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减少立式车床减少立式车床 C5116C5116五角刀台间隙故障五角刀台间隙故障 丰台机务段设备车间 丰西专业组机一QC小组 2009年11月 “福田杯”暨北京市第五十六 次QC小组成果发表会 北京铁路局丰台机务段 发表人：付鸿魁等 发表形式：现场发布 一、小组概况: 小组名称丰西设备机一QC小组注册日期2009-02注册号FXSB-2009-36 小组人数4人成立日期1997-02课题类型现场型 活动课题 减少立式车床C5116五角刀台间隙故障 姓名性别年龄学历职务组内分工受QC教育（H） 付鸿魁男45大专 机械钳工 （工长） 课题组长 成果发布 90 王海龙男34大专机械钳工质量分析90 孙永晟男33大本机械钳工图表制作90 安春山男44中专机械钳工实施90 我QC小组承担着丰西电力机车检修基地所有金切类设备的检修 保养维护工作，其中的多台大型关键设备，价值千万。小组成立 之初始终把解决现场存在的质量问题作为小组活动宗旨，近年来 ，我小组已连续三次获部级优秀QC小组活动成果奖，解决了一些 现场生产中急需解决的实际问题。 小组人员构成情况及组内分工一览表 制表人：孙永晟 制表日期：2009-02 二、选题: 近段时间，我车间 用于对机车轮箍内圆 进行粗、精旋削加工 的大型设备C5116故障 次数增加，严重影响 了对机车轮箍的正常 加工和修复工作，干 扰了车间的正常生产 秩序。通过查看该设 备于09年1月、2月的 小修、临修和巡检记 录，发现其主要故障 及影响正常生产的情 况如下： 制图人： 付鸿魁 制图日期：2009-03 制表人：付鸿魁 制表日期：2009-03 故障发生次数和造成停机、影响生产情况统计表： 序号 故障项目发生 次数 影响加工轮对 时间（小时） 1五角刀台间隙故障 817 2丝杠、丝杠母磨损故障11 3主轴径、轴向间隙11 4电磁离合器、触头磨损故障14 5刀架夹条间隙14 6其他23 影响加工轮对时间（小时） 58% 3% 3% 13% 13% 10% 五角刀台间隙故障丝杠、母故障 主轴间隙电磁离合器 刀架夹条间隙其他 二、选题: 从上面的饼图可以看出：不论五角刀台间 隙故障占故障次数的百分比，还是其占总故障 停时的百分比，都是最多，达到58%，因此， 我们选择课题是： 减少立式车床C5116五角刀台 间隙故障 三、现状调查： v1、五角刀台结构 v 它通过中心轴前后的粗微调螺母将分度定位的弧形端齿固定在 立刀架的轴套上，形成五个刀位，靠凸轮手柄的放松和夹紧来更 换刀位。如图： 五角刀台间隙示意图 五角刀台外观图 制图人： 付鸿魁 制图日期：2009-03 三、现状调查： 2、五角刀台间隙出现后的 状况： 该设备若五角刀台出现间隙 ：发现手触刀台有明显振动 感；吃刀后，轮箍内圆有振 纹出现。如在年初巡检记录 及操作者反映五角刀台有明 显的震动感，用百分表检测 ，测得轴向间隙值0.3mm、 径向间隙值0、周向间隙值 0.1mm（周向间隙经调整后 可转为轴向间隙）；精车上 刀0.1mm，实测在0.10.1 （正常下应为0.10.02）。 致使一对一精车配箍未果， 被迫延迟到下个配箍对象， 二日内八条轮有三条待配， 见下表： 制图人： 付鸿魁 制图日期：2009-03 图2：振纹 图1：手触刀台 图3：百分表检测 三、现状调查: 2009.2-2日、3日配毂表： 项目 轮箍加工总 数（个） 一次性配箍二次配箍配箍合格率% 2009.2.242250 209.2.343175 五角刀台间隙示意图 制表人：付鸿魁 制表日期：2009-03 三、现状调查： v3、该间隙所影响工序的工艺标准Q BT1.35J3.092005 v 3.3.1.2.1彻底清扫轮箍内圆，并以 米字形分上中下三处测量轮箍内径尺 寸，应符合限度要求，锥度不大于 0.2mm，圆度不大于0.3mm. v 3.6.1.2.2轮箍加工后内径面应为下 锥，与轮箍配合紧余量为，轮辋 1000mm应留有1.3-1.5mm的紧余 量，内径、内侧量加工精度达到表面 粗糙度Ra3.2。 轮箍内圆精度图 轮芯精度图 制图人： 付鸿魁 制图日期：2009-04 4、该间隙存在的危害性： 造成精车轮箍后轮箍和轮芯的过盈量没有保证，过盈量过大(1.5mm) 可造成轮箍的崩箍现象；过盈量过小（1.3mm）可造成轮箍的活轮。