王建成
【昌河飞机工业（集团）有限责任公司，江西景德镇 333002】
利勃海尔LFS800数控齿轮加工中心主轴结构采用的是静压支撑，即静压轴承，机床在加工零件过程中出现主轴静压监控报警，设备无法正常加工。分析机床出现主轴静压监控报警的原因，探索其处理措施。
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54min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54min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。
图2 主轴跳动检查
根据技术要求，主轴径向跳动应＜8μm，静压压力正常范围为25~30MPa。冲程在最上端位置时，主轴径向跳动1μm，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6μm，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4μm，压力变化(MPa)：
①28.5→29.0→29.5；
②27.0→27.5；
③28.0→28.5 →29.0；
④ 25.5→26.5→27.0。
由此可见，在未加工状态下，机床的主轴圆柱度正常，压力正常。
（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。
图3 插齿刀
最终，要求操作加工时使用原厂配带刀具，协调车间将此批次刀具全部返厂维修，并核实所采购刀具的质量。至此，故障排除。
总 结
在机床出现报警时，要从其原理上进行分析和诊断，确定报警出现的可能原因，包括工艺、电气、机械等。然后对每个原因进行测试分析，找到问题根本原因，才能采取相应措施，解决设备故障。
来源：《设备管理与维修》
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