射孔槍專用數控銑床的工作原理及常見故障排除

張曉東， 張海濱， 張恒銘

（大慶油田有限責任公司 試油試采分公司生產維修大隊，黑龍江 大慶 163412）

1 數控機床的組成和原理

1.1 組成

數控系統運行零件加工程序以實現數控機床對零件的加工，現代計算機數控系統由控制介質、輸入輸出設備、計算機數控裝置、伺服系統及機床體組成。

1.2 工作原理

圖1 數控機床工作原理圖

1.3 幾個術語

1）伺服系統。是數控系統與機床之間的電傳動聯系環節。主要由伺服電機、驅動控制系統以及位置檢測反饋裝置組成；伺服電機是系統的執行元件，驅動控制系統是伺服電機的動力源，數控系統發出的指令信號與位置反饋信號比較后作為位移指令，在經過驅動系統的功率放大后，帶動機床移動部件做精確定位或按照規定的軌跡和進給速度運動，使機床加工出符合圖樣要求的零件。

2）檢測反饋系統。由檢測元件和相應的電路組成，其作用是檢測機床的實際位置、速度等信息，并將其反饋給數控裝置與指令信息進行比較和校正，從而構成系統的閉環控制。

3）機床本體。機床本體指的是數控機床機械部分，包括床身、主軸、進給機構等機械部件，由于數控機床是高精度和高生產率的自動化機床，較傳統的機床具有更好的剛性和抗振性，相對運動摩擦因數小，傳動部件之間的間隙小，而且傳動和變速系統便于實現自動化控制。

2 射孔槍專用數控銑床的組成及工作原理

該機床是根據不同管徑、不同長度、不同孔型的槍管而專門設計的專用機床。它具有機、電、氣集于一身的技術密集特點，是一種自動化程度高、結構獨特的先進設備。

2.1 組成

由控制介質、輸入輸出設備、計算機數控裝置、伺服系統及機床體組成。主要介紹機床體的組成及原理。

機床體的組成包括：自動上料輸送機、主機、拖夾分度裝置、自動下料輸送機、電控、氣控、冷卻。

2.2 各部件的調整與設定

1）自動上料輸送機。由翻板、托輥及輸送部分組成。翻板由氣缸帶動抬起，將上料集料架上的鋼管單根取下，沿斜坡自動滾到托輥上。

2）主機。主機由床身、滑座、主軸箱組成。

a.主軸轉速的設定：主軸電機為直流伺服電機，轉速為 1500 r/min，減速比為 1：1.5。

刀具進給系統由直流伺服機、減速器、絲杠組成。伺服機轉速為3000 r/min，減速箱減速比為1：60，絲杠螺距為5 mm。每齒切削深度的確定：進給量為25 mm/min，主軸轉速為550 r/min，每齒切削深度為T=25÷550=0.04 mm。

b.切削深度的調整。刀具進給的程序是：快進→工作進給→快退。該程序指令由三個接近開關和一個行程撞塊完成，當刀具快進距離被加工件2～3 mm時，與一接近開關有感應，同時發出工作進給信號，開始進給。當進給到要求深度時，與另一接近開關有感應發出快退信號，此時刀具快速退回，退回的終止位置在編制程序時確定。

c.主軸間距的確定：主軸間距是根據被加工槍管孔的間距及最優選的加工程序而定的，靠近拖夾部分的主軸為零定位，由固定擋鐵銷定，其中一個為永久零定位，另一個如需移動可直接測量，主軸滑座與固定定位塊的距離，即為兩主軸的間距。另外兩個主軸與前兩個主軸的間距可直接測量主軸的外徑，主軸前端的外徑尺寸（60±0.02）mm。

3）拖夾分度裝置。本系統由拖夾電機、絲杠、分度電機、3個氣缸、回轉盤、本體和床身構成。

原理：拖夾電機轉動由齒帶輪、齒形帶、帶動滾珠絲杠的絲母旋轉。使本體前后移動，完成拖動進退的指令；分度電機轉動由齒帶輪、齒形帶帶動回轉盤旋轉，完成分度指令；3個氣缸是用來夾緊槍身的，管徑的變化可移動氣缸的前后位置；加工完的槍身，由拖夾、分度裝置送到自動下料輸送機的托滾上，然后自動向后移動，停止后翻板抬起延斜坡自動滾到下料架上。

2.3 切削工作原理

由CNC側傳來信號∶M21、M28（卡盤卡緊，卡鉗松開）→M23（上料架啟動，將槍管送入機床，遇到測量裝置時停止）→G01Y-41（移動卡盤前移推住槍管進行定位）→F800（卡盤移動速度）→M27（卡鉗卡緊,定位完成）→M22（卡盤松開）→G01Y-90 F2000（卡盤前移套住槍管）→M21（卡盤卡緊卡柱槍管）→S600 M04（主軸開始旋轉）→M26（主軸進給系統帶動主軸進行快速移動）。當遇到第一個檢測開關時，速度減慢，進行切削移動；當遇到下一個檢測開關時停止進給，開始退刀；再遇到第一個檢測開關時延時1.5s后，停止動作，完成一個切削循環。

M28（卡鉗松開）→G01X90 Y62.5（卡盤旋轉 90°，同時移動62.5 mm）→M27（卡鉗卡緊）→M26（下一個切削循環開始）。以此類推完成每一根射孔槍。

3 射孔槍專用數控銑床的冷卻潤滑

3.1 冷卻

為了延長刀具的使用壽命，提高光潔度，達到冷卻充分、具體，采用了內冷式。壓力冷卻液可跟蹤每一個刀塊及時定點冷卻，由于冷卻液有一定的壓力，可同時起到清理和排屑的功能。

3.2 潤滑

1）主軸內的3個軸承在裝配時涂滿能承受高轉速的鋰基潤滑脂無需潤滑。

2）各運動部件的導軌均采用高精度的直線滾動導軌，每周往導軌滑塊上的油杯內注油1～2次即可。

4 射孔槍專用數控銑床的維護保養及檢查

1）維護與保養。每班工作后需對鐵屑和冷卻液進行清理。每月定期對設備的電器和機械部分進行維護保養一次。

2）檢查。a.檢查氣缸是否有氣，氣壓是否保證在0.5～0.8個大氣壓；檢查4個夾具上的8根管以及回轉夾盤的3根氣管是否暢通。b.檢查導軌與絲杠是否有異物和過多的灰塵。c.檢查電機及減速箱是否有異常聲音，進給速度不應隨意改動，進給撞塊及接近開關的位置調好后嚴禁移動。d.檢查電機及主軸箱內是否有異常聲音，主軸轉速不應隨意改動，e.按常規要求潤滑，重點是4個夾具的活動套潤滑。f.檢查運動平移、回轉平移是否準確無誤。

5 射孔槍專用數控銑床的常見故障及排除

1）盲孔尺寸全部深或淺。原因是深度檢測開關調整不準，排除辦法是適當調整。

2）報警號7008為主軸電機故障。排除方法：重新合閘，用解除鍵解除報警，程序繼續執行。

3）報警號7009為主軸進給電機故障。排除方法：重新合閘，用解除鍵解除報警，程序繼續執行。

4）報警號7013為卡盤和卡鉗同時卡緊時，卡盤不能移動。排除方法：變到手動位置，松開卡鉗，刪除鍵刪除報警號即可。

5）報警號7012為主軸進給超程、報警。排除方法：反向轉動進給電機直至超程開關彈出，用刪除鍵刪除報警號即可。