TU30數(shù)控車床切削運動總成大修

呂利偉 尹紅超 王 威 馬金衛(wèi)

（中國一拖集團 一拖（洛陽）柴油機有限公司 河南洛陽）

一、TU30數(shù)控車床簡介

TU30數(shù)控車床是完成曲軸端面切削、倒角及止推頸外圓尺寸加工的設(shè)備，其高剛性的4導(dǎo)軌床身、主軸直徑150 mm，主軸轉(zhuǎn)速為高、低2組無級變速，變速范圍6～2500 r/min，采用雙移門結(jié)構(gòu)，主軸采用AC電機高、低2組的無級變速。

二、數(shù)控車大修前故障現(xiàn)象

設(shè)備在長期斷續(xù)切削加工過程中，由于沖擊載荷力的作用，造成切削運動總成整體幾何尺寸（回轉(zhuǎn)刀盤總成，進給總成，X滑臺導(dǎo)軌總成等相互關(guān)聯(lián)部件）的嚴重磨損，造成運動精度降低。間隙又使在切削加工過程中，各總成間發(fā)生碰撞，產(chǎn)生較大的振動響聲及對設(shè)備的損壞，X向滑臺導(dǎo)軌總成的嚴重磨損，從而破壞了相互間的配合。經(jīng)常出現(xiàn)X向伺服電機報警、曲軸止推頸加工尺寸超差等故障現(xiàn)象，嚴重影響曲軸加工質(zhì)量。

1.故障原因分析

查詢該數(shù)控車的編程，發(fā)現(xiàn)其數(shù)控刀架，是采用反向切削，切削力全部作用在壓板上，由于壓板的接觸面積比較小，故要承載比較大的作用力，在長期的負荷作用下，導(dǎo)軌總成（滑臺、壓板和導(dǎo)軌）出現(xiàn)大面積磨損。拆卸發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)軌總成的大間隙配合致使其復(fù)合運動造成傳動箱齒輪和刀盤定位鼠齒盤磨損。

（1）刀盤傳動齒輪箱總成的定位鼠齒盤因斷續(xù)切屑震動而產(chǎn)生磨損，傳動齒輪不但嚴重磨損，還出現(xiàn)打齒現(xiàn)象。

（2）X向滑臺、導(dǎo)軌、鑲條及壓板因斷續(xù)切屑震動出現(xiàn)磨損嚴重和點蝕，最大磨損尺寸量達一個毫米。

（3）Z向滑臺、導(dǎo)軌、鑲條及壓板因接觸面積較大，磨損情況超差情況較好。

2.故障修復(fù)難點

諸如傳動箱的齒輪打齒及磨損齒輪可直接更換，Z向?qū)к壙赏ㄟ^簡單地刮研解決。針對X向?qū)к壙偝桑绾伪ＷC在兩導(dǎo)軌尺寸的不一致性前提下，導(dǎo)軌面與基準面的平行度問題；滑臺和壓板相對導(dǎo)軌的修配中，采用何種方式補償加工過程中損失的尺寸量問題；采用何種方法既能滿足原有鑲條的調(diào)節(jié)滑臺作用，又能實現(xiàn)滑臺與導(dǎo)軌的理想配合問題；刀盤定位鼠盤磨損間隙如何補償問題。

圖1 X向?qū)к壙偝珊唸D

三、解決方案流程

方案流程見圖2，參照圖2利于各項工作具體實施。

圖2 方案流程簡圖

四、具體解決措施

查閱相關(guān)資料，了解切削運動機件總成，在機床中與各部件間的相互位置尺寸。針對一些拆前可進行測量的參數(shù)、尺寸，盡量提前確認。一些未知參數(shù)、尺寸，只有在分解設(shè)備后才能進行測量確定。確保修理后TU30切削運動總成整體幾何精度。

1.修前工作步驟

（1）拆解前，先對該設(shè)備的回轉(zhuǎn)中心高及回轉(zhuǎn)刀盤刀尖高度進行尺寸測量。確保修理后，數(shù)控刀盤總成整體的切削運動幾何精度。

