+7 495 995-55-53 Многоканальный
+7 499 159-47-22 Факс
info@perytone.ru

125130, г. Москва, Старопетровский пр-д, 11

  • Современные технологии
    Современные технологии
  • Металлообрабатывающее оборудование
    Металлообрабатывающее оборудование
  • Профессиональный сервис
    Профессиональный сервис

Станки Инструменты №9 2008 Современная комплексная безразборная диагностика технического состояния станков.

02.10.2008

Савинов Ю.И., к.т.н.

Существует три вида технического обслуживания станков:

     Первый вид – ремонт производится только при наступлении аварийной ситуации на станке. Применялся в 30 - 40 годах. Самый отсталый метод, производство работает неустойчиво. Например, если вовремя не заменить изношенный подшипник, то возможно появление задиров на рабочей шейке шпинделя, что потребует ремонт самого шпинделя, что приводит к значительным затратам.

     Второй вид – техническое обслуживание станков в соответствии с графиком планово-предупредительного ремонта (ППР) [1]. Разработан в 50-60 годы. Техническое обслуживание и ремонт оборудования проводится на основании отработанного времени. Обеспечивает стабильность работы оборудования, но требует значительных финансовых и людских затрат, т.к. ремонту подлежат станки независимо от их состояния. В то же время, в производстве может находится оборудование, находящееся в неудовлетворительном состоянии, и согласно графику ППР, ремонт не должен проводиться. Применялся на производстве в СССР и других странах. Экономически малоэффективен.

    Третий вид - наиболее эффективная система технического обслуживания оборудования производится на основе оценки их технического состояния, с помощью современных методов диагностики [2,3]. Нашли применение на передовых отечественных и большинстве зарубежных предприятиях с 90-х годов. Автомобильные, авиационные, ракетно-космические и машиностроительные заводы США, Японии, Англии и Франции проводят обслуживание станков только по их фактическому состоянию. Основан на том, что оценивая техническое состояние станков, определяются отдельные узлы и детали, которые имеют дефекты, и поэтому ремонт производится целенаправленно, устраняя конкретные дефекты. Обеспечивает стабильность работы производства, позволяет снизить затраты на 40%-50% от общей стоимости затрат на ремонт и техническое обслуживание, позволяет прогнозировать время безаварийной работы оборудования, заранее заказать необходимые комплектующие для проведения ремонта. Реализован автором на ряде предприятий, в том числе на ракетно-космическом заводе им. Хруничева.

    В качестве исходных данных используются результаты, полученные методами и средствами, позволяющими оценить станки без их разборки. Это вибродиагностические методы и метод оценки согласованности работы приводов для станков с ЧПУ.

 Метод оценки согласованности работы приводов  позволяет определить 17 важнейших параметров станков (табл.1). Среди них люфты по каждой координате, выбросы обратного хода по каждой координате, боковые люфты, рассогласование скорости приводов, неперпендикулярность осей, непараллельность по каждой оси.

 Вибродиагностический метод  позволяет продиагностировать до 23 параметров станка (табл. 2). Определяются дефекты каждого подшипника, в том числе износ наружного или внутреннего кольца, перекос наружного кольца, износ шариков или роликов, биение или перекос валов и шпинделей, износ каждой шестерни, погрешность зацепления каждой передачи, износ гаек или винта ШВП, износ шариков ШВП, перекос винта ШВП.

 Приводятся конкретные результаты диагностики станков (табл.3,4,5), которые позволяют оценить техническое состояние (без разборки станка) каждого подшипника, шестерни или ременной передачи, шарико-винтовых пар и т.д.

   Время для проведения диагностики одного станка в цеху 2-3 часа.

Таблица 1

Диагностические параметры, определяемые с

 помощью приборов оценки точности станков с ЧПУ.

 Определяемые параметры.

1

Люфт привода по оси Х.

2

Люфт привода по оси Y.

3

Выбросы обратного хода по оси Х. 

4

Выбросы обратного хода по оси Y. 

5

Боковой люфт по оси Х. 

