3MZ3220B超精機自動循環中常見故障及改進

楊君峰 ，杜廣超，賀湘瑾

(1.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471003； 2.61413部隊43分隊 湖北 襄陽 441052)

1 存在的問題

3MZ3220B軸承外圈超精機主要用于外徑130～200 mm、寬度22～42 mm深溝球軸承和角接觸球軸承外圈溝道的超精加工，主要為降低表面粗糙度，改善溝道圓度、波紋度，以滿足低噪聲、高精度軸承的生產需求。機床的(全自動)加工步驟為:工件旋轉→上料→壓輪壓緊工件→擺架箱進入加工位置→油石壓緊工件溝道→(擺頭擺動)溝道超精→油石上抬→擺架箱退回→壓輪退回→下料。如此反復，實現工件溝道的超精。但由于原機床電氣和結構部分有不合理之處，加工過程中常會出現端面支承損傷、電動機和變頻器故障率高、油石斷裂等現象，急需找到行之有效的解決辦法。

2 故障分析及改進措施

2.1 端面支承合金環損傷

超精過程中時有工件軸前端面支承的合金環被撞斷的現象。觀察發現，設備加工輕型產品(工件厚度小)時，壓輪設計的行程較大，且壓輪裝置無前限位功能。當自動加工中壓輪壓緊工件和端面支承時，工件與端面支承為面接觸，端面支承不易損傷；當出現無工件的情況時，壓輪會直接壓到端面支承上，因壓輪自動調整回轉余量，使壓輪與端面支承接觸往往為一端的線接觸，且壓力較大，導致端面支承上脆性合金環斷裂、破碎。另外，無工件時，機床會自動空循環，造成能源的浪費。

為解決上述問題，增加了無料電氣保護裝置，在進料槽中安裝接近開關，并入PLC(圖1)并更改程序。當料槽有料時，接近開關感應并發送信號至PLC，PLC控制程序往下運行；當料槽無料時，接近開關未感應不發送信號，自動循環不啟動，直到料槽有料后才能繼續循環動作。改進后，無料時能夠很好地保護端面支承不被后續動作損傷，并有效控制了無料時的機床空循環，節省了等待過程的能源消耗。

圖1 增加有料檢測后電器原理圖

2.2 電動機、控制變頻器故障率高

原機床設計為開機后工件軸一直旋轉，若調整不當容易造成壓輪壓緊時工件的壓偏或飛出，而且影響電動機、變頻器的使用壽命。

因此，對自動加工電動機控制方法進行改進，將原工件軸一直旋轉改為當壓輪壓緊工件后工件軸開始旋轉；當超精結束后擺架箱退回原位時工件停止旋轉，如此循環反復(圖2)。在壓輪下座處安裝一個接近開關并調整好位置，當壓輪壓緊工件時，壓輪上座和接近開關感應，通過感應開關控制中間繼電器，接通變頻器以控制工件軸旋轉；當超精結束后壓輪座退回，此時接近開關控制中間繼電器斷開，繼電器控制變頻器中斷，工件軸停止旋轉。改造后設備自動加工正常，安全性提高，電動機、變頻器使用壽命延長。

圖2 改進后電動機控制原理圖

2.3 油石斷裂

原機床油石壓抬部分采用液壓杠桿原理控制油石的壓緊和抬起，杠桿部分經常嚴重磨損；油石抬起和擺架箱退回基本同步，液壓經分流造成油石抬起較擺架箱退回動作稍慢，容易產生干涉，使油石還未完全脫離工件溝道而被擺架箱退回動作拉斷。

改進后將油石壓抬改為氣動控制，利用氣缸帶動小導軌副控制油石的壓抬，使油石壓抬動作與擺架箱退回動作分別為氣壓、液壓控制，互不干涉；在程序上增加延時功能，確保油石抬起2 s后控制器再控制擺架箱退回。改造后徹底解決了原杠桿部分容易磨損的故障，有效避免了發生油石斷裂的問題。

3 結束語

通過對機床增加電氣保護裝置、改進電動機控制方法和對局部不合理結構進行改進，有效降低了機床故障率，節約了成本。