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齿轮检测中心的维修与调整

时间:2022-03-31来源:装备维修技术

导语:齿轮测量中心是测量各类圆柱齿轮的齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距偏差、径向跳动等数值,以及检测滚刀、剃齿刀、插齿刀相应参数的高精密测量设备。其具有全自动测量精度高、测量 速度快,软件功能强大、内容丰富、操作方便的特点,但齿轮测量中心对工作环境的要求高,发生故障时,由于设备复杂系数高,维修人员很难排查原因。造成设备停台时间长,维修资金高的情况。

  本文从环境和预防调整入手,分析各种因素造成的影响,并相应的提出了改善意见。 从实际工作出发,对齿轮测量中心的结构和主要部件进行了说明,起到导引的作用,可以继续深入地说明一些设备的机理。 齿轮测量中心的精度维护是重中之重,通过定期的精度检测,可以及时地发现问题。 早期调整对设备的可动率提升和维护测量精度有着重要的作用,对设备的测量方法和调整方法做出的说明,最后还举例阐述了一些故障和维修方法。

  齿轮检测中心是制造齿轮类零部件企业必备的检测类设备, 其检测效率高, 检测精度高, 设备复杂程度高。正是因为这 “三高”, 造成了齿轮检测中心的维修难度高, 维修周期长。目前高端的齿轮检测中心被德国的克林贝格和美国的格里森所占据。其次还有日本大阪精机、 三丰, 德国温泽、 马尔等品牌的齿轮测量中心。进来随着技术的突破, 哈量等国内厂家也相继推出了多种齿轮测量机。

  01图片齿轮测量机的组成图片

  虽然齿轮测量机品牌众多, 但总体结构是一致的。有测量系统、 运动控制系统、 人机交互系统、机架、 附属部件组成。测量系统主要由测头、 光栅和轴位置采集系统所构成。测头是机床感知零件位置的接触装置。现在的测头已从传统的电感式一维测头向三维测头发展, 采用三维测头无需手动转动测头, 即可改变测量方向, 极大地提高了测量效率。测头的原理如下:当测头接触零件表面 (一维测头) 或测针带动传导装置在测头中产生相对位移时 (三维测头) 告知位置采集系统开始读取位置信息。轴位置采集系统的作用是在测头发出测量信号时读取光栅中各轴的位置信息, 并将采集到的相关数据反馈到计算机中。光栅和测头是齿轮测量中心的关键性部件, 光栅部件当前大多数齿轮测量中心生产企业都采用德国海德汉公司的产品, 而三维测头除德国克林贝格和国产精达等少数厂家外均使用英国雷尼绍的产品。

  运动控制系统是将计算机中的测量程序转化为控制信号, 经X、Y、 Z、C轴的协调动作, 完成自动测量和手动控制。初期的控制机构使用DC伺服系统, 控制精度差, 故障率高, 集成度低, 但便于维修。现在新设计的齿轮测量机都是用AC伺服全闭环系统, 其控制精度高, 速度响应快, 集成度高, 但不易维修。国外的齿轮测量 机如格里森、 克林贝格等品牌的齿轮测量中心多使用自己设计的运动控制系统, 这样可以优化整机性能, 提高测量精度。而国产齿轮测量中心因国内没用相应的运动控制系统, 多使用日本安川、 美国科根摩尔等运动控制系统。特别要强调的是光栅, 在齿轮测量中心中光栅不但是测量时位置信息的提供元件, 同时也是运动控制系统中的反馈元件。在实际测量过程中, 也是经常出现问题的部件, 光栅由定尺和动尺组成, 定尺是基于金属和玻璃材质的反射标的物, 上面是精细的刻线以生成条纹, 其本身的特性就决定了它不耐油污, 害怕腐蚀和划伤, 平时应使用无水酒精和无纺布定期清洁。动尺即一般所说的读数头, 它是光栅中用户可以维修的部件, 但所需技能甚高, 一般用户要慎重处理, 以免造成不必要的损失, 基于光栅的维修诊断十分困难, 光栅生产厂家都有专用的光栅检测器, 可以十分迅速的诊断出光栅的问题。

  克林贝格P40齿轮测量机Z轴光栅

  人机交互系统即工业计算机和打印机, 各生产厂家都会基于齿轮测量中心的操作、 维护设计不同的软件, 用户再居于软件编写自动测量程序, 目前通过智能化的用户软件和自学习功能, 用户可以在厂家的指导下编写测量程序, 而无需十分专业的技能了。但作为维保人员需要定期给硬盘做备份, 操作人员应注意防范电脑病毒和非法关机引起的硬盘故障, 大多数齿轮测量中心的计算机只认唯一的硬盘, 一旦更换会造成无法使用测量软件, 需联系生产厂家安装操作系统后在系统C盘下重新装入硬盘序列号等身份文件后才 能安装测量软件并继续使用, 费用高周期长。机架是齿轮测量中心的基础, 好的机架可以有效抵御温度和湿度所造成的测量误差, 同时也是齿轮测量中心的机械精度的保证, 很多高档齿轮测量中心都是用大理石床身, 其材质稳定, 有利于提高测量精度。除了大理石床身还有就是铸铁床身, 但无论是哪种床身, 在落位时都应做床身超平, 防止因床身倾斜造成的二次安装误差和测量误差。辅助装置包括气源和干燥器以及稳压电源, 由于齿轮测量机包含气动元件, 所以气源的压力要恒定, 要保证压缩空气中的含水量低于374g/M3 。稳定的电源是测量系统工作的基础, 如测量环境电压波动过大, 还要增加稳压器。

