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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，加工時間均在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)動是回轉(zhuǎn)與往復(fù)的復(fù)合運(yùn)動，其中往復(fù)運(yùn)動為主要切削運(yùn)動，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個壓力傳感器，實(shí)時對靜壓軸承4個方向的壓力進(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，亦可導(dǎo)致主軸負(fù)載增加；

③液壓油渾濁、含有雜質(zhì)，會導(dǎo)致靜壓軸承油膜受力不均勻；

④壓力檢測系統(tǒng)出錯，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)動時，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，加工一段時間后，機(jī)床再次出現(xiàn)報(bào)警，此時再次確認(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，檢查4個壓力傳感器的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)警時只有I42.2信號發(fā)生變化。將 I42.2與I42.1所對應(yīng)的2個傳感器進(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，由于其主軸做沖程運(yùn)動，若是主軸跳動量過大，沖程運(yùn)動中負(fù)載也會越大。因此在機(jī)床未加工狀態(tài)下測量上，中，下3個沖程位置處主軸徑向跳動(圖2)，同時記錄在3個沖程處4個壓力表的壓力值。

圖2 主軸跳動檢查

根據(jù)技術(shù)要求，主軸徑向跳動應(yīng)＜8μm，靜壓壓力正常范圍為25~30MPa。沖程在最上端位置時，主軸徑向跳動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，主軸徑向跳動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，主軸徑向跳動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)動承受沖擊載荷，而此批次插齒刀材料較差，韌性不好，長時間加工后導(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。