（南京汽車集團(tuán)有限公司，南京 210061）

連桿鏜銑專機(jī)回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)結(jié)構(gòu)與維修

汪智凱

（南京汽車集團(tuán)有限公司，南京 210061）

主要介紹連桿鏜銑專機(jī)的鼠齒盤式回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理與故障維修。

回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；結(jié)構(gòu)原理；故障維修

數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，為數(shù)控機(jī)床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，完成各種面、球、圓弧曲線等加工?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床加工范圍。

一、回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)的種類

數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)變速箱減速后由蝸桿傳給蝸輪，從而驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 進(jìn)行分度運(yùn)動(dòng)，在加工中自動(dòng)完成工件的轉(zhuǎn)位換面，實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾完成幾個(gè)面的加工。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)采用專門定位元件來保證加工精度，主要分兩類：一類是定位銷式回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)；另一類是鼠齒盤式回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)。

1.定位銷式分度工作臺(tái)

它的定位精度取決于定位銷和定位孔的精度，最高可達(dá)±5″；定位銷和定位孔襯套制造和裝配精度要求高，其硬度和耐磨性要求也高。

2.鼠齒盤式分度工作臺(tái)

鼠齒盤式分度工作臺(tái)應(yīng)用很廣。鼠齒盤分度機(jī)構(gòu)的向心多齒嚙合應(yīng)用了誤差平均原理，因此能獲得較高的分度精度和定心精度，定位精，可達(dá)±1″。由于多齒嚙合，所以定位剛度好，承載能力強(qiáng)。多級(jí)嚙合具有磨合作用，其定位精度可不斷提高，而且使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是鼠齒盤制造比較困難。

二、鼠齒盤回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)原理

鼠齒盤式分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是由工作臺(tái)面、底座、壓緊液壓缸、鼠齒盤、伺服電動(dòng)機(jī)和齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)裝置等組成。鼠齒盤是保證分度精度的關(guān)鍵零件，每個(gè)齒盤的端面帶有數(shù)目相同的三角形齒，當(dāng)兩個(gè)齒盤嚙合時(shí)，能夠自動(dòng)確定周向和徑向的相對(duì)位置。

1.基本結(jié)構(gòu)

一對(duì)回轉(zhuǎn)分度鼠齒盤由兩個(gè)環(huán)形平面齒盤組成（圖1），各布置著數(shù)十或數(shù)百個(gè)齒，一般標(biāo)準(zhǔn)齒數(shù)為72、96、120、144、180、360、720等，其最小分度為360°/Z（表1）。

圖1 鼠齒盤的基本結(jié)構(gòu)

表1 鼠齒盤回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的最小分度

2.工作原理

鼠齒盤式分度工作臺(tái)作分度運(yùn)動(dòng)時(shí)，其工作過程分為三個(gè)步驟：工作臺(tái)抬起—工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度—工作臺(tái)下降并定位鎖定。

(1)工作臺(tái)抬起。數(shù)控裝置發(fā)出分度指令，工作臺(tái)中央的壓緊液壓缸下腔通過油孔進(jìn)壓力油，活塞向上移動(dòng)，通過中心軸將分度工作臺(tái)抬起，兩齒盤脫開。抬起傳感器發(fā)出抬起完成信號(hào)。

(2)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度。當(dāng)數(shù)控裝置接收到工作臺(tái)抬起完成信號(hào)后，即發(fā)出指令讓伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過蝸輪蝸桿副傳動(dòng)及平面齒輪離合器帶動(dòng)中空驅(qū)動(dòng)軸，使得緊固在中空驅(qū)動(dòng)軸上的工作臺(tái)回轉(zhuǎn)分度，分度完成后，伺服電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。

(3)工作臺(tái)定位夾緊。當(dāng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到位后，由數(shù)控指令控制液壓電磁閥換向，使壓緊液壓缸上腔通過油孔進(jìn)入壓力油，活塞帶動(dòng)工作臺(tái)下降，鼠齒盤在新的位置重新嚙合，并定位夾緊。夾緊傳感器發(fā)出夾緊完成信號(hào)，液壓缸下腔的回油經(jīng)過節(jié)流閥，以限制工作臺(tái)下降的速度，保護(hù)齒面不受沖擊（圖2）。

圖2 鼠齒盤分度工作臺(tái)

三、鼠齒盤式回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)的故障維修

1.工作臺(tái)不抬起

在工件加工過程中，回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)不抬起，工作停止。工作臺(tái)不抬起與三因素有關(guān)，首先，檢查工件加工工序是否已經(jīng)完成，并確認(rèn)加工工序完成數(shù)控信號(hào)已經(jīng)發(fā)出；其次，檢查回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)側(cè)面的限位傳感器（BALLUF），是否已經(jīng)發(fā)出在位信號(hào)，調(diào)整測(cè)試傳感器，若損壞則更換；第三，檢查電磁換向閥（REXROTH）是否向工作臺(tái)下腔供給5MPa的壓力油，若無(wú)壓力油提供，需檢查修理或更換電磁換向閥。

