Z3050搖臂鉆床常見機(jī)械故障的維修

胡輝春

（湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙410100）

Z3050搖臂鉆床適用于在中、大型零件上進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪平面及攻螺紋等工作，是一種主要承擔(dān)孔加工的萬能通用機(jī)床。該機(jī)床具有操縱靈活、價(jià)格低廉、加工范圍大、結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在我國廣大工業(yè)企業(yè)中得以普遍使用，在目前非數(shù)控孔加工設(shè)備中運(yùn)用最為廣泛。但是生產(chǎn)實(shí)踐中，該機(jī)床存在部分機(jī)械故障高發(fā)問題，以下針對部分常見的機(jī)械故障進(jìn)行分析判斷，闡述故障排除方法及預(yù)防措施。

1 立柱過緊

如圖1所示，立柱夾緊的原理是油缸無桿腔通入壓力油，推動(dòng)菱形塊張開，通過杠桿迫使外柱下行，使內(nèi)外立柱底部的錐面壓緊，實(shí)現(xiàn)立柱的夾緊。立柱松開的原理是錐面的脫開，是由裝在外柱上部的圓板彈簧3抬起外柱實(shí)現(xiàn)的。調(diào)節(jié)杠桿支點(diǎn)螺母7，可以調(diào)整立柱夾緊力矩。該機(jī)床立柱夾緊規(guī)范為在搖臂末端施加1600N水平力，立柱不得回轉(zhuǎn)，松開后施加30 N水平力即可轉(zhuǎn)動(dòng)，超過30 N水平力而立柱不能回轉(zhuǎn)，即可認(rèn)為立柱過緊。

圖1 立柱機(jī)構(gòu)

出現(xiàn)立柱過緊的主要原因?yàn)榱⒅鶌A緊機(jī)構(gòu)調(diào)整不當(dāng)或者圓板彈簧上的M12內(nèi)六角螺釘5部分?jǐn)嗔阉隆?/p>

判斷與調(diào)整、故障處理的方法如下：

（1）立柱處于放松狀態(tài)，旋松調(diào)節(jié)螺母7，使杠桿處于自由狀態(tài)，此時(shí)可以觀察圓板彈簧上6個(gè)M12內(nèi)六角螺釘是否完整，如果有斷裂需取出更換10.9級以上同等規(guī)格螺釘。

（2）如果6個(gè)M12內(nèi)六角螺釘完好，用專用扳手仔細(xì)檢查6個(gè)螺釘擰緊力矩是否均勻一致。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，一般該6個(gè)螺釘已經(jīng)嚴(yán)重失調(diào)，此時(shí)不能用扳手隨意擰緊，否則因螺釘受力不一致而極易斷裂。正確的調(diào)整方法是完全放松所有螺釘，在內(nèi)外立柱錐面自由接觸狀態(tài)下，嚴(yán)格按照圓形結(jié)構(gòu)成組螺釘?shù)臄Q緊工藝進(jìn)行擰緊，當(dāng)所有螺釘受力后，每次擰緊角度不大于15°，直到立柱錐面脫開，搖臂推動(dòng)順暢為止。整個(gè)過程應(yīng)該嚴(yán)格保證每個(gè)螺釘?shù)呐ぞ匾恢拢恢滦猿潭仍礁撸?個(gè)螺釘受力越均勻，使用周期就越長。

值得注意的是，圓板彈簧上內(nèi)六角螺釘?shù)恼{(diào)節(jié)一定要適度，使內(nèi)外錐面完全脫開立柱回轉(zhuǎn)力矩符合要求即可。調(diào)整量過大，會(huì)引起內(nèi)外錐面間隙過大，立柱夾緊時(shí)施加在圓板彈簧上的壓力也會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致出現(xiàn)立柱無法夾緊的現(xiàn)象。

（3）該故障的預(yù)防措施為定期調(diào)整圓板彈簧螺釘，一般建議在每季度進(jìn)行一次預(yù)防性調(diào)整，在調(diào)整合適的情況下，基本可以杜絕該故障發(fā)生。

圖2 螺釘調(diào)節(jié)順序

2 主軸變速失效

該故障外在表現(xiàn)為主軸變速緩慢或者完全不能變速。

該機(jī)床主軸變速為全液壓變速，由安裝在主軸箱頂部的操縱閥和預(yù)選閥來控制機(jī)床的變速、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、空擋等動(dòng)作。在變速過程中，高壓油進(jìn)入預(yù)選閥，推動(dòng)各變速油缸，帶動(dòng)滑移齒輪變速同時(shí)正反轉(zhuǎn)油缸也分別通過小孔進(jìn)入高壓油，由于正反轉(zhuǎn)油缸的面積不等，（正轉(zhuǎn)大于反轉(zhuǎn)）使壓緊摩擦片的撥叉有較小的力壓緊正轉(zhuǎn)達(dá)摩擦片，可使得傳動(dòng)鏈得到啟動(dòng)。

