如何解決數控機床爬行問(wèn)題

在驅動(dòng)移動(dòng)部件低速運行過(guò)程中，鉆攻中心、雕銑機等數控機床進(jìn)給系統會(huì )出現移動(dòng)部件開(kāi)始時(shí)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)，移動(dòng)部件如此周而復始忽停忽跳、忽慢忽快的運動(dòng)現象稱(chēng)為爬行。而當其以高速運行時(shí)，移動(dòng)部件又會(huì )出現明顯的振動(dòng)。

對于數控機床進(jìn)給系統產(chǎn)生爬行的原因，一般認為是由于機床運動(dòng)部件之間潤滑不好，導致機床工作臺移動(dòng)時(shí)靜摩擦阻力增大;當電機驅動(dòng)時(shí)，工作臺不能向前運動(dòng)，使滾珠絲杠產(chǎn)生彈性變形，把電機的能量貯存在變形上；電動(dòng)機繼續驅動(dòng)，貯存的能量所產(chǎn)的彈性力大于靜摩擦力時(shí)，機床工作臺向前蠕動(dòng)，周而復始地這樣運動(dòng)，產(chǎn)生了爬行的現象。

事實(shí)上這只是其中的一個(gè)原因，產(chǎn)生這類(lèi)故障的原因還可能是機械進(jìn)給傳動(dòng)鏈出現了故障，也可能是進(jìn)給系統電氣部分出現了問(wèn)題，或者是系統參數設置不當的緣故，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成。

爬行與振動(dòng)故障的診斷與排除

對于數控機床出現的爬行與振動(dòng)故障，不能急于下結論，而應根據產(chǎn)生故障的可能性，羅列出可能造成數控機床爬行與振動(dòng)的有關(guān)因素，然后逐項排隊，逐個(gè)因素檢查、分析、定位和排除故障。查到哪一處有問(wèn)題，就將該處的問(wèn)題加以分析，看看是否是造成故障的主要矛盾，直至將每一個(gè)可能產(chǎn)生故障的因素都查到。最后再統籌考慮，提出一個(gè)綜合性的解決問(wèn)題方案，將故障排除。排除數控機床進(jìn)給系統爬行與振動(dòng)故障的具體方法如下：

1、對故障發(fā)生的部位進(jìn)行分析

爬行與振動(dòng)故障通常需要在機械部件和進(jìn)給伺服系統查找問(wèn)題。因為數控機床進(jìn)給系統低速時(shí)的爬行現象往往取決于機械傳動(dòng)部件的特性，高速時(shí)的振動(dòng)現象又通常與進(jìn)給傳動(dòng)鏈中運動(dòng)副的預緊力有關(guān)。另外，爬行和振動(dòng)問(wèn)題是與進(jìn)給速度密切相關(guān)的，因此也要分析進(jìn)給伺服系統的速度環(huán)和系統參數。

2、機械部件故障的檢查和排除

造成爬行與振動(dòng)的原因如果在機械部件，首先要檢查導軌副。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，如果調整不好，仍會(huì )造成爬行或振動(dòng)。靜壓導軌應著(zhù)重檢查靜壓是否建立；塑料導軌應檢查有否雜質(zhì)或異物阻礙導軌副運動(dòng)，滾動(dòng)導軌則應檢查預緊是否良好。

導軌副的潤滑不好也可能引起爬行問(wèn)題，有時(shí)出現爬行現象僅僅就是導軌副潤滑狀態(tài)不好造成的。這時(shí)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。

其次，要檢查進(jìn)給傳動(dòng)鏈。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。有效提高這一傳動(dòng)鏈的扭轉和拉壓剛度，對于提高運動(dòng)精度，消除爬行非常有益。

引起移動(dòng)部件爬行的原因之一常常是因為對軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊或預拉不理想造成的。傳動(dòng)鏈太長(cháng)、傳動(dòng)軸直徑偏小、支承和支承座的剛度不夠也是引起爬行的不可忽略的因素，因此在檢查時(shí)也要考慮這些方面是否有缺陷。另外機械系統連接不良，如聯(lián)軸器損壞等也可能引起機床的振動(dòng)和爬行。

3、進(jìn)給伺服系統故障的檢查和排除

如果爬行與振動(dòng)的故障原因在進(jìn)給伺服系統，則需要分別檢查伺服系統中各有關(guān)環(huán)節。應檢查速度調節器、伺服電機或測速發(fā)電機、系統插補精度、系統增益、與位置控制有關(guān)的系統參數設定有無(wú)錯誤、速度控制單元上短路棒設定是否正確、增益電位器調整有無(wú)偏差以及速度控制單元的線(xiàn)路是否良好等環(huán)節，逐項檢查分類(lèi)排除。

