SRHE32/4500高速拉床設(shè)計缺陷改進(jìn)

趙廣輝，高 虹

(西安航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限公司設(shè)備部，陜西 西安 710021)

2011年9月8日，盤環(huán)制造部的法國高速拉床SRHE32/4500在加工某零件過程中，突然發(fā)生X軸“悶車”現(xiàn)象。拉刀卡在零件中，重新啟動系統(tǒng)后，拉刀打刀，零件報廢。類似事故在2010年也發(fā)生過1次。兩次事故造成公司近40余萬元的直接經(jīng)濟(jì)損失。

1.原因分析

高速拉床在拉削過程中，出現(xiàn)故障報警，數(shù)控系統(tǒng)停止一切動作，拉刀就會卡在零件中。在故障排除時，如果重新啟動機(jī)床，只要拉刀和零件之間沒有相對運(yùn)動，就不會打刀。所以找出產(chǎn)生運(yùn)動部件是解決此問題的關(guān)鍵所在。

用百分表分別測量機(jī)床停機(jī)啟動過程中分度盤徑向、軸向、旋轉(zhuǎn)方向上的位移，位移量如表1所示。

表1

機(jī)床在“急?！奔啊敖獬眱煞N狀態(tài)下，在刀具與工件之間存在相對位移，這樣在正常加工過程中，當(dāng)機(jī)床突發(fā)報警等異常情況下，在刀具卡在榫槽間時，就會造成刀具損壞、零件報廢的質(zhì)量事故。

分度盤與滑枕之間產(chǎn)生相對運(yùn)動的原因很多，從機(jī)床結(jié)構(gòu)及控制原理分析，在“急?！毕颉凹蓖＝獬鞭D(zhuǎn)換過程中分度盤鎖緊松開、C型架工作臺鎖緊松開、Z軸運(yùn)動和鎖緊松開、Y軸移動等都會產(chǎn)生以上效果。在進(jìn)一步查找問題根源時，用百分表進(jìn)行如下測量(表2)。

表2

從檢測結(jié)果看，機(jī)床在“急停狀態(tài)”向“急停解除狀態(tài)”轉(zhuǎn)換的過程中，在(滑枕)刀具與(分度盤)工件之間存在相對位移，其原因主要是由于C型工作臺產(chǎn)生位移引起的。

SRHE32/4500高速拉床C型架工作臺具有軸向和徑向夾緊兩套機(jī)構(gòu)。軸向夾緊由4個帶碟簧的液壓缸實現(xiàn)，53YV01電磁閥控制工作臺軸向松開；徑向夾緊由電磁閥53YV02控制，夾緊壓力為15MPa；徑向松開由53YV03電磁閥控制。

機(jī)床在進(jìn)行正常拉削時C型工作臺應(yīng)該始終處于夾緊狀態(tài)，不應(yīng)當(dāng)存在間隙。查閱機(jī)床PLC控制圖，得知當(dāng)機(jī)床由“緊?！睜顟B(tài)轉(zhuǎn)到“解除”狀態(tài)，重新啟動液壓時，程序控制C型工作臺先松開數(shù)秒后再夾緊，松開再夾緊的過程中會產(chǎn)生間隙，因而使滑枕與分度盤之間產(chǎn)生相對位移。

原設(shè)計思路是機(jī)床送電啟動后，要保證C型架在一個正確的位置，消除C型架的所有間隙。但是如果出現(xiàn)系統(tǒng)報警、突然停電等異常情況時，必須重新啟動系統(tǒng)，如果拉刀還停在零件中，零件會隨著C型架的松開和夾緊而與滑枕產(chǎn)生相對位移，造成打刀、零件報廢的事故。

2.缺陷改進(jìn)

拉床C型架的鎖緊是由4組碟形簧實現(xiàn)的，靠4個液壓缸打開(壓力30MPa)。在C型架的邊沿，還有一環(huán)形鎖緊裝置，作用是消除C型架與導(dǎo)軌的間隙，也由液壓缸打開。

在C型架鎖緊與C型架環(huán)松開、鎖緊控制的PLC程序中，規(guī)定滿足下列條件之一，其鎖緊環(huán)就會松開。

(1)C型架向上移動命令。

(2)C型架向下移動命令。

(3)C型架手動移動命令。

(4)C型架回參考點。

(5)控制C型架的液壓壓力達(dá)到設(shè)定壓力(30MPa)時。

當(dāng)C型架需要移動時，首先要通過液壓缸壓力將鎖緊裝置松開，C型架移動到位后，延時2s后液壓力下降回零使C型架和鎖緊環(huán)自動鎖緊前碟簧。C型架和C型架鎖緊環(huán)在停電、急停、報警的情況下，因壓力為零，處于鎖緊狀態(tài)。當(dāng)消除報警，系統(tǒng)重新啟動后，液壓系統(tǒng)隨之啟動，當(dāng)壓力升到30MPa時，C型架和C型架鎖緊環(huán)會松開，從而發(fā)生位移，引發(fā)事故。所以在PLC控制程序中，可以不考慮液壓系統(tǒng)的壓力，因為C型架的鎖緊是靠4組碟形簧鎖緊，松開鎖緊缸靠液壓系統(tǒng)打開，只要液壓壓力達(dá)到分度盤松開的壓力，分度盤就能松開。在機(jī)床啟動時，C型架一直處在鎖緊狀態(tài)，其位置是不會發(fā)生變化的。再者如果機(jī)床是在正常情況下啟動，機(jī)床回零時，C型架按照要求正常移動。也不會出現(xiàn)錯位。因此可通過修改機(jī)床參數(shù)和PLC控制程序完善控制功能。在PLC控制程序中，將C型架松開條件之一的檢查液壓壓力的條件去掉，便可解決問題。

程序修改完成后，下載到機(jī)床的PLC中，重新啟動系統(tǒng)，在“急?！睜顟B(tài)向“急停解除”狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程中，分度盤和滑枕之間的相對運(yùn)動消失。啟動C型工作臺運(yùn)行正常。機(jī)床斷電，再重新啟動后，檢測分度盤與滑枕之間沒有出現(xiàn)相對運(yùn)動。達(dá)到了預(yù)期的改進(jìn)效果。

[1]西門子(中國)有限公司.Service InstallationCourse for SINUMERIK 840D[M].

[2]陳章平.西門子S7-300PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版

社，2009.7.