論數控機床的爬行與振動(dòng)

　　論文摘要:文章對數控機床的爬行與振動(dòng)故障原因作了簡(jiǎn)單分析，指出一些診斷排故的方法和策略

　　數控機床是集機、電、液、氣、光等為一體的自動(dòng)化機床，經(jīng)各部分的執行功能，最后共同完成機械執行機構的移動(dòng)、轉動(dòng)、夾緊、松開(kāi)、變速和換刀等各種動(dòng)作，實(shí)現切削加工任務(wù)。工作時(shí)，各項功能相互結合，發(fā)生故障時(shí)也混在一起，故障現象和原因并非簡(jiǎn)單一一對應。一種故障現象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現，數控機床的爬行與振動(dòng)就是一個(gè)明顯的例子。
　　數控機床進(jìn)給伺服系統所驅動(dòng)的移動(dòng)部件在低速運行時(shí)，出現移動(dòng)部件開(kāi)始不能啟動(dòng)，啟動(dòng)后又突然作加速運動(dòng)，而后又停頓，繼而又作加速運動(dòng)，如此周而復始，這種移動(dòng)部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動(dòng)現象，稱(chēng)為爬行；而當其高速運行時(shí)，移動(dòng)部件又出現明顯的振動(dòng)。這一故障現象就是典型的進(jìn)給系統的爬行與振動(dòng)故障。
　　造成這類(lèi)故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現了故障所導致，也可能是進(jìn)給系統電氣部分出現了問(wèn)題，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會(huì )產(chǎn)生爬行故障。
　　
　　一、分析機械部分原因與對策
　　因為數控機床低速運行時(shí)的爬行現象往往取決于機械傳動(dòng)部分的特性，高速時(shí)的振動(dòng)又通常與進(jìn)給傳動(dòng)鏈中運動(dòng)副的預緊力有關(guān)，由此數控機床的爬行與振動(dòng)故障可能會(huì )在機械部分。
　　如果在機械部分，首先應該檢查導軌副。因為移動(dòng)部件所受的摩擦阻力主要是來(lái)自導軌副，如果導軌副的動(dòng)、靜摩擦系數大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數控機床的導軌副廣泛采用了滾動(dòng)導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果導軌間隙調整不好，仍會(huì )造成爬行或振動(dòng)。對于靜壓導軌副應著(zhù)重檢查靜壓是否到位，對于塑料導軌可檢查有否雜質(zhì)或異物阻礙導軌副運動(dòng)，對于滾動(dòng)導軌則應檢查預緊措施是否良好。關(guān)注導軌副的潤滑也有助于分析爬行問(wèn)題，導軌副潤滑狀態(tài)不好，導軌的潤滑油不足夠，致使溜板爬行。這時(shí)，添加潤滑油，且采用具有防爬作用的導軌潤滑油是一種非常有效的措施。這種導軌潤滑油中有極性添加劑，能在導軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導軌的摩擦特性防止爬行。
　　其次，要檢查進(jìn)給傳動(dòng)鏈。因為在進(jìn)給系統中，伺服驅動(dòng)裝置到移動(dòng)部件之間必定要經(jīng)過(guò)由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動(dòng)副所組成的傳動(dòng)鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會(huì )使工作臺在進(jìn)給運動(dòng)中出現爬行。通過(guò)調整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊力，調整松動(dòng)環(huán)節，調整補償環(huán)節，都可有效地提高這一傳動(dòng)鏈的扭轉和拉壓剛度（即提高其傳動(dòng)剛度），對于提高運動(dòng)精度，消除爬行非常有益；另外傳動(dòng)鏈太長(cháng)，傳動(dòng)軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時(shí)也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個(gè)排查。

　　二、分析進(jìn)給伺服系統原因與對策
　　如果故障原因在進(jìn)給伺服系統，則需分別檢查伺服系統中各有關(guān)環(huán)節。數控機床的爬行與振動(dòng)問(wèn)題屬于速度問(wèn)題，與進(jìn)給速度密切相關(guān)，所以也就離不開(kāi)分析進(jìn)給伺服系統的速度環(huán)，檢查速度調節器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調節器自身故障。根據故障特點(diǎn)（如振動(dòng)周期與進(jìn)給速度是否成比例變化）檢查電動(dòng)機或測速發(fā)電機表面是否光整；還可檢查系統插補精度是否太差，檢查速度環(huán)增益是否太高；與位置控制有關(guān)的系統參數設定有無(wú)錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設定是否正確；增益電位器調整有無(wú)偏差以及速度控制單元的線(xiàn)路是否良好，應對這些環(huán)節逐項檢查、分類(lèi)排除。
　　
　　三、其它因素
　　有時(shí)故障既不是機械部分的原因，又不是進(jìn)給伺服系統的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC 6M系統數控機床在一次切削加工時(shí)出現過(guò)載爬行。經(jīng)過(guò)仔細核查，發(fā)現電動(dòng)機故障引起過(guò)載，更換電動(dòng)機過(guò)載消除，可爬行還是存在。先從機床著(zhù)手尋找故障原因，結果核實(shí)傳動(dòng)鏈沒(méi)問(wèn)題，又查進(jìn)給伺服系統確認無(wú)故障，隨后對加工程序進(jìn)行檢查，發(fā)現工件曲線(xiàn)的加工，采用細微分段圓弧逼近來(lái)實(shí)現，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進(jìn)行一次到位停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將G61改為G64指令連續切削，爬行消除。

　　如果故障既有機械部分的原因，又有進(jìn)給伺服系統的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進(jìn)行多方面的檢測，運用機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。
　　數控機床是技術(shù)密集和知識密集的設備，故障現象是多樣的，其表現形式也沒(méi)有簡(jiǎn)單的規律可遵循，這就要求維修的技術(shù)人員要有電子技術(shù)、計算機技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)、機械理論與實(shí)踐技術(shù)、液壓與氣動(dòng)等較全面的綜合技術(shù)知識，還要求具有綜合分析和解決問(wèn)題的能力。
　　
　　參考文獻：
　　1、蔣建強數控機床故障診斷與維修北京：電子工業(yè)出版社2006
　　2、張秀玲數控機床維修技師手冊北京：機械工業(yè)出版社2006

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