一、问题现状

        切齿过程中，存在C50机床尖锐的啸叫声，所加工的齿面带有振纹问题。P65检测为9级[报废]。

        受产品订单递进式爆棚及突如其来新冠疫情的影响，寻求设备服务商现场排查问题真因已无法实现。这就得由公司的智造运维队伍基于头脑风暴等方法自主排故，用以破除生产瓶颈，根治切齿振纹。

二、解决过程

        按照由易到难、由简单到复杂的排故思路，综合运用图形监控、参数优化、仪器测量等模块化[2]运维技法，进行切齿振纹的真因分析。

        1) 三相电流平衡性判断。在B轴1FW6转矩电动机啸叫时，用钳形电流表测量伺服驱动器输出端的三相电流：U、V、W相依次为32A、76A与19A，严重不平衡。切齿机上蝶形弹簧的夹紧力Fz＝4.5kN来自于B轴电动机电流的百分比，在校对Fz时，B轴电动机先顺时针旋转几圈，再降低电流来寻找黄铜螺母的螺纹末端位置A；找到A后，电动机立即反转至给定Fz的位置。如此，电流不平衡就会造成Fz探寻失败。

        2) 同规格部件对调。基于切齿机的三个旋转A、B、C所用伺服驱动器均为611D（另2台机床为S120），遂对调刀具主轴A与工件轴B的伺服驱动器，用以排除电气方面故障。试机后，啸叫声与切齿振纹依然存在。

        3) 兆欧表测绝缘性。用兆欧表分别测量B轴电动机U、V、W每项相对于大地PE的绝缘电阻均良好，并且U、V、W彼此间的电阻值相等。

         4) 参数修改去啸叫。恢复切齿机的正常连接，多次修改B轴驱动器数据MD1407（速度环增益）＝15000→12000→10000→8000，直至1FW6电动机不啸叫为止。试切从动轮，弧齿齿面振纹依然存在。

        5) 获取B轴速度环波特图。在切齿机PCU50.3内嵌的驱动优化软件中，选择B轴电动机速度环，给定测量参数：增幅0.3rpm，波段宽度4000Hz，平均值30，设定时间100ms，偏置4rpm。点[测量]键后，设置参数：监控＝激活，上限＝360°，下限＝-360°，测量类型＝参考频率响应。点[显示]、[启动]键及相应的提示功能键后，屏幕显示图5所示的B轴速度环波特图。点[X标记开]键，移动光标至图形尖峰处，记录下最高点频率和尖峰宽度。

         6) 优化B轴速度环。返回驱动器数据画面，修改参数：电流环滤波器生效个数MD1200＝3→4，阻断频率MD1219＝1180→510，带阻宽度MD1220＝600→150；速度环增益MD1407＝15000→12000。继续5）的操作，看波特图的增幅响应，曲线20.0平滑且下降处不存在超过3dB以上的尖峰。

        7) 试切从动轮60件，有6件产品断续出现振纹，依次为第10、20、30、31、40、52件。

        8) 继续围绕夹紧力查找切齿振纹真因。按图2所示的机械耦合关系，依次拆解切齿机的夹具。拆卸间隙配合的衬套时，发现衬套卡死在夹具体内。这造成工件夹/松时拉杆上下游离行程10mm消失。虽如此，在夹具松开后，从动轮仍呈自由状态，手动可旋转。由此，维修者误以为夹具正常。随后，采用液压拉马等工具，完成异常夹具的拆卸。

        9) 夹具全部换新，回装至切齿机。试切从动轮120件未见异常：电动机啸叫及切齿振纹。切制150、180件时，各有1件产品存在振纹。又加工50件从动轮，有3件产品存在振纹。

        10)  B轴速度环再优化。修改B轴驱动器数据：MD1200＝3→4，MD1219＝510→1080，MD1220＝150→500，MD1407＝12000→15000。经波特图进行优化。

        11)  变更夹具拉紧方式。分析图6所示夹具夹/松的气动原理图，去掉夹紧气缸15的辅助夹紧气路P120.60，更改为单纯的蝶形弹簧拉紧，Fz＝4.2kN→4.7kN。封堵换向阀14的阀口B。

        12）优化切齿工艺参数。从动轮齿廓切制采用基于切入深度T的切入法工艺，通常分为3段：粗切T1＝19.113mm、精切T2＝5mm、光刀T3＝1mm。在T1段，进给速度VT1＝6.5719mm/min，铁屑厚度ST1＝0.095mm，切削速度VST1＝170m/min。在T2段，VT2＝5.1883mm/min，ST2＝0.075mm，VST2＝170m/min。在T3段，VT3＝3.113mm/min，ST3＝0.045mm，VST3＝170m/min。

                                 C50切齿机上夹具夹/松的气动原理图

1-增压器GPLV5  2,8,11-分气块  3,7-减压阀  4-压力表  5-储气罐  6-安全阀  9-球阀

10-过滤消声器  12-单向阀  13,14-二位五通型双电气先导式换向阀  15--夹紧气缸

        13）试切从动轮，未见异常。连续加工10天，状态均完好，切制后齿面精度符合DIN 3965的6级。期间，每班次首件在P65测量机上全项检测，后续每隔10件抽检1次。测后修正数据经工业互联网实时反调，用以确保齿廓形貌的一致性。

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