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立式車床橫梁液壓控製改進

2021-11-22 來源：首都航天（tiān）機械（xiè）有限公司作者（zhě）：劉建國，林東

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

關鍵詞：數控立車；液壓（yā）係統；控製優化；降（jiàng）低損耗

1、故障現象

CK5116 立式車床，使用華中數控係統，操作者進（jìn）行橫梁（liáng）升降動（dòng）作後出現報警“橫梁（liáng）夾緊（jǐn）異常—G3014.11”，複位（wèi）報警（jǐng）不能清除。

2、故障判斷

根據報（bào）警信息（xī）和梯形圖在線診（zhěn）斷發現，由於橫梁升降動作未完成產（chǎn）生報（bào）警。通過梯形圖控製邏輯，梳理（lǐ）橫梁升降動作基本流程：①滑枕（zhěn）移動到工作（zuò）台中央；②啟動橫梁升降；③橫梁微（wēi）升；④橫梁（liáng）微升到位後拔銷子；⑤橫梁鎖緊油缸放鬆；⑥橫梁升/降到指定擋位；⑦插銷子；⑧橫梁微降；⑨微降到位後橫梁（liáng）鎖緊油缸夾緊；⑩動作完成。

從整個流程看，故障出現在最後階段步驟⑨。根據報警信息查（chá）看梯形（xíng）圖，判斷是由（yóu）於鎖緊壓力 SP6 未到，超出設定時間（jiān）導通 G3014.11 報（bào）警。

檢查壓力開關，有可能是壓力開關損壞或油泵（bèng）打油壓力不夠。查看高壓泵壓力表沒有壓力，鬆開橫梁加緊油管也沒有油。可以斷定是總壓力沒有建立，高壓油泵出口油管也（yě）沒有油。電機油泵（bèng）正常運轉，故障點鎖定在高壓齒輪泵（bèng）。

3、故障處理（lǐ）

脫開齒輪泵與電機，檢查電機軸與法（fǎ）蘭連接處和鍵塊無損傷，排除電（diàn）機運行而齒（chǐ）輪泵不（bú）運行。分解過程中（zhōng）發現該齒輪泵（bèng）體溫度極高，齒（chǐ）輪泵連（lián）續工作並沒有油冷卻，高溫造成內部磨損。分析（xī）梯形圖（圖 1），發現該（gāi）高（gāo）壓油泵在設備一（yī）開機（jī）就開始啟（qǐ）動工作，一直到機床關機才停止。分解齒輪泵後發現內部齒輪磨損嚴重，更換新齒輪泵安裝並試機，機床橫梁升降動作正常且無任何報警。

圖 1 程序 1

反（fǎn）複查看（kàn）該數控（kòng）立（lì）車液壓（yā）係統（tǒng）圖，可以看出橫梁鎖緊（jǐn）油缸夾緊要求機床係統壓力為 2.5 MPa。未有（yǒu）橫梁升/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（泄壓），如圖 2 所示。

圖 2 橫梁鎖緊鬆開控製

4、技（jì）術改進

橫梁油缸夾（jiá）緊係統都是一個密閉（bì）環節，並且有蓄能器（qì）保壓，而高（gāo）壓油泵一直處於不間斷工作狀態，造成電機（jī）和油泵的損耗和能源浪費。嚐試重新（xīn）設（shè）計橫梁鎖緊控製邏輯，減（jiǎn）少電機油泵（bèng）損（sǔn）耗和能源消耗（hào）。

如圖（tú） 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（dá），為 0 時表示未達到設定壓力。當設定壓力未到達時，X5.6 接通 R80.0，高壓泵啟動工作，運（yùn）行 2 min 後停止工作（高壓泵打壓能力為 5 MPa），直到下（xià）次 X5.6 壓力不夠（gòu）時才會再次啟動。

圖 3 程序 2

調試過程中發現，執行橫梁升（shēng）降控製過（guò）程中，橫梁夾（jiá）緊油缸不能（néng）鬆開並產生橫梁鬆開（kāi）超時報警。開檢（jiǎn）查電磁閥（fá） YV3 得（dé）電，閥（fá）芯動作，可是壓力沒有下降，橫（héng）梁夾緊油缸沒（méi）有鬆開（kāi）。從（cóng）新分析液壓圖發現，該設備（bèi）液壓控製是高壓泵一直處於工作狀態，當壓力滿足後，液控單向閥（fá）才被打開（圖 2），電磁閥動作，橫梁夾緊壓力降低。改進後液壓泵（bèng）沒有工（gōng）作，電磁閥線圈得電而閥芯未動作，橫梁夾緊壓力無變化，因此在控製橫梁升（shēng）降動作時要啟動高壓泵。當滑枕位於 X 軸中（zhōng）間位置時（X11.5=1），並在手動模式（F2564.2=1），啟動橫梁（liáng）按鈕（X6.6=1），啟動（dòng）高壓泵（bèng）。經（jīng）過反複驗證，橫梁升（shēng）降控製（zhì）和夾緊放鬆壓（yā）力正常。為驗證改進後效果，在梯形圖中編寫一段計數程序采集高壓泵啟動頻率（lǜ），如（rú）圖 3 所示，高壓泵啟動（dòng），Y2.7 的上升沿為計數觸發，計數存（cún）放在 B77 中。經（jīng）過長時間觀察，統計高壓泵一周平均啟動 8 次，大大降低了（le）電機和油泵的（de）損耗，節省了能源。

5、結論

隨著工業迅猛發展，液壓技（jì）術在數控設備中的應用越來越廣泛。油缸內（nèi）的（de）油液具有作（zuò）用（yòng）力大、動作（zuò）反應速度快、精度高，以及便於自（zì）動化操作的特點，使得傳動技術越來越受到人們青（qīng）睞，掌握液壓控製（zhì）技術非常重要。本文故障設備為改造設（shè）備，在控（kòng）製設計上往往（wǎng）存在一些漏（lòu）洞，這就要求設備維（wéi）修人員在使用過程中不（bú）斷進行邏輯控製優化，不僅能（néng）提高（gāo）設備效率，也能不斷提升工作能力。

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