格里森磨齒機故障診斷與維修

孟凡榮　單淑梅　王智

（長春汽車工業(yè)高等專科學?！〖珠L春　130013；一汽解放事業(yè)本部傳動事業(yè)部軸齒廠　吉林長春　130013）

格里森磨齒機300TWG進行磨齒加工時出現(xiàn)砂輪撞碎故障，文章對問題產(chǎn)生的原因進行分析，真因在于磨齒機電主軸軸承研傷，詳細地闡述了維修過程，對同類設備的維修具有一定的借鑒意義。

格里森磨齒機300TWG是2012年購置，在筆者車間主要用于12TA變速箱輸出軸1542齒輪的熱后磨齒，其中X軸、Z軸、A軸為進給滑臺，C軸為工件電主軸，功率19kW，轉(zhuǎn)速可達1500r/min。

01　故障現(xiàn)象

磨齒機加工兩個月連續(xù)內(nèi)出現(xiàn)砂輪撞碎11次，造成設備停機時間平均每次4.5h，砂輪更換和調(diào)整造成了成本和工時的提高，可動率大大降低。

02　原因分析

從材料、方法和機床本身三方面考慮，經(jīng)分析可能出現(xiàn)砂輪撞碎現(xiàn)象的原因如下:

(1)砂輪不符合工藝要求。

(2)毛坯尺寸超差。

(3)夾具磨損、更換問題或夾具不達標。

(4)磨削工藝不合理。

(5)電主軸控制輸出不穩(wěn)定。

(6)砂輪主軸精度偏差。

(7)電主軸精度偏差。

03　解決過程

3.1排查真因

針對上面分析可能導致砂輪撞碎的原因進行逐一排查:

(1)經(jīng)檢查砂輪存放時間在有效期內(nèi)，裂紋實驗和硬度測試達標。

(2)測量加工前工件的工藝參數(shù)，均符合工藝要求。

(3)查看工裝夾具使用記錄，近半年內(nèi)未更換，對使用的夾具進行參數(shù)測量，符合工藝要求。

(4)對加工參數(shù)進行確認，磨削參數(shù)合理沒有進行修改。

(5)監(jiān)控電主軸輸出電壓，在正常波動范圍內(nèi)。

(6)對砂輪主軸精度監(jiān)控測量(一周)，砂輪主軸精度符合要求，一周內(nèi)監(jiān)控無異常。

(7)對電主軸精度進行監(jiān)控測量(一周)，主軸精度不穩(wěn)定，一周內(nèi)3次異常，并發(fā)生砂輪撞碎問題，電主軸精度測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計如圖1所示。

圖1 電主軸精度測量數(shù)據(jù)

砂輪撞碎的真因在于電主軸精度偏差，具體造成精度偏差的原因尚不明確。電主軸屬于設備的重要部件，出現(xiàn)問題大多數(shù)使用者都是聯(lián)系廠家維修，主軸整體更換，恢復精度準確，維修費用10萬元，備件費用14萬元，總費用25萬元，預期在費時間2周?？紤]到生產(chǎn)進度緊張和維修成本，筆者決定嘗試自主維修，雖然沒有拆卸維修過電主軸，但是一方面費用低，周期短，一方面可以積累維修經(jīng)驗，便于改進改善，防止同類故障再次發(fā)生。

手動盤動主軸，主軸沉重，旋轉(zhuǎn)過程中有松有緊。結合圖紙，拆開主軸上端蓋，主軸前端軸承潤滑脂變黑變硬，軸承磨損。主軸密封采用氣密封，機床廠懷疑是筆者廠壓縮空氣存在污染導致潤滑油污染，經(jīng)檢查空氣過濾裝置和空壓機沒有污染存在，排除壓縮空氣污染的可能性?？紤]潤滑，給電主軸加注潤滑脂，但是無法注入。經(jīng)查看電主軸圖紙，發(fā)現(xiàn)設計上存在缺陷，潤滑油道被主軸外圈阻擋，如按照機床電主軸的油脂加注口執(zhí)行則無法加注潤滑脂，電主軸機械裝配圖如圖2所示。

圖2 電主軸裝配圖

同時購入的3臺格里森磨齒機300TWG在正常使用下均有相同故障發(fā)生，確定出廠安裝缺陷，潤滑脂加注量少，尤其是下面的軸承和光柵編碼器很近，潤滑脂加注量大會污染光柵。高溫引起長效潤滑脂失效，軸承潤滑脂缺失導致軸承研傷，影響主軸精度。Z后，我們找到了砂輪撞碎的具體原因。

