格里森磨齒機(jī)故障診斷與維修

孟凡榮　單淑梅　王智

（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)?！〖珠L(zhǎng)春　130013；一汽解放事業(yè)本部傳動(dòng)事業(yè)部軸齒廠　吉林長(zhǎng)春　130013）

格里森磨齒機(jī)300TWG進(jìn)行磨齒加工時(shí)出現(xiàn)砂輪撞碎故障，文章對(duì)問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，真因在于磨齒機(jī)電主軸軸承研傷，詳細(xì)地闡述了維修過(guò)程，對(duì)同類設(shè)備的維修具有一定的借鑒意義。

格里森磨齒機(jī)300TWG是2012年購(gòu)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(jìn)給滑臺(tái)，C軸為工件電主軸，功率19kW，轉(zhuǎn)速可達(dá)1500r/min。

01　故障現(xiàn)象

磨齒機(jī)加工兩個(gè)月連續(xù)內(nèi)出現(xiàn)砂輪撞碎11次，造成設(shè)備停機(jī)時(shí)間平均每次4.5h，砂輪更換和調(diào)整造成了成本和工時(shí)的提高，可動(dòng)率大大降低。

02　原因分析

從材料、方法和機(jī)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(wèn)題或夾具不達(dá)標(biāo)。

(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(guò)程

3.1排查真因

針對(duì)上面分析可能導(dǎo)致砂輪撞碎的原因進(jìn)行逐一排查:

(1)經(jīng)檢查砂輪存放時(shí)間在有效期內(nèi)，裂紋實(shí)驗(yàn)和硬度測(cè)試達(dá)標(biāo)。

(2)測(cè)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(duì)使用的夾具進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，符合工藝要求。

(4)對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)，磨削參數(shù)合理沒(méi)有進(jìn)行修改。

(5)監(jiān)控電主軸輸出電壓，在正常波動(dòng)范圍內(nèi)。

(6)對(duì)砂輪主軸精度監(jiān)控測(cè)量(一周)，砂輪主軸精度符合要求，一周內(nèi)監(jiān)控?zé)o異常。

(7)對(duì)電主軸精度進(jìn)行監(jiān)控測(cè)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(wèn)題，電主軸精度測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如圖1所示。

圖1 電主軸精度測(cè)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(shè)備的重要部件，出現(xiàn)問(wèn)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(fù)精度準(zhǔn)確，維修費(fèi)用10萬(wàn)元，備件費(fèi)用14萬(wàn)元，總費(fèi)用25萬(wàn)元，預(yù)期在費(fèi)時(shí)間2周?？紤]到生產(chǎn)進(jìn)度緊張和維修成本，筆者決定嘗試自主維修，雖然沒(méi)有拆卸維修過(guò)電主軸，但是一方面費(fèi)用低，周期短，一方面可以積累維修經(jīng)驗(yàn)，便于改進(jìn)改善，防止同類故障再次發(fā)生。

手動(dòng)盤動(dòng)主軸，主軸沉重，旋轉(zhuǎn)過(guò)程中有松有緊。結(jié)合圖紙，拆開(kāi)主軸上端蓋，主軸前端軸承潤(rùn)滑脂變黑變硬，軸承磨損。主軸密封采用氣密封，機(jī)床廠懷疑是筆者廠壓縮空氣存在污染導(dǎo)致潤(rùn)滑油污染，經(jīng)檢查空氣過(guò)濾裝置和空壓機(jī)沒(méi)有污染存在，排除壓縮空氣污染的可能性?？紤]潤(rùn)滑，給電主軸加注潤(rùn)滑脂，但是無(wú)法注入。經(jīng)查看電主軸圖紙，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上存在缺陷，潤(rùn)滑油道被主軸外圈阻擋，如按照機(jī)床電主軸的油脂加注口執(zhí)行則無(wú)法加注潤(rùn)滑脂，電主軸機(jī)械裝配圖如圖2所示。