造 成对行车安全的重大隐患。 三、现状调查: 项目车刀进给量速度内圆精度 参数钨钴类硬质合金刀 0.21mm 秒 16 n i 锥度0.2 圆度0.3 Ra3.2 5、该机床正常精车时的各项参数值 : 制表人：付鸿魁 制表日期：2009-04 6、刀台上游横梁机构在 调整到位的情况下经百分 表检测累计误差经测量为 0.04mm.（符合部关于十 四年内老旧设备甲项精度 要求）如图： 四、目标值的制订: 制图人： 付鸿魁 制图日期：2009-04 按铁道部对金切类设备的要 求，十四年内该设备的甲项间隙 ，即刀台甲项几何精度间隙值为 “0”，超过该使用年限后只要满 足工艺范围即可。而现在，该设 备已使用（25）年，显然只要满 足工艺要求即可：考虑到工艺标 准中最小间隙值直径方向上（半 径0.1mm）的要求及刀台上游的 横梁机构累计间隙值经测量为 0.04mm现状，五角刀台的间隙应 为“0.06mm”的情况下才能保 证工艺标准的要求。因此我们的 目标值是： 五角刀台的间隙控 制在“0.06mm”。 目标值柱状图 mm 活动前后 目标值 五、原因分析： 小组全体人员在熟悉工艺标准、刀台结构、以往检修记录及维修经验 的基础上，运用关联图对五角刀台出现间隙的问题进行分析： 五 角 刀 台 间 隙 粗调螺母松动或 位置不正确 联杠轴末端细 扣螺纹磨损 手柄位置和 压紧力不足 紧固螺钉松动 径向间隙 轴向间隙 微调螺母松动 或位置不正确 微调螺纹 磨损 轴套磨损超 限 铜垫块缺失紧固 螺钉松动 手柄凸轮 部位磨损周向间隙 弧形端齿磨损 齿顶隙过 小侧隙出 现 齿根塑性堆 积及污物 制图人： 付鸿魁 制图日期：2009-05 六、要因确认: 序号因素判断标准验证结果验证人要因 1 中心轴 末端细 扣磨损 或长度 不够 扣规、平板、千 分尺、高度尺及 中心轴明细图 扣规检查M301.5 未见异常，无乱扣 、滑扣；30dc4 二处未见异常， 260+420.5高度尺 检查正常，探伤检 查无损伤 王海龙非 2 粗调螺 母紧固 螺钉松 动 扣规、卡尺相关 明细图 扣规检查 M301.515、 M615正常、 2mm压紧间隙 处卡尺检查正常 、探伤未见异常 孙永晟非 3 铜垫块 缺失紧 固螺钉 松动、 微调螺 母磨损 扣规、研磨平 板、卡尺及相 关明细图 铜垫510正常， M130222、2- M1215螺钉无乱 扣、滑扣，内六 方66mm正常 90+0.5+0.4正常 孙永晟非 要因确认表 六、要因确认: 序号 因素判断标准验证结果验证人 要因 4 手柄凸 轮部位 磨损超 限 手柄座明细图： R25-1.2、手柄倾斜 1001.50 卡尺、万能角 度尺实际测量 R25处、手柄倾 斜100处磨损超 范围为0.3、2 ，磨损量由粗 凋和微调螺母 调整间隙未果 付鸿魁是 5 弧形端 齿齿根 塑性堆 积及污 物 弧形端齿明细 图要求：顶隙0.03 齿侧隙0、接触 面积80%以上。 铅块实测齿顶 隙0.27，标准 1.5*0.2=0.3.齿侧 隙0.01；红丹粉 检测接触面积 50%80%的要 求 付鸿魁是 6 刀台固 定基座 轴套与 刀台活 动轴孔 的间隙 刀台装配图轴 套与轴孔的公 差标准900-0.03 千分尺实际检 测基座轴套未 超90-0.03 的范围 ；6M12与刀 架坐固定未出 现松动 付鸿魁非 要因确认表 制表人： 付鸿魁 制表日期：2009-06 续上表： 六、要因确认: 经上确认，以下二点为主要原因： 手柄凸轮部位磨损超限 弧形端齿齿根塑性堆积磨损及污物 七、制订对策： 要因对策目标措施地点人员时间 手柄凸 轮轮部位 磨损损超 限 补焊补焊 修 复 100%恢复 凸轮轮尺寸 精度 按图纸要求对实测的凸轮磨损 超限进行补焊，合理选择焊条 及保温措施，并修磨加工；焊 条D707，堆焊层硬度 HRC60，石棉保温。 电焊间 现场 付鸿魁2009.7 弧形端 齿齿齿齿 根 塑性堆 积积磨损损 及污污物 清除齿齿 根塑性 堆积积及 污污物 恢复顶顶隙 c=c m=0.2 1.5=0.3 ，消除齿齿 侧侧隙0.01 ，齿侧齿侧 接 触面积积 80%以上 利用铣削加工或手工刮削去除 齿根塑性堆积及污物；用平面 磨或手工去除齿顶0.03mm； 压铅块检测c=0.3；齿侧隙红 丹粉检查接触面积达80%以上 ，齿侧隙为“0”。