基于故障樹的轉(zhuǎn)塔刀盤典型故障排除

袁衛(wèi)華 千 登

（西安航天發(fā)動機廠 西安）

一、概述

數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀盤刀塔是數(shù)控車床的重要組成部分，它是通過刀塔頭的旋轉(zhuǎn)、分度、定位來實現(xiàn)機床的自動換刀，其結(jié)構(gòu)特性直接影響著機床的切削性能和工作效率。TNE-6數(shù)控車削加工中心為德國進口機床，在近10年的使用中各項精度保持一直較為良好，日前該機床轉(zhuǎn)塔刀盤在換刀過程中出現(xiàn)卡死、分度不準現(xiàn)象，此故障作為刀塔常見故障之一，引起故障的原因也很多。采用故障樹方法，可從刀塔結(jié)構(gòu)與工作原理入手進行分析。

由圖1所示，刀塔在換刀過程中，液壓缸動作推動刀盤鼠牙盤即鼠牙動盤與鼠牙定盤脫開，液壓缸起始位置由檢測開關(guān)控制，由于Z字定位塊一端掛在動鼠牙盤，所以Z字定位塊也在定位銷上向左移動；液壓缸到達位置后，Z字定位塊也剛好落入齒輪盤卡槽和刀盤卡槽內(nèi)內(nèi)，此時電機通過皮帶、齒輪傳動使齒輪盤轉(zhuǎn)動，再經(jīng)過Z字定位塊將動力傳遞給刀盤；電機后面編碼器可以識別刀位信號，到達設(shè)定刀位后，液壓缸縮回Z字定位塊右移，回歸初始位置鼠牙盤鎖死，換刀結(jié)束。

圖1 刀塔結(jié)構(gòu)示意圖

二、故障樹分析

根據(jù)刀塔工作結(jié)構(gòu)及原理，結(jié)合故障實際情況全面考慮造成故障的原因，為提高排故效率，列出刀塔卡死故障樹（圖2）。通過故障樹可以看出，刀塔在換刀中出現(xiàn)卡死故障，可以從電器原因和機械原因考慮。

圖2 轉(zhuǎn)塔刀盤卡死故障樹

在電器原因方面，首先編碼器是刀塔到位的檢測元器件，如果編碼器松動或零點位置改變都有可能造成刀塔不能到位，進而Z字定位塊不能落入齒輪盤卡槽內(nèi)，即出現(xiàn)卡死；其次液壓缸的位置檢測開關(guān)，只有液壓缸位置到位后，鼠牙動盤才能與鼠牙定盤脫開，刀塔才能轉(zhuǎn)動，如果不能完全脫開，卡死現(xiàn)象也顯而易見。

在機械原因方面，液壓缸出現(xiàn)故障，造成鼠牙動盤與鼠牙定盤不能脫開；刀塔內(nèi)部機械零部件損壞，例如Z字滑塊、鼠牙盤等；刀塔安裝刀具重量不平衡，刀具安裝過于集中刀塔一側(cè)，在換刀過程中刀塔沉重一端會少許下沉，造成不能準確到位；傳動鏈中存在間隙，電機與皮帶輪之間，齒輪與齒輪盤之間，雖然系統(tǒng)指令準確，可是由于間隙存在，刀塔也不能準確到位。

根據(jù)上述故障綜合分析，結(jié)合故障實際情況，對刀塔拆分檢查各個零部件，Z字滑塊、鼠牙盤都完好；進而檢測編碼器、液壓缸接近開關(guān)有無松動，并對其自身狀態(tài)、傳輸信號進行檢查都處于正常狀態(tài)；刀塔所安裝刀具也無偏心現(xiàn)象。在完成上述檢測一切正常后，重點放置于傳動鏈間隙上，只要傳動鏈的間隙之和大于Z字定位塊落入齒輪盤卡槽的間隙，就會出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

三、故障排除

針對傳動鏈間隙，首先從傳動鏈起始端電機排查，檢查電機與傳遞軸之間皮帶松緊程度，重新調(diào)整至合適狀態(tài)，故障同樣存在；其次傳遞軸前后軸承，當此軸承出現(xiàn)疲勞損壞其自身徑向跳動就會增大，近而兩齒輪嚙合時傳動間隙增大，這將直接對換刀位置產(chǎn)生重要影響，使得Z字定位塊不能落入齒輪盤卡槽內(nèi)，出現(xiàn)刀盤卡死現(xiàn)象；后續(xù)更換同型號軸承故障得到消除。

四、總結(jié)

轉(zhuǎn)塔刀盤卡死故障作為一種常見的故障引起的原因很多，在對其結(jié)構(gòu)及工作原理分析的基礎(chǔ)之上得出故障樹，逐一對故障樹的各項排查直至故障得到解決。在此故障樹的建立尤為重要，只有對轉(zhuǎn)塔刀盤的結(jié)構(gòu)及工作原理分析透徹的情況下才能得出完整的故障樹，提高排故效率，從而保證生產(chǎn)的順利進行。