張偉/中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部經(jīng)營(yíng)部電站鑄鍛件科

400T立式車銑床靜壓導(dǎo)軌研傷原因分析及解決措施

張偉/中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司鑄鍛鋼事業(yè)部經(jīng)營(yíng)部電站鑄鍛件科

中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司在2007年安裝的型號(hào)為 SMVTM1250X55／400L－NC的數(shù)控單立柱移動(dòng)立式車銑床。其加工活件最大回轉(zhuǎn)直徑12.5m，最大高度5.5m，最大工件重量400T。本文結(jié)合設(shè)備維修管理實(shí)際，通過(guò)查找工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌研傷的原因和對(duì)問題的處理方法，以達(dá)到恢復(fù)機(jī)床加工精度及使用壽命的目的，為今后的工作積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

一、機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)及性能

該機(jī)床的主要傳動(dòng)由160K W直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可控硅無(wú)級(jí)調(diào)速；二級(jí)齒輪變速箱，由電磁滑閥控制變速油缸，變速撥叉推動(dòng)變速齒輪實(shí)現(xiàn)兩級(jí)機(jī)械變速，使工作臺(tái)獲得0.16－16r／min的轉(zhuǎn)速，即一檔0.16－4r／min，二檔0.64－16r／min。

工作臺(tái)部分由工作臺(tái)、工作臺(tái)底座、主軸部分及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，主軸徑向采用FAG高精度雙列圓柱滾子軸承NN49／670K／P4定心，其內(nèi)環(huán)具有錐孔，可以調(diào)整徑向間隙，以保證主軸的回轉(zhuǎn)精度。同時(shí)，工作臺(tái)采用具有預(yù)緊載荷的恒流靜壓導(dǎo)軌，工作臺(tái)導(dǎo)軌分24個(gè)油腔，以實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)不同工件重量條件下均能獲得符合要求的油膜厚度和工作臺(tái)端面精度，在工作臺(tái)基座上安裝有位移傳感器和溫度傳感器，以監(jiān)測(cè)靜壓導(dǎo)軌油膜厚度和油溫。工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌的供油根據(jù)工件重量分為五檔（如表1），如需換擋時(shí)，需將工件裝卡在工作臺(tái)上，然后再換檔。

表1 噸位與檔位關(guān)系

工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌工作原理：工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌由4臺(tái)靜壓前置泵通過(guò)齒輪分油器向24個(gè)腔供油，4個(gè)靜壓前置泵安裝在一個(gè)減速箱體上，由一個(gè)變頻電機(jī)通過(guò)減速箱傳遞給4個(gè)靜壓前置泵動(dòng)力。同時(shí)，電機(jī)端安裝有一個(gè)飛輪，在機(jī)床突然斷電時(shí)起到靜壓保護(hù)作用，斷電15s內(nèi)仍能保證給靜壓導(dǎo)軌供油。

二、工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌研傷原因分析及解決措施

1.靜壓導(dǎo)軌研傷原因分析。機(jī)床在加工活件過(guò)程中發(fā)現(xiàn)主電機(jī)電流表波動(dòng)異常，機(jī)床出現(xiàn)靜壓流量不足、油膜厚度過(guò)低報(bào)警，但由于機(jī)床所加工的活件工期短，為了不拖延交貨期，必須短期內(nèi)加工完成，因此沒有停機(jī)，機(jī)床繼續(xù)工作。經(jīng)一天以后，活件加工完成，對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢修，將工作臺(tái)翻起，發(fā)現(xiàn)齒圈已經(jīng)脫落，工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌嚴(yán)重研傷。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)研究分析，造成該事故的原因主要有以下幾方面：

（1）齒圈脫落主要是機(jī)床出廠時(shí)齒圈螺栓沒有完全把牢，同時(shí)維修班組也沒有定期的對(duì)螺栓進(jìn)行緊固。

（2）齒圈脫落后與工作臺(tái)基座相互摩擦造成大量鑄鐵粉末混入液壓油，嚴(yán)重污染了液壓油，從而也造成了靜壓前置泵的磨損，導(dǎo)致靜壓流量不足和油膜厚度過(guò)低報(bào)警。

（3）在檢查靜壓前置泵的傳動(dòng)變速箱時(shí)發(fā)現(xiàn)箱體內(nèi)齒輪磨損嚴(yán)重，軸承大部分損壞，仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，減速箱內(nèi)結(jié)構(gòu)為一個(gè)主動(dòng)的斜齒輪帶動(dòng)四個(gè)均為右旋的從動(dòng)齒輪，這樣就造成了四組傳動(dòng)均產(chǎn)生了一個(gè)方向上的軸向力，嚴(yán)重的減少了主動(dòng)軸上的軸承使用壽命，一旦軸承損壞，就會(huì)導(dǎo)致齒輪磨損，最終導(dǎo)致油泵不能正常供油。

