自動(dòng)化加工過(guò)程中刀具崩刃的液壓故障分析與改進(jìn)

         很多機(jī)加工設(shè)備采用液壓驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)完成自動(dòng)工作循環(huán)，液壓傳動(dòng)在企業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。但其故障原因不易查找也給我們的生產(chǎn)帶來(lái)了諸多不便，尤其是自動(dòng)化的流水作業(yè)中不能及時(shí)地排除液壓故障，常常會(huì)導(dǎo)致全線停產(chǎn)。所以我們必須不斷地總結(jié)、積累這方面的經(jīng)驗(yàn)，掌握對(duì)液壓故障的快速診斷方法。本文結(jié)合實(shí)例分析由液壓故障導(dǎo)致的刀具崩刃現(xiàn)象之機(jī)理，希望對(duì)工程實(shí)際中遇到的同類問(wèn)題有所幫助。  

                                                                                    

1 機(jī)床工藝過(guò)程簡(jiǎn)介

        本廠汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷孔的精鏜工序采用單面鏜削方案，即用同一鏜桿上的兩把鏜刀，在一次走刀中依次精鏜出兩段銷孔。這樣，有利于提高生產(chǎn)率和保證其同軸度要求。在安裝鏜刀時(shí)，兩把鏜刀頭之間留有適當(dāng)?shù)拈g距，這樣既能保證兩把刀不同時(shí)參與切削，又不致使鏜桿過(guò)長(zhǎng)，使鏜桿的剛度較高，避免切削時(shí)振動(dòng)，以確保銷孔的加工質(zhì)量。圖1為被加工零件示意圖。圖2為加工上述活塞的JL-6型鏜床液壓系統(tǒng)原理圖。電磁鐵工作情況是這樣的：夾緊缸夾緊時(shí)閥4之電磁鐵4DT帶電，刀具進(jìn)給油缸快進(jìn)時(shí)閥1、2、3之電磁鐵  

                                                                           

  1DT通電，2DT與3DT斷電，工進(jìn)時(shí)1DT、2DT、3DT均通電，快退時(shí)1DT、2DT、3DT均斷電。

1-3.二位三通電磁換向閥 4.三位四通電磁換向閥 5.背壓閥 6.調(diào)速閥 7.溢流閥 8.減壓閥 9.單向閥 10.壓力繼電器

                     圖2

       機(jī)床存在的問(wèn)題：在快速退刀過(guò)程中，當(dāng)?shù)毒邔⒁�退至孔�?nèi)時(shí)，即刀尖接近工件的瞬間，精鏜刀出現(xiàn)了崩刃現(xiàn)象。

2 刀具崩刃問(wèn)題分析

刀具崩刃現(xiàn)象在機(jī)加工設(shè)備中時(shí)有發(fā)生，其機(jī)理較復(fù)雜。其中在刀具進(jìn)給的快慢速切換時(shí)發(fā)生是較常見(jiàn)的，其主要原因有以下幾種情況：

       行程擋鐵定位不當(dāng)，速度切換時(shí)刀具與工件間的距離太�。� 速度切換閥失靈； 調(diào)速閥失靈； 液壓缸泄漏及進(jìn)氣等。對(duì)這些方面已有文獻(xiàn)論述，本文在此不加以討論，而象如上所述的快退時(shí)出現(xiàn)崩刃卻是不多見(jiàn)的。

經(jīng)檢查，本機(jī)床在退刀時(shí)卡盤有松動(dòng)現(xiàn)象，夾具松動(dòng)時(shí)造成退至孔內(nèi)的刀具被損壞。有下述兩種可能的原因。

夾緊缸不能保壓

       進(jìn)給油缸快速運(yùn)動(dòng)時(shí)因負(fù)載較小而使泵的油壓降低，需對(duì)夾緊缸實(shí)行保壓。單向閥9密封不嚴(yán)、夾緊油缸和管路接頭泄漏等，都會(huì)造成夾不緊故障。

觀察壓力表，夾緊壓力沒(méi)有明顯改變，說(shuō)明單向閥9工作正常，管路接頭無(wú)外漏，夾緊缸無(wú)內(nèi)漏。因此推斷出非夾緊保壓?jiǎn)栴}。

夾緊缸松開(kāi)腔壓力升高

        泵壓降低時(shí)，若夾緊缸無(wú)桿腔保壓值不變，而因某種原因使松開(kāi)腔(有桿腔)壓力升高，夾緊缸受力指向松開(kāi)方向，則會(huì)導(dǎo)致工件松動(dòng)。

經(jīng)查尋，夾緊缸的電磁換向閥4之回油口與進(jìn)給油缸背壓閥5之進(jìn)油口并接在一起。這樣，雖然簡(jiǎn)化了配管工序，卻大大增加了夾緊缸回油阻力，使其有桿腔回油壓力過(guò)高，造成夾緊時(shí)其無(wú)桿腔的夾緊壓力增加，降低了系統(tǒng)工作的可靠性及效率。更重要的是，進(jìn)給油缸經(jīng)背壓閥回油時(shí)油流的流動(dòng)狀態(tài)直接影響夾緊缸的有桿腔壓力大小，倘若有壓力沖擊、附加背壓等流體波動(dòng)直接作用在背壓閥前，同時(shí)也會(huì)使夾緊缸的有桿腔壓力隨之增高并出現(xiàn)沖擊，甚至使夾緊缸松動(dòng)。

那么，為何只在進(jìn)給缸快退時(shí)才出現(xiàn)夾具松動(dòng)呢?

       進(jìn)給油缸快進(jìn)時(shí)為差動(dòng)連接，不存在兩缸的回油相互干擾問(wèn)題，而只是夾緊缸回油阻力大(為背壓閥調(diào)定壓力)而已；工進(jìn)時(shí)因進(jìn)給油缸回油流量較小、流速較低，不易出現(xiàn)流體的沖擊波動(dòng)；快退時(shí)進(jìn)給油缸運(yùn)動(dòng)速度高，且回油腔工作面積大(為活塞端面積)，故回油流量較上述任何工況時(shí)都大，這時(shí)較大的回油流量使背壓比調(diào)定值有所增加；另外，如果背壓閥為適應(yīng)大流量而自動(dòng)調(diào)節(jié)其閥口開(kāi)度的動(dòng)作滯后，進(jìn)給缸較高壓力的回油大量流入夾緊缸有桿腔，都會(huì)引起夾緊缸有桿腔壓力進(jìn)一步升高甚至波動(dòng)，造成進(jìn)給油缸快退時(shí)夾具松動(dòng)，出現(xiàn)上述事故。

3 結(jié)束語(yǔ)

         將進(jìn)給油缸與夾緊油缸的回油管路分別接回油箱，避免了相互之間的壓力干擾。

改進(jìn)后機(jī)床刀具崩刃問(wèn)題得到了圓滿地解決。

此例液壓系統(tǒng)的原理無(wú)問(wèn)題，但在實(shí)際使用時(shí)卻出現(xiàn)了故障。這說(shuō)明設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，除了應(yīng)正確地選擇元件組成系統(tǒng)外，還應(yīng)合理地設(shè)計(jì)、配置管路。