數控螺旋壓力機下頂料裝置的故障分析與改進

趙永生，李成榮，白光明，田 忠，張 瑋

（內蒙古第一機械集團股份有限公司，內蒙古包頭 014032）

0 引言

數控螺旋壓力機是內蒙古第一機械集團股份有限公司1989 年從德國SPS 公司引進的大型數控設備，該設備承擔著集團公司車輛曲軸的加工生產任務，是集團公司數控設備的關重設備。在設備使用過程中經常出現下頂料桿無動作、控制與反饋線路有斷路、位置反饋單元報警，嚴重影響設備使用及零部件的生產加工，分析數控螺旋壓力機下頂料故障產生的主要原因，制定解決改進措施并通過國產化改造，成功地解決了數控螺旋壓力機下頂料故障。

1 設備故障狀態調查

1.1 數控螺旋壓力機下頂料桿故障統計

數控螺旋壓力機下頂料桿故障頻數和其他故障頻數對比柱狀圖如圖1 所示。

圖1 壓力機下頂料桿故障頻數和其他故障頻數

1.2 下頂料桿故障頻數占總故障頻數（圖2）

圖2 下頂料桿故障頻數

從折線圖可以算出下頂料桿故障率高達71.39%。

2 原因分析

2.1 因果分析樹圖

引起設備故障的原因較多，分析發生故障的原因并確認關鍵原因?，F場進行檢查和測試，繪制出的因果分析樹如圖3所示。

圖3 因果分析樹

2.2 要因分析（表1）

表1 要因分析

3 改進措施

3.1 清理下頂料桿底座內的石墨粉

由于該機床是用石墨粉對原材料進行防粘處理并且用氣、水混合物對機床進行降溫，因此長期積累的石墨粉沖刷到下頂料桿底座內，致使下頂料桿被石墨粉堵死，不能自由上升或下降，將石墨粉清理干凈并對下頂料桿底座側面增加護罩，以保證石墨粉不再進入下頂料桿底座內，下頂料桿改進前后如圖4 所示。

圖4 下頂料桿改進前后

3.2 測量編碼器反饋線并重新焊接插頭

該機床的下頂料桿位置反饋編碼器在機床下頂料桿底座的側面安裝，由于該機床長期用石墨粉對原料進行防粘處理并用氣水混合物對機床進行降溫，使得編碼器長期被水與石墨混合物浸泡，導致編碼器反饋線腐蝕斷路。測量該反饋線路，確定斷路線號，重新將線路與插頭進行焊接如圖5 所示。

圖5 編碼器插頭接線圖

3.3 進行電氣改造

由于該機床下頂料桿位置反饋編碼器長期被水腐蝕并受高溫影響。已失去其測量功能。因此在保證該編碼器在上電檢測當前位置正確的前提下對其運動時的測量功能進行改造。具體步驟如下：

3.3.1 繪制改造電氣圖及PLC 手動程序圖

通過仔細研究原下頂料桿的電氣圖、程序控制圖、液壓原理圖，掌握其工作原理及保護措施后，繪制了下頂料桿的改造電路如圖6 所示，手動操作程序如圖7 所示。

圖6 下頂料桿的改造電路

圖7 手動操作程序

X100：下頂料桿上升按鈕K1

X101：下頂料桿下降按鈕K2

X102：上升到位感應開關B1

X103：下降到位感應開關B2

X104：滑塊下降按鈕

X105：滑塊下降腳踏開關1

X106：滑塊下降腳踏開關2

Y500：下頂料桿上升電磁閥

Y501：下頂料桿上升、下降加速電磁閥

Y502：下頂料桿上升、下降加速電磁閥

Y503：下頂料桿下降電磁閥

Y504：中間繼電器K3

Y505：中間繼電器K4

Y506：滑塊下降電磁閥。

3.3.2 改造電路的線路布置及與原電路的連接

為了不影響原機床的工作，在機床的電氣柜與控制面板及電氣柜與地坑內下頂料桿之間重新布置兩根電纜。在控制面板處增加了一個手動控制下頂料桿上升（K1）、下降（K2）的手動按鈕控制單元盒，用手動按鈕直接控制由原PLC 控制的電磁閥Y42、Y43、Y44、Y45 動作，以達到下頂料桿的上升、下降，增加保護措施后的PLC 輸出如圖8 所示。

圖8 增加保護措施后的PLC 輸入接線

4 改進效果

與改進前相比，下頂料位置檢測準確度完全符合加工要求如圖9 所示，曲軸單位數量生產時間如圖10 所示。

圖9 下頂料位置檢測準確度

圖10 曲軸單位數量生產時間

5 結語

通過對下頂料裝置的技術改進，可以有效提高設備加工生產的使用率，提高設備加工能力，同時也豐富了此類進口設備的維修及改造經驗，使用國產元器件、重新編輯控制程序實現國產化改造可有效降低維修成本，也為其他類似設備的改造修理提供了很好的思路。