LFS800插齒機主軸靜壓報警診斷與處理
2026-01-11
王建成
【昌河飛機工業（集團）有限責任公司，江西景德鎮 333002】
利勃海爾LFS800數控齒輪加工中心主軸結構采用的是靜壓支撐，即靜壓軸承，機床在加工零件過程中出現主軸靜壓監控報警，設備無法正常加工。分析機床出現主軸靜壓監控報警的原因，探索其處理措施。
1 LFS800插齒機故障現象
LFS800插齒機在零件加工時出現“700212主軸靜壓監控報警”，為主軸靜壓壓力超出范圍，機床無法進行加工。每次發生報警時，加工時間均在54min左右。
2 LFS800插齒機故障分析及解決方法
插齒機的主軸運動是回轉與往復的復合運動，其中往復運動為主要切削運動，速度高、負載大。主軸結構采用的是靜壓支撐，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格。機床主軸靜壓軸承四周分布4個壓力傳感器，實時對靜壓軸承4個方向的壓力進行檢測 (圖1)。
圖1 主軸靜壓軸承結構
機床出現主軸靜壓監控報警的可能因素有：
①加工工藝方法不正確，零件加工進給量過大導致主軸負載增加，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生移動，亦可導致主軸負載增加；
③液壓油渾濁、含有雜質，會導致靜壓軸承油膜受力不均勻；
④壓力檢測系統出錯，導致發生誤報警；
⑤主軸圓柱度不佳，導致主軸在做沖程運動時，油膜壓力不均勻，超出正常范圍。按以上因素逐項檢查。
（1）加工工藝。經與工藝及操作人員確認，此零件為成熟產品，已進行多次加工，加工程序及切削參數均未作修改，且之前加工零件均正常，故加工工藝正確。
（2）零件安裝。為確認零件安裝是否牢固，機床進行試切件加工，加工前確認試切件位置，加工一段時間后，機床再次出現報警，此時再次確認試切件位置，發現其位置并未發生偏移，因此可排除此因素。
（3）液壓油。檢查液壓油，發現液壓油含有少量雜質，為確認是否為液壓油不夠清潔導致機床報警，更換液壓油及過濾器，然后再次進行試加工，約54min后，機床再次發生主軸靜壓監控報警。
（4）壓力檢測系統。為確定壓力檢測系統是否出錯，檢查4個壓力傳感器的I/O信號(I42.1、I42.2、I42.5、I42.6)在發生報警時是否發生變化，哪些傳感器發生變化。由于信號值在出現報警時只是瞬間發生變化，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信號進行上升沿監控，發現每次報警時只有I42.2信號發生變化。將 I42.2與I42.1所對應的2個傳感器進行交換使用，最后依然是檢測到I42.2信號發生變化，因此可排除壓力檢測系統。
（5）主軸圓柱度。檢測插齒機主軸跳動，由于其主軸做沖程運動，若是主軸跳動量過大，沖程運動中負載也會越大。因此在機床未加工狀態下測量上，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
根據技術要求，主軸徑向跳動應＜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，在未加工狀態下，機床的主軸圓柱度正常，壓力正常。
（6）加工用刀具。經與操作者核實，機床出現此報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行加工試驗，試件加工整個過程機床未發生報警，故認為這一批次刀具有質量問題。對機床加工出現報警所用的刀具進行檢查發現，插齒刀 的齒有明顯鈍跡(圖3)。由于插齒刀在上下往復運動承受沖擊載荷，而此批次插齒刀材料較差，韌性不好，長時間加工后導致刀刃在高溫高壓下發生塑性變形，以致出現靜壓報警。
圖3 插齒刀
最終，要求操作加工時使用原廠配帶刀具，協調車間將此批次刀具全部返廠維修，并核實所采購刀具的質量。至此，故障排除。
總 結
在機床出現報警時，要從其原理上進行分析和診斷，確定報警出現的可能原因，包括工藝、電氣、機械等。然后對每個原因進行測試分析，找到問題根本原因，才能采取相應措施，解決設備故障。
來源：《設備管理與維修》
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