3MZ3220B超精机自动循环中常见故障及改进

杨君峰 ，杜广超，贺湘瑾

(1.洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471003； 2.61413部队43分队 湖北 襄阳 441052)

1 存在的问题

3MZ3220B轴承外圈超精机主要用于外径130～200 mm、宽度22～42 mm深沟球轴承和角接触球轴承外圈沟道的超精加工，主要为降低表面粗糙度，改善沟道圆度、波纹度，以满足低噪声、高精度轴承的生产需求。机床的(全自动)加工步骤为:工件旋转→上料→压轮压紧工件→摆架箱进入加工位置→油石压紧工件沟道→(摆头摆动)沟道超精→油石上抬→摆架箱退回→压轮退回→下料。如此反复，实现工件沟道的超精。但由于原机床电气和结构部分有不合理之处，加工过程中常会出现端面支承损伤、电动机和变频器故障率高、油石断裂等现象，急需找到行之有效的解决办法。

2 故障分析及改进措施

2.1 端面支承合金环损伤

超精过程中时有工件轴前端面支承的合金环被撞断的现象。观察发现，设备加工轻型产品(工件厚度小)时，压轮设计的行程较大，且压轮装置无前限位功能。当自动加工中压轮压紧工件和端面支承时，工件与端面支承为面接触，端面支承不易损伤；当出现无工件的情况时，压轮会直接压到端面支承上，因压轮自动调整回转余量，使压轮与端面支承接触往往为一端的线接触，且压力较大，导致端面支承上脆性合金环断裂、破碎。另外，无工件时，机床会自动空循环，造成能源的浪费。

为解决上述问题，增加了无料电气保护装置，在进料槽中安装接近开关，并入PLC(图1)并更改程序。当料槽有料时，接近开关感应并发送信号至PLC，PLC控制程序往下运行；当料槽无料时，接近开关未感应不发送信号，自动循环不启动，直到料槽有料后才能继续循环动作。改进后，无料时能够很好地保护端面支承不被后续动作损伤，并有效控制了无料时的机床空循环，节省了等待过程的能源消耗。

图1 增加有料检测后电器原理图

2.2 电动机、控制变频器故障率高

原机床设计为开机后工件轴一直旋转，若调整不当容易造成压轮压紧时工件的压偏或飞出，而且影响电动机、变频器的使用寿命。

因此，对自动加工电动机控制方法进行改进，将原工件轴一直旋转改为当压轮压紧工件后工件轴开始旋转；当超精结束后摆架箱退回原位时工件停止旋转，如此循环反复(图2)。在压轮下座处安装一个接近开关并调整好位置，当压轮压紧工件时，压轮上座和接近开关感应，通过感应开关控制中间继电器，接通变频器以控制工件轴旋转；当超精结束后压轮座退回，此时接近开关控制中间继电器断开，继电器控制变频器中断，工件轴停止旋转。改造后设备自动加工正常，安全性提高，电动机、变频器使用寿命延长。

图2 改进后电动机控制原理图

2.3 油石断裂

原机床油石压抬部分采用液压杠杆原理控制油石的压紧和抬起，杠杆部分经常严重磨损；油石抬起和摆架箱退回基本同步，液压经分流造成油石抬起较摆架箱退回动作稍慢，容易产生干涉，使油石还未完全脱离工件沟道而被摆架箱退回动作拉断。

改进后将油石压抬改为气动控制，利用气缸带动小导轨副控制油石的压抬，使油石压抬动作与摆架箱退回动作分别为气压、液压控制，互不干涉；在程序上增加延时功能，确保油石抬起2 s后控制器再控制摆架箱退回。改造后彻底解决了原杠杆部分容易磨损的故障，有效避免了发生油石断裂的问题。

3 结束语

通过对机床增加电气保护装置、改进电动机控制方法和对局部不合理结构进行改进，有效降低了机床故障率，节约了成本。