  克林贝格气动原理图

  02 工作环境的要求图片

  齿轮测量中心在测量中应尽量避免环境因素对测量结果的影响, 主要的影响因素有以下几个方面:

  温度:做质保工作的人都知道温度对检测 的重要意义, 保持测量环境的恒温(20℃) 是齿轮测量中心工作的基础。需要重点说明的事, 为 了保证恒温一般会把齿轮测量机放置于密闭空间中, 这时应避免因局部温升造成的齿轮测量机测量温度的变化, 如应避开阳光直射、 空调出风口 (以及其它设备的散热装置出风口)、 暖气等设施对齿轮测量机的影响。同时要注意的是齿轮测量机中都带有温度传感器, 尤其要严禁传感器靠近热源。

  湿度:湿度对齿轮测量中心的测量精度会产生间接影响, 这体现在压缩空气含水率过高会造成气压波动, 影响气动元件的正常工作, 进而 导致设备的故障, 有些测量中心的光栅使用负压 (即从光栅中向外吹气, 防止微小的异物和油污 进入), 压缩空气中含水率过高, 会造成光栅的 污染。另外空气中湿度太大会影响齿轮测量中心零部件的寿命, 尤其是临近海边, 含盐成分过高的潮湿空气对齿轮检测中心的寿命影响更大。通常要求测量环境的湿度在50%-60%之间。

  电源质量:检测设备对所使用的电源质量要求还是很高的, 齿轮测量中心在安装时都要安装稳压电源, 保证220V或380V的输入电源电压 波动不会超过3%, 应使用单独的供电电源, 尽量避免与其它加工设备(尤其是高频设备)共用, 如必须与其它设备共用电源, 可使用隔离变压器等设备将测量电网屏蔽起来。对于容易停电的使用环境应增加UPS, 防止突然断电对齿轮测量中心的影响, 对于雷电影响较大的区域应使用DSP削弱尖峰电流, 降低雷击造成设备故障。同时应注意防止干扰的产生, 加强接地屏蔽的作用, 有些电网零地混用, 有时会跳闸, 甚至击穿电子元件, 有时会产生异常故障。如有必要应单独为测量设备建立专用地线防止干扰。

  震动:齿轮测量中心应远离振动源, 避免震动对测量的影响, 在工厂建设或改造时应为测量间建造整体地基, 要求地基厚度至少达到1.5M, 在地基周围建立厚度为10CM的防震带。

  03机械精度的调整图片

  由于齿轮测量中心属于精密量仪, 对自身的精度和周围环境要求很高, 但工作一段时间后, 因机械磨损和环境变化会导致机械精度下降, 所以每隔一段时间就要对齿轮测量中心的机械精度进行检查, 对于超过标准值的要进行必要的调整, 使其达到测量精度要求, 这也是齿轮测量中心维保工作中最为重要的内容, 一般而言齿轮测量中心是工厂的最终检验手段, 所以保证齿轮测量中心的测量精度也就是保障齿轮的质量。齿轮测量中心的机械精度主要是顶尖、 芯棒检测和标准样板检测。顶尖、 芯棒测量包括以下:

  1.下顶尖径跳 2.上顶尖径跳 3.上下顶尖同轴度 4.上下顶尖连线与垂直滑架的平行度, 包括径向和切向两个方向。

图片

  克林贝格P65芯棒检测

  针对以上检查, 应选用千分表测量, 精度等级为0.001mm, 具体的测量标准值请参看每台设备自带的合格证书。标准样板测量如下:1.齿廓倾斜偏差 2.齿廓总偏差 3.齿廓倾斜偏差左右齿面差 4.螺旋线倾斜偏差 5.螺旋线总误差 6.螺旋线倾斜偏差左右齿面差 7.齿距累积总偏差的示值误差

  克林贝格标准样板

  对于芯棒和标准件需妥善保管, 避免生锈和腐蚀, 每年应定期送检, 保证测量精度。在测量前应将芯棒和标准件与齿轮测量中心放在一起24小时, 保证两者之间的环境因素相同。要注意的是标准样板的合格证中注有所有偏差的数值, 是标准样板的检测依据, 要妥善保管。