圖2 電主軸裝配圖

同時(shí)購(gòu)入的3臺(tái)格里森磨齒機(jī)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(rùn)滑脂加注量少，尤其是下面的軸承和光柵編碼器很近，潤(rùn)滑脂加注量大會(huì)污染光柵。高溫引起長(zhǎng)效潤(rùn)滑脂失效，軸承潤(rùn)滑脂缺失導(dǎo)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(zhǔn)備工作:

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

(2)針對(duì)設(shè)計(jì)缺陷，確定改善潤(rùn)滑方案。原廠設(shè)計(jì)沒(méi)有注油油道，定期補(bǔ)充潤(rùn)滑脂大拆大卸難度高;加裝自動(dòng)潤(rùn)滑裝置需要加工注油油路，影響主軸精度;Z后選擇更換長(zhǎng)效潤(rùn)滑脂，將原潤(rùn)滑脂CENTOPLEX2EP更換為AＲCANOL－LOAD150，氧化安定性為原潤(rùn)滑脂的三倍，通過(guò)高轉(zhuǎn)速軸承溫度測(cè)試和高轉(zhuǎn)速潤(rùn)滑脂粘度測(cè)試均比原潤(rùn)滑脂好很多;

(3)無(wú)定位標(biāo)示，自主加工后法蘭定位銷。

維修過(guò)程:

(1)拆卸。給C軸吊卸留出空間，機(jī)床相對(duì)位置移動(dòng)，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(cè)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(yīng)吊具進(jìn)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(hù)處理。

(3)解體:避開(kāi)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(jī)械零件，檢查是否有損壞部分。

(4)組裝:領(lǐng)新軸承，清洗后檢查外觀是否存在出廠缺陷，運(yùn)轉(zhuǎn)感官檢查，成組軸承配合驗(yàn)證，按照軸承加注量上限加注潤(rùn)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(cè)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(fù):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(fù)查，先后恢復(fù)水、油、氣、電線路，安裝夾具進(jìn)行試車。

3.3再次改進(jìn)

機(jī)床恢復(fù)后沒(méi)有再發(fā)生砂輪撞碎，但是兩周后光柵尺頻繁報(bào)警，周期從1次/2周很快發(fā)展為3次/天。經(jīng)過(guò)分析找出原因如下:恢復(fù)時(shí)長(zhǎng)效潤(rùn)滑脂按照軸承加潤(rùn)滑脂上限加注，主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)高溫和離心作用使基礎(chǔ)油滲出污染光柵尺。從圖紙可以看出C軸夾緊拉桿處設(shè)計(jì)上采用間隙密封，拆裝恢復(fù)后間隙會(huì)加大，松開(kāi)夾緊的油缸動(dòng)作就是一個(gè)打油的過(guò)程，冷卻油會(huì)從縫隙吸入，污染光柵尺等精度元件;

改進(jìn)方法為:減少潤(rùn)滑脂，按上限的1/2添加潤(rùn)滑脂，避免高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生高溫使基礎(chǔ)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(shí)物如圖3。

圖3 加裝密封圈

3.4電主軸維修注意事項(xiàng)

結(jié)合圖紙確定拆卸安裝方案，對(duì)電主軸精度檢測(cè)進(jìn)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(guò)程中要隨時(shí)查看圖紙，并結(jié)合實(shí)際和經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行操作，國(guó)外設(shè)備的電主軸自主維修便得心應(yīng)手。

04　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)維修和改進(jìn)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，半年內(nèi)沒(méi)有發(fā)生砂輪撞碎問(wèn)題。此次自主維修節(jié)約了很大成本，積累了維修經(jīng)驗(yàn)，使我們深刻體會(huì)到自主維修重要部件的必要性。之后制作了主軸精度測(cè)量點(diǎn)檢作業(yè)要領(lǐng)書和電主軸軸承更換流程說(shuō)明書，建立磨齒機(jī)主軸相關(guān)備件，保障同類故障發(fā)生時(shí)快速處理。本文的故障處理對(duì)同類設(shè)備具有普遍性，整個(gè)維修過(guò)程對(duì)同類設(shè)備維修具有很大的參考價(jià)值。

來(lái)源：《制造技術(shù)與機(jī)床》2019年第7期

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