數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)質(zhì)量特性故障分析

1、數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)質(zhì)量特性故障分析王艷海山西平陽機(jī)械廠摘要：本文就數(shù)控機(jī)床常見典型的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量特性故障進(jìn)行了分析，總結(jié)了其產(chǎn)生的 原因，指出了排除故障的方法和思路。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)質(zhì)量 故障分析數(shù)控機(jī)床的故障大多數(shù)是通過系統(tǒng)自診斷功能，以報(bào)警文本 的形式指示出故障內(nèi)容及故障產(chǎn)生的可能原因，給維修人員提供 了一些分析判斷真正故障部位和原因的線索。而運(yùn)動(dòng)質(zhì)量故障卻 不同，大多數(shù)情況故障現(xiàn)象往往表面上看不出來，機(jī)床既不會(huì)報(bào) 警也不會(huì)停機(jī)，但加工出來的產(chǎn)品卻不合格。診斷這類故障必須 從不合格零件的特性或運(yùn)動(dòng)誤差大小的程度及誤差的特點(diǎn)，從運(yùn) 動(dòng)傳動(dòng)的原理及傳動(dòng)鏈中傳動(dòng)副的特點(diǎn)來分析可能的原因，繼而 有針對(duì)性

2、地進(jìn)行一些檢查，從中找出故障原因。檢查這類故障時(shí)， 必須配合使用有關(guān)的檢測(cè)儀器，而排除故障時(shí)一般是通過對(duì)機(jī)械 系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整而排除的。1.位置偏差過大這一類故障是屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)質(zhì)量問題。實(shí)際就是進(jìn)給伺服系 統(tǒng)位置環(huán)中的問題。位置偏差是通過位置環(huán)中位置偏差計(jì)數(shù)器輸 出的，即由來自光電編碼器反饋的反映工作臺(tái)實(shí)際運(yùn)行距離的脈 沖（包括脈沖個(gè)數(shù)和頻率）與來自數(shù)控系統(tǒng)向各傳動(dòng)軸發(fā)出的指 令脈沖（個(gè)數(shù)和頻率）比較得出的。這個(gè)偏差數(shù)的大小反映數(shù)控 系統(tǒng)要求某軸運(yùn)行的距離還有多少?zèng)]有走，或走過了多少。為使 位置偏差不至于超出機(jī)床各軸需要的形狀位置公差，所以數(shù)空機(jī) 床對(duì)這個(gè)參數(shù)的大小進(jìn)行了限制。

3、這要靠參數(shù)的設(shè)定來解決，而 這個(gè)設(shè)定的參數(shù)值與加工零件的位置與形狀的精度有密切關(guān)系。 這個(gè)參數(shù)值是可以修改的。這種情況往往是在參數(shù)設(shè)置不合理或 參數(shù)丟失時(shí)才采用這種修改參數(shù)的辦法。出現(xiàn)位置偏差過大而報(bào)警的可能原因有以下幾點(diǎn)：1.1進(jìn)給伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速不夠 如果伺服系統(tǒng)的給定速度是不變 的而電機(jī)轉(zhuǎn)速不夠，那可能是電源電壓不夠，或伺服變壓器給出 的電壓不夠。若電動(dòng)機(jī)給定電壓小，這時(shí)應(yīng)考慮電源電壓是否缺 相，是否電壓值已超出了 +10%-15%的運(yùn)行范圍，三相電源是否 對(duì)稱等。這可以用萬用表進(jìn)行測(cè)量。如不是上述問題，那應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)是否有問題了。如電動(dòng)機(jī) 電刷是否接觸良好、電動(dòng)機(jī)換相器表面是否光滑、電動(dòng)機(jī)

