轉(zhuǎn)臺(tái)氣動(dòng)鎖緊裝置故障分析

林 東，梁 中

（首都航天機(jī)械有限公司，北京 100076）

0 引言

轉(zhuǎn)臺(tái)主要由傳動(dòng)部分和鎖緊部分組成，一般采用伺服電機(jī)帶動(dòng)高精度蝸桿渦輪進(jìn)行分度定位和旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臺(tái)可以將工件夾持在卡盤上或卡盤與頂尖間，并使其旋轉(zhuǎn)、分度和定位的機(jī)床附件，可用于加工中心、鏜床及其他類機(jī)床，是解決高精度分度加工的理想功能部件。

標(biāo)準(zhǔn)的立式加工中心沒有液壓站，需要液壓的部分一般采用氣動(dòng)或氣液組合增壓來完成。轉(zhuǎn)臺(tái)為數(shù)控機(jī)床的選配附件，供客戶選擇，不可能提前考慮液壓站的配備。一般臺(tái)面在400 mm以下第四軸轉(zhuǎn)臺(tái)采用氣壓鎖緊。雖然氣壓鎖緊力矩比油壓鎖緊力矩小，但是可以滿足多數(shù)零件的加工要求。

1 故障現(xiàn)象及診斷

某加工中心VMC-1600 在加工過程中出現(xiàn)報(bào)警“436.A 軸軟過熱繼電器（OVC）”，OVC 即過電流。通過查看伺服負(fù)載監(jiān)控畫面發(fā)現(xiàn)，A 軸轉(zhuǎn)臺(tái)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中負(fù)載比較大、接近80%，不久后就出現(xiàn)報(bào)警。

經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，轉(zhuǎn)臺(tái)只有在旋轉(zhuǎn)過程中負(fù)載比較大，停止時(shí)負(fù)載減小，可能是機(jī)械傳動(dòng)負(fù)載大或是伺服電機(jī)軸承損壞導(dǎo)致。首先將電機(jī)與轉(zhuǎn)臺(tái)皮帶脫開，單獨(dú)測試電機(jī)在空載狀態(tài)下負(fù)載為3%，在正常范圍內(nèi)，可以判斷伺服電機(jī)沒有問題。然后懷疑是電機(jī)后的蝸桿與渦輪的傳動(dòng)部分故障。分解檢查蝸桿及倆端軸承，也未發(fā)現(xiàn)損壞和故障。轉(zhuǎn)臺(tái)的鎖緊是靠氣動(dòng)完成，如果轉(zhuǎn)臺(tái)氣源斷開（氣路斷開轉(zhuǎn)臺(tái)剎車放松），轉(zhuǎn)臺(tái)應(yīng)能旋轉(zhuǎn)，但實(shí)際上在斷氣后的轉(zhuǎn)臺(tái)仍不能轉(zhuǎn)動(dòng)，因此懷疑是氣路故障致使轉(zhuǎn)臺(tái)剎車沒打開、造成負(fù)載增大。

2 氣路控制原理分析

打開轉(zhuǎn)臺(tái)側(cè)蓋，分析氣動(dòng)控制原理，氣動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的鎖緊原理是靠氣缸完成。轉(zhuǎn)臺(tái)接通氣源，氣壓經(jīng)過電磁閥通道口3 通向通道口2 到達(dá)排氣閥P 通道口，然后通過A 通道口到達(dá)氣動(dòng)剎車腔體，活塞前行到達(dá)鎖緊狀態(tài)（圖1）。

當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)需要旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，電磁閥動(dòng)作，通道口2 氣路到通道口4 被截?cái)?，同時(shí)通道口4 與通道口5 聯(lián)通，①號氣路通過消音器排氣，氣動(dòng)剎車部件通過安裝在氣缸底蓋上螺釘中的彈簧回彈使活塞退回原始位置（松開狀態(tài)），氣缸內(nèi)氣體從排氣閥A 通道口到達(dá)R 通道口，最后②號氣路通過消音器排氣，達(dá)到轉(zhuǎn)臺(tái)松開狀態(tài)，轉(zhuǎn)臺(tái)就可以轉(zhuǎn)動(dòng)了。當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)到要求位置時(shí)，電磁閥動(dòng)作，轉(zhuǎn)臺(tái)通過氣動(dòng)碟剎鎖緊。

圖1 氣動(dòng)剎車控制原理

3 機(jī)械結(jié)構(gòu)分析

在分析測試氣路控制正常后，分離轉(zhuǎn)臺(tái)氣動(dòng)剎車裝置、氣缸底蓋、剎車板和剎車片。在拆除剎車裝置后，可以很輕松地轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)，因此可以斷定是由于剎車裝置導(dǎo)致的轉(zhuǎn)臺(tái)高負(fù)載。在分解剎車裝置的過程中，發(fā)現(xiàn)18 個(gè)剎車片磨損的位置各不相同，而且在靜態(tài)時(shí)測量剎車板凸出而且高低不一致，剎車板原始位應(yīng)與底蓋端面高低一致（圖2）。進(jìn)一步分解發(fā)現(xiàn)，氣缸底蓋內(nèi)部及側(cè)壁有嚴(yán)重的銹蝕（圖3）

圖2 正常回到原始位

圖3 氣缸內(nèi)部銹蝕

由于是單一氣缸，氣體推動(dòng)剎車板向前，剎車片與剎車盤緊密貼合鎖緊轉(zhuǎn)臺(tái)，而當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)要旋轉(zhuǎn)的時(shí)候電磁閥切斷氣源，剎車板在8 個(gè)彈簧的反作用下回彈原始位置，使剎車片與剎車盤分離（圖4、圖5）。由于氣缸底蓋內(nèi)腔側(cè)壁的銹蝕導(dǎo)致剎車板不能回彈到底，造成轉(zhuǎn)臺(tái)一直處于摩擦剎車狀態(tài)，長時(shí)間運(yùn)行造成轉(zhuǎn)臺(tái)過負(fù)荷報(bào)警。

圖4 氣動(dòng)剎車板與氣缸底蓋

4 處理及效果

用砂紙和油石俢磨氣缸內(nèi)部銹蝕表面，從新裝配好氣缸，并在轉(zhuǎn)臺(tái)氣路中增加一空氣過濾裝置減少水分，將氣動(dòng)剎車裝置安裝到轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行測試：在沒有接通氣源的情況下可以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)，接通氣源后轉(zhuǎn)臺(tái)被鎖死。與機(jī)床系統(tǒng)連接后控制轉(zhuǎn)臺(tái)，負(fù)載在8%左右滿足加工需求，轉(zhuǎn)臺(tái)恢復(fù)正常。

圖5 剎車片及反作用螺釘