关于数控车轴专用磨床电器系统故障规律的分析及其改进措施

本文针对数控车轴专用磨床（进口设备）电器系统故障的具体问题，进行了原因分析，并提出了切实可行的改进措施。

【关键词】 数控车轴专用磨床 故障 措施

一、存在的问题

1、轮对是保证车辆安全运行的根本，车轴加工工艺的好坏是保证轮对质量的关键。而数控车轴专用磨床是直接加工车轴轴径，防尘板座，若加工不好将导致轴颈椭圆、倒锥，磨削尺寸不符合工业要求等故障，造成车轴加修质量不合格，进一步影响行车安全。

2、用于磨削车轴的数控车轴专用磨床采用数控系统驱动一体式砂轮来磨削车轴各部的圆弧尺寸，自动测量仪是保证磨削车轴精度的关键（测量精度达到0.001mm），但在使用过程中，测量系统由于人工调整、机械磨损、数控系统不能自动补偿等原因造成车轴磨削精度下降甚至出现降级及废品情况等问题为电器系统故障，是影响质量的关键。

3、日常工作中出现磨销车轴时，产生过早接触、费时、火花大甚至拒磨现象，是造成机器内外部震动、自测量头碰触、变形影响生产进度和产品质量改进的原因。

二、故障调查分析

目前，呼铁局包头西车辆段全年供给包西车辆段、集宁车辆段RD2、RE29000条轮对的供应量，在2006年以前，RD2、RE2车轴加工均采用外圆磨床加工，轴颈及防尘板座圆弧不能磨削，故造成轴颈与轴颈圆弧及防尘板座与防尘板座圆弧衔接不好，车轴粗糙度达不到技术要求，有可能引起应力集中产生裂纹不利于大提速后列车的安全运行。在2007年5月从西班牙引进数控车轴专用磨床后，由于采用成型砂轮整体磨削技术，这一制约车轴加工的技术隐患得到了彻底解决，但在磨削车轴过程中又陆续出现了由于机械系统、电器系统参数、砂轮休整情况以及砂轮休整器的质量好坏，冷却液的配比及流量控制等一系列问题引起的车轴加工质量一次合格率不高甚至废品的问题。

为便于对比分析，现将2013.4—20014.4呼铁局包头西车辆段进口数控成型磨床在磨销加工过程中出现的故障进行了统计，具体如下：

从以上调查统计情况可以看出：

1、工件尺寸不符合工艺要求故障占19%；工件椭圆故障占12%；工件提早碰触、拒磨故障占42%；压力，油位，流量错误故障占3.4%；工件上有不统一的浅螺旋纹故障占1.0%，润滑故障占0.5%；其它故障占0.3%。

2、因累积频率在80%左右时所对应的变量类别为主导因素，是最应关注的问题，故“工件提早碰触、拒磨”、“工件尺寸不符合工艺要求、直径逐步增加”应为质量改进的主要对象，因此，从这两方面研究解决。

三、原因分析

1、工件提早碰触、拒磨

如车轴顶尖孔是否存在不同心、顶针孔是否存在杂质；如对内外部震动的砂轮，采取检查调平螺栓，正确调节驱动带张力，更换驱动带，看是否正确定位。如在运行过程中出现震动查看床头3孔铜制拨杠是否脱落；如粗加工工件圆弧是否符合工艺要求；如系统砂轮进给速度是否过快。

2、磨销工件尺寸不符合工艺要求

如床头、尾座顶尖是否磨损；锥度是否符合要求；如砂轮休整器松动、掉粒、自动测量仪有无松动、触头有无损坏；如车轴顶尖孔是否存在不同心、存在杂质；砂轮自动休整是否到位。

3、直径逐步增加

如砂轮形状修型是否符合工艺要求；磨销定位器是否定位准确；自动测量仪精确调整是否到位，上下测量仪误差值是否符合要求。

四、改进措施

1、消除工件提早碰触、拒磨

检查上道工序数控车床粗加工车轴各部尺寸是否符合要求，尤其是车轴圆弧部位尺寸及圆弧形状；检查砂轮动平衡是否良好，检查调平螺栓，正确调节驱动带张力，更换驱动带，看是否正确定位；对加工工艺不规范的车轴采取返工重新加修措施；对于车轴顶尖孔存在不同心问题需对车轴顶尖孔重新进行加修。对于床头3孔拨杠铜制拨冒经常脱落导致磨削质量问题我们采取了重新加工3孔铜制一体拨杠彻底解决问题。对于尾座顶尖如有磨损及时更换的方法。

