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立式車床（chuáng）橫梁液壓控製改進

2021-11-22 來源：首都（dōu）航天機械有限公司作者：劉建國，林東

摘要：數控立車主要用（yòng）於質量和直徑較大的工件（jiàn）加工，橫梁是其重要基礎部件。液壓（yā）係統對橫梁夾緊、放鬆，以及加（jiā）工過程中的動態穩定性起著至關重要的作用。通（tōng）過對橫梁（liáng）液壓係統的控製優化，在滿足設備運行要求基礎上，降低液壓（yā）油泵損耗和能源（yuán）消耗。

關鍵詞（cí）：數控立車；液壓係（xì）統；控製優化；降低損耗

1、故障現象

CK5116 立式車床，使用（yòng）華中數控係統，操作者進行橫梁升（shēng）降動作後出現報警“橫梁夾緊異常—G3014.11”，複位報警不能清（qīng）除。

2、故障判斷（duàn）

根據報警信（xìn）息（xī）和梯形圖在線診斷發現，由（yóu）於橫梁升降動作未完成產生報警。通過梯（tī）形圖控製（zhì）邏輯，梳理橫梁升降動作基本流程：①滑枕移動到工（gōng）作台中央；②啟動橫梁升降；③橫梁微升；④橫梁微升到（dào）位後拔（bá）銷子；⑤橫梁鎖緊油缸放鬆；⑥橫（héng）梁升/降到指定擋位；⑦插銷子；⑧橫梁（liáng）微降；⑨微降到位後橫梁鎖緊油缸夾緊；⑩動作完成（chéng）。

從整（zhěng）個流程看，故障出現在最後階（jiē）段步驟⑨。根據報警信（xìn）息查看梯形圖，判斷是由於鎖緊壓力 SP6 未到，超出設（shè）定時間導通 G3014.11 報（bào）警。

檢（jiǎn）查壓力開關，有可能是壓力開關損壞或油泵（bèng）打油壓力不夠。查（chá）看高壓泵壓力表沒有壓力，鬆開橫梁加緊油管也（yě）沒有油。可以斷定是（shì）總壓力沒有建立，高壓油泵出口（kǒu）油（yóu）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（chù）理

脫開齒輪泵與（yǔ）電機，檢查電機軸與法蘭連接處（chù）和鍵（jiàn）塊無損傷，排除電機運行而齒輪泵不運行。分解過程中（zhōng）發現該齒輪泵體溫度極高，齒輪泵連續工（gōng）作並沒有油冷卻，高溫造成內部磨損。分（fèn）析梯形圖（圖（tú） 1），發現該高壓（yā）油泵在設備一開機就開始啟動工作（zuò），一直（zhí）到機床關機才停止。分解齒輪（lún）泵後發現內（nèi）部齒輪磨損嚴重，更換新齒輪泵安裝並試（shì）機，機（jī）床橫梁升降動作正常且無任何報警。

圖 1 程序 1

反複查看該數控立車液壓係（xì）統圖，可以看出橫梁鎖緊（jǐn）油缸夾緊要求機床係統壓力為（wéi） 2.5 MPa。未有橫梁升（shēng）/降指令時，橫梁一直處於夾緊狀態，有橫梁升/降指令後，橫梁鎖緊油缸才鬆開（泄（xiè）壓），如（rú）圖 2 所（suǒ）示。

圖 2 橫梁（liáng）鎖緊鬆開控製

4、技術改進

橫梁油缸夾緊係統都是一個密閉環節，並且有蓄能器保（bǎo）壓，而高壓油泵一直處於不間斷工作狀態，造成電機和（hé）油泵的損耗和（hé）能源浪費。嚐試重新設計橫梁鎖緊控製邏輯，減少電（diàn）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（dào）設定壓力。當設定壓力未到達時，X5.6 接通 R80.0，高壓泵（bèng）啟動工作，運（yùn）行 2 min 後停止工（gōng）作（高壓泵（bèng）打壓能力為 5 MPa），直到下（xià）次 X5.6 壓力不夠時才會（huì）再次啟動（dòng）。

圖 3 程序 2

調試過程中發現，執行橫梁升降控製過程中，橫梁夾緊油缸不能鬆（sōng）開並產生（shēng）橫梁鬆（sōng）開超（chāo）時報警。開檢查電磁閥（fá） YV3 得電，閥芯動作，可是壓力（lì）沒有（yǒu）下降（jiàng），橫梁夾緊油缸沒有鬆開。從（cóng）新分（fèn）析液（yè）壓圖發現，該設備液壓控製（zhì）是高壓（yā）泵一直處於工作狀態，當壓力滿足後，液（yè）控單（dān）向（xiàng）閥才被打開（圖 2），電磁閥動作，橫梁夾緊壓力降低。改進後液（yè）壓泵沒有工作，電磁閥線圈得電而閥芯未動作，橫梁夾緊壓（yā）力無變化，因此（cǐ）在（zài）控製橫梁升（shēng）降動（dòng）作時要啟動高壓泵。當滑（huá）枕位於 X 軸中間位置（zhì）時（X11.5=1），並在手動模式（F2564.2=1），啟動橫梁按鈕（X6.6=1），啟動高壓泵。經過反複驗證，橫梁升降（jiàng）控製和夾緊放鬆壓力正常。為驗證改進後效果，在（zài）梯形圖中（zhōng）編寫一段計（jì）數程（chéng）序采（cǎi）集高壓泵啟動頻率，如圖 3 所示，高壓泵啟動（dòng），Y2.7 的上升沿為計數觸發，計數存放（fàng）在（zài） B77 中。經過長時（shí）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（yè）迅猛發展，液壓技術在數控（kòng）設備中的應用越來越廣（guǎng）泛（fàn）。油缸內的油液具有作用（yòng）力大、動作反應速度快、精度高，以及便於自動化操作的特點，使得傳動技術越來越受到人們青睞，掌握液壓控製（zhì）技術非常重要。本文故障設備為改造設備，在控製設計上（shàng）往往存在一些漏洞（dòng），這就要求設備維修人員在使用過程中不斷進行邏輯（jí）控製優（yōu）化，不僅能（néng）提（tí）高設備效率，也能不斷提升工作能力。

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