6

Боковой люфт по оси Y. 

7

Циклическая ошибка по оси Х. 

8

Циклическая ошибка по оси Y. 

9

Рассогласование скорости приводов по осям Х и Y. 

10

Отклонение от перпендикулярности осей Х и Y. 

11

Отклонение от прямолинейности оси Х. 

12

Отклонение от прямолинейности оси Y. 

13

Рассогласование шкал по осям Х и Y. 

14

Шаг циклической ошибки по оси Х. 

15

Шаг циклической ошибки по оси Y. 

16

Рассчитанная скорость подачи. 

17

Суммарное отклонение от круглости. 

Таблица 2

Диагностические параметры, определяемые

с помощью вибродиагностических методов.

 Определяемые параметры.

1

Износ наружного кольца подшипника.

2

Износ внутреннего кольца подшипника.

3

Износ шариков или роликов подшипника.

4

Износ сепаратора.

5

Перекос наружного кольца подшипника.

6

Биение валов, шпинделей.

7

Неравномерный радиальный натяг в подшипнике.

8

Раковины, трещины на наружном кольце подшипника.

9

Раковины, трещины на внутреннем кольце подшипника.

10

Раковины, сколы на телах качения подшипника.

11

Дефект ведущей шестерни.

12

Дефект ведомой шестерни.

13

Дефект зацепления ведущей шестерни.

14

Дефект зацепления ведомой шестерни.

15

Биение винта шарико-винтовой передачи.

16

Перекос винта шарико-винтовой передачи.

17

Износ шариков шарико-винтовой передачи.

18

Раковины, сколы на телах качения шарико-винтовой передачи.

19

Износ винта шарико-винтовой передачи.

20

Раковины, трещины винта шарико-винтовой передачи.

21

Износ гаек шарико-винтовой передачи.

22

Раковины, трещины гаек шарико-винтовой передачи.

23

Дисбаланс валов, шпинделей, шкивов.

Таблица 3

Результаты вибродиагностических измерений станка

 мод. ФП – 17МН № 1234 без его разборки.

Наименование

детали

Дефект

 

         Величина дефекта в %

Решение

 

Min

Средн.

Max

 

 

 

 

 

 

Шпиндельный узел.

 

 

 

 

 

Подшипник 3182120

Износ наружного кольца

 

7

 

Допустимо

Подшипник 46120

Износ наружного кольца

 

 

12

Заменить

Подшипник 3182119

Износ наружного кольца

5

 

 

Допустимо

Вертикальное ШВП.

 

 

 

 

 

Подшипник 206

Износ наружного кольца

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП Z

подшипника

 

 

 

 

Подшипник 8206

Износ внутреннего кольца

5

 

 

Допустимо

в опоре ШВП Z

подшипника

 

 

 

 

ШВП Z

Неоднородный натяг

 

7

 

Допустимо

     "

Задиры на внутренней

 

7

 

Допустимо

 

поверхности винта.

 

 

 

 

Подшипник 207

Неравномерная обкатка

3

 

 

Допустимо

в опоре ШВП Z

наружного кольца подлип.

 

 

 

 

Продольный привод.

 

 

 

 

 

Подшипник 110

Износ тел качения и

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

сепаратора.

 

 

 

 

     "

Выбоины на телах качения.

 

7

 

Допустимо

Подшипник 8204

Неравномерная обкатка

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

наружного кольца подшип.

 

 

 

 

Подшипник 32205

Неравномерная обкатка

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

наружного кольца подшип.

 

 

 

 

Подшипник 7506

Неоднородный радиальный

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 8120

Неоднородный радиальный

5

 

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 407918

Выбоины на наружном

 

7

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

кольце 8

 

 

 

 

Редуктор ШВП Y

Бой вала.

5

 

 

Допустимо

     "

Дефекты малой шестерни.

 

6

 

Допустимо

     "

Дефекты зацепления малой шестерни.

 

9

 

Допустимо

     "

Дефекты на другой оси

 

8

 

Допустимо

ШВП Y

Неоднородный радиальный натяг.

