400T-1數(shù)控重型臥式車床尾座液壓油路的改善

雍強(qiáng)龍

(中國第一重型機(jī)械集團(tuán)有限公司，黑龍江161042)

1 故障現(xiàn)象

軋電制造廠六工段400T-1數(shù)控重型臥式車床主要承擔(dān)著公司200 t以上軸類零件的精加工序，屬于重點、核電、精加工機(jī)床，其尾座行走由電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、蝸桿蝸母牙條實現(xiàn)。2015年上半年由于安裝在工件床身的36節(jié)蝸母牙條(材質(zhì)為鑄鐵)磨損嚴(yán)重后，造成尾座行走主電機(jī)電流過大，變頻器頻發(fā)報警，在每次上活、卸活時，需要維修人員手動消除變頻器報警來開動尾座，在待備件的后期，只能依靠天車來回移動尾座，嚴(yán)重制約了機(jī)床的生產(chǎn)效率，同時也提高了維修人員的勞動強(qiáng)度。此機(jī)床自2007年投產(chǎn)截止改善前已經(jīng)更換了三套蝸母牙條，平均每2.5年更換一套蝸母牙條。每套蝸母牙條的采購費用為15.5萬元，導(dǎo)致維修成本高居不下。蝸母牙條的磨損情況見圖1。

分廠400T-2數(shù)控重型臥式車床尾座行走和320T重型深孔鉆鏜床床頭行走蝸母牙條同樣也出現(xiàn)了嚴(yán)重磨損，情況與400T-1完全相同。

2 原因分析

2.1 阻力

尾座啟動瞬間阻力過大。尾座、套筒以及附件的總重量大約為100 t。在加工活件的過程中，由于在機(jī)床尾座自身重量和壓板卡緊力(壓板的卡緊力為16×12 MPa)的長時間作用下，尾座與工件床身導(dǎo)軌面緊緊吸貼在一起，造成了尾座在啟動時阻力增大(啟動時電機(jī)的實際電流接近額定值70 A)，阻力最終傳遞到蝸桿和蝸母牙條間，加劇了蝸母牙條的磨損，是導(dǎo)致蝸母牙條嚴(yán)重磨損的主要原因。

圖1 螺母牙條的磨損情況Figure 1 Wear situation of worm teeth

2.2 潤滑

2.2.1 原始油路的設(shè)計是尾座與導(dǎo)軌面之間簡單的潤滑，且導(dǎo)軌面間、傳動齒輪軸承和蝸桿蝸母牙條間的潤滑全部由同一個小流量泵通過分油器來實現(xiàn)潤滑。

2.2.2 原始油路的潤滑油箱沒有液位檢測報警，操作者不能及時給潤滑油箱加油，可能會導(dǎo)致長時間缺油。

以上兩種原因是造成導(dǎo)軌面間、軸承、齒輪和蝸桿蝸母牙條間潤滑不到位，甚至有時長時間缺油，進(jìn)而各部阻力增大，最終傳遞到蝸桿蝸母牙條之間，加劇了蝸母牙條的磨損。

2.3 尾座啟動

由于400T-1數(shù)控重型臥式車床屬于精加工設(shè)備，相對于粗加工設(shè)備尾座的啟動比較頻繁，有時一個班次啟動好幾次，加劇了蝸母牙條的磨損。

圖2 尾座上導(dǎo)軌分布圖Figure 2 Distribution of the upper guide track of tailstock

3 改善方案及實施

3.1 計算與泵組的選型

尾座上導(dǎo)軌分為左右兩側(cè)，如圖2所示。尾座啟動瞬間只受自重，現(xiàn)以自重來計算啟動瞬間高壓油在尾座和導(dǎo)軌面間形成的密閉油腔中產(chǎn)生的浮升力把兩導(dǎo)軌分離時油腔油室的壓力為：

Pr=W/(2Ab)=9.8×105/(2×0.15555)

=3.15 MPa

式中，負(fù)載產(chǎn)生的重力W=mg=9.8×105N。

每側(cè)油腔有效受力面積為：

Ab=3.095×0.015+0.2425×0.015×30

=0.15555 m2

根據(jù)庫存現(xiàn)有備件和計算出的壓力Pr，選用齒輪泵組DZ4-I8.4，具體參數(shù)為：齒輪泵流量8.4 L/min，壓力6.3 MPa，電機(jī)功率2.2 kW，電機(jī)轉(zhuǎn)速1440 r/min，符合工作要求。

3.2 改善方案及實施

3.2.1 把原始尾座潤滑油路中尼龍管更換成銅管，銅管采用攻絲安裝管接頭與箱體連接，在尾座上加裝一套高壓油路，油路由高壓齒輪泵組、溢流閥、節(jié)流閥、粗精濾芯、檢測點等組成。按下尾座啟動按鈕時，高壓油泵先啟動，大流量高壓油在尾座潤滑油槽與工件導(dǎo)軌面之間形成的封閉油腔中瞬間產(chǎn)生浮升力，把吸貼在一起的尾座和床身導(dǎo)軌打分離，在高壓油泵啟動延時10 s后尾座啟動。液壓原理圖見圖3。

3.2.2 把原始尾座導(dǎo)軌的潤滑油路改造為蝸桿蝸母牙條、傳動部分軸承和齒輪的潤滑。通過分油器把900 mm長蝸桿上原始的一點潤滑改成均分的三點潤滑。

3.3.3 通過對電氣控制回路的改善，使改造后的尾座導(dǎo)軌高壓油泵、齒輪軸承和蝸桿蝸母牙條潤滑油泵與尾座行走同步，恢復(fù)油箱油位檢測裝置，并做報警檢測。當(dāng)尾座油箱缺油時出現(xiàn)報警，尾座停止行走，加油消除報警。

4 改善后的成效

改善后，400T-1尾座在啟動瞬間電機(jī)電流由原來接近額定值70 A降低到35 A左右，大大降低了蝸桿與蝸母牙條之間的阻力，有效提高了蝸母牙條的使用壽命，壽命由原來的2.5年左右提高到7年左右，降低了維修成本，節(jié)約維修成本30萬元左右，同時降低了維修人員的勞動強(qiáng)度。

5 結(jié)論

400T-1數(shù)控重型臥式車床由于尾座自身重量大，并且由于長時間在壓板卡緊力的作用下尾座與工件導(dǎo)軌面吸貼在一起，導(dǎo)致尾座啟動瞬間阻力加大，加劇了安裝在工件床身上36節(jié)蝸母牙條的磨損，導(dǎo)致機(jī)床尾座出現(xiàn)一系列故障。通過此種改善方法成功解決了此類故障，為今后解決此類故障提供了一種既便捷又高效的方法，具有極大的推廣價值。