1前言

    HC212ДФ1鏜銑床(主軸直徑220mm)是馬鋼機(jī)制公司90年代從俄羅斯進(jìn)口的大型機(jī)床。該機(jī)床主軸調(diào)速是通過主軸箱內(nèi)一套變速機(jī)構(gòu)和直流調(diào)速電動機(jī)共同完成的。機(jī)械變速通過液壓系統(tǒng)來控制，使主軸獲得Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4級轉(zhuǎn)速。其控制原理如圖1所示，電磁換向閥Y1和Y2分別控制變速油缸1和2，帶動撥叉使滑動齒輪1和2處于不同的工作位置，使主軸得到不同的轉(zhuǎn)速。其中變速油缸1有兩個工作位置，油缸2有3個工作位置。

圖1

2故障現(xiàn)象及分析

    該機(jī)床一段時間來常有Ⅰ、Ⅲ轉(zhuǎn)速級掛不上檔的報警。打開機(jī)床主軸箱檢查發(fā)現(xiàn)，滑動齒輪1的左端因嚴(yán)重撞擊而使倒角處打毛翻邊，以至不能在撥叉推動下與齒輪2的內(nèi)齒嚙合，從而出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。

   經(jīng)過細(xì)致的觀察，發(fā)現(xiàn)滑動齒輪1的右端以及滑動齒輪2兩端的倒角處并無上述現(xiàn)象。由此可見，滑動齒輪制造質(zhì)量不是問題的關(guān)鍵。

    問題出在何處呢?分析圖1可看出，機(jī)床在Ⅰ、Ⅲ轉(zhuǎn)速級是在1DT失電時實現(xiàn)的。如果主軸處于Ⅱ或Ⅳ檔運(yùn)行狀態(tài)，某一外界因素致使電磁鐵1DT突然失電，就會出現(xiàn)下列情況：1DT失電，使閥Y1切換到左位，變換油缸1帶動滑動齒輪1迅速向左移動。而此時位于左端的齒輪2正處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，兩齒輪相遇必然會發(fā)生劇烈摩擦撞擊。如果這種情況存在，滑動齒輪1的左端定會受損，上述故障就會發(fā)生。

    通過分析機(jī)床的電氣圖可知，電磁鐵1DT由PLC直接控制，并且該機(jī)床的保護(hù)功能較多。在加工過程中，若出現(xiàn)機(jī)床其它環(huán)節(jié)的保護(hù)，PLC會封鎖所有的輸出點，這就給1DT的突然失電提供了機(jī)會。而在該變速系統(tǒng)中，Y1閥又無失電保護(hù)功能。由此推斷，Y1閥意外失電，滑動齒輪1誤動作是造成該故障的原因。

    從現(xiàn)場操作情況看，機(jī)床出現(xiàn)該故障報警時，常伴有劇烈的撞擊聲，因此進(jìn)一步驗證了上述判斷的正確性。另外，在故障處理中，還發(fā)現(xiàn)變速油缸1和2運(yùn)動速度過快，變速沖擊較大。

    3系統(tǒng)的改造及問題的解決

    為解決問題，液壓系統(tǒng)從兩方面著手：①換向閥Y1重新選型；②在系統(tǒng)中增加速度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)。改造后的原理圖如圖2所示。選用國產(chǎn)24WE6D50/CFG24型電磁換向閥Y3替換Y1。閥Y3帶“記憶”功能，不因電磁鐵失電而改變閥芯位置。在Y3、Y2出油口處增加了節(jié)流閥組L1、L2，使變速油缸1、2獲得理想的運(yùn)動速度。

圖2

由于閥Y3帶有2個電磁鐵(4DT、5DT)，且為“非”關(guān)系，如何從已占滿的PLC輸出端點中引出一控制信號來控制5DT呢(圖3)?若增加一輸出端點來控制5DT，勢必要增加輸出模塊，并要修改梯形圖，從而大大增加了改造費(fèi)用。為此我們對PLC輸出點進(jìn)行了一些改動(圖4)，圓滿地解決了PLC輸出點不足的問題。把PLC原來直接推動電磁鐵改為推動中間繼電器K1、K2、K3，然后由K1、K2、K3來控制電磁鐵4DT、5DT、2DT、3DT。通過K1的常開和常閉點，使4DT和5DT滿足了“非”的關(guān)系。

圖3

圖4

對機(jī)床的液壓和電氣系統(tǒng)進(jìn)行改造，并對滑動齒輪1左端進(jìn)行倒角修理后，機(jī)床主軸變速機(jī)構(gòu)恢復(fù)正常，運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。

    4結(jié)束語

    通過對HC212ДФ1鏜銑床主軸變速機(jī)構(gòu)的故障診斷和系統(tǒng)改造。我們得到以下啟發(fā)：①在一些復(fù)雜設(shè)備的故障診斷過程中，往往要對故障原因作機(jī)、電、液等方面的綜合分析，才能找到問題的關(guān)鍵。②在作液壓設(shè)計時，象Y1這樣關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的電磁換向閥應(yīng)具有“記憶”功能，才能保證設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性。③液壓系統(tǒng)中，變速油缸應(yīng)具有良好的速度調(diào)節(jié)功能，盡量減少變速沖擊。