DUPLOMATIC數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架故障分析及解決方法

單淑梅 張 爽 李庭有

(①一汽教育培訓(xùn)中心，吉林長春 130011;②一汽大眾發(fā)傳廠，吉林長春 130011)

DUPLOMAIC數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架用于西班牙進(jìn)口DANOBAT數(shù)控車床上，自安裝生產(chǎn)運(yùn)行后2年即重復(fù)出現(xiàn)故障，2005年后，由于廠家對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行了更新，無法訂到專用備件，給維修帶來很大的困難。我們經(jīng)過對(duì)專用件磨損部位的修復(fù)，總結(jié)出調(diào)整的方法，解決了這個(gè)問題。

1 刀架結(jié)構(gòu)及工作原理

刀架結(jié)構(gòu)主要零部件如圖1所示。當(dāng)?shù)都芴幱阪i緊狀態(tài)時(shí)，滾輪齒盤上的3個(gè)滾輪正好位于凸臺(tái)齒盤的3個(gè)凸臺(tái)上，同時(shí)軸上的動(dòng)力鍵位于滾輪齒盤上缺口的中間。這樣，滾輪齒盤受后面的鎖緊碟簧力的作用，通過3個(gè)滾輪將凸臺(tái)齒盤向前推，壓縮前面的4個(gè)彈簧，使凸臺(tái)齒盤前面的定位齒與轉(zhuǎn)動(dòng)定位齒及固定定位齒嚙合，達(dá)到鎖緊的狀態(tài)。當(dāng)?shù)都芤D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)通過齒輪帶動(dòng)有缺口的滾輪齒盤轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪從凸臺(tái)上滾下，凸臺(tái)齒盤的定位齒通過4個(gè)彈簧的作用，與轉(zhuǎn)動(dòng)定位齒及固定定位齒脫開嚙合，這時(shí)滾輪齒盤缺口的側(cè)面正好靠在軸的動(dòng)力鍵上，帶動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)定位齒盤及凸臺(tái)齒盤轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)編碼器確定轉(zhuǎn)到某一刀位時(shí)，發(fā)出定位信號(hào)，粗定位銷插銷到位，通過凸臺(tái)齒盤圓周上的定位槽，限制其轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)發(fā)出電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)。電動(dòng)機(jī)開始反轉(zhuǎn)，通過齒輪帶動(dòng)滾輪齒盤反向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)滾輪滾到凸臺(tái)上時(shí)，通過后面鎖緊碟簧的力將凸臺(tái)齒盤向前推，壓縮4個(gè)彈簧，使前面的定位齒與轉(zhuǎn)動(dòng)定位齒盤及固定定位齒盤嚙合，達(dá)到鎖緊，同時(shí)發(fā)出鎖緊信號(hào)，讓電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，以及讓粗定位銷拔出，完成一次轉(zhuǎn)位鎖緊的動(dòng)作。

2 刀架故障分析及解決方法

刀架故障可分為下面2種情況:刀盤卡死無法轉(zhuǎn)動(dòng);刀盤可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但無法完成鎖緊動(dòng)作。

2.1 刀架不轉(zhuǎn)位原因分析及解決

回轉(zhuǎn)刀架最初的幾次的故障都是由刀架卡死無法轉(zhuǎn)動(dòng)引起，將刀架拆開，發(fā)現(xiàn)滾輪齒盤缺口處一側(cè)面由于與動(dòng)力鍵沖擊，再加上缺口側(cè)面面積很小，大約9 mm×9 mm，導(dǎo)致缺口一角被剪掉，同時(shí)發(fā)生動(dòng)力鍵與軸連接的2個(gè)鏍釘被剪斷現(xiàn)象。這樣缺口處掉下的部分和斷鏍釘卡在刀架中，使其無法轉(zhuǎn)動(dòng)。

最初缺口側(cè)面被剪掉，以為是偶發(fā)現(xiàn)象，只更換了滾輪齒盤備件，安裝并將其修復(fù)。但此后的一段時(shí)間里，這種故障頻繁發(fā)生，我們意識(shí)到故障的根本原因還沒有找到。經(jīng)過查閱圖紙，分析轉(zhuǎn)位的過程，發(fā)現(xiàn)滾輪齒盤帶動(dòng)軸及凸臺(tái)齒盤旋轉(zhuǎn)到位，粗定位銷插銷使凸臺(tái)齒盤定位時(shí)，所受到的沖擊最大，而在定位銷的上下兩側(cè)，各有一個(gè)緩沖器，是不是緩沖器出現(xiàn)了問題?由于沒有備件更換，我們只有將緩沖器拆解，發(fā)現(xiàn)該緩沖器是液壓阻尼型，由于密封磨損導(dǎo)致壓力有泄漏，造成緩沖失效。經(jīng)過對(duì)其嘗試加油、調(diào)整、安裝后一年內(nèi)沒有出現(xiàn)過滾輪齒盤缺口側(cè)面被撞壞的現(xiàn)象。至此，總結(jié)檢查了調(diào)整緩沖器的方法，并制定了預(yù)檢修計(jì)劃，每年都要對(duì)緩沖器進(jìn)行檢查調(diào)整。到現(xiàn)在為止，滾輪齒盤再?zèng)]有損壞更換過，此問題得以徹底解決。

