中捷友誼搖臂鉆奇怪故障一例淺析

摘要:系統分析了中捷友誼搖臂鉆主軸缺少一檔速度故障可能產生的原因，結合實際維修情況對以往類似故障判斷增加了新的補充，對中捷友誼搖臂鉆主軸箱變速原理做出了詳細描述。

關鍵詞:中捷友誼搖臂鉆 主軸失速 故障判斷

搖臂鉆屬于通用金屬切削機床，可以用來鉆孔、擴孔、鉸孔、锪平面及攻螺紋等加工，機械加工企業無論是生產件加工還是設備維修用備配件加工都離不開它，廣泛應用于各個機械加工企業中。

中捷友誼搖臂鉆是搖臂鉆機床行業中的名牌產品，在社會上保有量很大。中捷友誼搖臂鉆采用液壓變速實現主軸轉速預選和進給量預選，節省變速時間，效率較高且齒輪不易打齒。我公司搖臂鉆主要用于拖拉機駕駛室管件、鈑金件及設備維修用備配件鉆孔、攻絲，拖拉機高產月時設備生產負荷很大。

一天，接到維修組電話說車間一臺Z3025搖臂鉆缺少一檔速度就帶著設備說明書到現場了解具體情況。出故障的是一臺中捷友誼Z3025搖臂鉆，故障情況是設定機床主軸轉速為1600r/min時，壓下“主軸變速正反轉及空檔手柄”主軸轉動正常，將“主軸變速正反轉及空檔手柄”轉到正轉位置，主軸逐漸停止轉動，其余各檔主軸轉速正常。經初步分析確定故障原因在液壓系統。Z3025搖臂鉆液壓系統壓力由于一臺“24泵”的齒輪泵提供，其壓力可以通過調整裝在油泵上的溢流閥調整，正常工作壓力在1.6～2MPa之間。旋下設備主軸箱頂端測壓口上的螺塞，裝上量程合適的壓力表，可以看到液壓系統壓力正常，這樣就排除了油泵有問題的嫌疑。

故障現象是:主軸開始轉動正常，將“主軸變速正反轉及空檔手柄”轉到正轉位置，主軸才逐漸停止轉動。我們想到會不會是某根通往某個變速油缸的油管或油管接頭漏油，主軸轉動后油缸無法保持壓力，嚙合齒輪脫開嚙合位置造成的。按著這個思路我們打開主軸箱頂蓋板一半，將主軸設為其他速度，在保證主軸轉動的情況下檢查主軸箱里邊隔板以上的8個油缸、1個油泵和2個液壓閥的油管及油管接頭處是否漏油。經過檢查發現以上各處均無漏油現象。

主軸開始轉動正常后來慢慢停止轉動的現象讓我們將維修重點轉移到傳動齒輪脫開嚙合位置的原因上。突然記得有一次另一臺Z3032出過相似故障，通過檢查管路、油泵和液壓閥組最后將故障原因鎖定在控制一根傳動軸上滑移齒輪副的油缸桿端頭螺帽松脫。隨后我們逐一拆卸、檢查了與主軸變速有關的說明書上編號為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ四根傳動軸的頂部油缸。拆掉油管、取掉缸體、去掉彈性擋圈和堵蓋，檢查油缸桿頂部螺帽是否脫落。四根傳動軸檢查完畢均未發現油缸桿頂部螺帽脫落情況，故障原因不在這里。

多方面查找故障原因未果后，我們將注意力再次轉移到設備變速過程。通過反復將機床主軸轉速設定為1600r/min使故障重現，我們注意到了一點以前沒有注意到的細節:機床設定機床主軸轉速為1600r/min時，壓下“主軸變速正反轉及空檔手柄”主軸轉動正常，將“主軸變速正反轉及空檔手柄”轉到正轉位置，機床發出齒輪脫落摩擦碰撞聲音后主軸才逐漸停止轉動。經過多次仔細傾聽，我們斷定設備故障原因在于傳動齒輪副脫開嚙合導致動力無法傳遞。在機床變速時通過主軸箱觀察窗仔細觀察，發現正對主軸箱左側觀察窗的說明書上編號為VI軸的傳動軸上部兩個齒輪在主軸變速時壓下“主軸變速正反轉及空檔手柄”上升，將“主軸變速正反轉及空檔手柄”轉到正轉位置時發出齒輪脫落摩擦碰撞聲音下降。故障位置終于找到了，我們仔細翻閱設備隨機說明書查閱編號為VI軸的傳動軸的內部結構，模糊不清的說明書“主軸變速機構”配圖只能看到上部齒輪副為兩個齒輪非一個雙聯齒輪，更多細節無法看到，說明書中也沒有更多文字描述。沒有辦法只有先將主軸箱編號為VI軸的傳動軸拆卸下來再找故障原因了。主軸箱拆卸工作量非常大，主軸箱隔板以上8個油缸、1個油泵、2個液壓閥及所有油管均需要拆除。油管比較多，為了防止油路混亂需要仔細編號后拆除。

VI軸(花鍵軸)拆出來后，故障原因立刻清楚了。齒輪副由兩個齒輪通過一個軸用彈性擋圈連接成一體，花鍵軸為中空軸，油缸桿在花鍵軸中運動，齒輪副由油缸桿拉動沿花鍵軸滑移。齒輪副徑向沿X方向有兩個銷孔，銷孔內穿過一個銷軸后油缸桿可以帶動齒輪副沿花鍵軸滑移;沿Y方向有兩個裝鋼珠的圓通孔，圓孔內安裝兩個φ9mm鋼珠，齒輪外側用一個鋼絲卡子將兩個鋼珠限制在齒輪內部，防止鋼珠脫出。油缸桿通過油缸桿頭部徑向銷軸帶動齒輪副在花鍵軸上滑移，花鍵軸徑向向沿X軸方向有兩個長圓孔，齒輪副運動范圍由長圓孔限制;沿Y方向有上、中、下三組六個凹坑缺口，齒輪副運動位置由鋼珠卡到凹坑內保持。主軸變速時，油缸桿通過銷軸帶動齒輪副向上運動，到達齒輪嚙合位置鋼珠被鋼絲卡子頂入花鍵軸凹坑內并保持在凹坑內，齒輪正常嚙合，主軸正常轉動。

此次設備故障的原因是:頂鋼珠的鋼絲卡子斷裂，導致鋼球頂入力不夠，無法克服齒輪副自身重力，導致齒輪副無法正常保持在齒輪嚙合位置。壓下“主軸變速正反轉及空檔手柄”進行轉速預選時油缸內有壓力油，油缸桿可以帶動齒輪副上升到齒輪嚙合位置;將“主軸變速正反轉及空檔手柄”轉到正轉位置后，油缸內無壓力油，齒輪副靠鋼絲卡子將鋼珠頂入花鍵軸凹坑內克服自身重力保持嚙合位置。鋼絲卡子斷裂導致鋼球頂入力小于齒輪副自身重力，齒輪副下滑，齒輪嚙合脫開，動力無法傳遞，主軸逐漸停止轉動。

此次搖臂鉆故障屬于少見故障，設備說明書對傳動軸內部結構沒有說明，故障的原因比較隱蔽不容易找到，造成維修工作走了不少彎路。設備修理完成后感覺有必要將此維修經歷與人分享，特寫成此文給廣大設備維修人員做一個參考。