操縱機(jī)床進(jìn)行變速，當(dāng)明顯感覺箱體內(nèi)齒輪油有變速嚙合的聲音，主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)啟動(dòng)反應(yīng)靈敏，但是主軸轉(zhuǎn)速與標(biāo)牌不一致或者完全無動(dòng)作，此時(shí)應(yīng)該打開上蓋，拆除主軸部分的四個(gè)變速油缸缸體，逐一檢查各軸有無機(jī)械故障。

當(dāng)主軸變速感覺異常緩慢、正反轉(zhuǎn)操縱遲鈍，此時(shí)應(yīng)該懷疑為機(jī)床變速油壓過低所致。而引起變速油壓過低的主要原因有進(jìn)油濾網(wǎng)堵塞和變速系統(tǒng)操縱泵損壞、油路油管漏油所致。油管漏油可以通過簡單觀察做出判斷，這里主要分析前兩種故障的判斷方法。

2.1 進(jìn)油濾網(wǎng)堵塞

進(jìn)油濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，拆除主軸箱頂部蓋板，啟動(dòng)主軸，觀查系統(tǒng)進(jìn)油管1內(nèi)部有無氣泡流經(jīng)，如果有氣泡流動(dòng)的現(xiàn)象，基本可以認(rèn)為進(jìn)油濾網(wǎng)堵塞。因?yàn)V網(wǎng)堵塞，工作時(shí)濾網(wǎng)內(nèi)部實(shí)際油位降低，在吸油過程中空氣經(jīng)過濾網(wǎng)與進(jìn)油管連接處的縫隙進(jìn)入系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)油壓。

圖3 進(jìn)油濾網(wǎng)

此故障處理相對簡單，更換液壓油，清洗濾網(wǎng)，基本可以解決。值得注意的是機(jī)床主軸箱左側(cè)底部裝有一根放油管，此處放油較為費(fèi)時(shí)，但是容易保證油液不泄露。油液放完后，仍然有必要拆除濾網(wǎng)進(jìn)行徹底清洗。液壓油建議更換周期為正常使用不超過一年，惡劣環(huán)境下每半年一換，主軸箱每次拆修后應(yīng)當(dāng)在運(yùn)行一個(gè)班次左右更換油液。

2.2 變速系統(tǒng)操縱泵損壞

此故障的判斷方法為開啟主電機(jī)，拆除主軸箱頂部蓋板，啟動(dòng)主軸，同時(shí)觀查系統(tǒng)進(jìn)油管1和油泵排油管，如果出現(xiàn)進(jìn)油管內(nèi)無氣泡，排油管內(nèi)有大量氣泡流經(jīng)，排除掉進(jìn)油管及接頭滲漏可能后，基本可以確定油泵磨損過度，需考慮更換。

此類故障不可單獨(dú)憑系統(tǒng)的測定壓力值來判斷油泵是否可用，一旦液壓系統(tǒng)進(jìn)入空氣，液壓油剛性急劇下降，會(huì)造成液壓系統(tǒng)響應(yīng)變慢，效率降低，影響機(jī)床的響應(yīng)速度，降低操縱性能。所以必須針對氣體進(jìn)入的原因進(jìn)行排除。

3 平衡鏈條斷裂故障

如圖4所示，該型號鉆床主軸為垂向布局，主軸平衡采用凸輪—螺旋彈簧結(jié)構(gòu)，通過凸輪使主軸部件的重力與彈簧力保持平衡，通過螺釘2可以調(diào)整平衡力。連接主軸平衡凸輪與彈簧的部件為一條08B-1型單排滾子鏈條。因搖臂鉆操作的特點(diǎn)，主軸上下移動(dòng)極其頻繁，平衡鏈條在主軸重力與凸輪彎折力矩、彈簧力的綜合作用下，容易出現(xiàn)斷裂故障，幾乎每臺(tái)搖臂鉆床均發(fā)生過該故障而引起停機(jī)。

圖4 主軸平衡機(jī)構(gòu)

3.1 平衡鏈條的更換

該零件更換有一定操作難度。拆除前必須將主軸箱移動(dòng)至遠(yuǎn)端極限鎖緊，再將主軸移動(dòng)至上死點(diǎn)，必要時(shí)加以支承，拆裝過程嚴(yán)防主軸掉落引發(fā)事故。調(diào)整主軸位置，使得凸輪上的銷孔位置處于最上方，拆除鏈條連接銷釘，隨后可以將平衡鏈條及彈簧機(jī)構(gòu)整體從箱體內(nèi)部取出。從筒體中取出彈簧時(shí)為避免彈出傷人，可以用另外的鉆床主軸壓住彈簧座，再拆除緊定螺釘后，取出彈簧。

安裝時(shí)同樣將上述部件整體安裝好，將底部調(diào)節(jié)螺釘順時(shí)針擰到低，整體插入箱體內(nèi)部。與凸輪連接時(shí)可以先不考慮鏈條走向，在連接銷釘裝完后，再理順鏈條走向，保證與凸輪的接觸，再將彈簧總成安裝到位。

