Z3050搖臂鉆床常見機械故障的維修

胡輝春

（湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，湖南 長沙410100）

Z3050搖臂鉆床適用于在中、大型零件上進行鉆孔、擴孔、鉸孔、锪平面及攻螺紋等工作，是一種主要承擔孔加工的萬能通用機床。該機床具有操縱靈活、價格低廉、加工范圍大、結(jié)構(gòu)緊湊、維護成本低等優(yōu)點，在我國廣大工業(yè)企業(yè)中得以普遍使用，在目前非數(shù)控孔加工設(shè)備中運用最為廣泛。但是生產(chǎn)實踐中，該機床存在部分機械故障高發(fā)問題，以下針對部分常見的機械故障進行分析判斷，闡述故障排除方法及預防措施。

1 立柱過緊

如圖1所示，立柱夾緊的原理是油缸無桿腔通入壓力油，推動菱形塊張開，通過杠桿迫使外柱下行，使內(nèi)外立柱底部的錐面壓緊，實現(xiàn)立柱的夾緊。立柱松開的原理是錐面的脫開，是由裝在外柱上部的圓板彈簧3抬起外柱實現(xiàn)的。調(diào)節(jié)杠桿支點螺母7，可以調(diào)整立柱夾緊力矩。該機床立柱夾緊規(guī)范為在搖臂末端施加1600N水平力，立柱不得回轉(zhuǎn)，松開后施加30 N水平力即可轉(zhuǎn)動，超過30 N水平力而立柱不能回轉(zhuǎn)，即可認為立柱過緊。

圖1 立柱機構(gòu)

出現(xiàn)立柱過緊的主要原因為立柱夾緊機構(gòu)調(diào)整不當或者圓板彈簧上的M12內(nèi)六角螺釘5部分斷裂所致。

判斷與調(diào)整、故障處理的方法如下：

（1）立柱處于放松狀態(tài)，旋松調(diào)節(jié)螺母7，使杠桿處于自由狀態(tài)，此時可以觀察圓板彈簧上6個M12內(nèi)六角螺釘是否完整，如果有斷裂需取出更換10.9級以上同等規(guī)格螺釘。

（2）如果6個M12內(nèi)六角螺釘完好，用專用扳手仔細檢查6個螺釘擰緊力矩是否均勻一致。當故障出現(xiàn)時，一般該6個螺釘已經(jīng)嚴重失調(diào)，此時不能用扳手隨意擰緊，否則因螺釘受力不一致而極易斷裂。正確的調(diào)整方法是完全放松所有螺釘，在內(nèi)外立柱錐面自由接觸狀態(tài)下，嚴格按照圓形結(jié)構(gòu)成組螺釘?shù)臄Q緊工藝進行擰緊，當所有螺釘受力后，每次擰緊角度不大于15°，直到立柱錐面脫開，搖臂推動順暢為止。整個過程應該嚴格保證每個螺釘?shù)呐ぞ匾恢?，一致性程度越高?個螺釘受力越均勻，使用周期就越長。

值得注意的是，圓板彈簧上內(nèi)六角螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)一定要適度，使內(nèi)外錐面完全脫開立柱回轉(zhuǎn)力矩符合要求即可。調(diào)整量過大，會引起內(nèi)外錐面間隙過大，立柱夾緊時施加在圓板彈簧上的壓力也會相應增加，導致出現(xiàn)立柱無法夾緊的現(xiàn)象。

（3）該故障的預防措施為定期調(diào)整圓板彈簧螺釘，一般建議在每季度進行一次預防性調(diào)整，在調(diào)整合適的情況下，基本可以杜絕該故障發(fā)生。

圖2 螺釘調(diào)節(jié)順序

2 主軸變速失效

該故障外在表現(xiàn)為主軸變速緩慢或者完全不能變速。

該機床主軸變速為全液壓變速，由安裝在主軸箱頂部的操縱閥和預選閥來控制機床的變速、正反轉(zhuǎn)、制動、空擋等動作。在變速過程中，高壓油進入預選閥，推動各變速油缸，帶動滑移齒輪變速同時正反轉(zhuǎn)油缸也分別通過小孔進入高壓油，由于正反轉(zhuǎn)油缸的面積不等，（正轉(zhuǎn)大于反轉(zhuǎn)）使壓緊摩擦片的撥叉有較小的力壓緊正轉(zhuǎn)達摩擦片，可使得傳動鏈得到啟動。

