Z3050搖臂鉆床常見機械故障的維修

胡輝春

（湖南三一工業職業技術學院，湖南 長沙410100）

Z3050搖臂鉆床適用于在中、大型零件上進行鉆孔、擴孔、鉸孔、锪平面及攻螺紋等工作，是一種主要承擔孔加工的萬能通用機床。該機床具有操縱靈活、價格低廉、加工范圍大、結構緊湊、維護成本低等優點，在我國廣大工業企業中得以普遍使用，在目前非數控孔加工設備中運用最為廣泛。但是生產實踐中，該機床存在部分機械故障高發問題，以下針對部分常見的機械故障進行分析判斷，闡述故障排除方法及預防措施。

1 立柱過緊

如圖1所示，立柱夾緊的原理是油缸無桿腔通入壓力油，推動菱形塊張開，通過杠桿迫使外柱下行，使內外立柱底部的錐面壓緊，實現立柱的夾緊。立柱松開的原理是錐面的脫開，是由裝在外柱上部的圓板彈簧3抬起外柱實現的。調節杠桿支點螺母7，可以調整立柱夾緊力矩。該機床立柱夾緊規范為在搖臂末端施加1600N水平力，立柱不得回轉，松開后施加30 N水平力即可轉動，超過30 N水平力而立柱不能回轉，即可認為立柱過緊。

圖1 立柱機構

出現立柱過緊的主要原因為立柱夾緊機構調整不當或者圓板彈簧上的M12內六角螺釘5部分斷裂所致。

判斷與調整、故障處理的方法如下：

（1）立柱處于放松狀態，旋松調節螺母7，使杠桿處于自由狀態，此時可以觀察圓板彈簧上6個M12內六角螺釘是否完整，如果有斷裂需取出更換10.9級以上同等規格螺釘。

（2）如果6個M12內六角螺釘完好，用專用扳手仔細檢查6個螺釘擰緊力矩是否均勻一致。當故障出現時，一般該6個螺釘已經嚴重失調，此時不能用扳手隨意擰緊，否則因螺釘受力不一致而極易斷裂。正確的調整方法是完全放松所有螺釘，在內外立柱錐面自由接觸狀態下，嚴格按照圓形結構成組螺釘的擰緊工藝進行擰緊，當所有螺釘受力后，每次擰緊角度不大于15°，直到立柱錐面脫開，搖臂推動順暢為止。整個過程應該嚴格保證每個螺釘的扭矩一致，一致性程度越高，6個螺釘受力越均勻，使用周期就越長。

值得注意的是，圓板彈簧上內六角螺釘的調節一定要適度，使內外錐面完全脫開立柱回轉力矩符合要求即可。調整量過大，會引起內外錐面間隙過大，立柱夾緊時施加在圓板彈簧上的壓力也會相應增加，導致出現立柱無法夾緊的現象。

（3）該故障的預防措施為定期調整圓板彈簧螺釘，一般建議在每季度進行一次預防性調整，在調整合適的情況下，基本可以杜絕該故障發生。

圖2 螺釘調節順序

2 主軸變速失效

該故障外在表現為主軸變速緩慢或者完全不能變速。

該機床主軸變速為全液壓變速，由安裝在主軸箱頂部的操縱閥和預選閥來控制機床的變速、正反轉、制動、空擋等動作。在變速過程中，高壓油進入預選閥，推動各變速油缸，帶動滑移齒輪變速同時正反轉油缸也分別通過小孔進入高壓油，由于正反轉油缸的面積不等，（正轉大于反轉）使壓緊摩擦片的撥叉有較小的力壓緊正轉達摩擦片，可使得傳動鏈得到啟動。

操縱機床進行變速，當明顯感覺箱體內齒輪油有變速嚙合的聲音，主軸正轉、反轉啟動反應靈敏，但是主軸轉速與標牌不一致或者完全無動作，此時應該打開上蓋，拆除主軸部分的四個變速油缸缸體，逐一檢查各軸有無機械故障。

當主軸變速感覺異常緩慢、正反轉操縱遲鈍，此時應該懷疑為機床變速油壓過低所致。而引起變速油壓過低的主要原因有進油濾網堵塞和變速系統操縱泵損壞、油路油管漏油所致。油管漏油可以通過簡單觀察做出判斷，這里主要分析前兩種故障的判斷方法。

2.1 進油濾網堵塞

進油濾網結構如圖3所示，拆除主軸箱頂部蓋板，啟動主軸，觀查系統進油管1內部有無氣泡流經，如果有氣泡流動的現象，基本可以認為進油濾網堵塞。因濾網堵塞，工作時濾網內部實際油位降低，在吸油過程中空氣經過濾網與進油管連接處的縫隙進入系統，降低了系統油壓。

圖3 進油濾網

此故障處理相對簡單，更換液壓油，清洗濾網，基本可以解決。值得注意的是機床主軸箱左側底部裝有一根放油管，此處放油較為費時，但是容易保證油液不泄露。油液放完后，仍然有必要拆除濾網進行徹底清洗。液壓油建議更換周期為正常使用不超過一年，惡劣環境下每半年一換，主軸箱每次拆修后應當在運行一個班次左右更換油液。

2.2 變速系統操縱泵損壞

此故障的判斷方法為開啟主電機，拆除主軸箱頂部蓋板，啟動主軸，同時觀查系統進油管1和油泵排油管，如果出現進油管內無氣泡，排油管內有大量氣泡流經，排除掉進油管及接頭滲漏可能后，基本可以確定油泵磨損過度，需考慮更換。