2.2 刀架不鎖緊原因分析及解決方法

2.2.1 原因分析

回轉(zhuǎn)刀架轉(zhuǎn)位后不鎖緊，通常由以下幾種原因造成:

(1)鎖緊信號(hào)發(fā)出時(shí)間過早，滾輪還沒登上凸臺(tái)，電動(dòng)機(jī)便停轉(zhuǎn)，致使?jié)L輪不能登上凸臺(tái)。

(2)鎖緊信號(hào)發(fā)出時(shí)間過晚，滾輪雖登上凸臺(tái)，但電動(dòng)機(jī)還繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾輪滑落到凸臺(tái)的另一側(cè)。

(3)凸臺(tái)頂部為馬鞍型，中間低，兩端高，如果頂端已經(jīng)磨平，則滾輪登上凸臺(tái)后沒有阻力，直接從凸臺(tái)另一側(cè)滑下。

(4)鎖緊碟簧的力過大，則電動(dòng)機(jī)動(dòng)力無法帶動(dòng)滾輪爬上凸臺(tái)，而鎖緊碟簧的力過小，則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性帶動(dòng)滾輪無法在凸臺(tái)上停留，直接滑落到凸臺(tái)的另一側(cè)。

以上4種情況任何一種發(fā)生，都可使刀架在反轉(zhuǎn)鎖緊過程中，滾輪無法在凸臺(tái)上停留，造成回轉(zhuǎn)刀架無法鎖緊。

2.2.2 解決方法

(1)鎖緊信號(hào)快速調(diào)整法

如果鎖緊信號(hào)的調(diào)整不當(dāng)，該回轉(zhuǎn)刀架即使在機(jī)械部分正確裝配的情況下，也無法正常鎖緊，因此，鎖緊信號(hào)的調(diào)整至關(guān)重要。以往維修中，電氣調(diào)整方法為數(shù)值法，即:鎖緊信號(hào)開關(guān)端面距離鎖緊環(huán)1～1.2 mm，鎖緊環(huán)在刀架鎖緊位置，開關(guān)調(diào)到剛剛發(fā)出信號(hào)的位置時(shí)，再向前移動(dòng)1.1～0.2 mm。由于不同開關(guān)的特性不同，以及刀架部件的磨損，往往真正的位置并不在此范圍內(nèi)，給調(diào)整造成很大的困難。經(jīng)常是調(diào)整很長時(shí)間也找不到正確位置，便認(rèn)為機(jī)械有問題。在這種情況下，我們根據(jù)刀架轉(zhuǎn)位的原理，總結(jié)出一套快速調(diào)整的方法:

首先，將鎖緊開關(guān)固定到某一位置，然后讓刀架向某一方向轉(zhuǎn)位，如果刀架不鎖緊，則繼續(xù)向同一方向轉(zhuǎn)位，并觀察刀盤在開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，是否發(fā)出聲響:①如果沒有聲響，順暢地啟動(dòng)，說明滾輪在上一次轉(zhuǎn)位時(shí)沒有爬上凸臺(tái)，鎖緊信號(hào)發(fā)出時(shí)間過早，應(yīng)將信號(hào)開關(guān)向后做適當(dāng)調(diào)整;②如果有聲響，說明滾輪在上一次轉(zhuǎn)位時(shí)，滾輪爬上凸臺(tái)沒停住，滑落到另一側(cè)，鎖緊信號(hào)發(fā)出時(shí)間過晚，應(yīng)將信號(hào)開關(guān)向前做適當(dāng)調(diào)整。只要經(jīng)過兩三次，就可以將信號(hào)位置調(diào)整正確。此方法推廣后，降低了調(diào)整難度且方法簡便，大大減少了維修時(shí)間，得到了所有相關(guān)人員的認(rèn)可。

(2)磨損凸臺(tái)齒盤的修復(fù)