3.2解決方法

維修前的準備工作:

(1)軸承損壞，緊急采購規(guī)格軸承B71924CDP4ADB、B71924E.T.P4S.TB;

(2)針對設計缺陷，確定改善潤滑方案。原廠設計沒有注油油道，定期補充潤滑脂大拆大卸難度高;加裝自動潤滑裝置需要加工注油油路，影響主軸精度;Z后選擇更換長效潤滑脂，將原潤滑脂CENTOPLEX2EP更換為AＲCANOL－LOAD150，氧化安定性為原潤滑脂的三倍，通過高轉(zhuǎn)速軸承溫度測試和高轉(zhuǎn)速潤滑脂粘度測試均比原潤滑脂好很多;

(3)無定位標示，自主加工后法蘭定位銷。

維修過程:

(1)拆卸。給C軸吊卸留出空間，機床相對位置移動，X軸、Z軸退零位，A軸旋轉(zhuǎn)半位。拆除砂輪和夾具，C軸精度檢測并備份。先后拆除電、氣、油、水管路將電纜、插頭、接頭等用保鮮膜密封處理，拆除C軸本體固定螺釘，拆除V軸本體，拆除上頂尖和支座。

(2)吊卸:吊車使用相應吊具進行吊卸，拆卸電主軸附件(配油閥、拉桿、讀數(shù)頭、光柵尺)，密封保護處理。

(3)解體:避開水路、油路、軸承確定定位位置，打出定位槽，轉(zhuǎn)子和定子同軸分離，拆卸軸承。記錄安裝順序，調(diào)整隔墊位置，清洗所有機械零件，檢查是否有損壞部分。

(4)組裝:領新軸承，清洗后檢查外觀是否存在出廠缺陷，運轉(zhuǎn)感官檢查，成組軸承配合驗證，按照軸承加注量上限加注潤滑脂。轉(zhuǎn)子和定子同軸穿入安裝前部軸承，安裝后部法蘭蓋，用定位銷定位，安裝后軸承，測量隔墊厚度制作新隔墊。緊固后檢查精度，安裝光柵尺，找正(精度誤差要求在±0.0015mm)，安裝讀數(shù)頭、夾緊油缸。

(5)恢復:電主軸吊裝回位，芯軸找正，上頂尖與主軸同軸度精度誤差在0.01mm以內(nèi)，Z軸與C軸平行度側(cè)向誤差±0.001mm，正向誤差前傾0.004mm。緊固C軸本體，精度復查，先后恢復水、油、氣、電線路，安裝夾具進行試車。

3.3再次改進

機床恢復后沒有再發(fā)生砂輪撞碎，但是兩周后光柵尺頻繁報警，周期從1次/2周很快發(fā)展為3次/天。經(jīng)過分析找出原因如下:恢復時長效潤滑脂按照軸承加潤滑脂上限加注，主軸高速旋轉(zhuǎn)時高溫和離心作用使基礎油滲出污染光柵尺。從圖紙可以看出C軸夾緊拉桿處設計上采用間隙密封，拆裝恢復后間隙會加大，松開夾緊的油缸動作就是一個打油的過程，冷卻油會從縫隙吸入，污染光柵尺等精度元件;

改進方法為:減少潤滑脂，按上限的1/2添加潤滑脂，避免高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生高溫使基礎油滲出。在夾緊拉桿處添加三層密封圈密封，防止冷卻油滲入，加裝密封圈后的實物如圖3。

圖3 加裝密封圈

3.4電主軸維修注意事項

結合圖紙確定拆卸安裝方案，對電主軸精度檢測進行備份，所有電、氣、油、水管路接頭及備件拆卸后注意密封，記錄好拆卸安裝順序，在維修過程中要隨時查看圖紙，并結合實際和經(jīng)驗來進行操作，國外設備的電主軸自主維修便得心應手。

04　結語

經(jīng)過維修和改進，設備運行穩(wěn)定，半年內(nèi)沒有發(fā)生砂輪撞碎問題。此次自主維修節(jié)約了很大成本，積累了維修經(jīng)驗，使我們深刻體會到自主維修重要部件的必要性。之后制作了主軸精度測量點檢作業(yè)要領書和電主軸軸承更換流程說明書，建立磨齒機主軸相關備件，保障同類故障發(fā)生時快速處理。本文的故障處理對同類設備具有普遍性，整個維修過程對同類設備維修具有很大的參考價值。

來源：《制造技術與機床》2019年第7期

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