進(jìn)口刀塔故障的自主維修
2021-9-30 來源： 四川航天烽火伺服控制技術(shù)有限公司 作者：楊家珺，崔博峰
摘要：針對 TS-200/12-0 刀塔頻繁出現(xiàn)換刀時(shí)不能到達(dá)預(yù)定刀位的故障，分析故障原因，給出有效修復(fù)方案，成功實(shí)現(xiàn)進(jìn)口刀塔的自主維修。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；進(jìn)口刀塔；換刀故障
0 引言
數(shù)控車床伺服電動(dòng)刀塔多選用進(jìn)口刀塔。進(jìn)口刀塔集機(jī)械、電氣、氣動(dòng)、液壓和自控于一體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配精度高、維修難度大，外修或更換費(fèi)用昂貴，始終是困擾公司設(shè)備維修、影響生產(chǎn)的老大難問題。為此，依靠自己技術(shù)力量修復(fù)進(jìn)口刀塔，勢在必行。
1、 故障現(xiàn)象
公司多臺(tái)數(shù)控車床均出現(xiàn)刀塔無法正常換刀的故障。有時(shí)是在接到換刀指令后不能到達(dá)指定刀位，有時(shí)是到達(dá)了指定刀位卻不能鎖緊，有時(shí)是既不能到達(dá)指定刀位又不能鎖緊。這些數(shù)車刀塔都是進(jìn)口，主要是巴拉法蒂、迪普馬兩種品牌。本文以迪普馬 TS-200/12-0 型刀塔（圖 1）為例，介紹進(jìn)口刀塔故障維修過程。
2 、刀塔工作原理
系統(tǒng)發(fā)出換刀指令→刀塔電機(jī)電源接通，PLC 控制轉(zhuǎn)向→電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)→刀位檢測→預(yù)分→精確定位→刀盤鎖緊→結(jié)束信號。
3、 故障原因分析
根據(jù)刀塔結(jié)構(gòu)和原理，按照先機(jī)械、后電氣的原則，分析故障原因如下：
（1）查看梯形圖有鎖緊信號，但是反向無法鎖緊，懷疑鎖緊的機(jī)械零件存在故障。分析原理，刀盤是靠滾輪到達(dá)高位壓緊雙聯(lián)磁盤斜凸面，使得動(dòng)齒盤定齒盤嚙合來達(dá)到鎖緊作用，故判斷滾輪和斜凸面接觸不良，導(dǎo)致鎖緊力度不夠。
（2）刀塔有時(shí)能找到刀位，有時(shí)找不到刀位，懷疑供電電壓不穩(wěn)定。經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，多次換刀故障發(fā)生時(shí)，24 V 電壓都不正常。
（3）根據(jù)刀塔結(jié)構(gòu)，刀塔分度定位編碼器、接近開關(guān)、預(yù)分度電磁鐵線圈動(dòng)作都和插銷有關(guān)。通過在線監(jiān)控 PLC 運(yùn)行狀態(tài)，將疑點(diǎn)集中到了電磁線圈。懷疑電磁線圈密封性能損失，線圈進(jìn)入冷卻液后，使得線圈工作中發(fā)熱，磁力減弱。
圖 1 迪普馬 TS-200/12-0 型刀塔
4、 維修過程
4.1 更換密封圈
拆開刀盤，發(fā)現(xiàn)腔體密封圈有損壞，造成腔內(nèi)缺油，齒輪干磨。為此，現(xiàn)場測量確定密封圈尺寸，選用抗氧化、耐油、耐酸堿、耐老化和氣密性好的氯丁橡膠，自制密封圈進(jìn)行更換。
4.2 打磨修復(fù)凸輪高點(diǎn)接觸面
刀盤中的 3 個(gè)齒輪帶動(dòng)滾輪讓刀塔轉(zhuǎn)動(dòng)，換刀時(shí)，滾輪在低點(diǎn)，到位后滾輪到達(dá)高點(diǎn)鎖緊。現(xiàn)在刀塔鎖緊力度不夠，加工中刀盤跑位，拆卸后發(fā)現(xiàn)刀盤鎖緊點(diǎn)不平衡，磨損嚴(yán)重。重新磨平凸點(diǎn)，但尺寸變低。為此，根據(jù)磨平的尺寸和刀盤的間隙，在動(dòng)輪后面加上 G20 軸承鋼片墊子，重新安裝調(diào)試好后，刀盤鎖緊力度合適。
圖 2 改造前的 24 V 電源回路
4.3 改造電磁線圈
由于線圈斷電瞬間會(huì)產(chǎn)生高于數(shù)倍供電電壓的反向電壓，造成控制電路的器件擊穿損壞。在線圈兩端并聯(lián)反向二極管，相當(dāng)于增加了一個(gè)反向電壓的泄放回路，避免了對回路的損害。
4.4 重新設(shè)計(jì) 24 V 電源回路
拆下線圈后發(fā)現(xiàn)線圈溫度過高，測量電壓只有 10 V。設(shè)備出廠時(shí) 24 V 電源如圖 2 所示，整流橋堆輸出的電源為脈動(dòng)直流電，紋波電壓高導(dǎo)致電源效率降低，產(chǎn)生浪涌電壓或電流，燒毀用電設(shè)備。為避免紋波，在整流橋堆后添加濾波電容，將脈動(dòng)直流電盡可能轉(zhuǎn)換為平滑直流電，提高電源工作效率和穩(wěn)定性。考慮到設(shè)備線圈等部件使用年限過久，線圈等元件發(fā)熱過載，容易引起電源反復(fù)損壞。為此，引入開關(guān)電源，將市電整流后得到直流電壓，利用開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷，將得到的電壓截成矩形波，把高能量切割成無數(shù)個(gè)低能量，傳寄給輸出端，輸出端通過輸出電壓的高低，對輸入端進(jìn)行反饋（調(diào)整切割的頻率，以及占空比），達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。改造后的 24 V 電源回路如圖 3 所示。
圖 3 改造后的 24 V 電源回路
5、 結(jié)束語
經(jīng)過反復(fù)裝調(diào)，刀塔恢復(fù)了正常換刀。本次維修后，設(shè)備正常工作已近一年，未再出現(xiàn)同類故障。通過這次維修，解決了數(shù)控車床刀塔維修難題，填補(bǔ)了公司這項(xiàng)維修技術(shù)的空白。將本方法推廣到其他幾臺(tái)數(shù)控車床刀塔維修，效果十分顯著。希望為行業(yè)內(nèi)同類故障的自主維修提供借鑒。
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