以往在維修中主要依靠更換磨損零部件來解決問題。其中凸臺(tái)齒盤是主要的磨損件，只要將其連同滾輪更換，就能將問題解決。但一個(gè)凸臺(tái)齒盤就要1萬元人民幣，到2005年，由于廠家對(duì)刀架的更新?lián)Q代，已經(jīng)很難購到凸輪齒盤這樣的專用備件，廠家建議我們更換新型刀架，但更換一臺(tái)刀架就要近6萬元人民幣，我們有10臺(tái)這樣的刀架，全部更換，就得約60萬元。于是我們嘗試是否能將凸臺(tái)齒盤磨損的凸臺(tái)進(jìn)行修復(fù)，來重復(fù)使用。先期修磨凸臺(tái)后的齒盤經(jīng)過安裝，都無法實(shí)現(xiàn)鎖緊。在這種情況下，我們經(jīng)過分析圖紙，發(fā)現(xiàn)不鎖緊是由于滾輪爬上凸臺(tái)時(shí)，壓縮鎖緊碟簧的量過小造成。于是，經(jīng)過反復(fù)測(cè)量間隙、試裝，總結(jié)出該刀架的關(guān)鍵技術(shù)及維修、調(diào)整該刀臺(tái)的基本方法:

①凸臺(tái)齒盤上有3個(gè)馬鞍形凸臺(tái)(如圖2)，每個(gè)凸臺(tái)的兩端必須高出中間0.07 mm，才能保證刀臺(tái)可靠鎖緊。在生產(chǎn)中，如果此數(shù)值磨損到小于0.04 mm，則滾輪很容易從凸臺(tái)上滑下，造成鎖緊不穩(wěn)。

②刀架在鎖緊位置時(shí)(如圖3)，深灰色零件與軸肩有0.15～0.2 mm間隙(即滾輪齒盤爬上凸臺(tái)時(shí)實(shí)際壓縮鎖緊碟簧的行程)。如果間隙過大，則刀臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)卡，并凸臺(tái)磨損快;間隙過小，則鎖緊力小，鎖緊不可靠。此間隙通過調(diào)整深灰色調(diào)整墊片厚度保證。

③如圖4，碟簧原始厚度(不是碟片厚，而是指碟簧上下之間兩平面間的厚度)x為9 mm。在此基礎(chǔ)上，通過調(diào)整背帽，使其壓縮2.2 mm，即x－y=2.2 mm。

只要按照以上的尺寸和方法對(duì)凸臺(tái)進(jìn)行修磨以及對(duì)刀架進(jìn)行調(diào)整，使得磨損的專用件可以重復(fù)利用，解決了買不到備件的困擾，節(jié)省了維修費(fèi)用。

3 輔助工具的制作

刀臺(tái)在原始狀態(tài)下，碟簧的變形量為2.2 mm，克服該變形量需要很大的力，給螺母的拆卸或緊固帶來很大的困難，為此，制作了專用工具 (如圖5a)，在壓力機(jī)上先壓下碟簧，再松開或緊固背帽非常方便。

4 單向旋轉(zhuǎn)延長凸臺(tái)使用壽命法

此數(shù)控回轉(zhuǎn)刀架共有12個(gè)刀位，而在實(shí)際的加工過程中，只用到5～6個(gè)刀位。通常情況下，刀架都是從1號(hào)刀位順序轉(zhuǎn)到5號(hào)刀位，加工完成后，又反轉(zhuǎn)回到1號(hào)刀位。這樣，就造成凸臺(tái)的單邊磨損較快，當(dāng)單邊的高度小于0.04 mm時(shí)，刀架在正轉(zhuǎn)能鎖緊，反轉(zhuǎn)時(shí)，滾輪在凸臺(tái)上停不住，造成鎖不緊。以往在這種情況下，就要更換凸臺(tái)齒盤了.我們根據(jù)電氣就近旋轉(zhuǎn)的原則，在5號(hào)到12號(hào)刀位之間再加一個(gè)停止刀位，讓刀架一直正轉(zhuǎn)，避開反轉(zhuǎn)時(shí)滾輪在凸臺(tái)上停不住的情況，這樣就可以將凸臺(tái)的使用壽命提高1～2年。這樣又進(jìn)一步減少了停臺(tái)時(shí)間，節(jié)約了維修成本。

5 結(jié)語

以上是對(duì)DUPLOMATIC數(shù)控刀架故障的分析及維修方法。通過使用這些在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷總結(jié)出來的方法來指導(dǎo)該刀臺(tái)的維修，即省時(shí)又省力，而且能達(dá)到較高的精度。希望此經(jīng)驗(yàn)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)中遇到的同類問題有一定的借鑒作用。