趙廣輝，高 虹

(西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司設(shè)備部，陜西 西安 710021)

2011年9月8日，盤(pán)環(huán)制造部的法國(guó)高速拉床SRHE32/4500在加工某零件過(guò)程中，突然發(fā)生X軸“悶車(chē)”現(xiàn)象。拉刀卡在零件中，重新啟動(dòng)系統(tǒng)后，拉刀打刀，零件報(bào)廢。類(lèi)似事故在2010年也發(fā)生過(guò)1次。兩次事故造成公司近40余萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)損失。

1.原因分析

高速拉床在拉削過(guò)程中，出現(xiàn)故障報(bào)警，數(shù)控系統(tǒng)停止一切動(dòng)作，拉刀就會(huì)卡在零件中。在故障排除時(shí)，如果重新啟動(dòng)機(jī)床，只要拉刀和零件之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不會(huì)打刀。所以找出產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)部件是解決此問(wèn)題的關(guān)鍵所在。

用百分表分別測(cè)量機(jī)床停機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中分度盤(pán)徑向、軸向、旋轉(zhuǎn)方向上的位移，位移量如表1所示。

表1

機(jī)床在“急?！奔啊敖獬眱煞N狀態(tài)下，在刀具與工件之間存在相對(duì)位移，這樣在正常加工過(guò)程中，當(dāng)機(jī)床突發(fā)報(bào)警等異常情況下，在刀具卡在榫槽間時(shí)，就會(huì)造成刀具損壞、零件報(bào)廢的質(zhì)量事故。

分度盤(pán)與滑枕之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的原因很多，從機(jī)床結(jié)構(gòu)及控制原理分析，在“急停”向“急停解除”轉(zhuǎn)換過(guò)程中分度盤(pán)鎖緊松開(kāi)、C型架工作臺(tái)鎖緊松開(kāi)、Z軸運(yùn)動(dòng)和鎖緊松開(kāi)、Y軸移動(dòng)等都會(huì)產(chǎn)生以上效果。在進(jìn)一步查找問(wèn)題根源時(shí)，用百分表進(jìn)行如下測(cè)量(表2)。

表2

從檢測(cè)結(jié)果看，機(jī)床在“急停狀態(tài)”向“急停解除狀態(tài)”轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，在(滑枕)刀具與(分度盤(pán))工件之間存在相對(duì)位移，其原因主要是由于C型工作臺(tái)產(chǎn)生位移引起的。

SRHE32/4500高速拉床C型架工作臺(tái)具有軸向和徑向夾緊兩套機(jī)構(gòu)。軸向夾緊由4個(gè)帶碟簧的液壓缸實(shí)現(xiàn)，53YV01電磁閥控制工作臺(tái)軸向松開(kāi)；徑向夾緊由電磁閥53YV02控制，夾緊壓力為15MPa；徑向松開(kāi)由53YV03電磁閥控制。

機(jī)床在進(jìn)行正常拉削時(shí)C型工作臺(tái)應(yīng)該始終處于夾緊狀態(tài)，不應(yīng)當(dāng)存在間隙。查閱機(jī)床PLC控制圖，得知當(dāng)機(jī)床由“緊?！睜顟B(tài)轉(zhuǎn)到“解除”狀態(tài)，重新啟動(dòng)液壓時(shí)，程序控制C型工作臺(tái)先松開(kāi)數(shù)秒后再夾緊，松開(kāi)再夾緊的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生間隙，因而使滑枕與分度盤(pán)之間產(chǎn)生相對(duì)位移。

原設(shè)計(jì)思路是機(jī)床送電啟動(dòng)后，要保證C型架在一個(gè)正確的位置，消除C型架的所有間隙。但是如果出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警、突然停電等異常情況時(shí)，必須重新啟動(dòng)系統(tǒng)，如果拉刀還停在零件中，零件會(huì)隨著C型架的松開(kāi)和夾緊而與滑枕產(chǎn)生相對(duì)位移，造成打刀、零件報(bào)廢的事故。

2.缺陷改進(jìn)

拉床C型架的鎖緊是由4組碟形簧實(shí)現(xiàn)的，靠4個(gè)液壓缸打開(kāi)(壓力30MPa)。在C型架的邊沿，還有一環(huán)形鎖緊裝置，作用是消除C型架與導(dǎo)軌的間隙，也由液壓缸打開(kāi)。

在C型架鎖緊與C型架環(huán)松開(kāi)、鎖緊控制的PLC程序中，規(guī)定滿(mǎn)足下列條件之一，其鎖緊環(huán)就會(huì)松開(kāi)。

(1)C型架向上移動(dòng)命令。

(2)C型架向下移動(dòng)命令。

(3)C型架手動(dòng)移動(dòng)命令。

(4)C型架回參考點(diǎn)。

(5)控制C型架的液壓壓力達(dá)到設(shè)定壓力(30MPa)時(shí)。

當(dāng)C型架需要移動(dòng)時(shí)，首先要通過(guò)液壓缸壓力將鎖緊裝置松開(kāi)，C型架移動(dòng)到位后，延時(shí)2s后液壓力下降回零使C型架和鎖緊環(huán)自動(dòng)鎖緊前碟簧。C型架和C型架鎖緊環(huán)在停電、急停、報(bào)警的情況下，因壓力為零，處于鎖緊狀態(tài)。當(dāng)消除報(bào)警，系統(tǒng)重新啟動(dòng)后，液壓系統(tǒng)隨之啟動(dòng)，當(dāng)壓力升到30MPa時(shí)，C型架和C型架鎖緊環(huán)會(huì)松開(kāi)，從而發(fā)生位移，引發(fā)事故。所以在PLC控制程序中，可以不考慮液壓系統(tǒng)的壓力，因?yàn)镃型架的鎖緊是靠4組碟形簧鎖緊，松開(kāi)鎖緊缸靠液壓系統(tǒng)打開(kāi)，只要液壓壓力達(dá)到分度盤(pán)松開(kāi)的壓力，分度盤(pán)就能松開(kāi)。在機(jī)床啟動(dòng)時(shí)，C型架一直處在鎖緊狀態(tài)，其位置是不會(huì)發(fā)生變化的。再者如果機(jī)床是在正常情況下啟動(dòng)，機(jī)床回零時(shí)，C型架按照要求正常移動(dòng)。也不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位。因此可通過(guò)修改機(jī)床參數(shù)和PLC控制程序完善控制功能。在PLC控制程序中，將C型架松開(kāi)條件之一的檢查液壓壓力的條件去掉，便可解決問(wèn)題。

程序修改完成后，下載到機(jī)床的PLC中，重新啟動(dòng)系統(tǒng)，在“急?！睜顟B(tài)向“急停解除”狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，分度盤(pán)和滑枕之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)消失。啟動(dòng)C型工作臺(tái)運(yùn)行正常。機(jī)床斷電，再重新啟動(dòng)后，檢測(cè)分度盤(pán)與滑枕之間沒(méi)有出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。達(dá)到了預(yù)期的改進(jìn)效果。

[1]西門(mén)子(中國(guó))有限公司.Service InstallationCourse for SINUMERIK 840D[M].

[2]陳章平.西門(mén)子S7-300PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版

社，2009.7.