射孔枪专用数控铣床的工作原理及常见故障排除

张晓东， 张海滨， 张恒铭

（大庆油田有限责任公司 试油试采分公司生产维修大队，黑龙江 大庆 163412）

1 数控机床的组成和原理

1.1 组成

数控系统运行零件加工程序以实现数控机床对零件的加工，现代计算机数控系统由控制介质、输入输出设备、计算机数控装置、伺服系统及机床体组成。

1.2 工作原理

图1 数控机床工作原理图

1.3 几个术语

1）伺服系统。是数控系统与机床之间的电传动联系环节。主要由伺服电机、驱动控制系统以及位置检测反馈装置组成；伺服电机是系统的执行元件，驱动控制系统是伺服电机的动力源，数控系统发出的指令信号与位置反馈信号比较后作为位移指令，在经过驱动系统的功率放大后，带动机床移动部件做精确定位或按照规定的轨迹和进给速度运动，使机床加工出符合图样要求的零件。

2）检测反馈系统。由检测元件和相应的电路组成，其作用是检测机床的实际位置、速度等信息，并将其反馈给数控装置与指令信息进行比较和校正，从而构成系统的闭环控制。

3）机床本体。机床本体指的是数控机床机械部分，包括床身、主轴、进给机构等机械部件，由于数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，较传统的机床具有更好的刚性和抗振性，相对运动摩擦因数小，传动部件之间的间隙小，而且传动和变速系统便于实现自动化控制。

2 射孔枪专用数控铣床的组成及工作原理

该机床是根据不同管径、不同长度、不同孔型的枪管而专门设计的专用机床。它具有机、电、气集于一身的技术密集特点，是一种自动化程度高、结构独特的先进设备。

2.1 组成

由控制介质、输入输出设备、计算机数控装置、伺服系统及机床体组成。主要介绍机床体的组成及原理。

机床体的组成包括：自动上料输送机、主机、拖夹分度装置、自动下料输送机、电控、气控、冷却。

2.2 各部件的调整与设定

1）自动上料输送机。由翻板、托辊及输送部分组成。翻板由气缸带动抬起，将上料集料架上的钢管单根取下，沿斜坡自动滚到托辊上。

2）主机。主机由床身、滑座、主轴箱组成。

a.主轴转速的设定：主轴电机为直流伺服电机，转速为 1500 r/min，减速比为 1：1.5。

刀具进给系统由直流伺服机、减速器、丝杠组成。伺服机转速为3000 r/min，减速箱减速比为1：60，丝杠螺距为5 mm。每齿切削深度的确定：进给量为25 mm/min，主轴转速为550 r/min，每齿切削深度为T=25÷550=0.04 mm。

b.切削深度的调整。刀具进给的程序是：快进→工作进给→快退。该程序指令由三个接近开关和一个行程撞块完成，当刀具快进距离被加工件2～3 mm时，与一接近开关有感应，同时发出工作进给信号，开始进给。当进给到要求深度时，与另一接近开关有感应发出快退信号，此时刀具快速退回，退回的终止位置在编制程序时确定。

c.主轴间距的确定：主轴间距是根据被加工枪管孔的间距及最优选的加工程序而定的，靠近拖夹部分的主轴为零定位，由固定挡铁销定，其中一个为永久零定位，另一个如需移动可直接测量，主轴滑座与固定定位块的距离，即为两主轴的间距。另外两个主轴与前两个主轴的间距可直接测量主轴的外径，主轴前端的外径尺寸（60±0.02）mm。

3）拖夹分度装置。本系统由拖夹电机、丝杠、分度电机、3个气缸、回转盘、本体和床身构成。

原理：拖夹电机转动由齿带轮、齿形带、带动滚珠丝杠的丝母旋转。使本体前后移动，完成拖动进退的指令；分度电机转动由齿带轮、齿形带带动回转盘旋转，完成分度指令；3个气缸是用来夹紧枪身的，管径的变化可移动气缸的前后位置；加工完的枪身，由拖夹、分度装置送到自动下料输送机的托滚上，然后自动向后移动，停止后翻板抬起延斜坡自动滚到下料架上。

2.3 切削工作原理

由CNC侧传来信号∶M21、M28（卡盘卡紧，卡钳松开）→M23（上料架启动，将枪管送入机床，遇到测量装置时停止）→G01Y-41（移动卡盘前移推住枪管进行定位）→F800（卡盘移动速度）→M27（卡钳卡紧,定位完成）→M22（卡盘松开）→G01Y-90 F2000（卡盘前移套住枪管）→M21（卡盘卡紧卡柱枪管）→S600 M04（主轴开始旋转）→M26（主轴进给系统带动主轴进行快速移动）。当遇到第一个检测开关时，速度减慢，进行切削移动；当遇到下一个检测开关时停止进给，开始退刀；再遇到第一个检测开关时延时1.5s后，停止动作，完成一个切削循环。

M28（卡钳松开）→G01X90 Y62.5（卡盘旋转 90°，同时移动62.5 mm）→M27（卡钳卡紧）→M26（下一个切削循环开始）。以此类推完成每一根射孔枪。

3 射孔枪专用数控铣床的冷却润滑

3.1 冷却

为了延长刀具的使用寿命，提高光洁度，达到冷却充分、具体，采用了内冷式。压力冷却液可跟踪每一个刀块及时定点冷却，由于冷却液有一定的压力，可同时起到清理和排屑的功能。

3.2 润滑

1）主轴内的3个轴承在装配时涂满能承受高转速的锂基润滑脂无需润滑。

2）各运动部件的导轨均采用高精度的直线滚动导轨，每周往导轨滑块上的油杯内注油1～2次即可。

4 射孔枪专用数控铣床的维护保养及检查

1）维护与保养。每班工作后需对铁屑和冷却液进行清理。每月定期对设备的电器和机械部分进行维护保养一次。

2）检查。a.检查气缸是否有气，气压是否保证在0.5～0.8个大气压；检查4个夹具上的8根管以及回转夹盘的3根气管是否畅通。b.检查导轨与丝杠是否有异物和过多的灰尘。c.检查电机及减速箱是否有异常声音，进给速度不应随意改动，进给撞块及接近开关的位置调好后严禁移动。d.检查电机及主轴箱内是否有异常声音，主轴转速不应随意改动，e.按常规要求润滑，重点是4个夹具的活动套润滑。f.检查运动平移、回转平移是否准确无误。

5 射孔枪专用数控铣床的常见故障及排除

1）盲孔尺寸全部深或浅。原因是深度检测开关调整不准，排除办法是适当调整。

2）报警号7008为主轴电机故障。排除方法：重新合闸，用解除键解除报警，程序继续执行。

3）报警号7009为主轴进给电机故障。排除方法：重新合闸，用解除键解除报警，程序继续执行。

4）报警号7013为卡盘和卡钳同时卡紧时，卡盘不能移动。排除方法：变到手动位置，松开卡钳，删除键删除报警号即可。

5）报警号7012为主轴进给超程、报警。排除方法：反向转动进给电机直至超程开关弹出，用删除键删除报警号即可。