SRHE32/4500高速拉床设计缺陷改进

赵广辉，高 虹

(西安航空发动机(集团)有限公司设备部，陕西 西安 710021)

2011年9月8日，盘环制造部的法国高速拉床SRHE32/4500在加工某零件过程中，突然发生X轴“闷车”现象。拉刀卡在零件中，重新启动系统后，拉刀打刀，零件报废。类似事故在2010年也发生过1次。两次事故造成公司近40余万元的直接经济损失。

1.原因分析

高速拉床在拉削过程中，出现故障报警，数控系统停止一切动作，拉刀就会卡在零件中。在故障排除时，如果重新启动机床，只要拉刀和零件之间没有相对运动，就不会打刀。所以找出产生运动部件是解决此问题的关键所在。

用百分表分别测量机床停机启动过程中分度盘径向、轴向、旋转方向上的位移，位移量如表1所示。

表1

机床在“急停”及“解除”两种状态下，在刀具与工件之间存在相对位移，这样在正常加工过程中，当机床突发报警等异常情况下，在刀具卡在榫槽间时，就会造成刀具损坏、零件报废的质量事故。

分度盘与滑枕之间产生相对运动的原因很多，从机床结构及控制原理分析，在“急停”向“急停解除”转换过程中分度盘锁紧松开、C型架工作台锁紧松开、Z轴运动和锁紧松开、Y轴移动等都会产生以上效果。在进一步查找问题根源时，用百分表进行如下测量(表2)。

表2

从检测结果看，机床在“急停状态”向“急停解除状态”转换的过程中，在(滑枕)刀具与(分度盘)工件之间存在相对位移，其原因主要是由于C型工作台产生位移引起的。

SRHE32/4500高速拉床C型架工作台具有轴向和径向夹紧两套机构。轴向夹紧由4个带碟簧的液压缸实现，53YV01电磁阀控制工作台轴向松开；径向夹紧由电磁阀53YV02控制，夹紧压力为15MPa；径向松开由53YV03电磁阀控制。

机床在进行正常拉削时C型工作台应该始终处于夹紧状态，不应当存在间隙。查阅机床PLC控制图，得知当机床由“紧停”状态转到“解除”状态，重新启动液压时，程序控制C型工作台先松开数秒后再夹紧，松开再夹紧的过程中会产生间隙，因而使滑枕与分度盘之间产生相对位移。

原设计思路是机床送电启动后，要保证C型架在一个正确的位置，消除C型架的所有间隙。但是如果出现系统报警、突然停电等异常情况时，必须重新启动系统，如果拉刀还停在零件中，零件会随着C型架的松开和夹紧而与滑枕产生相对位移，造成打刀、零件报废的事故。

2.缺陷改进

拉床C型架的锁紧是由4组碟形簧实现的，靠4个液压缸打开(压力30MPa)。在C型架的边沿，还有一环形锁紧装置，作用是消除C型架与导轨的间隙，也由液压缸打开。

在C型架锁紧与C型架环松开、锁紧控制的PLC程序中，规定满足下列条件之一，其锁紧环就会松开。

(1)C型架向上移动命令。

(2)C型架向下移动命令。

(3)C型架手动移动命令。

(4)C型架回参考点。

(5)控制C型架的液压压力达到设定压力(30MPa)时。

当C型架需要移动时，首先要通过液压缸压力将锁紧装置松开，C型架移动到位后，延时2s后液压力下降回零使C型架和锁紧环自动锁紧前碟簧。C型架和C型架锁紧环在停电、急停、报警的情况下，因压力为零，处于锁紧状态。当消除报警，系统重新启动后，液压系统随之启动，当压力升到30MPa时，C型架和C型架锁紧环会松开，从而发生位移，引发事故。所以在PLC控制程序中，可以不考虑液压系统的压力，因为C型架的锁紧是靠4组碟形簧锁紧，松开锁紧缸靠液压系统打开，只要液压压力达到分度盘松开的压力，分度盘就能松开。在机床启动时，C型架一直处在锁紧状态，其位置是不会发生变化的。再者如果机床是在正常情况下启动，机床回零时，C型架按照要求正常移动。也不会出现错位。因此可通过修改机床参数和PLC控制程序完善控制功能。在PLC控制程序中，将C型架松开条件之一的检查液压压力的条件去掉，便可解决问题。

程序修改完成后，下载到机床的PLC中，重新启动系统，在“急停”状态向“急停解除”状态转换的过程中，分度盘和滑枕之间的相对运动消失。启动C型工作台运行正常。机床断电，再重新启动后，检测分度盘与滑枕之间没有出现相对运动。达到了预期的改进效果。

[1]西门子(中国)有限公司.Service InstallationCourse for SINUMERIK 840D[M].

[2]陈章平.西门子S7-300PLC控制系统设计与应用[M].清华大学出版

社，2009.7.