 

 

Допустимо

     "

Износ резьбовой поверхности винта.

 

 

Допустимо

Поперечный привод.

 

 

 

 

 

Подшипник 110

Износ тел качения и

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП X

сепаратора.

 

 

 

 

     "

Выбоины на телах качения.

 

7

 

Допустимо

Подшипник 8204

Неравномерная обкатка

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП X

наружного кольца подшипника.

 

 

 

 

Подшипник 32205

Неравномерная обкатка

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП X

наружного кольца подшипника.

 

 

 

 

Подшипник 7506

Неоднородный радиальный

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП X

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 8120

Неоднородный радиальный

5

 

 

Допустимо

в опоре ШВП X

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 407918

Выбоины на наружном

 

7

 

Допустимо

в опоре ШВП X

кольце

 

 

 

 

Редуктор ШВП X

Бой вала.

5

 

 

Допустимо

     "

Дефекты малой шестерни.

 

6

 

Допустимо

     "

Дефекты зацепления малой шестерни.

 

9

 

Допустимо

     "

Дефекты на другой оси

 

8

 

Допустимо

ШВП X

Неоднородный радиальный натяг.

 

 

Допустимо

     "

Износ резьбовой поверхности винта.

 

 

Допустимо

Таблица 4

Результаты вибродиагностических измерений станка

 мод. ФП – 17МН № 1235 без его разборки.

Наименование

детали

Дефект

 

         Величина дефекта в %

Решение

 

Min

Средн.

Max

 

 

 

 

 

 

Шпиндельный узел.

 

 

 

 

 

Подшипник 3182120

Износ наружного кольца

4

 

 

Допустимо

Подшипник 46120

Износ наружного кольца

5

 

 

Заменить

Подшипник 3182119

Износ наружного кольца

3

 

 

Допустимо

Вертикальное ШВП.

 

 

 

 

 

Подшипник 206

Износ наружного кольца

 

 

Допустимо

в опоре ШВП Z

подшипника

 

 

 

 

Подшипник 8206

Износ внутреннего кольца

4

 

 

Допустимо

в опоре ШВП Z

подшипника

 

 

 

 

ШВП Z

Неоднородный натяг

 

 

Допустимо

     "

Задиры на внутренней

 

 

Допустимо

 

поверхности винта.

 

 

 

 

Подшипник 207

Неравномерная обкатка

3

 

 

Допустимо

в опоре ШВП Z

наружного кольца подлип.

 

 

 

 

Продольный привод.

 

 

 

 

 

Подшипник 110

Износ тел качения и

 

 

11 

Заменить

в опоре ШВП Y

сепаратора.

 

 

 

 

     "

Выбоины на телах качения.

 

 

14 

Заменить

Подшипник 8204

Неравномерная обкатка

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

наружного кольца подшип.

 

 

 

 

Подшипник 32205

Неравномерная обкатка

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

наружного кольца подшип.

 

 

 

 

Подшипник 7506

Неоднородный радиальный

 

 

12 

Устранить

в опоре ШВП Y

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 8120

Неоднородный радиальный

 

 7

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 407918

Выбоины на наружном

 

 

15 

Заменить

в опоре ШВП Y

кольце

 

 

 

 

Редуктор ШВП Y

Бой вала.

5

 

 

Допустимо

     "

Дефекты малой шестерни.

 

7

 

Допустимо

     "

Дефекты зацепления малой шестерни.

 

8

 

Допустимо

     "

Дефекты на другой оси

 

9

 

Допустимо

ШВП Y

Неоднородный радиальный натяг.

 

 

Допустимо

     "

Износ резьбовой поверхности винта.

 

 

12 

Заменить

Поперечный привод.

 

 

 

 

 

Подшипник 110

Износ тел качения и

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

сепаратора.

 

 

 

 

     "

Выбоины на телах качения.

 

 

Допустимо

Подшипник 8204

Неравномерная обкатка

 

7

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

наружного кольца подшипника.

 

 

 

 

Подшипник 32205

Неравномерная обкатка

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

наружного кольца подшипника.

