DMU-125P 立臥轉(zhuǎn)換加工中心液壓系統(tǒng)改造

雒補(bǔ)清，古晶晶，孫韋華，劉 亮

（晉西工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西太原 030027）

0 引言

DMU-125P 加工中心是德國(guó)德馬吉機(jī)床有限公司生產(chǎn)的大型高速立臥轉(zhuǎn)換加工中心，有X、Y、Z、C 四個(gè)軸，具備四軸四聯(lián)動(dòng)功能。X、Y、Z 軸為進(jìn)給軸，精度0.001 mm，C 軸為旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，可360°轉(zhuǎn)動(dòng)及分度。該設(shè)備主軸部分為電主軸，BT50 刀柄，最高轉(zhuǎn)速12 000 r/min。主軸頭可180°旋轉(zhuǎn)，根據(jù)工藝需要變?yōu)榇怪敝鬏S或水平主軸。數(shù)控系統(tǒng)為德國(guó)海德漢公司MILLPLUS IT 系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)部分采用西門子伺服驅(qū)動(dòng)611D。

1 液壓系統(tǒng)

該設(shè)備液壓系統(tǒng)包括液壓泵組件和集中式液壓閥組件兩部分，控制機(jī)床的3 個(gè)動(dòng)作，即刀具的夾緊松開(kāi)、主軸頭的鎖緊松開(kāi)、主軸頭旋轉(zhuǎn)（0°～180°）。液壓泵組件安裝在機(jī)床非運(yùn)動(dòng)部位，集中式液壓閥組件的6 個(gè)液壓閥安裝在機(jī)床移動(dòng)立柱上，通過(guò)高壓軟管與液壓泵組件連接。集中式液壓閥組件使用功能正常，而液壓泵組件因其特殊的結(jié)構(gòu)性加上使用時(shí)間長(zhǎng)，近年來(lái)故障頻發(fā)，影響機(jī)床的正常運(yùn)行，需要對(duì)液壓泵組件進(jìn)行改造。

2 液壓泵組件工作原理

DMU-125P 加工中心液壓泵組件包括德國(guó)力士樂(lè)油泵、調(diào)壓閥、壓力繼電器和泄壓閥，液壓泵外形較小、設(shè)計(jì)精巧，型號(hào)為UPE2-10/3.0G17.6/7A-1V-005，其圓柱形電機(jī)及泵體放置于外包的油箱內(nèi)，整個(gè)油箱只能加注7.2 L 液壓油。液壓泵可提供14 MPa（140 bar）壓力，而壓力繼電器的整定值為11.5 MPa（115 bar）。液壓泵采用間斷工作制，當(dāng)油泵起動(dòng)系統(tǒng)壓力達(dá)到11.5 MPa（115 bar）時(shí)停止運(yùn)行，而設(shè)備工作一段時(shí)間壓力下降到一定值時(shí)油泵又自動(dòng)啟動(dòng)；再次達(dá)到11.5 MPa（115 bar）后泵又停止，如此循環(huán)往復(fù)、自動(dòng)運(yùn)行。液壓泵組件工作原理見(jiàn)圖1。

3 液壓泵組件故障分析

設(shè)備自2003 年投入使用以來(lái)液壓泵一直運(yùn)行正常，直到2015 年初次出現(xiàn)故障，表現(xiàn)為主軸頭不能正常進(jìn)行水平和垂直方式轉(zhuǎn)換。檢查過(guò)程中在液壓回路上安裝一塊壓力表后發(fā)現(xiàn)是系統(tǒng)壓力下降所致，即由正常的11.5 MPa（115 bar）下降到6 MPa（60 bar）左右。檢查管路和各閥無(wú)異常，拆開(kāi)油泵進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)泵體底部葉輪軸磨損嚴(yán)重且電機(jī)軸存在松脫現(xiàn)象，導(dǎo)致油泵工作時(shí)系統(tǒng)壓力不能正常建立。更換泵體備件后故障消除。使用3 年后，液壓泵組件控制回路出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，即斷路器頻繁跳閘，且泵體外殼發(fā)熱嚴(yán)重，用壓縮空氣冷卻后合上斷路器可繼續(xù)工作，但泵體溫度相較以前還是偏高，不能長(zhǎng)久連續(xù)運(yùn)行。分析原因是液壓回路中存在一定的內(nèi)泄現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力下降后液壓泵頻繁起動(dòng)，而泵運(yùn)行產(chǎn)生的熱量使液壓泵組件整體溫度升高，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

