靳海峰
广汽丰田汽车有限公司 511455
摘要：自从大型伺服压力机在广汽丰田安装投入生产使用后，经常会发生各种大的故障。因此本文主要以大型伺服压力机为例，介绍其工作原理，通过发生的重大典型故障进行分析处理，以此来介绍关于对重大典型故障处理的相关对策。
关键词：滚珠丝杠、伺服马达、减速机、故障处理、对策方法
一、大型伺服压力机机械结构和伺服控制
SS4-16M-460-215型号的大型伺服压力机，该机型是由日本小松产业机械和丰田汽车株式会社共同开发的。目的就是为了使压力机变得结构简单化、小型化、外观轻爽感。当前，该型号的伺服压力机在丰田汽车公司得到的广泛的使用和推广。其中该类型号伺服压力机生产线在广汽丰田首先得到使用。SS4-16M-460-215型号的大型伺服压力机主要由以下部分组成：
（一）伺服压力机机械结构概要
1、上横梁驱动部分的结构由伺服驱动部分的结构（电机～减速机齿轮箱～上横梁）、滑块保持制动结构、齿轮锁紧装置结构、滑块部分调整的结构（４点独立调节系统）、滑块位置检测编码器部分的结构 （直尺）、立柱部分的结构。
2、伺服模垫的机械结构概要
伺服电机驱动部分的结构（伺服马达、制动器、滚珠丝杆）、模垫机械结构和均压化装置结构组成。
（二）伺服驱动控制系统
1、伺服压力机控制系统是由压力机控制部分、滑块控制部分、气垫控制部分都是FANUC的FS16i-MB的控制系统。由FS16i-MB CNC内的PMC程序进行控制。
2、伺服控制原理：电源-伺服控制器- PDM分配模块-伺服放大器-伺服马达（编码器）-齿轮箱（曲轴角度编码器）-不等速减速机-滑块工作（直线尺位置控制）-冲压作业完成。
二、典型故障及处理方法
(一)伺服气垫滚珠丝杠损坏分析 ：
伺服气垫工作原理是由4个伺服马达、同步皮带、皮带轮连接带动滚珠丝杠进行上升、下降（气垫压力300T 3.75s/行程）。通过编码器进行位置控制行程，不同模具气垫压力、预备加速度和行程是不同的，最终将不同形状板件冲压成型。
1、伺服气垫在高负荷生产时，发生过电流报警。经过调查，发现气垫内部传动滚珠丝杠发生磨损，使滚珠螺母内部的滚珠、隔垫发生碰撞造成表面剥落、隔垫碎裂。丝杠滚道发生刮伤、凹坑现象。
2、滚珠丝杠导致发生磨损的原因：
1）、高负荷时润滑性比较低，导致温度升高。
2）、在重载负荷下，润滑性低，导致滚珠隔垫磨损破裂。
3）、在滚珠隔垫破损情况下，造成相邻2个滚珠发生碰撞，出现凹凸坑。
4）、由于滚珠损伤，导致滚珠螺母、丝杠滚道表面出现剥离。
3、滚珠丝杠导寿命延长对策：
1）、润滑油性能提升（润滑油油品型号选择）对策。
通过对齿轮润滑进行FZG齿轮试验机进行齿轮油磨损试验、润滑油承载能力试验。还可以进行FZG微点蚀和点蚀试验。对润滑油的添加剂、温度、其他因素微点蚀、点蚀的影响程度，可以快速、高效的做出评价。荷重测试阶段数字越大越好。最高性能有12以上就可以适用。
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③额定寿命和动态额定荷重的相互之间关系
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从这个计算结果来看：
这回的丝杠的变更来看，改变滚珠的直径可以将丝杠的额定寿命提高2倍。
(二)伺服马达的频发故障分析
伺服马达是伺服压力机的动力组成部品之一，它是通过同步皮带或者通过直接式联轴器将动力传递给减速机，带动压力机进行工作。目前广汽丰田伺服压力机生产线使用了178台伺服马达，最近53台伺服马达故障频发。
1）、伺服马达轴承损坏典型故障事例
① 伺服马达在压力机上的安装方式 ：
② 伺服马达轴承破损的形式 ：
③伺服马达轴承破损分析：
按当初的零星散发故障来考虑，马达的寿命等于轴承的寿命，因此从轴承的寿命来查找原因进行判别。
③ -1关于马达的设计寿命
载荷条件:以伺服气垫的马达为例。
生产部品以下记比率假设1个循环的扭矩，3个模式条件区分进行寿命计算；以1个循环内发生的扭矩作为平均化寿命计算算出。
⑴ 200Ton 、200mm 50% ⑵ 100Ton 、100mm 50%
载荷计算的前提:
轴承寿命是在以轴的动态载荷作为同等平均载荷算出。
Fr1=根据皮带初期张紧力的径向载荷 Fr2=最大扭矩发生时的径向载荷
Fa=纵向放置使用时动态轴向载荷 X=径向载荷系数（根据目录）
Y=轴向当量动载荷（根据目录） Nn=轴承的旋转回数
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根据冲击载荷计算轴承寿命低的方法，在学术上是不成立的。冲击载荷对轴承寿命影响明显不足。
③-2 根据马达径向载荷轴承破损
皮带初期的张紧力、气垫的所受的载荷还有瞬间马达的最大扭矩，最终会使转子受到径向方向的动态载荷。
马达载荷过大造成润滑油膜被切断，使滚珠与轴承内外圈轨道面发生磨损，致使，轴承保持架破损。
④马达轴承破损对策
轴承强化，对轴承的材质、热处理方式进行变更，在高载荷下使用耐久性高的轴承。
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结论：从根部R0.5圆角更改为R2.0圆角，输入轴寿命比原来可提高4.2倍。
5、高速减速机的输入轴对策
根据以上结果，将输入轴的台阶端R圆角更改为R2.0mm,增强轴的强度和耐用度。后续高速减速输入全部横展更换。
三、结论
综上所述，关于大型伺服压力机中所出现的各种故障问题，设备维护就变成了一个新课题，仅依靠一种处理更换是无法有效排除故障的，需要有对全新的知识、技术进行深入研究。因此对某一个故障的处理，可能要运用到以上所有的分析验算。除此之外，还需要对伺服压力机传动机构进行有效的了解学习，掌握其原理机能，才能保证故障排除效率。
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