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龍（lóng）門刨床無走（zǒu）刀維修案例分析

2019-5-9 來源：中國（guó）工程（chéng）物理研究院機械製造工藝研究（jiū）所作者：馬慧軍宋傑（jié）

摘要：針對龍門刨床左刀架無法進刀的問題，通（tōng）過分析刀架控製（zhì）原理，利用逐（zhú）步排除的方法，根據機床結構、控製原理（lǐ）等對故障檢修過程及檢修過程中的測試數據進行（háng）故障原因分析，在故障原因分析（xī）的基礎上找到具體（tǐ）故障點，對設備進行了合理的調（diào）整和改進，消除了故障隱患，避免（miǎn）了故障的重複發生。

關鍵詞：刨床；進刀（dāo）；維修

0 引言

龍門刨床主要用於精加工各種機械的（de）大中型零件，刨削（xuē）水平麵、垂直麵、傾（qīng）斜麵及各種平（píng）麵的導軌麵。該機床具有牢固的剛（gāng）度，工作台切削（xuē）和返回行程（chéng）的速度可以獨立（lì）無極調整，調整時不必停車，電氣（qì）化程度較高，其電氣係統采用一套全數字直流調速（sù）係統。在控製設計時，對受控對象進行研究（jiū）分析，采用（yòng）與之相匹（pǐ）配的控製器件，大大提高了整個係統的穩（wěn）定性，降低了係統故（gù）障率。

1 、故障（zhàng）現象

龍門刨床在使用過程中，左刀架進（jìn）刀機構無法進刀（dāo）。

2、故障分析及處理

從（cóng）龍門刨床的結構、功能出發，對（duì）整個故障進行了分析（xī），並提出了解（jiě）決方案，最終解（jiě）決了問題。

2.1 機床結構、功能及控製原理

機床結構（gòu）如圖1所示，垂直進刀（dāo）和側刀架進刀結構和工作原理基本上是相同的。進刀量分為兩檔，當六爪撥叉的撞（zhuàng）塊碰到固定（dìng）製（zhì）子時進刀停止，雙向超越離合器外環空轉，直到電機停止。進刀電機反轉以（yǐ）使進刀機構複位，快速（sù）移（yí）動時，進刀電機連續運轉（zhuǎn），不經過雙向超越離合器，而是由（yóu）靠近渦輪爪型離合（hé）器（qì）直接傳動，為了防止由於誤操作導致設備（bèi）損壞，離心摩擦離合器和快速移動進刀等有聯鎖開關（guān）。采用PLC（可編程控製（zhì）器）進行電（diàn）氣邏輯控製，保（bǎo）證機（jī）床可靠（kào）地自動（dòng）工作，工（gōng）作台（tái）往（wǎng）複一次後，刀架自動進給，後（hòu）退行程中，刀架自動抬起，工作台在行（háng）程末尾進行減速、反向（xiàng）等（děng）運動的自（zì）動（dòng）變（biàn）換.

圖1 機床結構圖

此龍門刨的電氣係統采用了一套全數字直流調（diào）速係（xì）統，用於將直流電供給給它勵式（shì）直流（liú）電動機的電樞（shū）和磁場（chǎng），從而實現四象限運行的（de）控製；交流控製采用了PLC邏輯控製，其中進刀控製是由PLC的輸出點Y2，經過交流接觸器KM5控製電機實現的。

龍門刨床刀架工作過程中，需要承受較大切削力，且經常承受衝（chōng）擊，摩（mó）擦較快，由於磨損增大了配合（hé）麵間隙，刀架剛度會大大降（jiàng）低，影響加工精度，甚（shèn）至導致機構不能（néng）工作。為（wéi）此，檢查刀架消（xiāo）隙裝置，通過調整鑲條間隙已經達（dá）到最小，但還是不能進刀。因此，進一步檢查進刀（dāo）機（jī）構控（kòng）製邏輯（jí）。

2.2 故障分析及處理

進刀裝置不進（jìn）刀原因有很多，根據原理，如（rú）圖2所示，包括輸入點X17是否未輸入，工作台自動聯鎖Y20是否（fǒu）準備（bèi）就緒（xù），Y3互鎖是否複位，最終PLC內部輸（shū）出M5是（shì）否有輸出等等，這些（xiē）因素都會影響進刀控製。若M5有輸出，Y3也在停止位（wèi）置，工（gōng）作台聯鎖Y20有輸出，輸出（chū）點Y2就應該有輸出，然後（hòu）KM5得電（圖3），進刀（dāo）有動作。

圖2 梯形圖

圖3 電（diàn）氣原理圖

通過對元件及（jí）線路檢查，各點狀態正常，接線也未發現問題，這（zhè）時檢查PLC，表麵上看PLC輸出點Y2有指示燈亮，但（dàn）接觸器KM5無動作，試著更換新接觸器進行觀察動作，依舊沒有進刀。然後（hòu）對PLC在線進行監控，PLC程序正常，Y2輸出（chū）正常，檢查線圈電壓還是沒有220 V（此接觸器線圈電壓為220 V），懷疑PLC輸出點有（yǒu）問題，檢查（chá）輸（shū）出點沒有電（diàn）壓，說明Y2點實（shí）際並未輸出。初步確定，不進刀故障（zhàng）係PLC內（nèi）部（bù）輸出模塊損壞（huài）導致。

針對自動化較強的機電設備，在進行整體方案設（shè）計時，要考慮到後續故障的排查，同樣要有適當的I/O備用點，針對這次故障，將輸出點Y2更換到備（bèi）用點Y70，問題即可解決。但是（shì），該機床在今後的使用中還有可（kě）能燒毀PLC輸（shū）出點，日後潛在的故障還（hái）有可能發生，如果頻繁燒點，隻有更換整機，成本很高，加上此設備（bèi）承擔重（chóng）要的科研任務，時（shí）間上或許更是麻煩。那麽我們試著分析故障原因：PLC輸出端對電源有具體要（yào）求，根據輸出負載（zǎi）的性質，它有不同的保（bǎo）護電路，回路中存在感性負載時，頻（pín）繁啟（qǐ）停，電流瞬間很大，產生一個尖峰，就可能損（sǔn）壞輸出模塊。為了有效防止類似故障再發生，加裝一（yī）個小型交流繼（jì）電器（qì）KA，使PLC的輸出直接控製其動作，再（zài）由繼電器控製KM5（圖（tú）4），進而控製進刀電機動作。這樣就改變了負載大小，減輕了輸出模（mó）塊的負擔（dān），能減少（shǎo）故障的發生。

圖4 改（gǎi）進後原理圖

3 、結語

根據進（jìn）刀控製頻繁動作的特點，改進機床原設計，將PLC輸出負（fù）載由（yóu）大電流接觸器改為小電流繼電器過渡下控製接觸器，降低了PLC負荷，從而保護了PLC模塊，降低了機床故障概（gài）率。

對任何設（shè）備，出現故（gù）障（zhàng）及時維修是必要的，但分（fèn）析（xī）故障發（fā）生的原（yuán）因，必要時對設備進行合理的調整和改進（jìn），消除故障隱患，避免故（gù）障的重複發生，才真正是維修好了設備（bèi），才能使設備發揮出（chū）最大效能。本文根據機床結構、控製原理（lǐ）、實踐經驗對故障檢修過程及檢（jiǎn）修（xiū）過程中的測試數據進行（háng）故障原因分（fèn）析，在故障原因分析的基礎上找到具體故障點，然後得出了故障處（chù）理的技術路線及方（fāng）法。

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