 

 

 

 

Подшипник 7506

Неоднородный радиальный

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 8120

Неоднородный радиальный

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 407918

Выбоины на наружном

 

7

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

кольце

 

 

 

 

Редуктор ШВП Х

Бой вала.

5

 

 

Допустимо

 Редуктор ШВП Х

Дефекты малой шестерни.

 

8

 

Допустимо

     "

Дефекты зацепления малой шестерни.

 

7

 

Допустимо

     "

Дефекты на другой оси

 

 

Допустимо

ШВП Х

Неоднородный радиальный натяг.

 

 

Допустимо

     "

Износ резьбовой поверхности винта.

5

 

 

Допустимо

Таблица 5

Результаты вибродиагностических измерений станка

 мод. ФП – 17МН № 1236 без его разборки.

Наименование

детали

Дефект

 

         Величина дефекта в %

Решение

 

Min

Средн.

Max

 

 

 

 

 

 

Шпиндельный узел.

 

 

 

 

 

Подшипник 3182120

Износ наружного кольца

 

 

12

Допустимо

Подшипник 46120

Износ наружного кольца

 

 

16

Заменить

Подшипник 3182119

Износ наружного кольца

 

6

 

Допустимо

Вертикальное ШВП.

 

 

 

 

 

Подшипник 206

Износ наружного кольца

 

 

14 

Заменить

в опоре ШВП Z

подшипника

 

 

 

 

Подшипник 8206

Износ внутреннего кольца

 

 

12 

Заменить

в опоре ШВП Z

подшипника

 

 

 

 

ШВП Z

Неоднородный натяг

 

9

 

Допустимо

     "

Задиры на внутренней

 

 

18 

Заменить

 

поверхности винта.

 

 

 

 

Подшипник 207

Неравномерная обкатка

 

 

11 

Заменить

в опоре ШВП Z

наружного кольца подлип.

 

 

 

 

Продольный привод.

 

 

 

 

 

Подшипник 110

Износ тел качения и

 

9

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

сепаратора.

 

 

 

 

     "

Выбоины на телах качения.

 

8

 

Допустимо

Подшипник 8204

Неравномерная обкатка

 

7

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

наружного кольца подшип.

 

 

 

 

Подшипник 32205

Неравномерная обкатка

 

7

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

наружного кольца подшип.

 

 

 

 

Подшипник 7506

Неоднородный радиальный

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 8120

Неоднородный радиальный

 

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 407918

Выбоины на наружном

 

7

 

Допустимо

в опоре ШВП Y

кольце

 

 

 

 

Редуктор ШВП Y

Бой вала.

5

 

 

Допустимо

     "

Дефекты малой шестерни.

 

6

 

Допустимо

     "

Дефекты зацепления малой шестерни.

 

9

 

Допустимо

     "

Дефекты на другой оси

 

7

 

Допустимо

ШВП Y

Неоднородный радиальный натяг.

 

 

Допустимо

     "

Износ резьбовой поверхности винта.

 

 

Допустимо

Поперечный  привод.

 

 

 

 

 

Подшипник 110

Износ тел качения и

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

сепаратора.

 

 

 

 

     "

Выбоины на телах качения.

 

8

 

Допустимо

Подшипник 8204

Неравномерная обкатка

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

наружного кольца подшипника.

 

 

 

 

Подшипник 32205

Неравномерная обкатка

 

8

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

наружного кольца подшипника.

 

 

 

 

Подшипник 7506

Неоднородный радиальный

 

6

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 8120

Неоднородный радиальный

 

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

натяг.

 

 

 

 

Подшипник 407918

Выбоины на наружном

 

7

 

Допустимо

в опоре ШВП Х

кольце

 

 

 

 

Редуктор ШВП Х

Бой вала.

 

 

Допустимо

     "

Дефекты малой шестерни.

 

6

 

Допустимо

     "

Дефекты зацепления малой шестерни.

 

 

Допустимо

     "

Дефекты на другой оси

 

7

 

Допустимо

ШВП Х

Неоднородный радиальный натяг.