4、是否有 轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的地方、軸承是否破碎、潤(rùn)滑是否良好等。1.2負(fù)載是否有問題 如切削量太大或機(jī)床本身機(jī)械摩擦力太 大等都會(huì)造成電動(dòng)機(jī)丟步。1.3伺服板和觸發(fā)板故障 伺服板的速度調(diào)節(jié)器輸出的值是否 有問題，能不能通過調(diào)節(jié)速度增益Kv來解決。因?yàn)镵v加大就是 比例積分調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)加大，這樣就可以使在相同的給 定值下使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速加大一些。但同時(shí)也要考慮整個(gè)調(diào)節(jié)器板 是否有問題，可以通過換板法來確定調(diào)節(jié)器是否有問題。1.4光電編碼器的反饋電纜是否正常。這可以通過把編碼器的反 饋脈沖送入示波器觀察而定。1.5檢查各接線端子、插頭是否松動(dòng)。2零件的加工精度差加工復(fù)雜曲線零件時(shí)發(fā)現(xiàn)加工精度差，這主

5、要是各軸之間的 進(jìn)給動(dòng)態(tài)跟隨誤差沒有調(diào)好。機(jī)床使用一段時(shí)間后，機(jī)床各軸傳 動(dòng)鏈有所變化（如絲杠間隙、螺距誤差、軸向竄動(dòng)等），這幾種 原因可以通過重新調(diào)試及改變間隙補(bǔ)償量等來解決。如果各軸動(dòng)態(tài)跟隨誤差太大而報(bào)警，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn) 行檢查：伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是否過高；相應(yīng)的模擬量輸出鎖存器 是否正常；位置反饋電纜插接是否良好；該軸模擬量輸出增益電 位器是否良好；脈沖編碼器是否良好；該軸伺服模塊是否正常等。在兩軸聯(lián)動(dòng)銑削圓周是圓度超差圓度超差有兩種情況：一是圓的軸向變形，二是出現(xiàn)斜橢圓， 即在45方向上的橢圓。3.1圓的軸向變形 其原因是機(jī)械未調(diào)整好而造成的軸向定位 精度不好，或是絲杠間隙補(bǔ)償不當(dāng)

6、等，從而導(dǎo)致每當(dāng)過象限時(shí)就 產(chǎn)生橢圓。3.2斜橢圓誤差 對(duì)這種故障要按下述方法診斷排除：各軸的位 置偏差太大，可調(diào)整位置環(huán)增益來排除；旋轉(zhuǎn)變壓器或感應(yīng)同步 器用的接口板沒有調(diào)整好；機(jī)械傳動(dòng)副間隙太大或間隙補(bǔ)償不合 適。機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)超調(diào)引起位置精度和加工精度不好可能的原因有：加減速時(shí)間太短。如果電機(jī)電流已飽和，可 適當(dāng)延長(zhǎng)速度變化時(shí)間，即適當(dāng)增加加減速時(shí)間常數(shù)；伺服電機(jī) 與絲杠間的聯(lián)結(jié)松動(dòng)或剛性太差，可適當(dāng)減小位置環(huán)增益。故障實(shí)例分析機(jī)床類型：數(shù)控車床故障現(xiàn)象：數(shù)控車床在工作過程中，被加工零件的尺寸呈現(xiàn) 有規(guī)律的逐漸變化（由小到大或由大到小），每次的變化量基本 是一個(gè)定值，但如果調(diào)整機(jī)床快速進(jìn)給速度后，這個(gè)變化量的 值也會(huì)變化。故障診斷：這種現(xiàn)象往往產(chǎn)生在伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠間 用連軸器直接連接的機(jī)床上。由于伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠之間 的彈性聯(lián)軸器沒有鎖緊，使絲杠軸頭與電機(jī)軸頭之間產(chǎn)生相對(duì) 滑移扭轉(zhuǎn)，這樣就造成進(jìn)給尺寸或小于或大于程序規(guī)定的值， 使零件尺寸逐漸變化。解決方法：設(shè)法鎖緊連軸器。目前大部分機(jī)床都采用彈性 錐形套聯(lián)接，如果錐形套漲開后摩擦力不足就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)扭轉(zhuǎn) 現(xiàn)象。此時(shí)CNC系統(tǒng)并不產(chǎn)生報(bào)警。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)是正常，