齿顶2侧面 作倒角处理，便于2齿啮合准 确及齿根部及在使用中产生的 新的堆积，克服轴向间隙，最 终将周向间隙转化为轴向间隙 ，并通过粗、微调螺母的调整 消除。 机加工 车间 现场 付鸿魁2009.7 根据以上2个主因我们进行了反复的实物测量，结合装配图要求，维修 工艺及机械原理绘制了对策表： 制表人： 付鸿魁 制表日期：2009-06 八、实施： （一）手柄凸轮部位磨损超限 从明细图可知R25处要求半径不超1.2MM，手柄倾斜角度不超3， 实际超25-23.51.5-1.20.3、15-105-32。 1、实际测量手柄凸轮部位磨损量为：R25处为R23.5,手柄倾斜10 实际测量 为15。 2、凸轮手柄明细图： 八、实施： 手柄凸轮磨损量手柄凸轮材质 1545 焊条类型药皮类型熔敷金属堆焊层硬度主要用途 D707碳化钨低氢C2W45MnSi4HRC60 堆焊强烈磨损的机械零 件 堆焊厚度5焊条直径45堆焊层数：12层 3、堆焊：根据磨损量、图纸尺寸及硬度要求选择焊条如下表： 制表人： 付鸿魁 制表日期：2009-07 八、实施： 现场测量间隙图 补焊后的手柄座 从上表可见轴向间隙已经消除，周向间隙还未消 除，这和我们关联图中分析的结果是一致的。 未施焊前间隙轴向间隙颈项间隙周向间隙 0.300.1 施焊修复组装后000.1 4、施焊修摩后进行组装调试，并用百分表测量间隙值如下表： 制表人： 付鸿魁 制表日期：2009-07 八、实施： 齿数120模数1.5轴交角180 齿顶隙系数 c*= 0.2； h=1 顶隙 c=cm=0.21.5= 0.3 单齿分度角度 360/120=3 侧隙为 0接触面积80%以上 齿顶高ha 1.5齿根高hf1.8全齿高h3.3 （二）弧形端齿齿根塑性堆积磨损及污物： 1、机修手册中对五角刀台弧型端齿的描述只有对刀台起到分度和定 位的简单描述，未涉及到具体维修工艺细节，为此我们首先计算了弧 型端齿的有关标准参数。 弧形端齿参数表 制表人： 付鸿魁 制表日期：2009-08 八、实施 ： 2、进一步测绘弧形端齿的实际尺寸： 压铅块检测齿顶隙C=0.27，齿侧隙为0.01，接触面积50% 制图人： 付鸿魁 制图日期：2009-08 八、实施 ： 项目尺寸计算 顶隙差0.3-0.27=0.03 接触垂直长度差（0.3-0.27）*2=0.06 侧隙差0-0.01*2= -0.02 3、具体实施过程 a：弧形端齿磨损前后尺寸对比表： 制表人： 付鸿魁 制表日期：2009-09 b：对图A弧形端齿齿根部用铣床铣削，只铣削塑性堆积污物及局部磨 损齿痕，不触及齿根部，避免基圆半径的改变，从而影响分度精度。 c：用平面磨去除弧型齿齿顶0.03，并将齿顶两侧面倒角，以利于 分 度换齿的快捷准确；（齿侧面接触面积不变，由于轴交角为180；所 以去除的0.03*2=0.06转化为轴向间隙。） 修复前顶隙0.27侧隙0.01接触50%周向间隙0.1 修复后顶隙0.30侧隙0接触80.%周向间隙0 八、实施： d：通过上述加工将弧型端齿周向间隙转化为轴向间隙 ，并通过粗、微调螺母的调整而消除。见表： 制表人： 付鸿魁 制表日期：2009-09 周向间隙消 除后的检验 现场间隙操 作检查图： 八、实施： e：精车精度达到以下标准 项目车刀进给量速度内圆精度 参数值钨钴类硬质合金0.21mm秒16 ni 锥度0.2 圆度0.3 Ra3.2 制表人： 付鸿魁 制表日期：2009-09 精车之后现场测量图： 九、效果检查 轮箍工艺标准值轮箍实际值 最大值最小值平均值最大值最小值平均值 内径1068.5内径1060.5内径1064.5内径1067.3内径1066.05内径1066.67 椭圆度0.3椭圆度0.3椭圆度0.3椭圆度0.08椭圆度0.04椭圆度0.06 锥度0.2锥度0.2锥度0.2锥度0.12锥度0.12锥度0.12 光洁度3.2光洁度3.2 轮心外径工艺标准值轮心外径实际值 最大值最小值平均值最大值最小值平均值 外径1070外径1062外径1066外径1068.8外径1067.55外径1068.175 紧余量1.51.51.5紧余量1.51.51.5 五角刀台间隙消除后我们利用三个月的时间进行了跟踪调查，在加工的 近二百件轮箍中无一超差，五角刀台间隙未发生变化，一次性配箍合格率为 100%，满足