王建成

【昌河飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，江西景德鎮(zhèn)  333002】

利勃海爾LFS800數(shù)控齒輪加工中心主軸結(jié)構(gòu)采用的是靜壓支撐，即靜壓軸承，機(jī)床在加工零件過程中出現(xiàn)主軸靜壓監(jiān)控報(bào)警，設(shè)備無法正常加工。分析機(jī)床出現(xiàn)主軸靜壓監(jiān)控報(bào)警的原因，探索其處理措施。

1    LFS800插齒機(jī)故障現(xiàn)象

LFS800插齒機(jī)在零件加工時(shí)出現(xiàn)“700212主軸靜壓監(jiān)控報(bào)警”，為主軸靜壓壓力超出范圍，機(jī)床無法進(jìn)行加工。每次發(fā)生報(bào)警時(shí)，加工時(shí)間均在54min左右。

2    LFS800插齒機(jī)故障分析及解決方法 

插齒機(jī)的主軸運(yùn)動(dòng)是回轉(zhuǎn)與往復(fù)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，其中往復(fù)運(yùn)動(dòng)為主要切削運(yùn)動(dòng)，速度高、負(fù)載大。主軸結(jié)構(gòu)采用的是靜壓支撐，即靜壓軸承。它是靠外部液壓單元供給恒定壓力油，在軸承內(nèi)建立靜壓軸承的承載油膜，且油膜具有一定的剛性，對液壓油的過濾和保持清潔要求較嚴(yán)格。機(jī)床主軸靜壓軸承四周分布4個(gè)壓力傳感器，實(shí)時(shí)對靜壓軸承4個(gè)方向的壓力進(jìn)行檢測 (圖1)。

圖1 主軸靜壓軸承結(jié)構(gòu)

機(jī)床出現(xiàn)主軸靜壓監(jiān)控報(bào)警的可能因素有：

①加工工藝方法不正確，零件加工進(jìn)給量過大導(dǎo)致主軸負(fù)載增加，引起主軸靜壓壓力升高；

②零件安裝不牢固，若是在加工中零件位置突然發(fā)生移動(dòng)，亦可導(dǎo)致主軸負(fù)載增加；

③液壓油渾濁、含有雜質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致靜壓軸承油膜受力不均勻；

④壓力檢測系統(tǒng)出錯(cuò)，導(dǎo)致發(fā)生誤報(bào)警；

⑤主軸圓柱度不佳，導(dǎo)致主軸在做沖程運(yùn)動(dòng)時(shí)，油膜壓力不均勻，超出正常范圍。按以上因素逐項(xiàng)檢查。 

（1）加工工藝。經(jīng)與工藝及操作人員確認(rèn)，此零件為成熟產(chǎn)品，已進(jìn)行多次加工，加工程序及切削參數(shù)均未作修改，且之前加工零件均正常，故加工工藝正確。 

（2）零件安裝。為確認(rèn)零件安裝是否牢固，機(jī)床進(jìn)行試切件加工，加工前確認(rèn)試切件位置，加工一段時(shí)間后，機(jī)床再次出現(xiàn)報(bào)警，此時(shí)再次確認(rèn)試切件位置，發(fā)現(xiàn)其位置并未發(fā)生偏移，因此可排除此因素。 

（3）液壓油。檢查液壓油，發(fā)現(xiàn)液壓油含有少量雜質(zhì)，為確認(rèn)是否為液壓油不夠清潔導(dǎo)致機(jī)床報(bào)警，更換液壓油及過濾器，然后再次進(jìn)行試加工，約54min后，機(jī)床再次發(fā)生主軸靜壓監(jiān)控報(bào)警。

（4）壓力檢測系統(tǒng)。為確定壓力檢測系統(tǒng)是否出錯(cuò)，檢查4個(gè)壓力傳感器的I/O信號(I42.1、I42.2、I42.5、I42.6)在發(fā)生報(bào)警時(shí)是否發(fā)生變化，哪些傳感器發(fā)生變化。由于信號值在出現(xiàn)報(bào)警時(shí)只是瞬間發(fā)生變化，無法在顯示面板上查看，因此使用西門子STEP7軟件在PLC程序里對4個(gè)壓力傳感器的I/O信號進(jìn)行上升沿監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)每次報(bào)警時(shí)只有I42.2信號發(fā)生變化。將 I42.2與I42.1所對應(yīng)的2個(gè)傳感器進(jìn)行交換使用，最后依然是檢測到I42.2信號發(fā)生變化，因此可排除壓力檢測系統(tǒng)。 

（5）主軸圓柱度。檢測插齒機(jī)主軸跳動(dòng)，由于其主軸做沖程運(yùn)動(dòng)，若是主軸跳動(dòng)量過大，沖程運(yùn)動(dòng)中負(fù)載也會(huì)越大。因此在機(jī)床未加工狀態(tài)下測量上，中，下3個(gè)沖程位置處主軸徑向跳動(dòng)(圖2)，同時(shí)記錄在3個(gè)沖程處4個(gè)壓力表的壓力值。

圖2 主軸跳動(dòng)檢查

根據(jù)技術(shù)要求，主軸徑向跳動(dòng)應(yīng)＜8μm，靜壓壓力正常范圍為25~30MPa。沖程在最上端位置時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)1μm，壓力變化(MPa)：

①29.0；

②27.5→27.0；

③28.5→28.0；

④26.0→26.5。

沖程在中間位置時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)6μm，壓力變化(MPa)：

①29.0→29.5；

②27.0→27.5→28.0；

③28.5→29.0；

④26.0→26.5→27.0。

沖程在最下端位置時(shí)，主軸徑向跳動(dòng)4μm，壓力變化(MPa)：

①28.5→29.0→29.5；

②27.0→27.5； 

③28.0→28.5 →29.0；

④ 25.5→26.5→27.0。

由此可見，在未加工狀態(tài)下，機(jī)床的主軸圓柱度正常，壓力正常。 

（6）加工用刀具。經(jīng)與操作者核實(shí)，機(jī)床出現(xiàn)此報(bào)警時(shí)所用的插齒刀均為同一批次刀具，此批次插齒刀為最近新購刀具。因此，使用原廠配用刀具再次進(jìn)行加工試驗(yàn)，試件加工整個(gè)過程機(jī)床未發(fā)生報(bào)警，故認(rèn)為這一批次刀具有質(zhì)量問題。對機(jī)床加工出現(xiàn)報(bào)警所用的刀具進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，插齒刀 的齒有明顯鈍跡(圖3)。由于插齒刀在上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)承受沖擊載荷，而此批次插齒刀材料較差，韌性不好，長時(shí)間加工后導(dǎo)致刀刃在高溫高壓下發(fā)生塑性變形，以致出現(xiàn)靜壓報(bào)警。

圖3 插齒刀

最終，要求操作加工時(shí)使用原廠配帶刀具，協(xié)調(diào)車間將此批次刀具全部返廠維修，并核實(shí)所采購刀具的質(zhì)量。至此，故障排除。

總   結(jié) 

在機(jī)床出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，要從其原理上進(jìn)行分析和診斷，確定報(bào)警出現(xiàn)的可能原因，包括工藝、電氣、機(jī)械等。然后對每個(gè)原因進(jìn)行測試分析，找到問題根本原因，才能采取相應(yīng)措施，解決設(shè)備故障。

來源：《設(shè)備管理與維修》

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