此類故障不可單獨憑系統的測定壓力值來判斷油泵是否可用，一旦液壓系統進入空氣，液壓油剛性急劇下降，會造成液壓系統響應變慢，效率降低，影響機床的響應速度，降低操縱性能。所以必須針對氣體進入的原因進行排除。

3 平衡鏈條斷裂故障

如圖4所示，該型號鉆床主軸為垂向布局，主軸平衡采用凸輪—螺旋彈簧結構，通過凸輪使主軸部件的重力與彈簧力保持平衡，通過螺釘2可以調整平衡力。連接主軸平衡凸輪與彈簧的部件為一條08B-1型單排滾子鏈條。因搖臂鉆操作的特點，主軸上下移動極其頻繁，平衡鏈條在主軸重力與凸輪彎折力矩、彈簧力的綜合作用下，容易出現斷裂故障，幾乎每臺搖臂鉆床均發生過該故障而引起停機。

圖4 主軸平衡機構

3.1 平衡鏈條的更換

該零件更換有一定操作難度。拆除前必須將主軸箱移動至遠端極限鎖緊，再將主軸移動至上死點，必要時加以支承，拆裝過程嚴防主軸掉落引發事故。調整主軸位置，使得凸輪上的銷孔位置處于最上方，拆除鏈條連接銷釘，隨后可以將平衡鏈條及彈簧機構整體從箱體內部取出。從筒體中取出彈簧時為避免彈出傷人，可以用另外的鉆床主軸壓住彈簧座，再拆除緊定螺釘后，取出彈簧。

安裝時同樣將上述部件整體安裝好，將底部調節螺釘順時針擰到低，整體插入箱體內部。與凸輪連接時可以先不考慮鏈條走向，在連接銷釘裝完后，再理順鏈條走向，保證與凸輪的接觸，再將彈簧總成安裝到位。

3.2 故障隱患的排除

該故障發生的主要原因除開操作頻繁以外，還有彈簧底座角度不正確、凸輪軸松動等。

關于彈簧底座角度的問題，是很多初學者易犯錯誤，導致鏈條承受不必要的扭矩，引發脫節、銷軸斷裂等問題。避免的方法是在壓裝彈簧底座時，注意擺正角度，判斷的依據是觀測底座上的銷軸軸線與筒體外圓上的腰形定位孔是否垂直。當壓裝完成后根據鏈條朝向再次進行檢查確認。

凸輪軸的松動很容易被忽視。凸輪軸松動后，凸輪中心線平面與鏈條走向不同軸，極易使鏈條早期斷裂。所以為保險起見，拆除鏈條后必須對凸輪軸進行緊固。緊固螺釘在主軸箱體下部后側，需要制作專用內六角扳手。

4 鎖緊機構故障

該機床主軸箱、立柱和搖臂夾緊，都采用了菱形塊這個典型結構，在維修和使用中可能出現下述現象，即按住夾緊按鈕時能夾緊，手一離開夾緊按鈕就松開。出現這種現象可能是菱形塊和承壓塊角度方向裝錯，或者是距離H不適當（圖5），菱形塊立不起來，這是由于夾緊力調的太大或者夾緊液壓系統壓力不夠所致。

4.1 油壓過低

該機床搖臂、主軸箱及立柱夾緊均采用菱形塊機構，液壓系統油壓要求為2.5～3 MPa。當出現夾緊力矩不夠的現象時，可以考慮是液壓系統壓力不足所致。

圖5 菱形塊機構

判斷依據是在夾緊油泵上方的電磁閥底座上加工有測壓專用的接口，接入壓力表，啟動夾緊電機就可以測壓。注意測壓操作時重點檢測鎖緊油路油壓。

一般油壓在2 MPa以上均可以正常使用，低于1.8 MPa后夾緊系統一般無法正常運行。在沒有油壓表的情況下，也可以根據各個主軸箱夾緊力矩來進行判斷。正常情況下，主軸箱夾緊后在移動手輪邊緣施加400牛頓圓周力，主軸箱不得松動。如果達不到以上力矩要求，調整菱形塊機構后，又出現無法夾緊的現象，基本可以判斷為夾緊油壓過低。

故障原因的確定必須先排除外部泄漏后，再拆卸夾緊油泵進行檢查。尤其應該注意檢查油泵與油泵座連接處的兩個O形密封圈是否完好，避免誤判而更換夾緊油泵。如果確定為夾緊油泵磨損，更換后需徹底清洗夾緊油池，以延長油泵工作壽命。

4.2 搖臂夾緊故障

相比主軸箱夾緊與立柱夾緊，搖臂夾緊機構故障易發，且不易被發現，容易被忽視。搖臂夾緊過松，會導致加工時搖臂在立柱表面微量擺動，影響孔加工質量。立柱夾緊過緊，則易導致搖臂夾緊油缸因推力不足，不能壓緊搖臂夾緊位置檢測開關，夾緊電機長期通電運行而燒毀夾緊電機。

對于該故障的解決方法重在調整，即在機床通電，搖臂處于靜止位置時夾緊油泵電機不得無故自行啟動，如果有自行啟動現象，說明調節過緊。調節前需拆除搖臂左端蓋板，將上下兩個與夾緊杠桿相連接的調節螺釘松開，同時將夾緊位置檢測開關上移，此時油缸會在液壓推動下上行直至菱形塊完全豎起自鎖，調整夾緊位置檢測開關剛好接觸活塞桿頂部的彈片，使油泵電機自行停止即可。

5 結語

搖臂鉆床結構相對復雜，維修過程牽涉到機電液各個方面，維修工作前必須仔細通過故障現象加以分析，明確故障點后再著手維修。故障處理需徹底，杜絕同一故障重復發生，這樣才能更好地發揮維修工作的生產保障機能。