2.工作臺(tái)抬起后不旋轉(zhuǎn)

回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)抬起后不旋轉(zhuǎn)，首先觀察工作臺(tái)側(cè)面的上升到位傳感器信號(hào)有無(wú)發(fā)出，如無(wú)信號(hào)，調(diào)整測(cè)試傳感器，若損壞則更換。其次檢查驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿的伺服電機(jī)有無(wú)接收到信號(hào)后工作。電氣故障排除后，再檢查拆解排除機(jī)械故障。

3.工作臺(tái)不回落

回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)不回落，即工作臺(tái)油缸上腔未進(jìn)油，或下腔沒出油，首先，檢查回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)側(cè)面的上升位置傳感器是否發(fā)出到位信號(hào)，如沒有到位則檢查相關(guān)的滿足條件，如已經(jīng)到位，則觀察控制油缸的電磁閥是否得電，電磁閥是否換向，依次檢查、修理或更換。

4.工作臺(tái)回落很慢，且不能落到底

回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)有回落動(dòng)作，下降很慢，只有打百分表才能觀察到，有時(shí)甚至落不到底?；剞D(zhuǎn)分度工作臺(tái)在下降，說明電氣已發(fā)出信號(hào)，液壓系統(tǒng)油路已在工作，沒問題。問題應(yīng)是機(jī)械故障?；剞D(zhuǎn)分度工作臺(tái)的上部是工作臺(tái)面和鼠齒盤，安全可靠，回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)中部的油缸不可能出現(xiàn)類似故障現(xiàn)象?；剞D(zhuǎn)分度工作臺(tái)的下部是傳動(dòng)離合器，零件間隙小，浸在潤(rùn)滑油中，對(duì)潤(rùn)滑油的清潔度要求高，這些零件在長(zhǎng)期使用中會(huì)磨損，這些污染物逐漸沉降在離合器腔底部，阻礙平面齒輪離合器及油缸工作臺(tái)組成的結(jié)合體的下降。此時(shí)可通過沖洗油箱和換油，暫時(shí)緩解，但不能根本解決問題。

連桿鏜銑專機(jī)是德國(guó)Alfing 公司生產(chǎn)，型號(hào)：3904N00，該機(jī)床使用FIBRO旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，是德國(guó)哈斯默斯海姆（Hassmersheim）生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，F(xiàn)IBROTAKT鼠齒盤回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)，型號(hào)：11.16.8.00.5.71.42.2.0144。

要解決故障必須拆解FIBROTAKT鼠齒盤回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)。咨詢德國(guó)Alfing 公司專家，他們認(rèn)為拆解維護(hù)工作必須在德國(guó)專家參與指導(dǎo)下進(jìn)行，需要較長(zhǎng)時(shí)間。為了縮短維修時(shí)間，決定自行維修。

（1）解體準(zhǔn)備階段

將整個(gè)設(shè)備的數(shù)十片機(jī)床內(nèi)外罩殼、支撐立柱用記號(hào)筆編號(hào)，畫線做記號(hào)后，拆離機(jī)床，分方位擺放整齊，分離6個(gè)機(jī)床門和門軌；旋轉(zhuǎn)分油器上的53根液壓油管及機(jī)床內(nèi)部各硬管（油管、氣管、水管）編號(hào)，并作記錄，拆開后用無(wú)紡布將管口扎好，防止污物進(jìn)入；各電氣線路記錄掛牌后分離，用尼龍?jiān)鷰Ч潭?，采取必要的防護(hù)；拆掉通風(fēng)除塵管道。

（2）四工位夾具體拆出

拆去二工位的機(jī)械手，用布裹扎防護(hù)；拆掉四工位的氣檢裝置，存放在木板上加以保護(hù)；卸去頂部的工位位置無(wú)線發(fā)射接收裝置，與液壓軟管和旋轉(zhuǎn)中心支架固定在一起；吊開頂部框架及四周支撐結(jié)構(gòu)；

做好四工位夾具體與FIBROTAKT旋轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)相對(duì)原始位置記號(hào)，打好鋼??；分開部分影響拆解過程的管路，使用拔銷器取出3只定位銷；用加長(zhǎng)專用扳手拆出夾具體與旋轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)的內(nèi)六角螺栓；四周各用1t千斤頂作輔助頂升，均勻打起，8t汽車吊緩緩將4.8t夾具體吊起，移開放在鋼凳上；注意觀察檢查各密封件的位置及使用損壞情況。