圖1 液壓泵組件工作原理

4 改造思路及方案

根據(jù)故障情況決定將液壓泵組件進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造?？紤]到原來(lái)的液壓泵是間斷工作制，而設(shè)備使用多年后液壓回路存在內(nèi)泄情況，因此決定選用長(zhǎng)期工作制的液壓泵和電機(jī)以克服回路內(nèi)部的壓力損失。新的液壓站需要增加一個(gè)200 L 油箱，長(zhǎng)×寬×高=800 mm×500 mm×500 mm，油箱配置油泵、蓄能器、過(guò)濾器、調(diào)壓閥、壓力繼電器、冷卻裝置等。液壓泵電機(jī)功率4 kW，仍選用力士樂(lè)產(chǎn)品，該泵可提供壓力最大為28 MPa（280 bar），根據(jù)設(shè)備要求將系統(tǒng)壓力調(diào)整為14 MPa（140 bar），壓力繼電器整定值調(diào)整為11.5 MPa（115 bar）。改造選用的元件明細(xì)見(jiàn)表1。改造后實(shí)物見(jiàn)圖2。

5 改造后的安裝調(diào)試

將原來(lái)的液壓泵組件拆除，新的液壓站放置于機(jī)床旁，將高壓油管從液壓站連接到液壓閥組件處，從控制柜內(nèi)液壓泵啟動(dòng)接觸器連接380 V AC 電源到液壓泵，壓力繼電器信號(hào)仍與原來(lái)的信號(hào)點(diǎn)連接。清洗干凈油箱，加注46#液壓油180 L。因新液壓電機(jī)功率4 kW，原電機(jī)功率3 kW，因此控制柜內(nèi)液壓泵斷路器需要更換，用國(guó)產(chǎn)DZ108/10A 的斷路器替代原來(lái)容量較小的斷路器，根據(jù)電機(jī)額定電流8.3 A 將斷路器整定電流調(diào)整為8.7 A。

表1 改造選用元件及規(guī)格型號(hào)

機(jī)床開(kāi)機(jī)進(jìn)入就緒狀態(tài)后，同時(shí)按CLEAR+F10 按鈕后液壓泵即開(kāi)始運(yùn)行。按照傳統(tǒng)慣例，液壓系統(tǒng)更換油管、油泵等元件后系統(tǒng)中會(huì)有氣體存在，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，在機(jī)床正式動(dòng)作時(shí)需要進(jìn)行排氣。先操作刀具夾緊松開(kāi)按鈕觀察 E86、E87 信號(hào)，E87=1 說(shuō)明刀具已夾緊，E86=1 說(shuō)明刀具已松開(kāi)，動(dòng)作正常后安裝一把刀具到主軸上，用手扳動(dòng)刀具檢查其夾緊是否牢固。然后再操作主軸頭鎖緊松開(kāi)動(dòng)作，查看主軸頭鎖緊松開(kāi)信號(hào)是否到位，信號(hào)E88=1（Clamping clamped）說(shuō)明主軸頭已鎖緊，E89=1（Clamping released）說(shuō)明主軸頭已松開(kāi)。最后檢查主軸頭的位置信號(hào)，水平位置時(shí)E30=1（Position Swivel cutter head horizontal），旋轉(zhuǎn)到垂直位置時(shí)E31=1（Position Swivel cutter head Vertical），這兩個(gè)信號(hào)正常后說(shuō)明液壓系統(tǒng)工作正常。

6 改造效果

改造后使用一年多來(lái)，液壓系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，機(jī)床由液壓驅(qū)動(dòng)的刀具夾緊松開(kāi)、主軸頭立臥轉(zhuǎn)換、主軸頭鎖緊松開(kāi)等動(dòng)作均運(yùn)行正常，未再出現(xiàn)液壓系統(tǒng)過(guò)熱、立臥轉(zhuǎn)換不到位等問(wèn)題。

圖2 改造后的液壓系統(tǒng)