（2）對項目工作設(shè)備進行拆解檢查，在拆分解每個部件的過程中發(fā)現(xiàn)，刀盤傳動齒輪箱總成的定位鼠盤因斷續(xù)切屑振動而產(chǎn)生磨損，傳動齒輪不但嚴重磨損，還出現(xiàn)打齒現(xiàn)象，應(yīng)對定位鼠盤進行再加工，更換傳動齒輪。另外發(fā)現(xiàn)，編碼器連接軸支撐軸承，因浸泡在切削液中，產(chǎn)生銹蝕和磨損，需更換處理。

（3）X向滑臺、導(dǎo)軌、鑲條及壓板因斷續(xù)切屑振動，磨損嚴重和點蝕，最大磨損尺寸量達1 mm。需對滑臺、導(dǎo)軌及壓板進行加工處理。另外，X向絲杠下支撐軸承，因浸泡在切削液中，產(chǎn)生銹蝕和磨損，需更換處理。

（4）Z向滑臺、導(dǎo)軌、鑲條及壓板因接觸面積較大，磨損情況超差情況較好。在最終的裝配中，通過簡單地刮研即可解決。

2.對嚴重磨損件加工前的工作步驟

（1）通過測量X向?qū)к壣隙ㄎ幻媾c基準面之間的實際尺寸、導(dǎo)軌側(cè)定位面與滾珠絲杠中心基準之間的實際尺寸、兩導(dǎo)軌間的實際寬度尺寸、導(dǎo)軌的厚度。為最終的裝配尺寸提供依據(jù)。

（2）測量刀盤定位鼠盤側(cè)定位齒形的實際尺寸、磨損情況及兩齒盤嚙合時的側(cè)面和端面間隙。

3.磨損件加工尺寸的確定

（1）修磨導(dǎo)軌。由于主導(dǎo)軌面、副導(dǎo)軌面、定位導(dǎo)軌面、壓板導(dǎo)軌面磨損的不同，在磨修時，應(yīng)保證在與基準面平行的基礎(chǔ)上，可以在導(dǎo)軌面已被磨削出來的情況下，不用保證兩導(dǎo)軌尺寸的一致性。

（2）對于修磨好的導(dǎo)軌，應(yīng)將其放到平板上，通過百分表測量對相關(guān)基準面進行支承并找平。然后，通過用千分尺、百分表對相關(guān)導(dǎo)軌面的尺寸落差測量，以及結(jié)合未加工時測量的尺寸進行計算，用計算出的結(jié)果、滑臺上各導(dǎo)軌面的最小磨損尺寸及要貼的聚四氟乙烯板的厚度規(guī)格，來確定對與之配合的滑臺上各導(dǎo)軌面的加工尺寸的量。

（3）在前面滑臺與導(dǎo)軌研配工作完成后，在通過百分表對滑臺與導(dǎo)軌平面的尺寸落差進行測量及計算。用計算出的結(jié)果，對各壓板不同的落差尺寸分別進行加工。

4.零件加工完成后為確保切屑中心不變的修配步驟

（1）導(dǎo)軌面的加工。導(dǎo)軌面的修復(fù)直接影響后續(xù)修復(fù)工作，其修復(fù)質(zhì)量關(guān)聯(lián)滑臺、壓板和鑲條尺寸加工量，稍有偏差就會為后續(xù)工作帶來諸多不便。起初考慮采用傳統(tǒng)的刮研方式。但由于磨損量大（兩側(cè)磨損量不同，一端0.5 mm，另一端1 mm），工作量大，無法精確保證兩導(dǎo)軌面同時與導(dǎo)軌基準面的平行度。

根據(jù)多方咨詢，選用直線導(dǎo)軌磨床，優(yōu)點是可以以導(dǎo)軌底面為基準同時加工導(dǎo)軌兩側(cè)磨損區(qū)域，既保證了兩導(dǎo)軌面與基準面的平行度，又保證了兩導(dǎo)軌面的平面度。對加工好的導(dǎo)軌進行測量、校對和找平，為下一步滑臺修復(fù)做好準備。

（2）貼塑修復(fù)滑臺。針對導(dǎo)軌加工后的測量結(jié)果（一端加工尺寸量 0.5 mm，另一端 1 mm），選用 1 mm、1.5 mm、2 mm 厚度的聚四氟乙烯塑料板（簡稱塑料板材）作為填充材料來補償滑臺與導(dǎo)軌加工尺寸量，其優(yōu)點耐磨、減振。

