規(guī)定的位置(根據(jù)變速齒輪規(guī)定的嚙合位置)，則該支油路不通。因此，該支油路所通向的壓力繼電器就無壓力，于是就控制住了主電動機(jī)不能正常運轉(zhuǎn)，直至所有活塞桿都移動到規(guī)定的位置時，壓力繼電器才發(fā)出變速完畢信號的自動過程。

第四條支路，壓力油仍從01 往04、05、06 到07，準(zhǔn)備進(jìn)入變速控制閥A 及B，另外第三支壓力油也準(zhǔn)備進(jìn)入變速控制閥A 及B。當(dāng)變速控制閥A 及B的手把推向前時(圖示為正常向后的位置)，此支和第三支壓力油就全部流回油箱。此時，第三支壓力油所控制的壓力繼電器就動作發(fā)出信號，速度級的變換過程開始。

第五條支路，壓力油仍從01 往04，05 到40 進(jìn)入到控制機(jī)床總進(jìn)給的電磁換向閥24D—10B，以控制整個機(jī)床進(jìn)給運動的接通與斷開。

通過對液壓傳動系統(tǒng)圖的分析，控制液壓缸Ⅲ的換向閥為主軸轉(zhuǎn)速變速閥A。接著，拆開液壓缸管接頭15、16 后，發(fā)現(xiàn)操縱主軸轉(zhuǎn)速變速閥A 時，油管進(jìn)出油正常。檢查油泵壓力，從壓力表讀出P=1.2MPa，油泵壓力正常。那么問題究竟出在什么地方?

繼續(xù)拆卸液壓缸Ⅲ，發(fā)現(xiàn)此時液壓缸活塞用手不能推動。拆卸后，用航空汽油清洗，仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)液壓缸前端蓋處端面有輕微研傷，分析可能前端蓋端面損傷導(dǎo)致端面傾斜，使活塞桿導(dǎo)向孔與缸筒內(nèi)孔不同心，而使活塞桿卡滯，不能正常移動。修理措施，研磨液壓缸缸筒兩端面，缸筒前端蓋后端蓋的里側(cè)端面;用金相砂紙拋光活塞、活塞桿外圓;清洗裝配，裝配時要非常仔細(xì)，使液壓缸前端蓋與缸筒、活塞、活塞桿嚴(yán)格同心，保證活塞在缸筒內(nèi)滑動自如，然后重鉸前端蓋與缸筒2 個φ6mm 銷孔，配銷。裝配后，操作工轉(zhuǎn)動主軸轉(zhuǎn)速變速閥A，液壓缸Ⅲ移動帶動內(nèi)齒輪20049 與20092 外齒輪嚙合，機(jī)床主軸傳動高速運轉(zhuǎn)正常。

經(jīng)過此次修理，我們切實認(rèn)識到機(jī)床隨機(jī)文件的重要性，在設(shè)備修理時要充分閱讀機(jī)床說明書，而且對于說明書中對設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)要充分執(zhí)行。此次機(jī)床之所以發(fā)生液壓缸卡滯，則在于液壓油的污染和不潔凈。所以，對于液壓系統(tǒng)的維護(hù)，及時更換油液，清洗油箱，按要求和一定的時間周期清洗濾油器至關(guān)重要，特別對于加工工件為鑄鐵材料的工廠而言。