LFS800 插齿机主轴静压报警诊断与处理

2021-08-27王建成

设备管理与维修 2021年11期

关键词：冲程液压油静压

王建成

（昌河飞机工业（集团）有限责任公司，江西景德镇 333002）

1 LFS800 插齿机故障现象

LFS800 插齿机在零件加工时出现“700212 主轴静压监控报警”，为主轴静压压力超出范围，机床无法进行加工。每次发生报警时，加工时间均在54 min 左右。

2 LFS800 插齿机故障分析及解决方法

插齿机的主轴运动是回转与往复的复合运动，其中往复运动为主要切削运动，速度高、负载大。主轴结构采用的是静压支撑，即静压轴承。它是靠外部液压单元供给恒定压力油，在轴承内建立静压轴承的承载油膜，且油膜具有一定的刚性，对液压油的过滤和保持清洁要求较严格。机床主轴静压轴承四周分布4 个压力传感器，实时对静压轴承4 个方向的压力进行检测（图1）。

图1 主轴静压轴承结构

机床出现主轴静压监控报警的可能因素有：①加工工艺方法不正确，零件加工进给量过大导致主轴负载增加，引起主轴静压压力升高；②零件安装不牢固，若是在加工中零件位置突然发生移动，亦可导致主轴负载增加；③液压油浑浊、含有杂质，会导致静压轴承油膜受力不均匀；④压力检测系统出错，导致发生误报警；⑤主轴圆柱度不佳，导致主轴在做冲程运动时，油膜压力不均匀，超出正常范围。按以上因素逐项检查。

（1）加工工艺。经与工艺及操作人员确认，此零件为成熟产品，已进行多次加工，加工程序及切削参数均未作修改，且之前加工零件均正常，故加工工艺正确。

（2）零件安装。为确认零件安装是否牢固，机床进行试切件加工，加工前确认试切件位置，加工一段时间后，机床再次出现报警，此时再次确认试切件位置，发现其位置并未发生偏移，因此可排除此因素。

（3）液压油。检查液压油，发现液压油含有少量杂质，为确认是否为液压油不够清洁导致机床报警，更换液压油及过滤器，然后再次进行试加工，约54 min 后，机床再次发生主轴静压监控报警。

（4）压力检测系统。为确定压力检测系统是否出错，检查4个压力传感器的I/O 信号（I42.1、I42.2、I42.5、I42.6）在发生报警时是否发生变化，哪些传感器发生变化。由于信号值在出现报警时只是瞬间发生变化，无法在显示面板上查看，因此使用西门子STEP7 软件在PLC 程序里对4 个压力传感器的I/O 信号进行上升沿监控，发现每次报警时只有I42.2 信号发生变化。将I42.2与I42.1 所对应的2 个传感器进行交换使用，最后依然是检测到I42.2 信号发生变化，因此可排除压力检测系统。

（5）主轴圆柱度。检测插齿机主轴跳动，由于其主轴做冲程运动，若是主轴跳动量过大，冲程运动中负载也会越大。因此在机床未加工状态下测量上，中，下3 个冲程位置处主轴径向跳动（图2），同时记录在3 个冲程处4 个压力表的压力值。根据技术要求，主轴径向跳动应＜8 μm，静压压力正常范围为25～30 MPa。冲程在最上端位置时，主轴径向跳动1 μm，压力变化（MPa）：①29.0；②27.5→27.0；③28.5→28.0；④26.0→26.5。冲程在中间位置时，主轴径向跳动6 μm，压力变化（MPa）：①29.0 →29.5；②27.0 →27.5 →28.0；③28.5→29.0；④26.0→26.5→27.0。冲程在最下端位置时，主轴径向跳动4 μm，压力变化（MPa）：①28.5→29.0→29.5；②27.0 →27.5；③28.0 →28.5 →29.0；④25.5→26.5→27.0。由此可见，在未加工状态下，机床的主轴圆柱度正常，压力正常。

图2 主轴跳动检查

（6）加工用刀具。经与操作者核实，机床出现此报警时所用的插齿刀均为同一批次刀具，此批次插齿刀为最近新购刀具。因此，使用原厂配用刀具再次进行加工试验，试件加工整个过程机床未发生报警，故认为这一批次刀具有质量问题。对机床加工出现报警所用的刀具进行检查发现，插齿刀的齿有明显钝迹（图3）。由于插齿刀在上下往复运动承受冲击载荷，而此批次插齿刀材料较差，韧性不好，长时间加工后导致刀刃在高温高压下发生塑性变形，以致出现静压报警。