XKA715C數控床身銑床拉刀機構故障分析

陜西重型汽車有限公司（西安 710200）李紅興 劉 楠 朱高強

XKA715C數控床身銑床使用范圍較廣，主軸前錐孔為國際標準（I SO）NO50，可安裝各種圓柱銑刀、角度銑刀、端面銑刀等刀具，我廠主要用來加工汽車零件及模具。其液壓傳動系統如附圖所示。

在工作時曾經發生主軸卸刀不靈故障。當時表現為，拉刀卡爪不能完全張開，因此，拉刀螺釘不能順利取出，刀具拆卸非常困難，嚴重影響了車間生產。于是需要盡快查明故障原因修復設備，使生產正常進行。其拉刀機構工作原理：當拉刀機構上腔通壓力油，下腔回油，拉刀液壓缸活塞下行，壓縮碟形彈簧，使拉刀卡爪張開到一定位置，取出拉刀螺釘，松換刀具。當拉刀機構（液壓缸）下腔通過壓力油時，拉刀液壓缸柱塞上行，松開碟簧，碟簧放松，帶動拉刀卡爪爪口收縮，抱緊拉刀螺釘，拉緊刀具。機床開始切削工作。經過仔細分析機床液壓傳動系統圖，檢查系統壓力，P=3.5MPa，壓力顯示正常。液壓傳動系統圖工作原理：電動機帶動液壓泵（葉片泵YB－4，p=6.3MPa，Q=4L/min）從油箱吸入液壓油，經過濾油器，通過二位四通換向閥1，當電磁鐵斷電時，換向閥1左位，液壓油進入主軸箱潤滑油路，電磁鐵通電，換向閥1右位，液壓油通過換向閥、單向閥。其中一路通過減壓閥，壓力減為p=2MPa，通過二位四通換向閥2左位，進入變速液壓缸上腔。若換向閥2電磁鐵通電，換向閥2右位工作，液壓油進入變速下腔，上腔回油，推動撥叉帶動滑移齒輪工作，進行主軸高低速切換。

另一路進入二位四通換向閥3，電磁鐵未通電時，換向閥3左位工作，壓力油進入拉刀液壓缸上腔，活塞下移，進行松卸刀具。當電磁鐵通電時，換向閥3右位工作，壓力油進入拉刀液壓缸下腔，活塞上移，拉刀機構拉緊刀具，進行切削工作。經過分析液壓傳動原理及故障現象，初步認為故障應為拉刀液壓缸，而不是機械原因，拉刀卡爪、拉刀螺釘磨損、變形均正常。

當時懷疑是否換向閥3閥芯卡死或者電磁鐵有故障（不能斷電或斷電不可靠），經機修工拆檢換向閥，發現閥芯滑動靈活自如，無卡滯現象，拆掉（直接斷電）電磁鐵，用螺絲刀推動換向閥閥芯，檢查換向閥出油口（A3、B3檢查時，可以輕微松動油管接頭），發現出油正常（壓力、流量），從而判斷問題不在換向閥。對換向閥1檢查也是如此，不過筆者認為沒有必要。

現在，我們應該重點檢查拉刀液壓缸，看是不是故障原因之所在。經過拆卸拉刀液壓缸，發現活塞與液壓缸配合處嚴重卡死，活塞外圓在缸體滑動困難，活塞外圓、液壓缸內孔嚴重拉傷，密封圈嚴重磨損，等于液壓缸串缸，液壓油通過時，活塞桿幾乎不動作。且拆卸后發現活塞桿端部由于經常觸壓碟簧座端部，嚴重變形，軸向縮短3～5mm。因此對于設備的故障判明如下：由于拉刀液壓缸活塞桿端部觸壓碟簧座變形縮短，引起碟簧壓縮行程不夠，從而對于拉刀卡爪不能完全張開，也就引起刀具拆卸不靈。而拉刀液壓缸研傷則引起液壓缸不動作，從而影響整個機床裝卸刀具困難。

我們采取解決方案：認真分析零件結構，測繪出拉刀液壓缸缸體、活塞圖樣，確定密封圈規格、型號，自行制造。液壓缸制造工藝路線：下料（45鋼）→粗車→熱處理調制240～260HBW→精車液壓缸（內孔留磨量）→磨削內孔H7（因為密封圈為標準規格尺寸）。活塞制造工藝路線：下料（45鋼）→粗車→熱處理調制240～260HBW→精車（外圓留磨量）→活塞桿端部局部淬火45～50HRC→表面處理氧化→修中心孔→磨削外圓成f 7。間隙保證在0.06～010mm，經裝配后，工作正常。但是什么原因引起拉刀液壓缸研傷呢？經檢查發現，液壓油很臟，檢查油泵進出油口過濾器，進行清洗，然后更換液壓油。機床工作正常，經查閱機床說明書，機床工作2000h后，液壓油要及時更換。對于機床的換油周期應該目的明確，認真執行，機床工作一定時間后，及時清洗濾油器，對于數控機床尤為重要，否則就會發生油路堵塞報警，引起系統故障。

因此，對于液壓系統最好多維護保養，而不是等設備發生故障時，再去修理。