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啤嶺機(jī)電設(shè)備(上海)有限公司

LFS800插齒機(jī)主軸靜壓報(bào)警診斷與處理

2026-01-11

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(guò)程中出現(xiàn)主軸靜壓監(jiān)控報(bào)警,設(shè)備無(wú)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(wú)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?jiǎn)卧┙o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(duì)液壓油的過(guò)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(duì)靜壓軸承4個(gè)方向的壓力進(jìn)行檢測(cè) (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(guò)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(cè)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(guò)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(cè)系統(tǒng)。為確定壓力檢測(cè)系統(tǒng)是否出錯(cuò),檢查4個(gè)壓力傳感器的I/O信號(hào)(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(hào)值在出現(xiàn)報(bào)警時(shí)只是瞬間發(fā)生變化,無(wú)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(duì)4個(gè)壓力傳感器的I/O信號(hào)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(hào)發(fā)生變化。將 I42.2與I42.1所對(duì)應(yīng)的2個(gè)傳感器進(jìn)行交換使用,最后依然是檢測(cè)到I42.2信號(hào)發(fā)生變化,因此可排除壓力檢測(cè)系統(tǒng)。 

(5)主軸圓柱度。檢測(cè)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(guò)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(cè)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(gòu)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(guò)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(wèn)題。對(duì)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(zhǎng)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(gòu)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(duì)每個(gè)原因進(jìn)行測(cè)試分析,找到問(wèn)題根本原因,才能采取相應(yīng)措施,解決設(shè)備故障。

來(lái)源:《設(shè)備管理與維修》

(版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有)