  04 维修实例

  齿轮测量中心的机械维修部分主要是顶尖的 更换, 配重的调整以及配重钢丝绳的更换, 气动 元件的维修, 机械精度的调整。电气的维修要注意系统内部的板卡定义以及用途, 板卡中各接口的定义和用途, 常用I/O信 号的地址, 各板卡的连接关系, 齿轮测量中心维修软件以及维修相关页面的使用。通过以下几个实例进行以下维修说明:

  1.美国格里森Sigma V5硬盘数据恢复, 此台设备已经使用十年以上, 在齿轮测量中心中一 般有两台计算机 (也有用数控NC卡+计算机的, 基本原理相同), 一台用于人机交互, 一台用于控制系统和测量, 两者之间可以通讯交换信息, 人机交互计算机在使用过程中因病毒、 异常关机和非法操作的原因容易导致硬盘损坏, 所以在平时工作中要注意定期备份。同时要注意的是操作要严格按照程序操作, 防止因不当操作引起的硬盘损坏。产生故障的Sigma V5就是因为长期非法关机导致的硬盘C区中部分程序丢失, 致使无法进入操作系统。通过硬盘扫描, 发现无物理性损伤。这时要注意的是一旦出现物理性损伤, 有些设备可以自行更换硬盘, 有些不可以需要厂家授权, 也可以使用硬盘修复软件, 将坏道区隔离开即可。经过ghost软件将备份会装就可以恢复正常工作。对于丢失的测量程序可以将D盘目录中I386文件夹回装入C盘即可, 经恢复后设备可正常使用。

  2.德国KLINGSLNBERG P40C下顶尖更换, 通过定期测量, 发现P40齿轮测量中心下顶尖磨损, 导致径跳超差0.008mm无法满足测量要求, 当顶尖磨损后可以通过高精度外圆磨床修复, 或购买备件更换 , 要求顶尖跳动出厂精度为≤0.001mm, 最大值不允许超过0.002mm。

  更换顶尖如图:

  1、 拧松螺丝 (3)

  2、 取下下顶尖 (2)

  3、 清洁支撑面

  4、 将新的顶尖放入转台 (4)

  5、 稍微拧紧螺丝

  6、 将千分表放在顶尖测量面上

  7、 转动C轴通过螺丝 (3) 调整精度至要求

  8、 拧紧螺丝

  9、 重新检查顶尖径跳

  10、 必要时重新修正除使用千分表测量顶尖径跳外, 还可以使用测针对顶尖径跳进行测量, 操作程序如下:

  1.选取F3界面

  2.选取MX平面

  3.读取当前坐标值

  4.手动将测针抵近顶尖测量位置

  5.调整测量精度 (0.001mm)

  6.手动转动C轴

  7.生成测量报告

  3.国产哈量GM3040齿轮检测中心轴报警故障处理, 该设备搬迁后各轴无法移动, 故障报警灯亮起。GM3040齿轮测量中心的伺服控制器使 用日本安川的Σ系列伺服, 测量系统为国产型号, 根据系统报警信息为伺服故障, 打开电柜发现伺服放大器面板显示报警, 通过翻阅伺服放大器手册, 查明是极限开关超程报警, 检查超程开关没有损坏, 同时使用伺服软件连接放大器后, 检查发现所有轴超程开关全部失效, 判断为外部接口CN1或CN1电缆故障, 进一步排查发现是CN1电缆折断, 导致信号失灵, 更换电缆后故障 排除, 设备恢复正常功能。

  05 保养

  齿轮测量中心是非常复杂的测量设备, 在平时的工作中要特别重视预防性维修和调整保养, 平时应制定保养和检测周期, 一般每日工作前要对设备外观, 气源气压, 稳压器工作情况, 防护和安全装置进行检查。每周对设备进行一次机械精度检测, 超出测量标准时及时调整。当设备长时间停机或遇其它机械故障修复后也应对机械精度重新测量和调整。每月还要对标准样板进行测量, 比对数值, 防止测量误差的产生。每年要对设备硬盘进行备份, 当更新测量程序时, 还要对测量程序及时备份。

  哈量GM3040齿轮测量中心结构图

  每半年对设备保养一次, 包括齿轮测量中心的各轴光栅的清擦, 各轴滚珠导轨的清擦, 清擦后的涂油 (注意:应涂抹润滑脂, 不能使用润滑油), 测量中心电柜、 机械内部、 计算机内部的除尘。气压系统三联件的密封以及添加润滑油, 稳压器的清洁和保养, 齿轮测量中心重力轴配重的调整等项工作。

  06 总结

  齿轮测量中心的精度高、 资料少、 维修困难, 需要维修人员多积累, 多学习, 同时在维修的基础上, 应注意的是还要学习操作和质量相关的知识, 因为齿轮测量中心的伺服负载很小, 一般情况而言, 齿轮测量中心的软件故障调整问题要远远多于硬件故障。只要我们平时处理好环境因素, 谨慎操作、 注意保养和检测, 齿轮检测中心的故障率是很低的。

标签: 齿轮检测

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