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立式車(chē)床橫梁液壓控制改進(jìn)
2021-11-22  來(lái)源： 首都航天機(jī)械有限公司   作者：劉建國(guó)，林 東

     摘要：數(shù)控立車(chē)主要用于質(zhì)量和直徑較大的工件加工，橫梁是其重要基礎(chǔ)部件。液壓系統(tǒng)對(duì)橫梁夾緊、放松，以及加工過(guò)程中的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)對(duì)橫梁液壓系統(tǒng)的控制優(yōu)化，在滿足設(shè)備運(yùn)行要求基礎(chǔ)上，降低液壓油泵損耗和能源消耗。

     關(guān)鍵詞：數(shù)控立車(chē)；液壓系統(tǒng)；控制優(yōu)化；降低損耗

     1、故障現(xiàn)象
  
     CK5116 立式車(chē)床，使用華中數(shù)控系統(tǒng)，操作者進(jìn)行橫梁升降動(dòng)作后出現(xiàn)報(bào)警“橫梁夾緊異常—G3014.11”，復(fù)位報(bào)警不能清除。
  
     2、故障判斷
  
     根據(jù)報(bào)警信息和梯形圖在線診斷發(fā)現(xiàn)，由于橫梁升降動(dòng)作未完成產(chǎn)生報(bào)警。通過(guò)梯形圖控制邏輯，梳理橫梁升降動(dòng)作基本流程：①滑枕移動(dòng)到工作臺(tái)中央；②啟動(dòng)橫梁升降；③橫梁微升；④橫梁微升到位后拔銷(xiāo)子；⑤橫梁鎖緊油缸放松；⑥橫梁升/降到指定擋位；⑦插銷(xiāo)子；⑧橫梁微降；⑨微降到位后橫梁鎖緊油缸夾緊；⑩動(dòng)作完成。
  
     從整個(gè)流程看，故障出現(xiàn)在最后階段步驟⑨。根據(jù)報(bào)警信息查看梯形圖，判斷是由于鎖緊壓力 SP6 未到，超出設(shè)定時(shí)間導(dǎo)通 G3014.11 報(bào)警。
  
      檢查壓力開(kāi)關(guān)，有可能是壓力開(kāi)關(guān)損壞或油泵打油壓力不夠。查看高壓泵壓力表沒(méi)有壓力，松開(kāi)橫梁加緊油管也沒(méi)有油。可以斷定是總壓力沒(méi)有建立，高壓油泵出口油管也沒(méi)有油。電機(jī)油泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，故障點(diǎn)鎖定在高壓齒輪泵。
  
      3、故障處理
  
      脫開(kāi)齒輪泵與電機(jī)，檢查電機(jī)軸與法蘭連接處和鍵塊無(wú)損傷，排除電機(jī)運(yùn)行而齒輪泵不運(yùn)行。分解過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該齒輪泵體溫度極高，齒輪泵連續(xù)工作并沒(méi)有油冷卻，高溫造成內(nèi)部磨損。分析梯形圖（圖 1），發(fā)現(xiàn)該高壓油泵在設(shè)備一開(kāi)機(jī)就開(kāi)始啟動(dòng)工作，一直到機(jī)床關(guān)機(jī)才停止。分解齒輪泵后發(fā)現(xiàn)內(nèi)部齒輪磨損嚴(yán)重，更換新齒輪泵安裝并試機(jī)，機(jī)床橫梁升降動(dòng)作正常且無(wú)任何報(bào)警。
 
 

圖 1 程序 1
  
      反復(fù)查看該數(shù)控立車(chē)液壓系統(tǒng)圖，可以看出橫梁鎖緊油缸夾緊要求機(jī)床系統(tǒng)壓力為 2.5 MPa。未有橫梁升/降指令時(shí)，橫梁一直處于夾緊狀態(tài)，有橫梁升/降指令后，橫梁鎖緊油缸才松開(kāi)（泄壓），如圖 2 所示。
 
 

圖 2 橫梁鎖緊松開(kāi)控制
  
      4、技術(shù)改進(jìn)
  
      橫梁油缸夾緊系統(tǒng)都是一個(gè)密閉環(huán)節(jié)，并且有蓄能器保壓，而高壓油泵一直處于不間斷工作狀態(tài)，造成電機(jī)和油泵的損耗和能源浪費(fèi)。嘗試重新設(shè)計(jì)橫梁鎖緊控制邏輯，減少電機(jī)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(shí)表示設(shè)定壓力到達(dá)，為 0 時(shí)表示未達(dá)到設(shè)定壓力。當(dāng)設(shè)定壓力未到達(dá)時(shí)，X5.6 接通 R80.0，高壓泵啟動(dòng)工作，運(yùn)行 2 min 后停止工作（高壓泵打壓能力為 5 MPa），直到下次 X5.6 壓力不夠時(shí)才會(huì)再次啟動(dòng)。

 
   
圖 3 程序 2
  
      調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，執(zhí)行橫梁升降控制過(guò)程中，橫梁夾緊油缸不能松開(kāi)并產(chǎn)生橫梁松開(kāi)超時(shí)報(bào)警。開(kāi)檢查電磁閥 YV3 得電，閥芯動(dòng)作，可是壓力沒(méi)有下降，橫梁夾緊油缸沒(méi)有松開(kāi)。從新分析液壓圖發(fā)現(xiàn)，該設(shè)備液壓控制是高壓泵一直處于工作狀態(tài)，當(dāng)壓力滿足后，液控單向閥才被打開(kāi)（圖 2），電磁閥動(dòng)作，橫梁夾緊壓力降低。改進(jìn)后液壓泵沒(méi)有工作，電磁閥線圈得電而閥芯未動(dòng)作，橫梁夾緊壓力無(wú)變化，因此在控制橫梁升降動(dòng)作時(shí)要啟動(dòng)高壓泵。當(dāng)滑枕位于 X 軸中間位置時(shí) （X11.5=1），并在手動(dòng)模式（F2564.2=1），啟動(dòng)橫梁按鈕（X6.6=1），啟動(dòng)高壓泵。經(jīng)過(guò)反復(fù)驗(yàn)證，橫梁升降控制和夾緊放松壓力正常。為驗(yàn)證改進(jìn)后效果，在梯形圖中編寫(xiě)一段計(jì)數(shù)程序采集高壓泵啟動(dòng)頻率，如圖 3 所示，高壓泵啟動(dòng)，Y2.7 的上升沿為計(jì)數(shù)觸發(fā)，計(jì)數(shù)存放在 B77 中。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間觀察，統(tǒng)計(jì)高壓泵一周平均啟動(dòng) 8 次，大大降低了電機(jī)和油泵的損耗，節(jié)省了能源。
  
      5、結(jié)論
  
      隨著工業(yè)迅猛發(fā)展，液壓技術(shù)在數(shù)控設(shè)備中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。油缸內(nèi)的油液具有作用力大、動(dòng)作反應(yīng)速度快、精度高，以及便于自動(dòng)化操作的特點(diǎn)，使得傳動(dòng)技術(shù)越來(lái)越受到人們青睞，掌握液壓控制技術(shù)非常重要。本文故障設(shè)備為改造設(shè)備，在控制設(shè)計(jì)上往往存在一些漏洞，這就要求設(shè)備維修人員在使用過(guò)程中不斷進(jìn)行邏輯控制優(yōu)化，不僅能提高設(shè)備效率，也能不斷提升工作能力。
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