1. 問題提出
一臺配置FANUC OiTB系統(tǒng)并用于RE2B型車軸半精車削的LC34-300CNC臥式車床(下稱34MT)，加工過程中頻發(fā)無規(guī)律扎刀故障，多數(shù)位于車軸端面附近，少數(shù)位于車軸軸頸根部、防塵板座根部或防塵板座上。扎刀車軸絕大多數(shù)不能修復(fù)再用而報廢，據(jù)統(tǒng)計(jì)1年內(nèi)廢軸數(shù)量達(dá)12根，經(jīng)濟(jì)損失近7萬元(5 600元/根×12根)。
2. 加工路徑分析
根據(jù)RE2B型車軸的工藝分析，其軸頸根部與防塵板座根部經(jīng)由3次半精車削完成，其余部位1次半精車削完成。基于減少刀具空移次數(shù)和縮短批量加工時間的前提下，RE2B型車軸半精車削的刀具路徑為：起始接近A點(diǎn)→經(jīng)B點(diǎn)切至C點(diǎn)→抬刀至C1點(diǎn)以開始第1次車削→經(jīng)D1 、E1、F1、H1 和J1點(diǎn)切至K1 點(diǎn)并快退至C01點(diǎn)→進(jìn)給至C2點(diǎn)以開始第2次車削→經(jīng)D2、E2、F2、H2、J2點(diǎn)切至K2點(diǎn)并快退至C02點(diǎn)→進(jìn)給至C0點(diǎn)以開始第3次車削→經(jīng)C、D、E、F、G、H、J和K點(diǎn)切至L點(diǎn)并快退至L0點(diǎn)→退刀至起始。
3. 四步到位法
四步到位法維修是維修人員在了解機(jī)床宏觀組成結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)制造過程中系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的零部件基礎(chǔ)上，遵照“故障記錄到位→診斷分析到位→故障維修到位→維修記錄到位”4個步驟，快速處理機(jī)床偶發(fā)性故障的一種具有綜合性特點(diǎn)的維修方法。
(1)故障記錄到位。機(jī)床故障時，操作者先停機(jī)保護(hù)現(xiàn)場(一般不要切斷電源)，再詳細(xì)記錄故障細(xì)節(jié)并及時通知維修人員。故障記錄的內(nèi)容主要有：什么時間、什么操作、什么報警及其他情況等。
(2)診斷分析到位。維修人員要立足于以往維修經(jīng)驗(yàn)的積累，綜合運(yùn)用現(xiàn)代機(jī)床模塊化維修方法——原理分析法、報警信息分析法、數(shù)據(jù)/狀態(tài)檢查法、在線監(jiān)控法、隔離法、強(qiáng)迫閉合法、程序測試法及工作介質(zhì)流向法等，對故障診斷分析以快速判斷故障的可能原因和部位。
圖2 RE2B型車軸半精車削的刀具軌跡和基點(diǎn)示意
1.軸身 2.輪座 3.防塵板座根部 4.防塵板座 5.軸頸根部 6.軸頸
(3)故障維修到位。對磨損或損壞的機(jī)械零部件測繪、更換并檢測精度，對電氣元件、電路板進(jìn)行簡單維修或整體更換，對機(jī)床參數(shù)或加工程序進(jìn)行修改等。最后確認(rèn)各環(huán)節(jié)無誤后，機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)并試切工件。
(4)維修記錄到位：機(jī)床復(fù)轉(zhuǎn)后，維修人員需將維修過程寫入《設(shè)備檔案》存檔，以便日后查閱。
4. 廢軸故障分析與解決
基于四步到位法維修要求，先用隔離法依次排除X軸滾珠絲杠副傳動精度異常、聯(lián)軸器松動的故障可能性，再用替代法更換X軸增量式編碼器α iA1000，但無規(guī)律扎刀故障仍存在。遂更換X軸編碼器線，34MT運(yùn)行一段時間未出現(xiàn)扎刀故障。由此，判定34MT無規(guī)律扎刀是由數(shù)據(jù)線抗干擾性能下降或中間偶發(fā)斷線致數(shù)據(jù)傳輸異常造成的。
在更換X軸編碼器線消除故障后，基于RE2B型車軸全長多為2 181.8mm且扎刀多數(shù)位于端面附近，對半精車削程序O0212進(jìn)行了優(yōu)化，以使扎刀引起廢軸的危害降至最低。優(yōu)化內(nèi)容：車刀沿-Z向切削0.4mm后，退刀并用指令M00等待操作者粗測車軸直徑;若直徑尺寸小于規(guī)定數(shù)值mm，則將0.4mm厚的截面車削掉，重銑中心孔后車軸可繼續(xù)使用。
34MT運(yùn)行數(shù)個月時間，再也沒有發(fā)生“無規(guī)律扎刀致工件報廢”的故障，操作者也熟悉了優(yōu)化的零件程序并做到熟練操作。
