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数控铣床进给系统的常见故障和故障诊断

时间:2017-09-11 09:07来源:未知 作者:东重数控 点击:
数控铣床

1、窜动
在进给时出现窜动现象,即在切削过程中,进给速度应均匀时,突然出现加速现象。产生的原因可能有:测速信号不稳定,如测速装置不稳定、测速反馈信号干扰等;速度控制信号不稳定或受到干扰;接线端子接触不良,如螺钉松动等。当窜动发生在由正向运动向反向运动转换的瞬间时,一般是进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。排除方法是逐一检查上述可能故障点,找到故障,确定原因并加以排除。
2.爬行
爬行现象一般是由于进给传动链润滑状态不良、伺服系统增益过低以及外负载过大等因素所致。尤其要注意的是,如果伺服电动机和滚珠丝杠连接用的联轴器本身有缺陷,如裂纹等,则会造成滚珠丝杠转动和何服电动机的转动不同步,而使进给运动忽快忽慢,产生爬行现象。
3.振动
当发现某一进给轴振动时,若与进给速度无关,则一般与位置环增益太高或位置反馈故障有关。
4.位置误差
当何服轴运动超过位置允差范围时,数控系统就会产生位置误差过大的报警,包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因有:
(1)系统设定的允差范围小。
(2)何服系统增益设置不当。
(3)位置检测装置有污染。
(4)进给传动链积累误差过大。
(5)主轴箱垂直运动时平衡装置不稳。
5、机械传动部件间存在间隙或松动
在数控机床的进给传动链中,常常由于传动元件的键槽与键之间的间隙使传动受到破坏。因此,必须严格检查加工和装配质量,在装配滚珠丝杠时应当检查轴承的预紧情况,以防止滚珠丝杠轴的窜动,因为游隙也是产生明显传动间隙的原因。

故障诊断:

闭环Y轴控制系统大致可分为NC系统、光棚位置检测系统、速度调节系统和机械(包括液压)系统4部分。这4部分中哪个系统出现故障都会影响到机床运动误差,从而导致机床报警。此处按逐一否定法进行分析,确定首先要检测的故障部位。在Y轴闭环位置控制的四大系统中,由于NC系统检修比较复杂,更换组件时又会造成RAM存储器中的数据丢失,因此必须做好重新输入数据的准备,否则很难恢复机床的原有功能。通常这部分留待最后解决。

速度调节系统出现故障引起报警,常常是由于驱动电动机转速不稳定造成的。这部分检修最简单的办法是更换速度调节器和伺服电动机。如果没有备件,可用X轴的调节器和电动机替换(因X轴是正常的),换用时要注意将调节器调零。用X轴的调节器和电动机时,要把Y轴调节器的编程印制电路板换到X轴调节器上。

若交换后检查电器系统和光栅位置检测系统正常,则问题可能在机械(包括液压)系统方面。这部分涉及的零件较多,能直接影响运动误差的有液压平衡系统、丝杠螺母间隙、丝杠预拉伸力以及主轴箱与导轨的纵、橫向间隙等。通常这方面的检修采取先易后难的原则进行。

1.拆卸平衡液压缸,清洗调整液压阀

Y轴主轴箱液压平衡力的大小及其变化,直接影响驱动电动机的工作电流及运动误差。检查平衡力是否合适,最有效的办法是检查驱动电动机的电流。平衡良好时,机床主轴箱上升和下降时的电动机电流值相差不大。检测时,由于主轴箱上升和下降时的电动机电流值相差很大,因此拆下电动机,用力矩扳手转动丝杠,当转矩值在正常范围,且上升时的转矩略大于下降时的转矩时,说明下降时电动机电流增大的原因是由于小液压缸工作时回油不畅造成的。

进一步分析,回油不畅与调压阀、溢流阀和液压缸有关。为了排除油路堵塞的可能性,清洗了调压阀和溢流阀,重新对压力进行了调整。

2.拆装Y轴滚珠丝杠
因滚珠丝杠与螺母间的间隙、丝杠预拉力的大小都直接影响着运动误差,所以决定进行如下的调整:
(1)调整滚珠丝杠与螺母达到一定的预紧力。
(2)调整左、右端向心-推力组合轴承,使丝杠预拉力增大,使丝杠伸长,从而减小产生的轴向间隙。

3、调整主轴箱与Y轴立柱导轨镶条和夹条滚轮
如主轴箱与立柱之间有间隙,在主轴箱移动时,会造成移动速度瞬时变化,过大就会导致报警。为此在主轴箱上X轴方向放置水平仪,上、下移动主轴箱,水平仪在上、下不同位置上的读数差值过大;在Z轴方向放置水平仪,上、下移动主轴箱,水平仪在不同位置的读数差值也较大。由于X、Z轴两个方向测得的主轴箱上、下移动的差值均较大,说明主轴箱与立柱结合面之间的间隙,导致立柱导轨的直线性变差,因而造成运动速度瞬间变化过大出现报警。
结论:经过上述检查、调整、试车后,故障消除,这说明报警主要是由于机械部分存在间隙造成的。由于间隙使坐标轴在运动时的速度不再是恒速,并通过实际位置检测系统放大了这个速度值,该值又使速度调节环节输入电压发生变化,当这种循环超过一定误差范围时,就会导致上述各种报警。


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