進(jìn)口數(shù)控鏜銑床維護(hù)與局部改造的實踐探討

盧紀(jì)昇

（南京汽輪電機(jī)集團(tuán)有限責(zé)任公司，江蘇 南京210037）

1 數(shù)控鏜銑床的維護(hù)

對于一般設(shè)備而言，在使用過程中產(chǎn)生的振動、摩擦、磨損是造成設(shè)備精度不斷降低的主要因素，而解決上述問題的關(guān)鍵在于是否能夠很好地對設(shè)備進(jìn)行精心的維護(hù)和保養(yǎng)。我公司的一臺8英寸數(shù)控鏜銑床是1978年從美國Ingersoll公司引進(jìn)的，1980年投入使用。該機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)如下：鏜桿直徑為203.2mm，工作臺尺寸為12000mm×4000mm，機(jī)床主軸上下方向的行程（Y 軸）為4000mm，數(shù)控系統(tǒng)為西班牙FAGOR公司的8025系統(tǒng)。使用至今已30多年，是我公司加工汽輪機(jī)上前、中、后缸的重點主力設(shè)備。

對于此臺設(shè)備的維護(hù)工作，考慮到其使用年份已經(jīng)很長，屬于一臺超齡使用設(shè)備，所以我們在進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)時需要采取一些較為特殊的方法，同時應(yīng)用一些較為現(xiàn)代的探測方式來對其進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)。在機(jī)床的機(jī)械方面，我們除了嚴(yán)格貫徹一般通用的日保、周保和一級保養(yǎng)、二級保養(yǎng)之外，還專門增加了一項半周檢驗項目，就是對鏜銑床滑枕和主軸箱的機(jī)械潤滑油進(jìn)行化驗。采用聽聲或測振的方式來判斷各個傳動件的運行情況是有一定效果的，但是很難對傳動部件的磨損情況有一個準(zhǔn)確的了解，只有等到磨損情況已經(jīng)很嚴(yán)重時才能知曉。我們認(rèn)為機(jī)床各傳動件之間雖然有潤滑油潤滑，但總存在一定的摩擦，特別是機(jī)床在長時間運轉(zhuǎn)后這種摩擦勢必會加大，摩擦造成的金屬磨損就會產(chǎn)生金屬細(xì)末融進(jìn)潤滑油，因此我們應(yīng)定期對潤滑油中的金屬微粒含量進(jìn)行定量檢測，以判斷傳動部件之間的磨損是否存在較大變化，從而預(yù)先確定傳動部件的實際工作狀況。

對于機(jī)床電氣控制柜，我們采取的日常維護(hù)包括：（1）機(jī)床電氣柜的散熱通風(fēng)。通常安裝于電柜門上的熱交換器或軸流風(fēng)扇，能對電控柜的內(nèi)外進(jìn)行空氣循環(huán)，促進(jìn)電控柜內(nèi)的發(fā)熱裝置或元器件散熱。應(yīng)定期檢查控制柜上的熱交換器或軸流風(fēng)扇的工作狀況、風(fēng)道是否堵塞，否則會引起柜內(nèi)溫度過高而使系統(tǒng)不能可靠運行，甚至造成過熱報警。（2）為機(jī)床電氣控制柜安裝了自動關(guān)閉門。我們知道，加工車間飄浮的灰塵、油霧和金屬粉末落在電氣柜上容易造成元器件間絕緣電阻下降，從而引發(fā)故障。因此，電氣控制柜平時應(yīng)將門處于關(guān)閉狀態(tài)。（3）支持電池的定期更換。數(shù)控系統(tǒng)存儲參數(shù)用的存儲器采用CMOS器件，其存儲的內(nèi)容在數(shù)控系統(tǒng)斷電期間靠支持電池供電保持。

對于機(jī)床電氣控制柜的維護(hù)，考慮到生產(chǎn)車間的機(jī)床設(shè)備較多，各種作業(yè)對機(jī)床的電氣數(shù)控部分有著一定的干擾，時間一長必然影響到機(jī)床的正常運行，經(jīng)過分析研究，我們將這些干擾大致分類，并有針對性地采取了相應(yīng)的保護(hù)措施。第一類是電磁波干擾，車間現(xiàn)場作業(yè)的電焊機(jī)和電火花機(jī)都能產(chǎn)生這種電磁波干擾。而這種高頻輻射能量通過空間傳播，被附近的數(shù)控系統(tǒng)所接收，如果能量足夠，就會干擾數(shù)控機(jī)床的正常工作。對于這一問題，我們采取動力線與信號線分離的方式，以減少和防止磁場耦合和電場耦合的干擾。同時變頻器中的控制電路接線要距離電源線至少100mm以上，兩者絕對不放在同一個導(dǎo)線槽內(nèi)。第二類是供電線路干擾，我們知道，動力電網(wǎng)的一種干擾是由大電感負(fù)載所引起的。大電感在斷電時要把存儲的能量釋放出來，在電網(wǎng)中形成的高峰尖脈沖，其產(chǎn)生是隨機(jī)的，由于這種電感負(fù)載產(chǎn)生的干擾脈沖頻域?qū)挘貏e是高頻窄脈沖，峰值高，能量大，干擾嚴(yán)重但變化迅速，不會引起電源監(jiān)控的反應(yīng)，如果通過供電線路竄入數(shù)控系統(tǒng)，引起的錯誤信息會導(dǎo)致CPU停止運行，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)丟失。針對這一問題，我們在機(jī)床的電路中增加了壓敏電阻，為數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動裝置電源引入部分壓敏電阻的保護(hù)電路。在電路中加入壓敏電阻，可對線路中的瞬變、尖峰等噪聲起一定的保護(hù)作用。壓敏電阻是一種非線性過電壓保護(hù)元件，抑制過電壓能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，平時漏電流很小，而放電能力異常大，可通過數(shù)千安培電流，且能重復(fù)使用。