 

 

Допустимо

     "

Износ резьбовой поверхности винта.

5

 

 

Допустимо


Из проведенных испытаний следует, что для станков, одного года выпуска, подошедших по времени (согласно графика ППР) к проведению капитальных ремонтов, то есть полной разборки станков, реально необходимо выполнить только следующие работы:

  1. Для станка модели ФП-17МН № 1234 необходимо заменить шпиндельные подшипники 46120;
  2. Для станка модели ФП-17МН № 1235  требуется заменить в продольном приводе винт и подшипники 110, 7506 и 407918.
  3. Для станка модели ФП-17МН № 1236 требуется в шпиндельном узле заменить подшипники 3182120 и 46120, в вертикальном ШВП заменить винт и подшипники 206 и 8206, устранить перекос подшипника 207.

         Таким образом, вместо полной разборки станков требуется частичный разбор тех узлов, где имеются дефектные детали и устранение конкректных неисправностей. Также сокращается время ремонта, так как  не требуется разбирать исправные узлы и можно заранее заказать требующиеся для замены комплектующие.

   Комплексная оценка точности станков с ЧПУ проводится при наиболее нагруженном режиме работы станка, при его интерполяции по окружности, причем выполняются сначала два прохода против часовой стрелке, а затем по часовой стрелке. Результаты испытаний представлены на рис. 1 и табл. 6. Как следует из приведенных данных, общая некруглость станка составляет 273 мкм, причем рассогласование приводов по осям Х и У вносит в суммарную ошибку 74%. Зная важнейшие составляющие, определяющие некруглость станка, значительно проще выполнить ремонт станков. Так, отрегулировав только рассогласование приводов по осям, то есть, обеспечив одинаковую скорость по осям Х и У, получим повышение точности на  45%. На рис. 2 и табл. 7 приводятся результаты некруглости станка ИР 500, после регулировки, показавшего 149 мкм. Аналогичным образом, упрощается регулировка станков, если потребуется, и по другим параметрам. Суммарная оценка точности станков по вышеприведенной методике, позволяет провести также сравнительную оценку новых станков различных фирм, что позволяет получить объективную оценку.

 

Рис. 1

Результаты комплексной оценки точности станка

 мод. ИР 500 № 5431 без его разборки.

 

Табл. 6

Результаты комплексной оценки точности станка

 мод. ИР 500 № 5431 без его разборки.

 

 

Рис. 2

Результаты комплексной оценки точности станка

 мод. ИР 500 № 5431 без его разборки после регулировки.

 

Табл. 7

Результаты комплексной оценки точности станка

 мод. ИР 500 № 5431 без его разборки после регулировки.

 

Таким образом, видим, что переход на систему обслуживания оборудования по техническому состоянию позволяет получить существенный экономический эффект, важнейшими составляющими которого являются:

  1. Исключения необходимости разборки работоспособных узлов и деталей;
  2. Устранение дефектов на начальном этапе их возникновения;
  3. Предупреждение аварийных выходов из строя оборудования;
  4. Оптимизация реальных сроков проведения ремонтных работ;
  5. Планирование объемов работ по выявленным дефектам;
  6. Сокращение заказов запасных частей и снижение объемов механической обработки;
  7. Заказ необходимых комплектующих до начала проведения ремонтных ремонт;
  8. Снижение времени для проведения работ;
  9. Повышение качества обслуживания оборудования.

 

 Список литературы

  1. Б.И. Черпаков и др.  Металлорежущие станки и деревообрабатывающее оборудование. Т. 4 – 7. Машиностроение. Энциклопедия. 1999 г. 863 стр.
  2. В.А. Кудинов  Динамика станков. М.: Машиностроение, 1967 г. 360 стр.
  3. А.В. Барков, Н.А. Баркова, А.Ю. Азовцев Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации: Изд. Центр СПбГМТУ, 2000 г. 159 стр.

 


Возврат к списку

Обратный звонок
Ф.И.О.
Тел.
Компания
Время звонка
Закрыть