關于數控車軸專用磨床電器系統故障規律的分析及其改進措施

【摘 要】 本文針對數控車軸專用磨床（進口設備）電器系統故障的具體問題，進行了原因分析，并提出了切實可行的改進措施。

【關鍵詞】 數控車軸專用磨床 故障 措施

一、存在的問題

1、輪對是保證車輛安全運行的根本，車軸加工工藝的好壞是保證輪對質量的關鍵。而數控車軸專用磨床是直接加工車軸軸徑，防塵板座，若加工不好將導致軸頸橢圓、倒錐，磨削尺寸不符合工業要求等故障，造成車軸加修質量不合格，進一步影響行車安全。

2、用于磨削車軸的數控車軸專用磨床采用數控系統驅動一體式砂輪來磨削車軸各部的圓弧尺寸，自動測量儀是保證磨削車軸精度的關鍵（測量精度達到0.001mm），但在使用過程中，測量系統由于人工調整、機械磨損、數控系統不能自動補償等原因造成車軸磨削精度下降甚至出現降級及廢品情況等問題為電器系統故障，是影響質量的關鍵。

3、日常工作中出現磨銷車軸時，產生過早接觸、費時、火花大甚至拒磨現象，是造成機器內外部震動、自測量頭碰觸、變形影響生產進度和產品質量改進的原因。

二、故障調查分析

目前，呼鐵局包頭西車輛段全年供給包西車輛段、集寧車輛段RD2、RE29000條輪對的供應量，在2006年以前，RD2、RE2車軸加工均采用外圓磨床加工，軸頸及防塵板座圓弧不能磨削，故造成軸頸與軸頸圓弧及防塵板座與防塵板座圓弧銜接不好，車軸粗糙度達不到技術要求，有可能引起應力集中產生裂紋不利于大提速后列車的安全運行。在2007年5月從西班牙引進數控車軸專用磨床后，由于采用成型砂輪整體磨削技術，這一制約車軸加工的技術隱患得到了徹底解決，但在磨削車軸過程中又陸續出現了由于機械系統、電器系統參數、砂輪休整情況以及砂輪休整器的質量好壞，冷卻液的配比及流量控制等一系列問題引起的車軸加工質量一次合格率不高甚至廢品的問題。

為便于對比分析，現將2013.4—20014.4呼鐵局包頭西車輛段進口數控成型磨床在磨銷加工過程中出現的故障進行了統計，具體如下：

從以上調查統計情況可以看出：

1、工件尺寸不符合工藝要求故障占19%；工件橢圓故障占12%；工件提早碰觸、拒磨故障占42%；壓力，油位，流量錯誤故障占3.4%；工件上有不統一的淺螺旋紋故障占1.0%，潤滑故障占0.5%；其它故障占0.3%。

2、因累積頻率在80%左右時所對應的變量類別為主導因素，是最應關注的問題，故“工件提早碰觸、拒磨”、“工件尺寸不符合工藝要求、直徑逐步增加”應為質量改進的主要對象，因此，從這兩方面研究解決。

三、原因分析

1、工件提早碰觸、拒磨

如車軸頂尖孔是否存在不同心、頂針孔是否存在雜質；如對內外部震動的砂輪，采取檢查調平螺栓，正確調節驅動帶張力，更換驅動帶，看是否正確定位。如在運行過程中出現震動查看床頭3孔銅制撥杠是否脫落；如粗加工工件圓弧是否符合工藝要求；如系統砂輪進給速度是否過快。

2、磨銷工件尺寸不符合工藝要求

如床頭、尾座頂尖是否磨損；錐度是否符合要求；如砂輪休整器松動、掉粒、自動測量儀有無松動、觸頭有無損壞；如車軸頂尖孔是否存在不同心、存在雜質；砂輪自動休整是否到位。

3、直徑逐步增加

如砂輪形狀修型是否符合工藝要求；磨銷定位器是否定位準確；自動測量儀精確調整是否到位，上下測量儀誤差值是否符合要求。

四、改進措施

1、消除工件提早碰觸、拒磨

檢查上道工序數控車床粗加工車軸各部尺寸是否符合要求，尤其是車軸圓弧部位尺寸及圓弧形狀；檢查砂輪動平衡是否良好，檢查調平螺栓，正確調節驅動帶張力，更換驅動帶，看是否正確定位；對加工工藝不規范的車軸采取返工重新加修措施；對于車軸頂尖孔存在不同心問題需對車軸頂尖孔重新進行加修。對于床頭3孔撥杠銅制撥冒經常脫落導致磨削質量問題我們采取了重新加工3孔銅制一體撥杠徹底解決問題。對于尾座頂尖如有磨損及時更換的方法。