3.2 故障隱患的排除

該故障發(fā)生的主要原因除開操作頻繁以外，還有彈簧底座角度不正確、凸輪軸松動(dòng)等。

關(guān)于彈簧底座角度的問題，是很多初學(xué)者易犯錯(cuò)誤，導(dǎo)致鏈條承受不必要的扭矩，引發(fā)脫節(jié)、銷軸斷裂等問題。避免的方法是在壓裝彈簧底座時(shí)，注意擺正角度，判斷的依據(jù)是觀測底座上的銷軸軸線與筒體外圓上的腰形定位孔是否垂直。當(dāng)壓裝完成后根據(jù)鏈條朝向再次進(jìn)行檢查確認(rèn)。

凸輪軸的松動(dòng)很容易被忽視。凸輪軸松動(dòng)后，凸輪中心線平面與鏈條走向不同軸，極易使鏈條早期斷裂。所以為保險(xiǎn)起見，拆除鏈條后必須對凸輪軸進(jìn)行緊固。緊固螺釘在主軸箱體下部后側(cè)，需要制作專用內(nèi)六角扳手。

4 鎖緊機(jī)構(gòu)故障

該機(jī)床主軸箱、立柱和搖臂夾緊，都采用了菱形塊這個(gè)典型結(jié)構(gòu)，在維修和使用中可能出現(xiàn)下述現(xiàn)象，即按住夾緊按鈕時(shí)能夾緊，手一離開夾緊按鈕就松開。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能是菱形塊和承壓塊角度方向裝錯(cuò)，或者是距離H不適當(dāng)（圖5），菱形塊立不起來，這是由于夾緊力調(diào)的太大或者夾緊液壓系統(tǒng)壓力不夠所致。

4.1 油壓過低

該機(jī)床搖臂、主軸箱及立柱夾緊均采用菱形塊機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)油壓要求為2.5～3 MPa。當(dāng)出現(xiàn)夾緊力矩不夠的現(xiàn)象時(shí)，可以考慮是液壓系統(tǒng)壓力不足所致。

圖5 菱形塊機(jī)構(gòu)

判斷依據(jù)是在夾緊油泵上方的電磁閥底座上加工有測壓專用的接口，接入壓力表，啟動(dòng)夾緊電機(jī)就可以測壓。注意測壓操作時(shí)重點(diǎn)檢測鎖緊油路油壓。

一般油壓在2 MPa以上均可以正常使用，低于1.8 MPa后夾緊系統(tǒng)一般無法正常運(yùn)行。在沒有油壓表的情況下，也可以根據(jù)各個(gè)主軸箱夾緊力矩來進(jìn)行判斷。正常情況下，主軸箱夾緊后在移動(dòng)手輪邊緣施加400牛頓圓周力，主軸箱不得松動(dòng)。如果達(dá)不到以上力矩要求，調(diào)整菱形塊機(jī)構(gòu)后，又出現(xiàn)無法夾緊的現(xiàn)象，基本可以判斷為夾緊油壓過低。

故障原因的確定必須先排除外部泄漏后，再拆卸夾緊油泵進(jìn)行檢查。尤其應(yīng)該注意檢查油泵與油泵座連接處的兩個(gè)O形密封圈是否完好，避免誤判而更換夾緊油泵。如果確定為夾緊油泵磨損，更換后需徹底清洗夾緊油池，以延長油泵工作壽命。

4.2 搖臂夾緊故障

相比主軸箱夾緊與立柱夾緊，搖臂夾緊機(jī)構(gòu)故障易發(fā)，且不易被發(fā)現(xiàn)，容易被忽視。搖臂夾緊過松，會(huì)導(dǎo)致加工時(shí)搖臂在立柱表面微量擺動(dòng)，影響孔加工質(zhì)量。立柱夾緊過緊，則易導(dǎo)致?lián)u臂夾緊油缸因推力不足，不能壓緊搖臂夾緊位置檢測開關(guān)，夾緊電機(jī)長期通電運(yùn)行而燒毀夾緊電機(jī)。

對于該故障的解決方法重在調(diào)整，即在機(jī)床通電，搖臂處于靜止位置時(shí)夾緊油泵電機(jī)不得無故自行啟動(dòng)，如果有自行啟動(dòng)現(xiàn)象，說明調(diào)節(jié)過緊。調(diào)節(jié)前需拆除搖臂左端蓋板，將上下兩個(gè)與夾緊杠桿相連接的調(diào)節(jié)螺釘松開，同時(shí)將夾緊位置檢測開關(guān)上移，此時(shí)油缸會(huì)在液壓推動(dòng)下上行直至菱形塊完全豎起自鎖，調(diào)整夾緊位置檢測開關(guān)剛好接觸活塞桿頂部的彈片，使油泵電機(jī)自行停止即可。

5 結(jié)語

搖臂鉆床結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，維修過程牽涉到機(jī)電液各個(gè)方面，維修工作前必須仔細(xì)通過故障現(xiàn)象加以分析，明確故障點(diǎn)后再著手維修。故障處理需徹底，杜絕同一故障重復(fù)發(fā)生，這樣才能更好地發(fā)揮維修工作的生產(chǎn)保障機(jī)能。