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1前言

HC212ДФ1鏜銑床(主軸直徑220mm)是馬鋼機制公司90年代從俄羅斯進口的大型機床。該機床主軸調速是通過主軸箱內一套變速機構和直流調速電動機共同完成的。機械變速通過液壓系統來控制，使主軸獲得Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4級轉速。其控制原理如圖1所示，電磁換向閥Y1和Y2分別控制變速油缸1和2，帶動撥叉使滑動齒輪1和2處于不同的工作位置，使主軸得到不同的轉速。其中變速油缸1有兩個工作位置，油缸2有3個工作位置。

圖1

2故障現象及分析

該機床一段時間來常有Ⅰ、Ⅲ轉速級掛不上檔的報警。打開機床主軸箱檢查發現，滑動齒輪1的左端因嚴重撞擊而使倒角處打毛翻邊，以至不能在撥叉推動下與齒輪2的內齒嚙合，從而出現上述故障現象。

經過細致的觀察，發現滑動齒輪1的右端以及滑動齒輪2兩端的倒角處并無上述現象。由此可見，滑動齒輪制造質量不是問題的關鍵。

問題出在何處呢?分析圖1可看出，機床在Ⅰ、Ⅲ轉速級是在1DT失電時實現的。如果主軸處于Ⅱ或Ⅳ檔運行狀態，某一外界因素致使電磁鐵1DT突然失電，就會出現下列情況：1DT失電，使閥Y1切換到左位，變換油缸1帶動滑動齒輪1迅速向左移動。而此時位于左端的齒輪2正處于高速運轉狀態，兩齒輪相遇必然會發生劇烈摩擦撞擊。如果這種情況存在，滑動齒輪1的左端定會受損，上述故障就會發生。

通過分析機床的電氣圖可知，電磁鐵1DT由PLC直接控制，并且該機床的保護功能較多。在加工過程中，若出現機床其它環節的保護，PLC會封鎖所有的輸出點，這就給1DT的突然失電提供了機會。而在該變速系統中，Y1閥又無失電保護功能。由此推斷，Y1閥意外失電，滑動齒輪1誤動作是造成該故障的原因。

從現場操作情況看，機床出現該故障報警時，常伴有劇烈的撞擊聲，因此進一步驗證了上述判斷的正確性。另外，在故障處理中，還發現變速油缸1和2運動速度過快，變速沖擊較大。

3系統的改造及問題的解決

為解決問題，液壓系統從兩方面著手：①換向閥Y1重新選型；②在系統中增加速度調節環節。改造后的原理圖如圖2所示。選用國產24WE6D50/CFG24型電磁換向閥Y3替換Y1。閥Y3帶“記憶”功能，不因電磁鐵失電而改變閥芯位置。在Y3、Y2出油口處增加了節流閥組L1、L2，使變速油缸1、2獲得理想的運動速度。

圖2

由于閥Y3帶有2個電磁鐵(4DT、5DT)，且為“非”關系，如何從已占滿的PLC輸出端點中引出一控制信號來控制5DT呢(圖3)?若增加一輸出端點來控制5DT，勢必要增加輸出模塊，并要修改梯形圖，從而大大增加了改造費用。為此我們對PLC輸出點進行了一些改動(圖4)，圓滿地解決了PLC輸出點不足的問題。把PLC原來直接推動電磁鐵改為推動中間繼電器K1、K2、K3，然后由K1、K2、K3來控制電磁鐵4DT、5DT、2DT、3DT。通過K1的常開和常閉點，使4DT和5DT滿足了“非”的關系。

圖3

圖4

對機床的液壓和電氣系統進行改造，并對滑動齒輪1左端進行倒角修理后，機床主軸變速機構恢復正常，運行平穩、可靠。

4結束語

通過對HC212ДФ1鏜銑床主軸變速機構的故障診斷和系統改造。我們得到以下啟發：①在一些復雜設備的故障診斷過程中，往往要對故障原因作機、電、液等方面的綜合分析，才能找到問題的關鍵。②在作液壓設計時，象Y1這樣關鍵機構的電磁換向閥應具有“記憶”功能，才能保證設備運行的安全性和可靠性。③液壓系統中，變速油缸應具有良好的速度調節功能，盡量減少變速沖擊。