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論數(shù)控機床的爬行與振動
論文摘要:文章對數(shù)控機床的爬行與振動故障原因作了簡單分析，指出一些診斷排故的方法和策略
數(shù)控機床是集機、電、液、氣、光等為一體的自動化機床，經(jīng)各部分的執(zhí)行功能，最后共同完成機械執(zhí)行機構的移動、轉動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，實現(xiàn)切削加工任務。工作時，各項功能相互結合，發(fā)生故障時也混在一起，故障現(xiàn)象和原因并非簡單一一對應。一種故障現(xiàn)象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現(xiàn)，數(shù)控機床的爬行與振動就是一個明顯的例子。
數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)所驅動的移動部件在低速運行時，出現(xiàn)移動部件開始不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，如此周而復始，這種移動部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動現(xiàn)象，稱為爬行；而當其高速運行時，移動部件又出現(xiàn)明顯的振動。這一故障現(xiàn)象就是典型的進給系統(tǒng)的爬行與振動故障。
造成這類故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現(xiàn)了故障所導致，也可能是進給系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)了問題，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產(chǎn)生爬行故障。
一、分析機械部分原因與對策
因為數(shù)控機床低速運行時的爬行現(xiàn)象往往取決于機械傳動部分的特性，高速時的振動又通常與進給傳動鏈中運動副的預緊力有關，由此數(shù)控機床的爬行與振動故障可能會在機械部分。
如果在機械部分，首先應該檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副，如果導軌副的動、靜摩擦系數(shù)大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數(shù)控機床的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果導軌間隙調整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導軌副應著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導軌可檢查有否雜質或異物阻礙導軌副運動，對于滾動導軌則應檢查預緊措施是否良好。關注導軌副的潤滑也有助于分析爬行問題，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，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，要檢查進給傳動鏈。因為在進給系統(tǒng)中，伺服驅動裝置到移動部件之間必定要經(jīng)過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會使工作臺在進給運動中出現(xiàn)爬行。通過調整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊力，調整松動環(huán)節(jié)，調整補償環(huán)節(jié)，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉和拉壓剛度（即提高其傳動剛度），對于提高運動精度，消除爬行非常有益；另外傳動鏈太長，傳動軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個排查。
二、分析進給伺服系統(tǒng)原因與對策
如果故障原因在進給伺服系統(tǒng)，則需分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關環(huán)節(jié)。數(shù)控機床的爬行與振動問題屬于速度問題，與進給速度密切相關，所以也就離不開分析進給伺服系統(tǒng)的速度環(huán)，檢查速度調節(jié)器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調節(jié)器自身故障。根據(jù)故障特點（如振動周期與進給速度是否成比例變化）檢查電動機或測速發(fā)電機表面是否光整；還可檢查系統(tǒng)插補精度是否太差，檢查速度環(huán)增益是否太高；與位置控制有關的系統(tǒng)參數(shù)設定有無錯誤；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偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應對這些環(huán)節(jié)逐項檢查、分類排除。
三、其它因素
有時故障既不是機械部分的原因，又不是進給伺服系統(tǒng)的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC 6M系統(tǒng)數(shù)控機床在一次切削加工時出現(xiàn)過載爬行。經(jīng)過仔細核查，發(fā)現(xiàn)電動機故障引起過載，更換電動機過載消除，可爬行還是存在。先從機床著手尋找故障原因，結果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統(tǒng)確認無故障，隨后對加工程序進行檢查，發(fā)現(xiàn)工件曲線的加工，采用細微分段圓弧逼近來實現(xiàn)，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進行一次到位停止檢查，從而使機床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將G61改為G64指令連續(xù)切削，爬行消除。
如果故障既有機械部分的原因，又有進給伺服系統(tǒng)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(shù)控機床是技術密集和知識密集的設備，故障現(xiàn)象是多樣的，其表現(xiàn)形式也沒有簡單的規(guī)律可遵循，這就要求維修的技術人員要有電子技術、計算機技術、電氣自動化技術、檢測技術、機械理論與實踐技術、液壓與氣動等較全面的綜合技術知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。
參考文獻：
1、蔣建強數(shù)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(shù)控機床維修技師手冊北京：機械工業(yè)出版社2006
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