2、磨銷工件尺寸不符合工藝要求

如因機械磨損引起間隙過大，數控系統不能自動補償，造成進刀與退刀之間有停頓，針對現場實際情況有針對性的調整數控系統參數消除間隙；如磨銷車軸防塵板座與車軸軸頸尺寸相差較大，利用調整修砂輪程序進行調試解決；如車軸防塵板座圓弧根部沒有磨銷到位，采取重新對定位器的辦法及適當調整Z向補償加以解決；如光潔度不好或燒傷標記，則使用較小的進給量，并修整時降低運動速度。如工件上有不一致的線條，應檢查支撐工件的頂尖剛性，縮短頂尖，或降低走刀深度和進給深度。如工件有直線型缺陷或有錐度，則調節尾座偏心套筒。

3、直徑逐步增加

如工件平衡不良，則檢查更換有損傷的頂尖并及時檢查自動量儀有無松動損壞。如屬工件頂尖未對中，則重新旋頂尖孔并及時清除孔內雜質；如砂輪形狀不符合要求則重新對砂輪間隙休整直到滿足工藝要求為止，另外在磨銷過程中減少磨銷車軸根數多修幾遍砂輪；如自動測量儀有較大精度偏差需要針對測量儀進行精度調整，同時注意測量儀上下測量頭測量值的偏差，控制在較小范圍內。

五、實施

1、我們通過多次CAD作圖查找比對，終于找到了問題的關鍵是上道工序粗加工車軸圓弧尺寸與成型磨床砂輪圓弧尺寸不匹配，經過多次實驗及時修改了加工程序及參數，提高了數控磨床的使用安全和效率。但在使用過程中，測量系統由于人工調整、機械磨損、數控系統不能自動補償等原因造成車軸磨削精度下降甚至出現降級及廢品情況，為解決這一問題，我們查閱了大量資料，利用CAD制圖以及數控編程對照，以及現場積累的大量數據進行比對，把原有3付測量儀改成一付測量儀（經過大量數據及經驗摸索得出結論保留一套測量儀也能夠達到磨銷工藝要求），并對數控系統控制部分、液壓部位進行相應整合，對剩余一付測量儀進行穩定性攻關該系統測量精度達到0.001mm）。通過這項改造，徹底解決了問題，保障了全局輪對供應。直接節約維修費用10萬元（設備價值600萬元），間接創造價值近25萬元.實施效果：由原來的每月調整測量儀50次22小時，縮減為每月調整2次1小時。大幅度減少了操作者的勞動強度及心里負擔，而且提高了工作效率。每月多生產良好車軸90條。年創造間接價值100多萬元。此項目2015年被路局評為技術攻關一等獎。

2、數控成型磨床的床頭箱3孔撥杠、四個銅制滾輪按實際使用情況進行了重新加工、更換，并相應調整了磨削程序數據使之與車軸各部位加工尺寸相配套，更換了經過多次試驗性能良好的砂輪休整器。采用上述改進措施后，車軸加工一次合格率有了明顯提高，車軸的磨削質量得到了顯著改善，與2013年相比共節約砂輪休整器15片，車軸加工廢品率從0.04%提高到100%大大提高了材料費用。

六、結論

1、對成型磨床原支架銅制滾輪更換成尼龍滾輪，徹底解決了在實際使用中需大力撥動車軸的弊病，消除了如撥不到位造成對異型頂尖損傷。更換新型砂輪休整器、摸索頂尖磨損更換經驗及冷卻液濃度配比和自動量儀的調整等很好解決了車軸磨削出現的橢圓、震動、印記，機床故障率也得到了較大下降。

2、改善以上問題的同時，積極根據實際情況調整程序參數，通過反復試驗調整使調整后的程序更加與工藝貼切，使車軸加工質量始終保持穩定。這對長期提高車軸磨削質量、防止質量反復起到了重要作用。

七、建議

1、規范定期更換數控設備電池保持斷電情況下的數據記憶。

2、數控成型磨床上下料托軸架為雙滾輪平衡托架，但在實際使用中經常出現車軸放置在托架上托架左右平衡難以調節，由于車軸重量壓在托架上，必需使用天車重新吊裝并調整最佳位置才能正常生產，費時、費工還容易頻繁吊裝造成設備磕碰損壞，及給工作者操作設備帶來安全隱患，另外托架滾輪平衡不好容易造成滾輪損壞影響磨削精度，建議制作12塊針對不同軸型的輔具解決上述問題。

3、有針對性的提高操作人員的技術業務素質，尤其在調整自動量儀和休整砂輪的技術經驗以減少浪費和提高磨削精度。

4、嚴格按標準化作業，加強工序質量控制，建立健全檢查驗收制度。）

【參考資料】

[1] 《鐵路貨車廠修規程》.

[2] 《GB/T12814-2002-07車軸圖紙加工工藝》.

[3] 《鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規則》.

作者簡介：張立民，出生日期：1970年5月27日，籍貫：河北省豐南縣，民族：漢，職稱：技術員，學歷：大學專科。endprint