數控銑床的故障診斷與維修
2016-11-14 來源：齊齊哈爾二機床(集團)有限責任公司 作者：羅蕊
摘要：介紹XK778數控銑床工作臺爬行、過沖或機械抖動故障的診斷過程，找出解決辦法，最終排除故障。
關鍵詞：數控機床；工作臺爬行；過沖；機械抖動；故障診斷
0.引言
隨著科學技術的迅速發(fā)展，數控機床在金屬加工機床總量的比重逐年上升，數控機床有高效、高精度及加工靈活可變和應用范圍廣的特點，成為了國民經濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。
1.數控機床的工作原理
數控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。其根據被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式，將刀具的移動軌跡、加工過程、工藝參數、切削用量等編寫成數控系統(tǒng)能識別的加工程序。將編寫好的加工程序輸入數控裝置后，數控裝置對輸入程序進行譯碼、運算處理．對機床各相應部位(如各坐標軸的伺服驅動裝置及輔助控制裝置)發(fā)出相對應的控制信號，控制機床完成零件的加工。數控機床能極好地解決復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題。
2.數控機床的特點
(1)機床品種多樣化，對加工對象的適應性強。
(2)jJII精度高，具有穩(wěn)定的加工質量。
(3)可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件。
(4)當加工零件改變時，只需要更改數控程序，節(jié)省生產準備時間。
(5)機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產率高(一般為普通機床的3～5倍)。
(6)機床結構復雜，自動化程度高，可以減輕勞動強度。
(7)有利于現代化的生產管理。
(8)可靠性高等等。
3.數控銑床故障診斷
數控機床的品種多樣和結構復雜，對El常的故障診斷與維修提出了很高的要求，要求能及時、快速、準確地判斷故障原因并加以維修，恢復正常的工作生產。數控機床的維修不同于傳統(tǒng)的機床維修，出現故障時要查看報警信息和各種指示燈的狀態(tài)。并對各項信息分析，初步確定哪一單元出現何種故障，然后進行維修處理，一般常用直接法、交換法、原理分析法、手動干擾法、斷路法等對故障現象進行判斷維修。齊齊哈爾二機床(集團)有限責任公司XK778數控銑床主機采用FANUC一0i數字控制系統(tǒng)，配合數字伺服系統(tǒng)．可實現三軸聯(lián)動，進給電機均采用FANUC數字交流伺服電機，內置編碼器，進給系統(tǒng)采用滾珠絲杠，進給導軌采用高精度直線導軌。其使用中出現如下問題：
(1)數控銑床使用過程中，X軸有進給爬行和過沖現象，并且隨著工作臺上的負載增加，爬行和過沖現象更加嚴重。
經反復觀察分析原因可能是：機械傳動間隙過大或間隙不均勻：電氣位置反饋特性存在問題。
運用原理分析方法對控制系統(tǒng)進行分析，以找出該機床故障原因。該數控銑床是閉環(huán)控制系統(tǒng)，與半閉環(huán)控制系統(tǒng)故障現象不同，半閉環(huán)控制系統(tǒng)具有一定的周期性，和位置的相關性不大，所以在修理中，采用將閉環(huán)控制系統(tǒng)改成半閉環(huán)控制系統(tǒng)的方法，來找出是何種原因引起故障。
在最大行程內測量該機床X軸重復定位精度和定位精度。該機床技術參數的重復定位精度為0．005mm，X、Y、Z軸定位精度均為0．01mm。經測量發(fā)現該機床X軸重復定位精度和定位精度存在較大誤差，由此判斷該機床x軸進給傳動系統(tǒng)出現問題。首先調整進給系統(tǒng)消隙機構，沒有消除故障。進一步分析進給傳動系統(tǒng)，拆卸下伺服電動機，發(fā)現撓性聯(lián)軸節(jié)與伺服電動機傳動軸配合不良，導致遇負載時存在打滑現象，致使X軸爬行、進給不穩(wěn)。根據電動機傳動軸尺寸重新加工撓性聯(lián)軸節(jié)內外錐環(huán)，安裝后運轉機床。故障排除。
機床在起動加速段或低速送給出現爬行故障的原因是進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負載過大等。尤其要注意的是。伺服電動機或滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸節(jié)連接松動或聯(lián)軸節(jié)本身的缺陷，如裂紋等，會造成滾珠絲杠轉動與伺服電動機的轉動不同步，從而使進給運動忽快忽慢，產生爬行現象。
(2)該數控銑床運行時，機床工作臺X軸位移方向出現明顯的機械抖動，但報警信息和各種指示燈的狀態(tài)都正常。
首先，觀察X軸、y軸和Z軸位移脈沖數字量的變化速率。觀察后發(fā)現顯示器上X軸位移脈沖數字量的速率相對均勻，由此排除系統(tǒng)軟件參數與硬件控制電路故障的原因。進一步檢查，并采用交換法，判斷故障所在部位，交換伺服控制單元后發(fā)現故障并沒有轉移，因此故障的部位應在X軸伺服電動機與絲杠傳動鏈一側。卸下電動機與滾珠絲杠間的撓性聯(lián)軸節(jié)，單獨通電檢查伺服電動機。發(fā)現該伺服電動機運轉時無振動現象，因此故障部位應在機械傳動部分。原因可能是：滑枕楔鐵松動．滾珠絲杠螺母內的反相器處有臟物與鐵屑，滾珠絲杠軸承損壞或滾珠絲杠，螺母存在“軸向竄動”等。
取下?lián)闲月?lián)軸節(jié)，用扳手轉動滾珠絲杠，進行手感檢查。檢查發(fā)現，能清晰感覺到抖動，并且絲杠的全行程范圍都有這種異常抖動現象。所以，確定是滾珠絲杠出現問題．卸下滾珠絲杠進行檢查，發(fā)現滾珠絲杠軸承損壞，更換新的同型號規(guī)格的軸承后，機床工作臺抖動現象消失，故障排除。
4.結語
數控機床種類繁多，但是數控系統(tǒng)結構是一致的。因此對不同類型數控機床故障的診斷思路和維修方法是相同的。采用類技巧，應用上述數控銑床的故障診斷與維修技巧對其他類型數控機床進行維修，可達到快、好、省的維修效果。
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