操縱機床進行變速，當明顯感覺箱體內(nèi)齒輪油有變速嚙合的聲音，主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)啟動反應靈敏，但是主軸轉(zhuǎn)速與標牌不一致或者完全無動作，此時應該打開上蓋，拆除主軸部分的四個變速油缸缸體，逐一檢查各軸有無機械故障。

當主軸變速感覺異常緩慢、正反轉(zhuǎn)操縱遲鈍，此時應該懷疑為機床變速油壓過低所致。而引起變速油壓過低的主要原因有進油濾網(wǎng)堵塞和變速系統(tǒng)操縱泵損壞、油路油管漏油所致。油管漏油可以通過簡單觀察做出判斷，這里主要分析前兩種故障的判斷方法。

2.1 進油濾網(wǎng)堵塞

進油濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，拆除主軸箱頂部蓋板，啟動主軸，觀查系統(tǒng)進油管1內(nèi)部有無氣泡流經(jīng)，如果有氣泡流動的現(xiàn)象，基本可以認為進油濾網(wǎng)堵塞。因濾網(wǎng)堵塞，工作時濾網(wǎng)內(nèi)部實際油位降低，在吸油過程中空氣經(jīng)過濾網(wǎng)與進油管連接處的縫隙進入系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)油壓。

圖3 進油濾網(wǎng)

此故障處理相對簡單，更換液壓油，清洗濾網(wǎng)，基本可以解決。值得注意的是機床主軸箱左側(cè)底部裝有一根放油管，此處放油較為費時，但是容易保證油液不泄露。油液放完后，仍然有必要拆除濾網(wǎng)進行徹底清洗。液壓油建議更換周期為正常使用不超過一年，惡劣環(huán)境下每半年一換，主軸箱每次拆修后應當在運行一個班次左右更換油液。

2.2 變速系統(tǒng)操縱泵損壞

此故障的判斷方法為開啟主電機，拆除主軸箱頂部蓋板，啟動主軸，同時觀查系統(tǒng)進油管1和油泵排油管，如果出現(xiàn)進油管內(nèi)無氣泡，排油管內(nèi)有大量氣泡流經(jīng)，排除掉進油管及接頭滲漏可能后，基本可以確定油泵磨損過度，需考慮更換。

此類故障不可單獨憑系統(tǒng)的測定壓力值來判斷油泵是否可用，一旦液壓系統(tǒng)進入空氣，液壓油剛性急劇下降，會造成液壓系統(tǒng)響應變慢，效率降低，影響機床的響應速度，降低操縱性能。所以必須針對氣體進入的原因進行排除。

3 平衡鏈條斷裂故障

如圖4所示，該型號鉆床主軸為垂向布局，主軸平衡采用凸輪—螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，通過凸輪使主軸部件的重力與彈簧力保持平衡，通過螺釘2可以調(diào)整平衡力。連接主軸平衡凸輪與彈簧的部件為一條08B-1型單排滾子鏈條。因搖臂鉆操作的特點，主軸上下移動極其頻繁，平衡鏈條在主軸重力與凸輪彎折力矩、彈簧力的綜合作用下，容易出現(xiàn)斷裂故障，幾乎每臺搖臂鉆床均發(fā)生過該故障而引起停機。

圖4 主軸平衡機構(gòu)

3.1 平衡鏈條的更換

該零件更換有一定操作難度。拆除前必須將主軸箱移動至遠端極限鎖緊，再將主軸移動至上死點，必要時加以支承，拆裝過程嚴防主軸掉落引發(fā)事故。調(diào)整主軸位置，使得凸輪上的銷孔位置處于最上方，拆除鏈條連接銷釘，隨后可以將平衡鏈條及彈簧機構(gòu)整體從箱體內(nèi)部取出。從筒體中取出彈簧時為避免彈出傷人，可以用另外的鉆床主軸壓住彈簧座，再拆除緊定螺釘后，取出彈簧。

安裝時同樣將上述部件整體安裝好，將底部調(diào)節(jié)螺釘順時針擰到低，整體插入箱體內(nèi)部。與凸輪連接時可以先不考慮鏈條走向，在連接銷釘裝完后，再理順鏈條走向，保證與凸輪的接觸，再將彈簧總成安裝到位。

