3MZ3220B超精機(jī)自動(dòng)循環(huán)中常見故障及改進(jìn)

楊君峰 ，杜廣超，賀湘瑾

(1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471003； 2.61413部隊(duì)43分隊(duì) 湖北 襄陽 441052)

1 存在的問題

3MZ3220B軸承外圈超精機(jī)主要用于外徑130～200 mm、寬度22～42 mm深溝球軸承和角接觸球軸承外圈溝道的超精加工，主要為降低表面粗糙度，改善溝道圓度、波紋度，以滿足低噪聲、高精度軸承的生產(chǎn)需求。機(jī)床的(全自動(dòng))加工步驟為:工件旋轉(zhuǎn)→上料→壓輪壓緊工件→擺架箱進(jìn)入加工位置→油石壓緊工件溝道→(擺頭擺動(dòng))溝道超精→油石上抬→擺架箱退回→壓輪退回→下料。如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)工件溝道的超精。但由于原機(jī)床電氣和結(jié)構(gòu)部分有不合理之處，加工過程中常會(huì)出現(xiàn)端面支承損傷、電動(dòng)機(jī)和變頻器故障率高、油石斷裂等現(xiàn)象，急需找到行之有效的解決辦法。

2 故障分析及改進(jìn)措施

2.1 端面支承合金環(huán)損傷

超精過程中時(shí)有工件軸前端面支承的合金環(huán)被撞斷的現(xiàn)象。觀察發(fā)現(xiàn)，設(shè)備加工輕型產(chǎn)品(工件厚度小)時(shí)，壓輪設(shè)計(jì)的行程較大，且壓輪裝置無前限位功能。當(dāng)自動(dòng)加工中壓輪壓緊工件和端面支承時(shí)，工件與端面支承為面接觸，端面支承不易損傷；當(dāng)出現(xiàn)無工件的情況時(shí)，壓輪會(huì)直接壓到端面支承上，因壓輪自動(dòng)調(diào)整回轉(zhuǎn)余量，使壓輪與端面支承接觸往往為一端的線接觸，且壓力較大，導(dǎo)致端面支承上脆性合金環(huán)斷裂、破碎。另外，無工件時(shí)，機(jī)床會(huì)自動(dòng)空循環(huán)，造成能源的浪費(fèi)。

為解決上述問題，增加了無料電氣保護(hù)裝置，在進(jìn)料槽中安裝接近開關(guān)，并入PLC(圖1)并更改程序。當(dāng)料槽有料時(shí)，接近開關(guān)感應(yīng)并發(fā)送信號(hào)至PLC，PLC控制程序往下運(yùn)行；當(dāng)料槽無料時(shí)，接近開關(guān)未感應(yīng)不發(fā)送信號(hào)，自動(dòng)循環(huán)不啟動(dòng)，直到料槽有料后才能繼續(xù)循環(huán)動(dòng)作。改進(jìn)后，無料時(shí)能夠很好地保護(hù)端面支承不被后續(xù)動(dòng)作損傷，并有效控制了無料時(shí)的機(jī)床空循環(huán)，節(jié)省了等待過程的能源消耗。

圖1 增加有料檢測(cè)后電器原理圖

2.2 電動(dòng)機(jī)、控制變頻器故障率高

原機(jī)床設(shè)計(jì)為開機(jī)后工件軸一直旋轉(zhuǎn)，若調(diào)整不當(dāng)容易造成壓輪壓緊時(shí)工件的壓偏或飛出，而且影響電動(dòng)機(jī)、變頻器的使用壽命。

因此，對(duì)自動(dòng)加工電動(dòng)機(jī)控制方法進(jìn)行改進(jìn)，將原工件軸一直旋轉(zhuǎn)改為當(dāng)壓輪壓緊工件后工件軸開始旋轉(zhuǎn)；當(dāng)超精結(jié)束后擺架箱退回原位時(shí)工件停止旋轉(zhuǎn)，如此循環(huán)反復(fù)(圖2)。在壓輪下座處安裝一個(gè)接近開關(guān)并調(diào)整好位置，當(dāng)壓輪壓緊工件時(shí)，壓輪上座和接近開關(guān)感應(yīng)，通過感應(yīng)開關(guān)控制中間繼電器，接通變頻器以控制工件軸旋轉(zhuǎn)；當(dāng)超精結(jié)束后壓輪座退回，此時(shí)接近開關(guān)控制中間繼電器斷開，繼電器控制變頻器中斷，工件軸停止旋轉(zhuǎn)。改造后設(shè)備自動(dòng)加工正常，安全性提高，電動(dòng)機(jī)、變頻器使用壽命延長(zhǎng)。

圖2 改進(jìn)后電動(dòng)機(jī)控制原理圖

2.3 油石斷裂

原機(jī)床油石壓抬部分采用液壓杠桿原理控制油石的壓緊和抬起，杠桿部分經(jīng)常嚴(yán)重磨損；油石抬起和擺架箱退回基本同步，液壓經(jīng)分流造成油石抬起較擺架箱退回動(dòng)作稍慢，容易產(chǎn)生干涉，使油石還未完全脫離工件溝道而被擺架箱退回動(dòng)作拉斷。

改進(jìn)后將油石壓抬改為氣動(dòng)控制，利用氣缸帶動(dòng)小導(dǎo)軌副控制油石的壓抬，使油石壓抬動(dòng)作與擺架箱退回動(dòng)作分別為氣壓、液壓控制，互不干涉；在程序上增加延時(shí)功能，確保油石抬起2 s后控制器再控制擺架箱退回。改造后徹底解決了原杠桿部分容易磨損的故障，有效避免了發(fā)生油石斷裂的問題。

3 結(jié)束語

通過對(duì)機(jī)床增加電氣保護(hù)裝置、改進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制方法和對(duì)局部不合理結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，有效降低了機(jī)床故障率，節(jié)約了成本。