（3）回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)拆出及解體保養(yǎng)

拆除回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)升降的油管，拆去氣密管路，拆掉電氣控制線路。做好工作臺(tái)與大盤機(jī)座的位置記號(hào)，取出緊固螺栓，拆出吊離3.5t的FIBROTAKT回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)。

工作臺(tái)圓盤側(cè)立，用汽車吊保住，下面用2塊枕木墊穩(wěn)，讓出油管、氣管接口。取出底部軸座板上的4只軸座板定位銷和2只主軸定位銷，拆去12只軸座板螺栓和12只主軸螺栓，拆下軸座板，發(fā)現(xiàn)底部積垢嚴(yán)重。拿出軸套、主軸、三腳環(huán)，解體離合器等。

(4)各部件安裝、調(diào)試

首先，用煤油、柴油等有機(jī)溶劑或其它化學(xué)溶劑清洗保養(yǎng)各個(gè)零部件、緊固件、聯(lián)接件等。

其次，檢查各機(jī)件使用狀況，觀察密封件損壞及老化情況，將使用3～5年以上及平時(shí)不易解體拆出的橡膠密封件都需更換掉。查看齒輪、蝸輪蝸桿、軸承、聯(lián)軸器、軸、軸套的磨損狀態(tài)并測(cè)量傳動(dòng)間隙，作必要的記錄和測(cè)繪備用。

第三，按回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)、四工位夾具體、管路及機(jī)床附件拆解相反的步驟安裝。但有2處安裝要點(diǎn)必須注意：一是回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)落位必須精準(zhǔn)，原4個(gè)定位鍵不得調(diào)整和移動(dòng)，否則機(jī)床將失去精度；二是四工位夾具體吊裝因內(nèi)部不能準(zhǔn)確對(duì)位，無(wú)法落位，必須事先制作3根帶螺紋孔的Ф20mm×500mm定位導(dǎo)向長(zhǎng)銷，來幫助滑到準(zhǔn)確位置（圖3）。

圖3 FIBROTAKT回轉(zhuǎn)分度齒盤運(yùn)動(dòng)示意圖

安裝后的機(jī)床調(diào)整包括：回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)上升、下降的2只BALLUF傳感器位置調(diào)整；夾具體與工作臺(tái)及其它運(yùn)動(dòng)結(jié)合處的氣密壓力調(diào)整到0.2～0.3MPa；回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)零點(diǎn)的調(diào)整，當(dāng)上齒盤的A點(diǎn)開始向右作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，直到B點(diǎn)到達(dá)D點(diǎn)前都不能下落，當(dāng)A、B的中間F點(diǎn)到達(dá)D、E的中間G點(diǎn)上方時(shí)，工作臺(tái)落下平穩(wěn)貼合后所在位置，即為工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)的零點(diǎn)（如圖4）。CE是齒輪節(jié)距，AB和CD都是齒頂寬，只有在AE范圍內(nèi)，3.27/18.87，約1/6，從表1中我們知道，最小分度2.5°，換算成角度，在0.43°范圍內(nèi)才能落下，還不包括減速器、柔性聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿的傳動(dòng)間隙等所積累的誤差。所以，F(xiàn)IBROTAKT工作臺(tái)落不下去不一定是機(jī)械問題，也可能是電氣零點(diǎn)問題。

四、FIBROTAKT回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)的缺陷與改進(jìn)

在設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)保養(yǎng)、故障排除方面，F(xiàn)IBROTAKT工作臺(tái)在下面三個(gè)方面存在缺陷，需改進(jìn)。

1.加大離合器下沿與軸座的距離

FIBROTAKT工作臺(tái)的離合器下沿與軸座板距離太小，只有4mm，積污后，工作臺(tái)下降動(dòng)作易失效，建議擴(kuò)大到10mm，對(duì)于此類故障將會(huì)有很大改善。

2.離合器腔的放油口位置改動(dòng)

離合器腔的放油口在側(cè)面，腔內(nèi)積污后，不利維護(hù)清洗，建議放油口放在工作臺(tái)的底部軸座板上，用彎管接出，有利于離合器腔沖洗排污。將加油口附近的油標(biāo)改成觀察窗，同時(shí)刻上最高最低油位線，便于觀察了解蝸輪蝸桿和離合器的運(yùn)行情況。

3.加大工作臺(tái)下落范圍

鼠齒盤有數(shù)十，甚至有數(shù)百個(gè)齒，共同嚙合定位，強(qiáng)度不存在問題，將齒頂寬減小，有利于加大工作臺(tái)下落的范圍，改善工作臺(tái)不下落的故障診斷。

[1]趙艷萍，姚冠新，陳駿. 設(shè)備管理與維修（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]福仕德.Rotary Indexing Tables-Programme，2012.

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