3.2 故障隱患的排除

該故障發(fā)生的主要原因除開操作頻繁以外，還有彈簧底座角度不正確、凸輪軸松動等。

關(guān)于彈簧底座角度的問題，是很多初學者易犯錯誤，導致鏈條承受不必要的扭矩，引發(fā)脫節(jié)、銷軸斷裂等問題。避免的方法是在壓裝彈簧底座時，注意擺正角度，判斷的依據(jù)是觀測底座上的銷軸軸線與筒體外圓上的腰形定位孔是否垂直。當壓裝完成后根據(jù)鏈條朝向再次進行檢查確認。

凸輪軸的松動很容易被忽視。凸輪軸松動后，凸輪中心線平面與鏈條走向不同軸，極易使鏈條早期斷裂。所以為保險起見，拆除鏈條后必須對凸輪軸進行緊固。緊固螺釘在主軸箱體下部后側(cè)，需要制作專用內(nèi)六角扳手。

4 鎖緊機構(gòu)故障

該機床主軸箱、立柱和搖臂夾緊，都采用了菱形塊這個典型結(jié)構(gòu)，在維修和使用中可能出現(xiàn)下述現(xiàn)象，即按住夾緊按鈕時能夾緊，手一離開夾緊按鈕就松開。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是菱形塊和承壓塊角度方向裝錯，或者是距離H不適當（圖5），菱形塊立不起來，這是由于夾緊力調(diào)的太大或者夾緊液壓系統(tǒng)壓力不夠所致。

4.1 油壓過低

該機床搖臂、主軸箱及立柱夾緊均采用菱形塊機構(gòu)，液壓系統(tǒng)油壓要求為2.5～3 MPa。當出現(xiàn)夾緊力矩不夠的現(xiàn)象時，可以考慮是液壓系統(tǒng)壓力不足所致。

圖5 菱形塊機構(gòu)

判斷依據(jù)是在夾緊油泵上方的電磁閥底座上加工有測壓專用的接口，接入壓力表，啟動夾緊電機就可以測壓。注意測壓操作時重點檢測鎖緊油路油壓。

一般油壓在2 MPa以上均可以正常使用，低于1.8 MPa后夾緊系統(tǒng)一般無法正常運行。在沒有油壓表的情況下，也可以根據(jù)各個主軸箱夾緊力矩來進行判斷。正常情況下，主軸箱夾緊后在移動手輪邊緣施加400牛頓圓周力，主軸箱不得松動。如果達不到以上力矩要求，調(diào)整菱形塊機構(gòu)后，又出現(xiàn)無法夾緊的現(xiàn)象，基本可以判斷為夾緊油壓過低。

故障原因的確定必須先排除外部泄漏后，再拆卸夾緊油泵進行檢查。尤其應該注意檢查油泵與油泵座連接處的兩個O形密封圈是否完好，避免誤判而更換夾緊油泵。如果確定為夾緊油泵磨損，更換后需徹底清洗夾緊油池，以延長油泵工作壽命。

4.2 搖臂夾緊故障

相比主軸箱夾緊與立柱夾緊，搖臂夾緊機構(gòu)故障易發(fā)，且不易被發(fā)現(xiàn)，容易被忽視。搖臂夾緊過松，會導致加工時搖臂在立柱表面微量擺動，影響孔加工質(zhì)量。立柱夾緊過緊，則易導致?lián)u臂夾緊油缸因推力不足，不能壓緊搖臂夾緊位置檢測開關(guān)，夾緊電機長期通電運行而燒毀夾緊電機。

對于該故障的解決方法重在調(diào)整，即在機床通電，搖臂處于靜止位置時夾緊油泵電機不得無故自行啟動，如果有自行啟動現(xiàn)象，說明調(diào)節(jié)過緊。調(diào)節(jié)前需拆除搖臂左端蓋板，將上下兩個與夾緊杠桿相連接的調(diào)節(jié)螺釘松開，同時將夾緊位置檢測開關(guān)上移，此時油缸會在液壓推動下上行直至菱形塊完全豎起自鎖，調(diào)整夾緊位置檢測開關(guān)剛好接觸活塞桿頂部的彈片，使油泵電機自行停止即可。

5 結(jié)語

搖臂鉆床結(jié)構(gòu)相對復雜，維修過程牽涉到機電液各個方面，維修工作前必須仔細通過故障現(xiàn)象加以分析，明確故障點后再著手維修。故障處理需徹底，杜絕同一故障重復發(fā)生，這樣才能更好地發(fā)揮維修工作的生產(chǎn)保障機能。