考慮到機床的實際工作狀態(tài)，塑料板材粘接面要有很好的抗振和耐剪切效果。經(jīng)綜合考慮，選用紅星膠粘接劑。根據(jù)前述磨損件加工尺寸確定的工作步驟中，已修磨好的導(dǎo)軌實際測量尺寸，結(jié)合滑臺實際工作狀況，用貼聚四氟乙烯塑料板的方法，充填因加工而減少的尺寸。依據(jù)滑臺各導(dǎo)軌面不同的加工尺寸，用1 mm、1.5 mm、2 mm厚度的聚四氟乙烯塑料板，將其用膠粘劑粘接到滑臺上的3個工作面上，并用重物壓緊，待膠粘劑干透后開出潤滑油槽。

用已調(diào)整好并找平的導(dǎo)軌對滑臺導(dǎo)軌面進行對研與刮屑。此過程需反復(fù)進行多次，直到滑臺上安裝面平行度測量值在0.01 mm以內(nèi)，并且滑臺導(dǎo)軌面上的接觸點數(shù)每平方英寸≥6～8個點。然后，再對滑臺導(dǎo)軌側(cè)定位面進行對研與刮屑，過程同前。而后，也同樣需要測量平行度與接觸點數(shù)，測量結(jié)果同前。

對已調(diào)整好并找平的導(dǎo)軌相對滑臺的配合面進行研與刮屑。此過程需反復(fù)進行多次，直到滑臺上安裝面平行度測量值在0.01 mm以內(nèi)，并且滑臺導(dǎo)軌面上的接觸點數(shù)每平方英寸≥6～8個點。

（3）鑲條修復(fù)－采用灌注修補劑。由于滑臺與導(dǎo)軌，經(jīng)過修磨、刮研后尺寸發(fā)生變化，致使原鑲條的調(diào)整尺寸無法滿足安裝要求。要想既提高耐磨性又提高修理的便捷性，采用灌注修補劑方式，即在原鑲條表面上涂覆耐磨層。

選用TS311工業(yè)修補劑，優(yōu)點耐磨。原鑲條表面上預(yù)先涂覆耐磨層TS311，將其放入已刮研好的滑臺與導(dǎo)軌的側(cè)定位面之間，并對其間隙灌注修補劑，搗實，防止產(chǎn)生氣泡。待其干燥后取出，并開出潤滑油槽。因鑲條涂膠放入干燥過程與實際安裝相同，所以不用刮配。

（4）滑臺與導(dǎo)軌底面間的壓板配合修復(fù)。一般情況下，數(shù)控車的數(shù)控刀架采用正向切削，滑臺的主受力面在導(dǎo)軌的上表面，而導(dǎo)軌的上表面比較寬大是壓板面的2～3倍，對壓板的技術(shù)要求可以低些。該數(shù)控車的數(shù)控刀架是采用反向切削。因此，切削力全部作用在下壓板上，又由于壓板的接觸面積比較小，故其承載力較大，要保證壓板的裝配均勻，就必須減小配合間隙。

必須在前面滑臺與導(dǎo)軌研配工作完成后，才能通過百分表對滑臺與導(dǎo)軌底平面的尺寸落差進行測量及計算。用計算出的結(jié)果，對各壓板不同的落差尺寸分別進行加工。然后，把加工好的壓板安裝到滑臺上，逐漸加力壓緊，反復(fù)數(shù)次進行對研與刮屑，確保滑臺、導(dǎo)軌與壓板間相互配合尺寸的穩(wěn)定，并且滑臺壓板面上的接觸點數(shù)每平方英寸≥6～8個點，并進行測量校對。

（5）刀盤定位鼠盤修復(fù)。盤針對前面所測量的刀盤定位鼠盤測量結(jié)果結(jié)合實際工作尺寸比對，兩齒盤嚙合時，兩嚙合端面應(yīng)有一定的間隙尺寸進行加工，確保嚙合時側(cè)定位無間隙。

五、項目價值及總結(jié)

通過此次對切削運動滑臺總成的分解修理，采用新技術(shù)、新材料恢復(fù)鑲條與滑臺、導(dǎo)軌的配合精度，確保了TU30數(shù)控車的完好，設(shè)備耐磨、減磨性能提高。曲軸加工精度提升，機床加工效率提高。經(jīng)過經(jīng)1年多的使用，設(shè)備未沒有出現(xiàn)大修前的故障現(xiàn)象，所加工曲軸尺寸穩(wěn)定。