速度調節器的檢測

對速度調節器的故障，主要檢測給定信號、反饋信號和速度調節器本身是否存在問(wèn)題。給定信號可以通過(guò)由位置偏差計數器出來(lái)經(jīng)D/A轉換給速度調節器送出的模擬信號VCMD的檢測實(shí)現，這個(gè)信號是否有振動(dòng)分量可以通過(guò)對伺服板上的插腳用示波器來(lái)觀(guān)察。如果就有一個(gè)周期的振動(dòng)信號，那毫無(wú)疑問(wèn)機床振動(dòng)是正確的，速度調節器這一部分沒(méi)有問(wèn)題，而是前級有問(wèn)題;然后向D/A轉換器或偏差計數器去查找問(wèn)題，如果我們測量結果沒(méi)有任何振動(dòng)的周期性的波形，那么問(wèn)題肯定出在反饋信號和速度調節器。

測速電機反饋信號的檢測

反饋信號與給定信號對于調節器來(lái)說(shuō)是完全相同的。因此出現了反饋信號的波動(dòng)，必然引起速度調節器的反方向調節，這樣就引起機床的振動(dòng)。由于機床在振動(dòng)，說(shuō)明機床的速度在激烈的振蕩中，當然測速發(fā)電機反饋回來(lái)的波形也一定是動(dòng)蕩的。這時(shí)如果機床的振動(dòng)頻率與電機旋轉的速度存在一個(gè)準確的比率關(guān)系，譬如振動(dòng)的頻率是電機轉速的四倍頻率。這時(shí)我們就要考慮電機或測速發(fā)電機有故障的問(wèn)題。

電機檢查

當機床振動(dòng)頻率與電機轉速成一定比率，首先就要檢查一下電動(dòng)機是否有故障，檢查它的碳刷、整流子表面狀況，以及檢查滾珠軸承的潤滑情況。

另外電動(dòng)機電樞線(xiàn)圈不良也會(huì )引起系統振動(dòng)。這種情況可以通過(guò)測量電動(dòng)機的空載電流進(jìn)行確認，若空載電流隨轉速成正比增加，則說(shuō)明電動(dòng)機內部有短路現象。出現本故障一般應首先清理?yè)Q向器、檢查電刷等環(huán)節，再進(jìn)行測量確認。如果故障現象依然存在，則可能是線(xiàn)圈匝間有短路現象，應對電動(dòng)機進(jìn)行維修處理。如果沒(méi)有什么問(wèn)題，就要檢查測速發(fā)電機。

脈沖編碼器或測速發(fā)電機的檢測

對于脈沖編碼器或測速發(fā)電機不良的情況，可按下述方法進(jìn)行測量檢查。首先將位置環(huán)、速度環(huán)斷開(kāi)，手動(dòng)電動(dòng)機旋轉，觀(guān)察速度控制單元印制電路板上F/V變換器的電壓，如果出現電壓突然下跌的波形，則說(shuō)明反饋部件不良。

測速發(fā)電機中常常出現的一個(gè)問(wèn)題是炭刷磨下來(lái)的炭粉積存在換向片之間的槽內，造成測速發(fā)電機換向片片間短路，一旦出現這樣的問(wèn)題就會(huì )引起振動(dòng)。

系統參數的調節

一個(gè)閉環(huán)系統也可能是由于參數設定不合理而引起系統振蕩，消除振蕩的最佳方法就是減少放大倍數。在FUNAC的系統中調節RV1，逆時(shí)針?lè )较蜣D動(dòng)，這時(shí)可以看出立即會(huì )明顯變好，但由于RV1調節電位器的范圍比較小，有時(shí)調不過(guò)來(lái)，只能改變短路棒，也就是切除反饋電阻值，降低整個(gè)調節器的放大倍數。

外部干擾的處理

對于固定不變的干擾，可檢查F/V變換器、電流檢測端子以及同步端的波形，檢查是否存在干擾，并采取相應的措施。對于偶然性干擾，只有通過(guò)有效的屏蔽、可靠的接地等措施，盡可能予以避免。

采用這些方法后，還做不到完全消除振動(dòng)，甚至是無(wú)效的，就要考慮對速度調節器板更換或換下后徹底檢查各處波形。

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