进口数控镗铣床维护与局部改造的实践探讨

卢纪昇

（南京汽轮电机集团有限责任公司，江苏 南京210037）

1 数控镗铣床的维护

对于一般设备而言，在使用过程中产生的振动、摩擦、磨损是造成设备精度不断降低的主要因素，而解决上述问题的关键在于是否能够很好地对设备进行精心的维护和保养。我公司的一台8英寸数控镗铣床是1978年从美国Ingersoll公司引进的，1980年投入使用。该机床的主要技术参数如下：镗杆直径为203.2mm，工作台尺寸为12000mm×4000mm，机床主轴上下方向的行程（Y 轴）为4000mm，数控系统为西班牙FAGOR公司的8025系统。使用至今已30多年，是我公司加工汽轮机上前、中、后缸的重点主力设备。

对于此台设备的维护工作，考虑到其使用年份已经很长，属于一台超龄使用设备，所以我们在进行维护保养时需要采取一些较为特殊的方法，同时应用一些较为现代的探测方式来对其进行预防性维护。在机床的机械方面，我们除了严格贯彻一般通用的日保、周保和一级保养、二级保养之外，还专门增加了一项半周检验项目，就是对镗铣床滑枕和主轴箱的机械润滑油进行化验。采用听声或测振的方式来判断各个传动件的运行情况是有一定效果的，但是很难对传动部件的磨损情况有一个准确的了解，只有等到磨损情况已经很严重时才能知晓。我们认为机床各传动件之间虽然有润滑油润滑，但总存在一定的摩擦，特别是机床在长时间运转后这种摩擦势必会加大，摩擦造成的金属磨损就会产生金属细末融进润滑油，因此我们应定期对润滑油中的金属微粒含量进行定量检测，以判断传动部件之间的磨损是否存在较大变化，从而预先确定传动部件的实际工作状况。

对于机床电气控制柜，我们采取的日常维护包括：（1）机床电气柜的散热通风。通常安装于电柜门上的热交换器或轴流风扇，能对电控柜的内外进行空气循环，促进电控柜内的发热装置或元器件散热。应定期检查控制柜上的热交换器或轴流风扇的工作状况、风道是否堵塞，否则会引起柜内温度过高而使系统不能可靠运行，甚至造成过热报警。（2）为机床电气控制柜安装了自动关闭门。我们知道，加工车间飘浮的灰尘、油雾和金属粉末落在电气柜上容易造成元器件间绝缘电阻下降，从而引发故障。因此，电气控制柜平时应将门处于关闭状态。（3）支持电池的定期更换。数控系统存储参数用的存储器采用CMOS器件，其存储的内容在数控系统断电期间靠支持电池供电保持。

对于机床电气控制柜的维护，考虑到生产车间的机床设备较多，各种作业对机床的电气数控部分有着一定的干扰，时间一长必然影响到机床的正常运行，经过分析研究，我们将这些干扰大致分类，并有针对性地采取了相应的保护措施。第一类是电磁波干扰，车间现场作业的电焊机和电火花机都能产生这种电磁波干扰。而这种高频辐射能量通过空间传播，被附近的数控系统所接收，如果能量足够，就会干扰数控机床的正常工作。对于这一问题，我们采取动力线与信号线分离的方式，以减少和防止磁场耦合和电场耦合的干扰。同时变频器中的控制电路接线要距离电源线至少100mm以上，两者绝对不放在同一个导线槽内。第二类是供电线路干扰，我们知道，动力电网的一种干扰是由大电感负载所引起的。大电感在断电时要把存储的能量释放出来，在电网中形成的高峰尖脉冲，其产生是随机的，由于这种电感负载产生的干扰脉冲频域宽，特别是高频窄脉冲，峰值高，能量大，干扰严重但变化迅速，不会引起电源监控的反应，如果通过供电线路窜入数控系统，引起的错误信息会导致CPU停止运行，使系统数据丢失。针对这一问题，我们在机床的电路中增加了压敏电阻，为数控机床伺服驱动装置电源引入部分压敏电阻的保护电路。在电路中加入压敏电阻，可对线路中的瞬变、尖峰等噪声起一定的保护作用。压敏电阻是一种非线性过电压保护元件，抑制过电压能力强，反应速度快，平时漏电流很小，而放电能力异常大，可通过数千安培电流，且能重复使用。

2 数控镗铣床的局部改进

我公司进口的8英寸数控镗铣床是20世纪70年代的产物，在整体技术结构上与现代机床有着很大的差距，图1为这台数控镗铣床镗杆驱动用齿轮箱局部结构示意图。

图1 传动齿轮箱局部结构示意图

从图1中我们可以看到，输入电机采用的是老式的交流变频电动机，从而需要一套复杂的变速传动来满足机床镗杆切削时不同转速的需求，这无疑增加了机床在机械结构方面的复杂性，使机床的维护检修成本居高不下。另外，由于这套机构过于庞大复杂，只能将其安置在镗铣床机床主轴的尾部，造成镗铣床滑枕上下移动时始终存在一个重力偏置，对机床上下方向的移动导轨也存在一定的偏力矩，容易造成导轨损坏。

针对上述问题，我们经过反复探讨并对其他较为现代的数控镗铣床的结构进行研究，决定对此台机床的镗杆传动齿轮箱进行现代化改进，具体的改进如图2所示。对照图1可见，由于我们采用了较为先进的数字伺服电机，整个传动齿轮箱的结构大大简化了，中间只需要一个两级变速齿轮就可满足机床在各种工作转速下对切削扭矩的要求。整个传动齿轮箱由于减少了一根中间过渡轴，重量大大减轻（不到原来的50%），这使机床垂直方向运动时导轨偏置力矩的情况有了大大的改善，从而有利于机床的长期稳定运行。

图2 改进后的传动齿轮箱局部示意图

经过此次局部改造后，我们对该机床的几何精度进行了检测。经检验，所有与改造相关的设备部件精度都能达到新机出厂时的精度范围，比如主轴锥孔径向跳动为0.002mm，主轴的径向跳动为0.005mm等。现在机床已交付车间，投入了繁忙的汽轮机产品生产中。

3 结语

大型数控镗铣床是数控机床中复杂程度与技术含量均较高的设备，我公司还有很多同类型设备。通过对于日常维护的研究和有重点的保养，我们掌握了很多大型数控设备的维护经验。另外，这次大修改造，使我们对数控机床的理解更上一个层次，不仅使机床的静态精度与性能得到了提升，而且大大提高了工程技术人员的综合技术素质。有了这次成功改造的经验，在面对我公司其他同类型或不同类型的数控设备的检修、维护以及局部现代化改造时，我们将充满信心。

［1］席文杰.最新数控机床加工工艺编程技术与维护维修实用手册［M］.吉林省电子出版社，2004

［2］赵志修.机械制造工艺学［M］.机械工业出版社，1985

［3］汪琪，李钧.机械设计计算［M］.中国致公出版社，1998