数控龙门铣床悬挂按钮站水平移动机构故障分析与改进

GXF360 2017-12-21

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数控龙门铣床悬挂按钮站水平移动机构故障分析与改进

■ 东方汽轮机有限公司（四川德阳 618000）张强

摘要：本文阐述了数控龙门铣床悬挂按钮站水平移动机构的原理、存在的故障与原因分析，采取修复及改进措施，提高了移动机构的运行可靠性。

东方汽轮机有限公司某数控龙门铣床属大型关键数控设备，承担着汽轮机高压内缸水平中分及内腔开档的加工，生产任务十分繁重。近期频繁出现操作站水平移动机构打滑的故障（平均两个月一次），给操作者造成操作困难，严重影响了生产进度。通过分析研究，采取及时有效的措施，从根本上排除了故障。

1. 悬挂按钮站移动机构原理

大型数控龙门铣床加工尺寸范围大，为方便操作人员对工件找正、对刀和检查尺寸，悬挂按钮站需满足大尺寸范围内上下、左右移动功能，以适应操作人员在不同的位置操作。

悬挂按钮站通过走台支架安装在立柱前端，可以沿走台支架上的横梁导轨作左、右移动，通过拖链作上、下移动。悬挂按钮站的上下、左右移动通过悬挂按钮站上的按钮操纵，悬挂按钮站上、下移动装置通过链条式提升机构实现（见图1）。水平移动机构通过钢丝绳传动机构，靠钢丝绳的摩擦力带动操作站实现水平移动（见图2）。

2. 故障原因分析

操作站水平移动机构频繁出现打滑故障原因分析如下：

原操作站水平移动机构采用的是钢丝绳传动，靠钢丝绳的摩擦力带动操作站移动，由于操作站移动频繁，钢丝绳与驱动轮容易磨损，使用一段时间后，驱动轮和钢丝绳表面被磨得光滑，摩擦力减小，载荷增大时，就会打滑；钢丝绳两边的拉紧装置受操作站移动时振动的影响，引起拉紧装置松动；钢丝绳的疲劳变形、拉长，驱动轮磨损后直径减小，导致钢丝绳松弛，造成了移动机构打滑操作站无法正常移动的故障，需频繁检修。

3. 常规处理措施

操作站水平移动机构打滑故障常规处理措施为：清洁、润滑移动机构的导向导轨；检查钢丝绳磨损情况，磨损严重则更换新钢丝绳；检查驱动滚轮磨损情况，进行修复或更换；重新调整钢丝绳拉紧装置，拉紧钢丝绳。

4. 改造方案

（1）方案论证。因常规处理措施只能满足短时间使用，无法降低故障频次，频繁维修造成维修成本高，工作量大，严重影响生产。要彻底处理故障需从操作站水平移动机构的传动原理分析，钢丝绳传动机构不适宜此种工况，需改变原传动方式，采用一种更为可靠的传动方式。因其他的水平移动机构，如齿轮齿条传动、丝杠螺母传动及液压传动等传动方式制造成本高，不适用于传动精度要求不高、行程长的龙门式机床操作站水平移动，因此较少采用。通过分析与比较，本文提出一种链传动方案解决了故障频繁的难题。

链条传动机构使用功率大，传动效率比高且对工作环境适应性强，不易打滑。从成本及效果出发，选用链条传动机构为最佳的改进方案，并能使用原有的电动机及减速箱，最大程度上节约制造及采购成本。

（2）方案内容。操作站水平移动链条传动装置如图3所示。

操作站水平移动链条传动装置，包括电动机3、减速器4，电动机3与减速器4联接，减速器固定在操作站上方的吊挂2上，吊挂2连同操作站9通过固定在支撑架7上方轨道6左右移动。减速器4的输出轴上安装有一主动链轮5，机床顶梁支架上固定有一支撑板8，上面装设有两个导向轮20，支撑架7左右两侧分别固定有一链条胀紧固定装置（见图3A向视图）。减速器4输出轴上的主动链轮5通过一根链条1分别与两个导向轮20相联接，且链条的两端分别固定联接在两个链条胀紧固定装置中。

图3的A向视图为链条胀紧固定装置，包括链条连接杆10、导向杆11、定位板12、侧板13、隔套14和锁紧螺母15。两端的链条连接杆10分别与链条1的两端连接，通过隔套、锁紧螺母固定在支撑架7两端的侧板13上，调整锁紧螺母18可调整链条1的松紧程度，导向杆11装入定位板12孔内

图1 操作站垂直（上下）移动机构

图2 操作站水平（左右）移动机构

并点焊固定，能在侧板13的导向孔内滑动，导向杆11用来防止链条工作或胀紧过程中发生旋转。

图3 操作站水平移动链条传动装置

1.链条 2.吊挂 3.电动机 4.减速器 5.主动链轮 6.轨道 7.支撑架 8.支撑板9.操作站 10.连接杆 11.导向杆 12.定位板 13.侧板 14.隔套 15.锁紧螺母16.轴承 17.轴 18.圆螺母 19.止动垫圈 20.导向轮

图3的B-B剖视图为导向轮组件，主要包括支撑板8、导向轮20、止动垫圈19、圆螺母18、轴17和轴承16。支撑板8固定在机床顶梁的支架上，轴17固定在支撑板上，导向轮20装入轴承16并装在轴17上，轴向用止动垫圈19、圆螺母18固定，导向轮20能在工作时自由旋转、导向，导向轮20的安装位置能保证主动链轮5工作时有合适的包角，保证链轮5正常工作不会打滑。

（3）改造效果。改造后的传动机构，通过一年多时间的运行，工作良好没有出现操作站移动机构打滑的故障，排除了频发性故障。彻底解决经常更换钢丝绳及滚轮，带来昂贵的采购和加工费用及维修工作量的难题。