DMU-125P 立卧转换加工中心液压系统改造

雒补清，古晶晶，孙韦华，刘 亮

（晋西工业集团有限责任公司，山西太原 030027）

0 引言

DMU-125P 加工中心是德国德马吉机床有限公司生产的大型高速立卧转换加工中心，有X、Y、Z、C 四个轴，具备四轴四联动功能。X、Y、Z 轴为进给轴，精度0.001 mm，C 轴为旋转工作台，可360°转动及分度。该设备主轴部分为电主轴，BT50 刀柄，最高转速12 000 r/min。主轴头可180°旋转，根据工艺需要变为垂直主轴或水平主轴。数控系统为德国海德汉公司MILLPLUS IT 系统，驱动部分采用西门子伺服驱动611D。

1 液压系统

该设备液压系统包括液压泵组件和集中式液压阀组件两部分，控制机床的3 个动作，即刀具的夹紧松开、主轴头的锁紧松开、主轴头旋转（0°～180°）。液压泵组件安装在机床非运动部位，集中式液压阀组件的6 个液压阀安装在机床移动立柱上，通过高压软管与液压泵组件连接。集中式液压阀组件使用功能正常，而液压泵组件因其特殊的结构性加上使用时间长，近年来故障频发，影响机床的正常运行，需要对液压泵组件进行改造。

2 液压泵组件工作原理

DMU-125P 加工中心液压泵组件包括德国力士乐油泵、调压阀、压力继电器和泄压阀，液压泵外形较小、设计精巧，型号为UPE2-10/3.0G17.6/7A-1V-005，其圆柱形电机及泵体放置于外包的油箱内，整个油箱只能加注7.2 L 液压油。液压泵可提供14 MPa（140 bar）压力，而压力继电器的整定值为11.5 MPa（115 bar）。液压泵采用间断工作制，当油泵起动系统压力达到11.5 MPa（115 bar）时停止运行，而设备工作一段时间压力下降到一定值时油泵又自动启动；再次达到11.5 MPa（115 bar）后泵又停止，如此循环往复、自动运行。液压泵组件工作原理见图1。

3 液压泵组件故障分析

设备自2003 年投入使用以来液压泵一直运行正常，直到2015 年初次出现故障，表现为主轴头不能正常进行水平和垂直方式转换。检查过程中在液压回路上安装一块压力表后发现是系统压力下降所致，即由正常的11.5 MPa（115 bar）下降到6 MPa（60 bar）左右。检查管路和各阀无异常，拆开油泵进行检查，发现泵体底部叶轮轴磨损严重且电机轴存在松脱现象，导致油泵工作时系统压力不能正常建立。更换泵体备件后故障消除。使用3 年后，液压泵组件控制回路出现跳闸现象，即断路器频繁跳闸，且泵体外壳发热严重，用压缩空气冷却后合上断路器可继续工作，但泵体温度相较以前还是偏高，不能长久连续运行。分析原因是液压回路中存在一定的内泄现象，导致系统压力下降后液压泵频繁起动，而泵运行产生的热量使液压泵组件整体温度升高，影响设备的正常运行。

图1 液压泵组件工作原理

4 改造思路及方案

根据故障情况决定将液压泵组件进行国产化改造。考虑到原来的液压泵是间断工作制，而设备使用多年后液压回路存在内泄情况，因此决定选用长期工作制的液压泵和电机以克服回路内部的压力损失。新的液压站需要增加一个200 L 油箱，长×宽×高=800 mm×500 mm×500 mm，油箱配置油泵、蓄能器、过滤器、调压阀、压力继电器、冷却装置等。液压泵电机功率4 kW，仍选用力士乐产品，该泵可提供压力最大为28 MPa（280 bar），根据设备要求将系统压力调整为14 MPa（140 bar），压力继电器整定值调整为11.5 MPa（115 bar）。改造选用的元件明细见表1。改造后实物见图2。

5 改造后的安装调试

将原来的液压泵组件拆除，新的液压站放置于机床旁，将高压油管从液压站连接到液压阀组件处，从控制柜内液压泵启动接触器连接380 V AC 电源到液压泵，压力继电器信号仍与原来的信号点连接。清洗干净油箱，加注46#液压油180 L。因新液压电机功率4 kW，原电机功率3 kW，因此控制柜内液压泵断路器需要更换，用国产DZ108/10A 的断路器替代原来容量较小的断路器，根据电机额定电流8.3 A 将断路器整定电流调整为8.7 A。

表1 改造选用元件及规格型号

机床开机进入就绪状态后，同时按CLEAR+F10 按钮后液压泵即开始运行。按照传统惯例，液压系统更换油管、油泵等元件后系统中会有气体存在，导致机构会出现爬行现象，在机床正式动作时需要进行排气。先操作刀具夹紧松开按钮观察 E86、E87 信号，E87=1 说明刀具已夹紧，E86=1 说明刀具已松开，动作正常后安装一把刀具到主轴上，用手扳动刀具检查其夹紧是否牢固。然后再操作主轴头锁紧松开动作，查看主轴头锁紧松开信号是否到位，信号E88=1（Clamping clamped）说明主轴头已锁紧，E89=1（Clamping released）说明主轴头已松开。最后检查主轴头的位置信号，水平位置时E30=1（Position Swivel cutter head horizontal），旋转到垂直位置时E31=1（Position Swivel cutter head Vertical），这两个信号正常后说明液压系统工作正常。

6 改造效果

改造后使用一年多来，液压系统压力稳定，机床由液压驱动的刀具夹紧松开、主轴头立卧转换、主轴头锁紧松开等动作均运行正常，未再出现液压系统过热、立卧转换不到位等问题。

图2 改造后的液压系统