DMU-125P 立臥轉換加工中心液壓系統改造

雒補清，古晶晶，孫韋華，劉 亮

（晉西工業集團有限責任公司，山西太原 030027）

0 引言

DMU-125P 加工中心是德國德馬吉機床有限公司生產的大型高速立臥轉換加工中心，有X、Y、Z、C 四個軸，具備四軸四聯動功能。X、Y、Z 軸為進給軸，精度0.001 mm，C 軸為旋轉工作臺，可360°轉動及分度。該設備主軸部分為電主軸，BT50 刀柄，最高轉速12 000 r/min。主軸頭可180°旋轉，根據工藝需要變為垂直主軸或水平主軸。數控系統為德國海德漢公司MILLPLUS IT 系統，驅動部分采用西門子伺服驅動611D。

1 液壓系統

該設備液壓系統包括液壓泵組件和集中式液壓閥組件兩部分，控制機床的3 個動作，即刀具的夾緊松開、主軸頭的鎖緊松開、主軸頭旋轉（0°～180°）。液壓泵組件安裝在機床非運動部位，集中式液壓閥組件的6 個液壓閥安裝在機床移動立柱上，通過高壓軟管與液壓泵組件連接。集中式液壓閥組件使用功能正常，而液壓泵組件因其特殊的結構性加上使用時間長，近年來故障頻發，影響機床的正常運行，需要對液壓泵組件進行改造。

2 液壓泵組件工作原理

DMU-125P 加工中心液壓泵組件包括德國力士樂油泵、調壓閥、壓力繼電器和泄壓閥，液壓泵外形較小、設計精巧，型號為UPE2-10/3.0G17.6/7A-1V-005，其圓柱形電機及泵體放置于外包的油箱內，整個油箱只能加注7.2 L 液壓油。液壓泵可提供14 MPa（140 bar）壓力，而壓力繼電器的整定值為11.5 MPa（115 bar）。液壓泵采用間斷工作制，當油泵起動系統壓力達到11.5 MPa（115 bar）時停止運行，而設備工作一段時間壓力下降到一定值時油泵又自動啟動；再次達到11.5 MPa（115 bar）后泵又停止，如此循環往復、自動運行。液壓泵組件工作原理見圖1。

3 液壓泵組件故障分析

設備自2003 年投入使用以來液壓泵一直運行正常，直到2015 年初次出現故障，表現為主軸頭不能正常進行水平和垂直方式轉換。檢查過程中在液壓回路上安裝一塊壓力表后發現是系統壓力下降所致，即由正常的11.5 MPa（115 bar）下降到6 MPa（60 bar）左右。檢查管路和各閥無異常，拆開油泵進行檢查，發現泵體底部葉輪軸磨損嚴重且電機軸存在松脫現象，導致油泵工作時系統壓力不能正常建立。更換泵體備件后故障消除。使用3 年后，液壓泵組件控制回路出現跳閘現象，即斷路器頻繁跳閘，且泵體外殼發熱嚴重，用壓縮空氣冷卻后合上斷路器可繼續工作，但泵體溫度相較以前還是偏高，不能長久連續運行。分析原因是液壓回路中存在一定的內泄現象，導致系統壓力下降后液壓泵頻繁起動，而泵運行產生的熱量使液壓泵組件整體溫度升高，影響設備的正常運行。

圖1 液壓泵組件工作原理

4 改造思路及方案

根據故障情況決定將液壓泵組件進行國產化改造。考慮到原來的液壓泵是間斷工作制，而設備使用多年后液壓回路存在內泄情況，因此決定選用長期工作制的液壓泵和電機以克服回路內部的壓力損失。新的液壓站需要增加一個200 L 油箱，長×寬×高=800 mm×500 mm×500 mm，油箱配置油泵、蓄能器、過濾器、調壓閥、壓力繼電器、冷卻裝置等。液壓泵電機功率4 kW，仍選用力士樂產品，該泵可提供壓力最大為28 MPa（280 bar），根據設備要求將系統壓力調整為14 MPa（140 bar），壓力繼電器整定值調整為11.5 MPa（115 bar）。改造選用的元件明細見表1。改造后實物見圖2。

5 改造后的安裝調試

將原來的液壓泵組件拆除，新的液壓站放置于機床旁，將高壓油管從液壓站連接到液壓閥組件處，從控制柜內液壓泵啟動接觸器連接380 V AC 電源到液壓泵，壓力繼電器信號仍與原來的信號點連接。清洗干凈油箱，加注46#液壓油180 L。因新液壓電機功率4 kW，原電機功率3 kW，因此控制柜內液壓泵斷路器需要更換，用國產DZ108/10A 的斷路器替代原來容量較小的斷路器，根據電機額定電流8.3 A 將斷路器整定電流調整為8.7 A。

表1 改造選用元件及規格型號

機床開機進入就緒狀態后，同時按CLEAR+F10 按鈕后液壓泵即開始運行。按照傳統慣例，液壓系統更換油管、油泵等元件后系統中會有氣體存在，導致機構會出現爬行現象，在機床正式動作時需要進行排氣。先操作刀具夾緊松開按鈕觀察 E86、E87 信號，E87=1 說明刀具已夾緊，E86=1 說明刀具已松開，動作正常后安裝一把刀具到主軸上，用手扳動刀具檢查其夾緊是否牢固。然后再操作主軸頭鎖緊松開動作，查看主軸頭鎖緊松開信號是否到位，信號E88=1（Clamping clamped）說明主軸頭已鎖緊，E89=1（Clamping released）說明主軸頭已松開。最后檢查主軸頭的位置信號，水平位置時E30=1（Position Swivel cutter head horizontal），旋轉到垂直位置時E31=1（Position Swivel cutter head Vertical），這兩個信號正常后說明液壓系統工作正常。

6 改造效果

改造后使用一年多來，液壓系統壓力穩定，機床由液壓驅動的刀具夾緊松開、主軸頭立臥轉換、主軸頭鎖緊松開等動作均運行正常，未再出現液壓系統過熱、立臥轉換不到位等問題。

圖2 改造后的液壓系統