2 數(shù)控鏜銑床的局部改進(jìn)

我公司進(jìn)口的8英寸數(shù)控鏜銑床是20世紀(jì)70年代的產(chǎn)物，在整體技術(shù)結(jié)構(gòu)上與現(xiàn)代機(jī)床有著很大的差距，圖1為這臺數(shù)控鏜銑床鏜桿驅(qū)動用齒輪箱局部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 傳動齒輪箱局部結(jié)構(gòu)示意圖

從圖1中我們可以看到，輸入電機(jī)采用的是老式的交流變頻電動機(jī)，從而需要一套復(fù)雜的變速傳動來滿足機(jī)床鏜桿切削時不同轉(zhuǎn)速的需求，這無疑增加了機(jī)床在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面的復(fù)雜性，使機(jī)床的維護(hù)檢修成本居高不下。另外，由于這套機(jī)構(gòu)過于龐大復(fù)雜，只能將其安置在鏜銑床機(jī)床主軸的尾部，造成鏜銑床滑枕上下移動時始終存在一個重力偏置，對機(jī)床上下方向的移動導(dǎo)軌也存在一定的偏力矩，容易造成導(dǎo)軌損壞。

針對上述問題，我們經(jīng)過反復(fù)探討并對其他較為現(xiàn)代的數(shù)控鏜銑床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，決定對此臺機(jī)床的鏜桿傳動齒輪箱進(jìn)行現(xiàn)代化改進(jìn)，具體的改進(jìn)如圖2所示。對照圖1可見，由于我們采用了較為先進(jìn)的數(shù)字伺服電機(jī)，整個傳動齒輪箱的結(jié)構(gòu)大大簡化了，中間只需要一個兩級變速齒輪就可滿足機(jī)床在各種工作轉(zhuǎn)速下對切削扭矩的要求。整個傳動齒輪箱由于減少了一根中間過渡軸，重量大大減輕（不到原來的50%），這使機(jī)床垂直方向運動時導(dǎo)軌偏置力矩的情況有了大大的改善，從而有利于機(jī)床的長期穩(wěn)定運行。

圖2 改進(jìn)后的傳動齒輪箱局部示意圖

經(jīng)過此次局部改造后，我們對該機(jī)床的幾何精度進(jìn)行了檢測。經(jīng)檢驗，所有與改造相關(guān)的設(shè)備部件精度都能達(dá)到新機(jī)出廠時的精度范圍，比如主軸錐孔徑向跳動為0.002mm，主軸的徑向跳動為0.005mm等?，F(xiàn)在機(jī)床已交付車間，投入了繁忙的汽輪機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)中。

3 結(jié)語

大型數(shù)控鏜銑床是數(shù)控機(jī)床中復(fù)雜程度與技術(shù)含量均較高的設(shè)備，我公司還有很多同類型設(shè)備。通過對于日常維護(hù)的研究和有重點的保養(yǎng)，我們掌握了很多大型數(shù)控設(shè)備的維護(hù)經(jīng)驗。另外，這次大修改造，使我們對數(shù)控機(jī)床的理解更上一個層次，不僅使機(jī)床的靜態(tài)精度與性能得到了提升，而且大大提高了工程技術(shù)人員的綜合技術(shù)素質(zhì)。有了這次成功改造的經(jīng)驗，在面對我公司其他同類型或不同類型的數(shù)控設(shè)備的檢修、維護(hù)以及局部現(xiàn)代化改造時，我們將充滿信心。

［1］席文杰.最新數(shù)控機(jī)床加工工藝編程技術(shù)與維護(hù)維修實用手冊［M］.吉林省電子出版社，2004

［2］趙志修.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，1985

［3］汪琪，李鈞.機(jī)械設(shè)計計算［M］.中國致公出版社，1998