立式車床橫梁液壓控制改進
2021-11-22 來源： 首都航天機械有限公司 作者：劉建國，林 東
摘要：數控立車主要用于質量和直徑較大的工件加工，橫梁是其重要基礎部件。液壓系統對橫梁夾緊、放松，以及加工過程中的動態穩定性起著至關重要的作用。通過對橫梁液壓系統的控制優化，在滿足設備運行要求基礎上，降低液壓油泵損耗和能源消耗。
關鍵詞：數控立車；液壓系統；控制優化；降低損耗
1、故障現象
CK5116 立式車床，使用華中數控系統，操作者進行橫梁升降動作后出現報警“橫梁夾緊異常—G3014.11”，復位報警不能清除。
2、故障判斷
根據報警信息和梯形圖在線診斷發現，由于橫梁升降動作未完成產生報警。通過梯形圖控制邏輯，梳理橫梁升降動作基本流程：①滑枕移動到工作臺中央；②啟動橫梁升降；③橫梁微升；④橫梁微升到位后拔銷子；⑤橫梁鎖緊油缸放松；⑥橫梁升/降到指定擋位；⑦插銷子；⑧橫梁微降；⑨微降到位后橫梁鎖緊油缸夾緊；⑩動作完成。
從整個流程看，故障出現在最后階段步驟⑨。根據報警信息查看梯形圖，判斷是由于鎖緊壓力 SP6 未到，超出設定時間導通 G3014.11 報警。
檢查壓力開關，有可能是壓力開關損壞或油泵打油壓力不夠。查看高壓泵壓力表沒有壓力，松開橫梁加緊油管也沒有油。可以斷定是總壓力沒有建立，高壓油泵出口油管也沒有油。電機油泵正常運轉，故障點鎖定在高壓齒輪泵。
3、故障處理
脫開齒輪泵與電機，檢查電機軸與法蘭連接處和鍵塊無損傷，排除電機運行而齒輪泵不運行。分解過程中發現該齒輪泵體溫度極高，齒輪泵連續工作并沒有油冷卻，高溫造成內部磨損。分析梯形圖（圖 1），發現該高壓油泵在設備一開機就開始啟動工作，一直到機床關機才停止。分解齒輪泵后發現內部齒輪磨損嚴重，更換新齒輪泵安裝并試機，機床橫梁升降動作正常且無任何報警。
圖 1 程序 1
反復查看該數控立車液壓系統圖，可以看出橫梁鎖緊油缸夾緊要求機床系統壓力為 2.5 MPa。未有橫梁升/降指令時，橫梁一直處于夾緊狀態，有橫梁升/降指令后，橫梁鎖緊油缸才松開（泄壓），如圖 2 所示。
圖 2 橫梁鎖緊松開控制
4、技術改進
橫梁油缸夾緊系統都是一個密閉環節，并且有蓄能器保壓，而高壓油泵一直處于不間斷工作狀態，造成電機和油泵的損耗和能源浪費。嘗試重新設計橫梁鎖緊控制邏輯，減少電機油泵損耗和能源消耗。
如圖 3 所示，X5.6 為 SP7 壓力繼電器，X5.6 為 1 時表示設定壓力到達，為 0 時表示未達到設定壓力。當設定壓力未到達時，X5.6 接通 R80.0，高壓泵啟動工作，運行 2 min 后停止工作（高壓泵打壓能力為 5 MPa），直到下次 X5.6 壓力不夠時才會再次啟動。
圖 3 程序 2
調試過程中發現，執行橫梁升降控制過程中，橫梁夾緊油缸不能松開并產生橫梁松開超時報警。開檢查電磁閥 YV3 得電，閥芯動作，可是壓力沒有下降，橫梁夾緊油缸沒有松開。從新分析液壓圖發現，該設備液壓控制是高壓泵一直處于工作狀態，當壓力滿足后，液控單向閥才被打開（圖 2），電磁閥動作，橫梁夾緊壓力降低。改進后液壓泵沒有工作，電磁閥線圈得電而閥芯未動作，橫梁夾緊壓力無變化，因此在控制橫梁升降動作時要啟動高壓泵。當滑枕位于 X 軸中間位置時 （X11.5=1），并在手動模式（F2564.2=1），啟動橫梁按鈕（X6.6=1），啟動高壓泵。經過反復驗證，橫梁升降控制和夾緊放松壓力正常。為驗證改進后效果，在梯形圖中編寫一段計數程序采集高壓泵啟動頻率，如圖 3 所示，高壓泵啟動，Y2.7 的上升沿為計數觸發，計數存放在 B77 中。經過長時間觀察，統計高壓泵一周平均啟動 8 次，大大降低了電機和油泵的損耗，節省了能源。
5、結論
隨著工業迅猛發展，液壓技術在數控設備中的應用越來越廣泛。油缸內的油液具有作用力大、動作反應速度快、精度高，以及便于自動化操作的特點，使得傳動技術越來越受到人們青睞，掌握液壓控制技術非常重要。本文故障設備為改造設備，在控制設計上往往存在一些漏洞，這就要求設備維修人員在使用過程中不斷進行邏輯控制優化，不僅能提高設備效率，也能不斷提升工作能力。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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