轉臺氣動鎖緊裝置故障分析

林 東，梁 中

（首都航天機械有限公司，北京 100076）

0 引言

轉臺主要由傳動部分和鎖緊部分組成，一般采用伺服電機帶動高精度蝸桿渦輪進行分度定位和旋轉。轉臺可以將工件夾持在卡盤上或卡盤與頂尖間，并使其旋轉、分度和定位的機床附件，可用于加工中心、鏜床及其他類機床，是解決高精度分度加工的理想功能部件。

標準的立式加工中心沒有液壓站，需要液壓的部分一般采用氣動或氣液組合增壓來完成。轉臺為數控機床的選配附件，供客戶選擇，不可能提前考慮液壓站的配備。一般臺面在400 mm以下第四軸轉臺采用氣壓鎖緊。雖然氣壓鎖緊力矩比油壓鎖緊力矩小，但是可以滿足多數零件的加工要求。

1 故障現象及診斷

某加工中心VMC-1600 在加工過程中出現報警“436.A 軸軟過熱繼電器（OVC）”，OVC 即過電流。通過查看伺服負載監控畫面發現，A 軸轉臺在轉動過程中負載比較大、接近80%，不久后就出現報警。

經過反復實驗，轉臺只有在旋轉過程中負載比較大，停止時負載減小，可能是機械傳動負載大或是伺服電機軸承損壞導致。首先將電機與轉臺皮帶脫開，單獨測試電機在空載狀態下負載為3%，在正常范圍內，可以判斷伺服電機沒有問題。然后懷疑是電機后的蝸桿與渦輪的傳動部分故障。分解檢查蝸桿及倆端軸承，也未發現損壞和故障。轉臺的鎖緊是靠氣動完成，如果轉臺氣源斷開（氣路斷開轉臺剎車放松），轉臺應能旋轉，但實際上在斷氣后的轉臺仍不能轉動，因此懷疑是氣路故障致使轉臺剎車沒打開、造成負載增大。

2 氣路控制原理分析

打開轉臺側蓋，分析氣動控制原理，氣動轉臺的鎖緊原理是靠氣缸完成。轉臺接通氣源，氣壓經過電磁閥通道口3 通向通道口2 到達排氣閥P 通道口，然后通過A 通道口到達氣動剎車腔體，活塞前行到達鎖緊狀態（圖1）。

當轉臺需要旋轉的時候，電磁閥動作，通道口2 氣路到通道口4 被截斷，同時通道口4 與通道口5 聯通，①號氣路通過消音器排氣，氣動剎車部件通過安裝在氣缸底蓋上螺釘中的彈簧回彈使活塞退回原始位置（松開狀態），氣缸內氣體從排氣閥A 通道口到達R 通道口，最后②號氣路通過消音器排氣，達到轉臺松開狀態，轉臺就可以轉動了。當轉臺轉到要求位置時，電磁閥動作，轉臺通過氣動碟剎鎖緊。

圖1 氣動剎車控制原理

3 機械結構分析

在分析測試氣路控制正常后，分離轉臺氣動剎車裝置、氣缸底蓋、剎車板和剎車片。在拆除剎車裝置后，可以很輕松地轉動轉臺，因此可以斷定是由于剎車裝置導致的轉臺高負載。在分解剎車裝置的過程中，發現18 個剎車片磨損的位置各不相同，而且在靜態時測量剎車板凸出而且高低不一致，剎車板原始位應與底蓋端面高低一致（圖2）。進一步分解發現，氣缸底蓋內部及側壁有嚴重的銹蝕（圖3）

圖2 正常回到原始位

圖3 氣缸內部銹蝕

由于是單一氣缸，氣體推動剎車板向前，剎車片與剎車盤緊密貼合鎖緊轉臺，而當轉臺要旋轉的時候電磁閥切斷氣源，剎車板在8 個彈簧的反作用下回彈原始位置，使剎車片與剎車盤分離（圖4、圖5）。由于氣缸底蓋內腔側壁的銹蝕導致剎車板不能回彈到底，造成轉臺一直處于摩擦剎車狀態，長時間運行造成轉臺過負荷報警。

圖4 氣動剎車板與氣缸底蓋

4 處理及效果

用砂紙和油石俢磨氣缸內部銹蝕表面，從新裝配好氣缸，并在轉臺氣路中增加一空氣過濾裝置減少水分，將氣動剎車裝置安裝到轉臺上進行測試：在沒有接通氣源的情況下可以旋轉轉臺，接通氣源后轉臺被鎖死。與機床系統連接后控制轉臺，負載在8%左右滿足加工需求，轉臺恢復正常。

圖5 剎車片及反作用螺釘