進口數控鏜銑床維護與局部改造的實踐探討

盧紀昇

（南京汽輪電機集團有限責任公司，江蘇 南京210037）

1 數控鏜銑床的維護

對于一般設備而言，在使用過程中產生的振動、摩擦、磨損是造成設備精度不斷降低的主要因素，而解決上述問題的關鍵在于是否能夠很好地對設備進行精心的維護和保養。我公司的一臺8英寸數控鏜銑床是1978年從美國Ingersoll公司引進的，1980年投入使用。該機床的主要技術參數如下：鏜桿直徑為203.2mm，工作臺尺寸為12000mm×4000mm，機床主軸上下方向的行程（Y 軸）為4000mm，數控系統為西班牙FAGOR公司的8025系統。使用至今已30多年，是我公司加工汽輪機上前、中、后缸的重點主力設備。

對于此臺設備的維護工作，考慮到其使用年份已經很長，屬于一臺超齡使用設備，所以我們在進行維護保養時需要采取一些較為特殊的方法，同時應用一些較為現代的探測方式來對其進行預防性維護。在機床的機械方面，我們除了嚴格貫徹一般通用的日保、周保和一級保養、二級保養之外，還專門增加了一項半周檢驗項目，就是對鏜銑床滑枕和主軸箱的機械潤滑油進行化驗。采用聽聲或測振的方式來判斷各個傳動件的運行情況是有一定效果的，但是很難對傳動部件的磨損情況有一個準確的了解，只有等到磨損情況已經很嚴重時才能知曉。我們認為機床各傳動件之間雖然有潤滑油潤滑，但總存在一定的摩擦，特別是機床在長時間運轉后這種摩擦勢必會加大，摩擦造成的金屬磨損就會產生金屬細末融進潤滑油，因此我們應定期對潤滑油中的金屬微粒含量進行定量檢測，以判斷傳動部件之間的磨損是否存在較大變化，從而預先確定傳動部件的實際工作狀況。

對于機床電氣控制柜，我們采取的日常維護包括：（1）機床電氣柜的散熱通風。通常安裝于電柜門上的熱交換器或軸流風扇，能對電控柜的內外進行空氣循環，促進電控柜內的發熱裝置或元器件散熱。應定期檢查控制柜上的熱交換器或軸流風扇的工作狀況、風道是否堵塞，否則會引起柜內溫度過高而使系統不能可靠運行，甚至造成過熱報警。（2）為機床電氣控制柜安裝了自動關閉門。我們知道，加工車間飄浮的灰塵、油霧和金屬粉末落在電氣柜上容易造成元器件間絕緣電阻下降，從而引發故障。因此，電氣控制柜平時應將門處于關閉狀態。（3）支持電池的定期更換。數控系統存儲參數用的存儲器采用CMOS器件，其存儲的內容在數控系統斷電期間靠支持電池供電保持。

對于機床電氣控制柜的維護，考慮到生產車間的機床設備較多，各種作業對機床的電氣數控部分有著一定的干擾，時間一長必然影響到機床的正常運行，經過分析研究，我們將這些干擾大致分類，并有針對性地采取了相應的保護措施。第一類是電磁波干擾，車間現場作業的電焊機和電火花機都能產生這種電磁波干擾。而這種高頻輻射能量通過空間傳播，被附近的數控系統所接收，如果能量足夠，就會干擾數控機床的正常工作。對于這一問題，我們采取動力線與信號線分離的方式，以減少和防止磁場耦合和電場耦合的干擾。同時變頻器中的控制電路接線要距離電源線至少100mm以上，兩者絕對不放在同一個導線槽內。第二類是供電線路干擾，我們知道，動力電網的一種干擾是由大電感負載所引起的。大電感在斷電時要把存儲的能量釋放出來，在電網中形成的高峰尖脈沖，其產生是隨機的，由于這種電感負載產生的干擾脈沖頻域寬，特別是高頻窄脈沖，峰值高，能量大，干擾嚴重但變化迅速，不會引起電源監控的反應，如果通過供電線路竄入數控系統，引起的錯誤信息會導致CPU停止運行，使系統數據丟失。針對這一問題，我們在機床的電路中增加了壓敏電阻，為數控機床伺服驅動裝置電源引入部分壓敏電阻的保護電路。在電路中加入壓敏電阻，可對線路中的瞬變、尖峰等噪聲起一定的保護作用。壓敏電阻是一種非線性過電壓保護元件，抑制過電壓能力強，反應速度快，平時漏電流很小，而放電能力異常大，可通過數千安培電流，且能重復使用。

2 數控鏜銑床的局部改進

我公司進口的8英寸數控鏜銑床是20世紀70年代的產物，在整體技術結構上與現代機床有著很大的差距，圖1為這臺數控鏜銑床鏜桿驅動用齒輪箱局部結構示意圖。

圖1 傳動齒輪箱局部結構示意圖

從圖1中我們可以看到，輸入電機采用的是老式的交流變頻電動機，從而需要一套復雜的變速傳動來滿足機床鏜桿切削時不同轉速的需求，這無疑增加了機床在機械結構方面的復雜性，使機床的維護檢修成本居高不下。另外，由于這套機構過于龐大復雜，只能將其安置在鏜銑床機床主軸的尾部，造成鏜銑床滑枕上下移動時始終存在一個重力偏置，對機床上下方向的移動導軌也存在一定的偏力矩，容易造成導軌損壞。

針對上述問題，我們經過反復探討并對其他較為現代的數控鏜銑床的結構進行研究，決定對此臺機床的鏜桿傳動齒輪箱進行現代化改進，具體的改進如圖2所示。對照圖1可見，由于我們采用了較為先進的數字伺服電機，整個傳動齒輪箱的結構大大簡化了，中間只需要一個兩級變速齒輪就可滿足機床在各種工作轉速下對切削扭矩的要求。整個傳動齒輪箱由于減少了一根中間過渡軸，重量大大減輕（不到原來的50%），這使機床垂直方向運動時導軌偏置力矩的情況有了大大的改善，從而有利于機床的長期穩定運行。

圖2 改進后的傳動齒輪箱局部示意圖

經過此次局部改造后，我們對該機床的幾何精度進行了檢測。經檢驗，所有與改造相關的設備部件精度都能達到新機出廠時的精度范圍，比如主軸錐孔徑向跳動為0.002mm，主軸的徑向跳動為0.005mm等。現在機床已交付車間，投入了繁忙的汽輪機產品生產中。

3 結語

大型數控鏜銑床是數控機床中復雜程度與技術含量均較高的設備，我公司還有很多同類型設備。通過對于日常維護的研究和有重點的保養，我們掌握了很多大型數控設備的維護經驗。另外，這次大修改造，使我們對數控機床的理解更上一個層次，不僅使機床的靜態精度與性能得到了提升，而且大大提高了工程技術人員的綜合技術素質。有了這次成功改造的經驗，在面對我公司其他同類型或不同類型的數控設備的檢修、維護以及局部現代化改造時，我們將充滿信心。

［1］席文杰.最新數控機床加工工藝編程技術與維護維修實用手冊［M］.吉林省電子出版社，2004

［2］趙志修.機械制造工藝學［M］.機械工業出版社，1985

［3］汪琪，李鈞.機械設計計算［M］.中國致公出版社，1998