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刹车盘行业机床的维护和保养
摘 要：刹车盘因材质原因,其加工环境恶劣,导电粉尘在空气中的浓度很高,若不进行有效的维护和保养,极易造成电气部件的短路及机械部件的磨损.沈阳机床刹车盘团队依附多年积累的外部反馈大数据,并深入了解刹车盘行业加工现状,结合机床自身特点,从产品设计及后期维护两个维度双管齐下,研究出适用于刹车盘行业恶劣加工环境的一套解决方案.据此,针对刹车盘行业机床的特性以及维护与保养进行论述.
关键词：刹车盘；智能机床；维护与保养
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.29.091
1研究背景
近年来,由于汽车市场呈指数型的速率增长,连带其相关产业也迎来了蓬勃发展的契机,刹车盘行业尽管一再扩大工厂规模,其市场依然供不应求.因此,高精度、高稳定性、高技术含量的刹车盘加工专属机床,就显得尤为重要.
因刹车盘一般为铸铁材质,在切削过程中无法形成条形铁屑,大部分情况是铁末的形式,如果带水切削,会造成铁末粘连在机床加工范围的各处功能部件上,易造成机床内部防护、卡盘、刀架等部位的锈蚀,从而导致机床加工精度超差.所以刹车盘的加工一般都是无水干切式,这就导致其在切削过程中会产生大量的铸铁颗粒及导电粉尘,弥漫在空气中,长时间的加工过程中,这些细小颗粒会对机床机械及电气部件造成很大的损伤.
经过长时间刹车盘行业机床的研发和运营,积累了准确的故障基础数据及大量的维护保养经验,经过反复实验及推广试运行,已经形成了一套适用于恶劣加工环境的就解决方案.
2刹车盘简介
刹车盘,顾名思义,是用于汽车刹车动作的零件.刹车有盘刹和鼓刹两种模式,相比于鼓式制动来说,盘式刹车系统具有以下优点：（1）散热性好,在连续踩踏刹车时不易造成刹车热衰退；（2）刹车盘在受热之后的尺寸变化,不会使刹车踏板的行程增加；（3）盘式刹车系统反应快速,可做高频的刹车动作；（4）刹车盘的排水性能佳；（5）盘式刹车结构简单,且易于维修.因此,现在很多中高级轿车采用全盘刹车系统,而普通轿车采用前盘后鼓,至于相对于低速且需较大制动力的卡车、巴士依然采用鼓式刹车.
盘刹的刹车盘其实就是一个圆形的盘子,车子在行进时,它随着轴进行转动,盘外圆处配备制动卡钳,用于刹车时夹住刹车盘而产生制动力,相对于旋转的刹车盘,制动卡钳是固定的.刹车动作,其实质就是制动卡钳夹住刹车盘进而减速或停车的动作.
刹车盘分为实心盘和通风盘.通风盘从外表上看,它的圆周上有很多通向圆心的孔洞,称之为风道.汽车在行驶中通过风道处的空气对流,来达到散热的目的,故其散热效果较实心盘要好很多.大部分轿车都是前驱,前盘使用频率高发热较大,故采用前通风盘,而后悬挂非驱动端一般则采用实心盘,当然也有前后都是通风盘的情况.
3易损功能部件
智能车床可分为机械与电气两个方面.机械部分包含传动装置、切削装置、液压设备、润滑系统、排屑冷却设备以及防护部件；电气部分包含智能系统、驱动器、数模转换器以及各电气部件.每个环节出现问题,都会导致加工动作无法有效进行下去.
经对刹车盘行业机床数年来外反馈数据的分析,可知,空调、驱动器、丝杠、皮带等部件的故障率始终居高不下,严重影响机床的整体质量以及客户的加工效率.如何能够在恶劣的加工环境下保证各功能部件性能完好,已成为甄别刹车盘行业专机是否合格的一个重要参考因素.
4空调的维护及保养
空调是通过对流热传导换热技术达到对CNC系统电气控制柜进行降温功效功能部件,有效的保证各电气元件在长时间运行过程中不会因发热而导致损坏.
因加工环境中导电粉尘密度较高,而空调始终在进行着冷热风的热交换动作,所以空调不可能会有很高的防护等级,导电粉尘易进入空调箱体内部,积攒在风机的接线台上,造成接线端子短路,烧毁风机.为保护风机,将原朝上的接线端子变更为朝下连接,灰尘会积攒到接线台的背面,有效的消除接线端的短路隐患.
空调进风口处有一个过滤网,能很大程度阻止外部灰尘进入空调内部,有效的延长了空调的使用寿命.长时间不清理过滤网,网孔会布满灰尘,影响空调正常热交换的进行,造成空调降温效果降低,从而导致电箱内部分元器件损坏.过滤网为尼龙材质,可以直接从网罩上拉出,用洗涤水清洗干净,晾干后原样装回,一般需要每周清洗一次.
5驱动器的维护和保养
驱动器是智能机床的核心部件之一,其通过控制伺服电机,进而控制各轴的运行轨迹,完成切削动作.因驱动器在电箱防护之内,一般不会有很高的防护等级,我厂产品配备驱动器防护等级为IP10,只能防止50mm以上较大尺寸的外物入侵,故其对铸铁粉尘没有任何防护,长时间不进行保养,易造成驱动器烧毁甚至起火.
为保证驱动器的正常功能,需定时喷淋专业的工业清洗剂进行清理.因电箱中始终进行热交换,气流在不停的做对流运动,电箱中的粉尘会随着气流依附到驱动器以及各电气元件上,造成短路故障,所以,电箱内环境清理也是保护驱动器的重要手段.
