浅述数控车轴磨床测量仪修复工艺
2022-9-2 来源：中车长江铜陵车辆有限公司 作者：王家福 刘决志 李立群
摘要：国外先进设备和高精度设备考虑到人为因素的影响，考虑到人为因素影响可能产生的风险，一般都具有自我诊断和自我保护的功能。本文所述就是上述功能的一种正常现象，但用户必须排除由此产生“死机”现象的主要故障原因，才能正常开动设备。经过笔者认真探索，仔细研究，在掌握了测量仪基本结构和工作原理的基础上，清除了产生报警的缺陷，再次启动机床进行了车轴的磨削作业操作，整个作业过程没有产生不正常现象，实践证明，该操作方法是可行的，完全达到了预期效果。
关键词：数控磨床；测量仪；自我诊断；报警；停机；修复
0 引言
随着铁路运输的高速化发展，对轨道交通所采用的货运车辆（以下简称货车）提出了相应的要求；故此，对货车的关键零配件提出了更高的技术要求。为了适应上述要求，本公司于 2004 年从西班牙 DANOBAT 公司进口了HG913000A2R 型数控成型磨床，以用于生产货车转向架总成的重要零件-车轴。（图 1）
图1 HG913000A2R 型数控成型磨床
1、 机床性能及测量系统特点
1.1 机床性能
①HG913000A2R 型数控成型磨床（以下简称磨床）的X 轴采用光栅尺全闭环控制；
②砂轮轴采用动静压轴承，使用意大利 BALANCE 公司主轴动态平衡系统；
1.2 机床测量系统特点
①测量仪采用绝对值在线测量；
②测量仪采用计算机控制整个测量过程；
③测量仪和 CNC（数控系统）通讯采用数字量的方式；
④计算机的测量界面通过 VNC server及 VNC viewer 方式在 CNC 的 PCU 上显示；
⑤机床的控制精度为 0.002mm，实际加工精度在 0.005mm 以内。
2、 数控磨床测量仪的原理和结构（图 2）
图2 数控成型磨床测量仪
2.1 测量仪的原理
车轴磨床在线自动测量系统采用的是将测量头和MAPOSS （马波斯）P7 型量仪信息处理器获得的测量数据传输给西门子 840D 系统，与 CNC 系统中设定的标准数据进行比较，当达到尺寸要求时，通过西门子 S7- 300 型PLC（可编程控制器）系统对机床发出信号，并结束磨削加工，从而有效控制了加工精度。
磨床在磨削工件前，先用标准环对磨床的测量仪进行校准，然后将工件所要求的尺寸输入程序中，这样就可以对工件进行磨削加工（磨床在磨削工件时，测量仪支持在线测量，同时将所测得数据及时反馈给计算机控制系统），以达到加工后所需要的尺寸要求。
2.2 测量仪机械系统结构图（图 3）
图3 测量仪机械结构图
2.3 测量仪的显示面板（图 4）
图4 测量仪的显示面板
图 4 中的左侧表示上测尺；右侧表示下测尺。具体表述如下：X：实际轴的移动（海德汉光栅尺 读取）G：测量头的移动，从-1 到+1 的最大移动范围，0 是中间距离。（马波斯 R10 读取）D：轴读数的理论直径F：轴的移动速度Xm：轴应该到达的位置（编程位置）To Go：到编程终点的距离。
3、 磨床测量仪的故障原因及功能恢复
3.1 故障原因
由于该设备的长期运转和受到南方潮湿天气高湿度的影响，测量内部的部份装置极易产生锈蚀，而当测量仪由于锈蚀而无法实施正确的测量动作时。
其内部设置的专用报警蜂鸣器就会产生报警，同时，机床也将无法启动。
3.2 故障的人工排除法
由上述可见，这类高精度、高自动化的机床在自诊断和自控制方面有其先进的一面。而相应的，如果在生产现场就会由于维护保养的不到位，而造成机床的停止工作或产生误动作。对于这类故障的排除，一般由专业的机床保养和维修人员进行。笔者简述如下：
3.2.1 拆卸相关零部件
①将测量仪从设备上取下；
②拆除量仪外护板；
③拆除步进电机、滚珠丝杆的联轴节、滚珠丝杆和螺母，取下上压板斜锲及拖板线轨。
3.2.2 清洗和检查相关零部件
①用煤油清洗和擦拭拖板、线轨和支座；
②检查相关零零部件的锈蚀（见图 5）程度；
图5 锈蚀面图示
③采用刮刀和油石对锈蚀处进行刮修和研磨（注意保证平面度和垂直平行度）；基于锈蚀处面肯定低于原基准面的科学机理，在刮修和研磨时，一定要先从高点向低点同时刮修和研磨，有效保证其平面度和垂直平行度。注意：修复后在安装压板调整斜锲时，斜锲调整不能过紧或过松，以确保线轨滚动的平稳性；
④检查线轨的锈蚀状态，无法滚动的线轨应对其进行更换；
⑤最后将量仪内部擦拭干净，逐步顺序安装各个配件；
⑥线轨和丝杠上涂刷适量锂基脂；
⑦重新调整压板斜锲到最佳位置；
⑧连接步进电机和滚珠丝杆的联轴节，盖上外护板完成修复。（图 6）
图6 磨床的检修
4 、结束语
综上可见，先进的设备在使用过程，同时必须做好保养和维护工作，不能只管用，不管养。国外先进设备和高精度设备考虑到人为因素的影响可能产生的风险，一般都具有自我诊断和自我保护的功能。本文所述就是上述功能的一种正常现象，但用户必须排除由此产生“死机”现象的主要故障原因。
笔者在充分掌握本机所产生“死机”现象原因的基础上，总结出了相关的操作办法和技术措施。按照本文所描述的方法对该台磨床进行检修操作后，再次启动机床进行了车轴的磨削作业操作，整个作业过程没有产生不正常现象，实践证明，该操作方法是可行的，完全达到机床在线测量的要求，其相关的形状公差和位置公差及粗糙度应该说是符合原工作机械的基本要求的。
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