（4）臺(tái)靜壓前置泵通過(guò)齒輪分油器箱24個(gè)腔供油，原則上要求供油點(diǎn)按一定順序相互間隔的，但經(jīng)檢驗(yàn)測(cè)試每臺(tái)泵的供油點(diǎn)都是相鄰的，如果一但有一臺(tái)泵不能正常工作，工作臺(tái)就會(huì)受力不均，不僅靜壓導(dǎo)軌不能正常平衡上浮，還會(huì)是靜壓導(dǎo)軌加重磨損；

l一些油管接頭處以及一些回油部分存在漏油現(xiàn)象，造成部分液壓油流到郵箱外部，使得系統(tǒng)供油不足。

2.解決措施。

（1）工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌的修復(fù)。工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌研傷程度較深，且整個(gè)圓周（直徑7m）范圍內(nèi)都已研傷，最根本的解決辦法就是更換新的靜壓導(dǎo)軌，但這需要很高的成本，且生產(chǎn)周期很長(zhǎng)。因此，首先考慮的方法是使用專業(yè)的導(dǎo)軌修復(fù)劑，其固化后具有硬度高、耐磨、耐高溫等特性，經(jīng)討論研究，導(dǎo)軌研傷面積較大，長(zhǎng)年累月的處于浸油環(huán)境，修復(fù)劑可能會(huì)脫落，這樣就不能從根本上解決問題；其次，想到的方案是將整個(gè)靜壓導(dǎo)軌到機(jī)床上加工，將研傷的部分加工去掉，但是，研傷處最深部分有10mm左右深。若是加工，那么去掉的尺寸過(guò)大，與工作臺(tái)關(guān)聯(lián)的很多相關(guān)件尺寸都不能滿足要求，那么相關(guān)部件都需要更換，最終方案也未能通過(guò)；最后，研究決定將靜壓工作臺(tái)導(dǎo)軌表面加工去掉20mm，同時(shí)在鑄造車間鑄造40塊材料為HT200的鑄鐵板，厚度為25mm，再將鑄鐵板在銑床上加工成扇形板，要求兩面表面粗糙度達(dá)到Ra3.2。將加工后的扇形鑄鐵板用螺釘緊固到加工后的靜壓導(dǎo)軌上，然后到機(jī)床上進(jìn)行加工，使所有鑄鐵板表面在一個(gè)平面上即可。最后再對(duì)加工后的導(dǎo)軌表面進(jìn)行手工精刮研，以保證靜壓導(dǎo)軌自身的涵油。

（2）工作臺(tái)基座的修復(fù)。首先，使用拋光機(jī)對(duì)工作臺(tái)基座表面進(jìn)行拋光，將研傷較重部位磨平，然后以靜壓導(dǎo)軌為基準(zhǔn)，利用手工對(duì)工作臺(tái)基座進(jìn)行精刮研，使靜壓導(dǎo)軌與工作臺(tái)基座有完好的接觸率。

（3）靜壓前置泵減速箱的改進(jìn)。將減速箱內(nèi)主動(dòng)齒輪改為人字形齒輪，使主動(dòng)齒輪獲得兩個(gè)旋向，再將從動(dòng)齒輪中其中兩個(gè)齒輪改為左旋。經(jīng)計(jì)算比較，主動(dòng)軸上的軸向力在不考慮其他因素的情況下，合力為零，這就能大大的增加軸承的使用壽命。

（4）靜壓腔油管的分布。工作臺(tái)底座靜壓腔油管嚴(yán)格按液壓系統(tǒng)原理要求連接，保證每個(gè)齒輪分油器供油點(diǎn)是按一定順序互相間隔的。在等量分油器前端安裝流量發(fā)訊器，以檢測(cè)液壓油是否通過(guò)，如果沒有發(fā)出通過(guò)信號(hào)過(guò)坐臺(tái)就不能旋轉(zhuǎn)，以免將靜壓導(dǎo)軌研傷。

（5）其他措施。為保證靜壓質(zhì)量，更換所有漏油油管及接頭。為了防止有關(guān)振動(dòng)磨破油管，有關(guān)要相互不接觸，油管每間隔0.5m安裝一個(gè)固定油管的卡子，保證每根油管不顫動(dòng)和工作平穩(wěn)。

三、結(jié)論

在短時(shí)間內(nèi)以低成本對(duì)400T立車靜壓導(dǎo)軌及其系統(tǒng)完成修復(fù)改造后，工作臺(tái)在承重情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，經(jīng)位移感應(yīng)器和百分表測(cè)得工作臺(tái)靜壓腔油膜厚度達(dá)到0。35mm以上，精度符合加工要求，這充分說(shuō)明工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌及其系統(tǒng)的修復(fù)改造是成功的，此次的機(jī)床事故處理工作為今后的工作積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。