驱动器是主要的发热元件,当海拔高度超过1000米时,空气稀薄会造成散热效果降低,为保证驱动器的正常工作及使用寿命,需要降额使用,如图2所示,驱动器的额定电流与海拔高度的关系曲线.
6丝杠的维护和保养
丝杠是机床的传动装置,相当于机床的手臂,伺服电机通过联轴器控制丝杠的转速进而控制各轴的运行速度和方向,是关乎机床整体精度的重要部件.刹车盘在加工过程中,铸铁粉末会透过内防护拉罩附着在丝杠表面,在其运行时,粉尘易研伤丝杠,造成精度偏差.故每月要彻底清理丝杠处积攒的粉尘,以保证丝杠完好.
机床在长时间生产过程中,并不能完全保证丝杠全行程润滑,所以需要间断性全行程进行润滑,保证其润滑充足,防止丝杠生锈,建议润滑周期1次/天.以i5系统为例,其操作主要步骤如下：（1）更改润滑设置,将润滑时间改为300,并按下复位键；（2）点击面板上的润滑按钮,并全行程移动两轴进行润滑.
7皮带的维护和保养
主电机通过皮带传输扭矩,带动主轴旋转,是机床传动系统中重要环节,皮带的老化、松弛会造成主电机和主轴转速不同步,严重影响加工精度.
如果皮带承受的张紧力大于许用值,就可能缩短皮带和轴承的使用寿命.相反,张紧力太小,皮带就没用足够的力量来传递额定功率.故定期对皮带张紧力进行调整很有必要.
因刹车盘加工环境恶劣,皮带轮沟槽内会积攒一定铁屑、油污,会使皮带打滑,缩短皮带使用寿命,因此,需要每个季度将皮带拆卸下来,进行普带轮沟槽的清理.
皮带的标准拉伸寿命为1000小时,按照每天工作10小时来算,大约可以使用三年时间.在此使用期间内,要定时检查皮带外观,如出现表面橡胶层已分层、一条或两条皮带已过分松弛、皮带侧面已有裂口,表明皮带使用寿命已到期,为保证生产正常进行,需要及时对皮带进行更换.
8润滑系统的维护和保养
润滑是指机械设备摩擦副的相对运动表面间加入润滑剂以形成并保持适当的润滑膜.智能机床一般采用集中润滑方式,即使用成套的供油装置同时或按需对设备润滑点供油,其优点在于可以降低摩擦力、减少表面磨损、降温冷却、防止腐蚀、减震及密封等.
为保证润滑系统的润滑功能,必须使用清洁的润滑油,一般情况下选择G32导轨润滑油,在南方或其他环境温度较高的条件下,使用的油品可以是G46导轨润滑油.在机床使用过程中,需要最多两个月清洗一次贮油罐,并清洗进油口处的滤油网,以防止杂志阻塞润滑管路,润滑失效,造成润滑面和丝杠的磨损,甚至烧毁.可以通过手指触摸润滑面确认有无润滑膜的方式来确认润滑是否充分.如果某一处没有得到润滑,可能会有润滑油路漏油或者管接头堵塞的情况,需及时进行更换.
长时间未开机的机床,润滑面的润滑油膜可能会破裂,需以手动的方式控制润滑泵动作,强制供油,以达到预先润滑、保护润滑面的目的.其步骤为：（1）打开电源；（2）检查贮油罐里油量是否充足；（3）按下润滑泵上点动开关按钮四十秒,使润滑泵进行润滑（最长连续运行时间不应超过两分钟,最短间歇时间不应少于两分钟）,反复操作数次,直到有油流到润滑面.
9液压系统的维护和保养
液压系统为智能机床的刀架换刀、卡盘松开夹紧提供动力,通过阀组的控制以获得合适的输出压力.液压油在长期的使用过程中,由于各种原因导致其发生的物理和化学变化,会使油品性能降低,影响工作效率.所以在机床高频率使用之后,要进行液压油的更换,一般来说,半年更换一次液压油在性能和成本的角度上考虑,还是比较合适的.在更换液压油的同时,需要对滤油器以及油箱内部进行清理,防止杂质残留,造成液压管路堵塞.
液压系统在为机床设备提供压力进行能量传递的过程中,不可避免的产生能量损失,损失的能量转化为热能储存在液压油中,会引起液压油温度升高.液压油温度超过65℃时,油的各项性能以及使用寿命会急速下降,所以,液压系统都会配备冷却设备.对于功率较小的液压系统来说,一般空冷即可满足油温的控制需求,在回油处安置一排散热片,在热油回流时通过散热片的过程中,与空气进行热交换,以达到降低油温的目的.因刹车盘加工环境恶劣,散热片上极易积攒一层很厚的灰尘,极大的影响了热交换效率,不能有效的降低液压油温,长此以往,油的品质和寿命会大打折扣,进而影响机床的正常工作.所以,定期进行液压站散热片的清理,是液压系统保养中极其重要的一个环节.
10结语
机床产品的高精度特性遭遇刹车盘行业恶劣加工环境的特殊性,使得机床生产行业面临巨大的挑战.基于外反馈故障大数据的研究和分析,将机床整体分解为各个环节,逐条钻研,逐个击破,通过技术改进和后期的保养和维护,能有效的延长各功能部件的使用寿命,有效的保证了加工成品的精度和客户的生产进度.
参考文献
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