2、磨销工件尺寸不符合工艺要求

如因机械磨损引起间隙过大，数控系统不能自动补偿，造成进刀与退刀之间有停顿，针对现场实际情况有针对性的调整数控系统参数消除间隙；如磨销车轴防尘板座与车轴轴颈尺寸相差较大，利用调整修砂轮程序进行调试解决；如车轴防尘板座圆弧根部没有磨销到位，采取重新对定位器的办法及适当调整Z向补偿加以解决；如光洁度不好或烧伤标记，则使用较小的进给量，并修整时降低运动速度。如工件上有不一致的线条，应检查支撑工件的顶尖刚性，缩短顶尖，或降低走刀深度和进给深度。如工件有直线型缺陷或有锥度，则调节尾座偏心套筒。

3、直径逐步增加

如工件平衡不良，则检查更换有损伤的顶尖并及时检查自动量仪有无松动损坏。如属工件顶尖未对中，则重新旋顶尖孔并及时清除孔内杂质；如砂轮形状不符合要求则重新对砂轮间隙休整直到满足工艺要求为止，另外在磨销过程中减少磨销车轴根数多修几遍砂轮；如自动测量仪有较大精度偏差需要针对测量仪进行精度调整，同时注意测量仪上下测量头测量值的偏差，控制在较小范围内。

五、实施

1、我们通过多次CAD作图查找比对，终于找到了问题的关键是上道工序粗加工车轴圆弧尺寸与成型磨床砂轮圆弧尺寸不匹配，经过多次实验及时修改了加工程序及参数，提高了数控磨床的使用安全和效率。但在使用过程中，测量系统由于人工调整、机械磨损、数控系统不能自动补偿等原因造成车轴磨削精度下降甚至出现降级及废品情况，为解决这一问题，我们查阅了大量资料，利用CAD制图以及数控编程对照，以及现场积累的大量数据进行比对，把原有3付测量仪改成一付测量仪（经过大量数据及经验摸索得出结论保留一套测量仪也能够达到磨销工艺要求），并对数控系统控制部分、液压部位进行相应整合，对剩余一付测量仪进行稳定性攻关该系统测量精度达到0.001mm）。通过这项改造，彻底解决了问题，保障了全局轮对供应。直接节约维修费用10万元（设备价值600万元），间接创造价值近25万元.实施效果：由原来的每月调整测量仪50次22小时，缩减为每月调整2次1小时。大幅度减少了操作者的劳动强度及心里负担，而且提高了工作效率。每月多生产良好车轴90条。年创造间接价值100多万元。此项目2015年被路局评为技术攻关一等奖。

2、数控成型磨床的床头箱3孔拨杠、四个铜制滚轮按实际使用情况进行了重新加工、更换，并相应调整了磨削程序数据使之与车轴各部位加工尺寸相配套，更换了经过多次试验性能良好的砂轮休整器。采用上述改进措施后，车轴加工一次合格率有了明显提高，车轴的磨削质量得到了显著改善，与2013年相比共节约砂轮休整器15片，车轴加工废品率从0.04%提高到100%大大提高了材料费用。

六、结论

1、对成型磨床原支架铜制滚轮更换成尼龙滚轮，彻底解决了在实际使用中需大力拨动车轴的弊病，消除了如拨不到位造成对异型顶尖损伤。更换新型砂轮休整器、摸索顶尖磨损更换经验及冷却液浓度配比和自动量仪的调整等很好解决了车轴磨削出现的椭圆、震动、印记，机床故障率也得到了较大下降。

2、改善以上问题的同时，积极根据实际情况调整程序参数，通过反复试验调整使调整后的程序更加与工艺贴切，使车轴加工质量始终保持稳定。这对长期提高车轴磨削质量、防止质量反复起到了重要作用。

七、建议

1、规范定期更换数控设备电池保持断电情况下的數据记忆。

2、数控成型磨床上下料托轴架为双滚轮平衡托架，但在实际使用中经常出现车轴放置在托架上托架左右平衡难以调节，由于车轴重量压在托架上，必需使用天车重新吊装并调整最佳位置才能正常生产，费时、费工还容易频繁吊装造成设备磕碰损坏，及给工作者操作设备带来安全隐患，另外托架滚轮平衡不好容易造成滚轮损坏影响磨削精度，建议制作12块针对不同轴型的辅具解决上述问题。

3、有针对性的提高操作人员的技术业务素质，尤其在调整自动量仪和休整砂轮的技术经验以减少浪费和提高磨削精度。

4、严格按标准化作业，加强工序质量控制，建立健全检查验收制度。