淺析NCT進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行與振動(dòng)故障的因素

李振華

摘要：進(jìn)給系統(tǒng)的爬行與振動(dòng)是NCT經(jīng)常出現(xiàn)的故障，如何有效地檢測(cè)并及時(shí)維修將直接影響NCT的加工精度和效率。

關(guān)鍵詞：爬行；振動(dòng)；維修

一、分析原因

爬行與振動(dòng)故障通常發(fā)生在機(jī)械部分和進(jìn)給伺服系統(tǒng)。進(jìn)給系統(tǒng)低速時(shí)的爬行與機(jī)械傳動(dòng)部件的特性有關(guān)；高速時(shí)振動(dòng)通常與進(jìn)給傳動(dòng)鏈中運(yùn)動(dòng)副預(yù)緊力有關(guān)。

1.機(jī)械部分

對(duì)NCT來(lái)說(shuō)，因其移動(dòng)部件所受阻力主要來(lái)自導(dǎo)軌副，而導(dǎo)軌副的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)大，差值也大，故易造成爬行。另外，如果軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預(yù)緊或預(yù)拉不理想：傳動(dòng)鏈傳動(dòng)鏈長(zhǎng)且存在間隙；傳動(dòng)軸直徑偏小，支承和支承座的剛度不夠等也可引起爬行；另外，克服爬行除了在系統(tǒng)中引入阻尼、變更系統(tǒng)的動(dòng)力特性外，從摩擦學(xué)的角度最有效的方法就是通過(guò)改善潤(rùn)滑或變更材料以改變摩擦因數(shù)，采用具有防爬作用的導(dǎo)軌潤(rùn)滑油是一種非常有效的措施。

2.進(jìn)給伺服系統(tǒng)

在驅(qū)動(dòng)移動(dòng)部件低速運(yùn)行過(guò)程中，NCT進(jìn)給系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)移動(dòng)部件忽停忽跳、忽慢忽快的爬行現(xiàn)象。而當(dāng)其以高速運(yùn)行時(shí)，移動(dòng)部件又會(huì)出現(xiàn)明顯的振動(dòng)。對(duì)于數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生爬行的原因，一般認(rèn)為是由于機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件之間潤(rùn)滑不好，導(dǎo)致機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)靜摩擦阻力增大，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(jī)械進(jìn)給傳動(dòng)鏈出現(xiàn)了故障，也可能是進(jìn)給系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)了問(wèn)題，或者是系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)木壒?，還可能是機(jī)械部分與電部分的綜合故障所造成。

二、故障診斷與排除

當(dāng)NCT出現(xiàn)的爬行與振動(dòng)故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生故障的可能性，列出可能造成數(shù)控機(jī)床爬行與振動(dòng)的有關(guān)因素，然后逐個(gè)因素檢查、分析、定位和排除故障。

1.機(jī)械部件故障的檢查和排除

首先要檢查導(dǎo)軌副。因?yàn)橐苿?dòng)部件所受的摩擦阻力主要是來(lái)自導(dǎo)軌副。盡管NCT的導(dǎo)軌副廣泛采用了滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，但調(diào)整不好，仍會(huì)造成爬行或振動(dòng)。靜壓導(dǎo)軌應(yīng)著重檢查靜壓是否建立；塑料導(dǎo)軌應(yīng)著重檢查有否雜質(zhì)或異物；滾動(dòng)導(dǎo)軌應(yīng)著重檢查預(yù)緊是否良好。其次要檢查進(jìn)給傳動(dòng)鏈。有效提高傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)和拉壓剛度，這對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)精度、消除爬行非常有益。

2.進(jìn)給伺服系統(tǒng)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(tǒng)，則需要分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關(guān)環(huán)節(jié)。

(1)速度調(diào)節(jié)器的檢測(cè)。對(duì)速度調(diào)節(jié)器的故障，主要檢測(cè)給定信號(hào)、反饋信號(hào)和速度調(diào)節(jié)器本身是否存在問(wèn)題。給定信號(hào)可以通過(guò)由位置偏差計(jì)數(shù)器出來(lái)經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換給速度調(diào)節(jié)器送出的模擬信號(hào)VCMD的檢測(cè)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)信號(hào)是否有振動(dòng)分量可以通過(guò)對(duì)伺服板上的插腳用示波器來(lái)觀察。如果就有一個(gè)周期的振動(dòng)信號(hào)，那毫無(wú)疑問(wèn)機(jī)床振動(dòng)是正確的，如果測(cè)量結(jié)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(hào)和速度調(diào)節(jié)器。

(2)測(cè)速電機(jī)反饋信號(hào)的檢測(cè)。反饋信號(hào)與給定信號(hào)對(duì)于調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō)是完全相同的。因此出現(xiàn)了反饋信號(hào)的波動(dòng)，必然引起速度調(diào)節(jié)器的反方向調(diào)節(jié)，這樣就引起機(jī)床的振動(dòng)。由于機(jī)床在振動(dòng)，說(shuō)明機(jī)床的速度在激烈的振蕩中。當(dāng)然測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋回來(lái)的波形也一定是動(dòng)蕩的。這時(shí)如果機(jī)床的振動(dòng)頻率與電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度存在一個(gè)準(zhǔn)確的比率關(guān)系，譬如振動(dòng)的頻率是電機(jī)轉(zhuǎn)速的四倍頻率。這時(shí)我們就要考慮電機(jī)或測(cè)速發(fā)電機(jī)有故障的問(wèn)題。

(3)電機(jī)檢查。當(dāng)機(jī)床振動(dòng)頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成一定比率，首先就要檢查一下電動(dòng)機(jī)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(rùn)滑情況。另外電動(dòng)機(jī)電樞線圈不良也會(huì)引起系統(tǒng)振動(dòng)。這種情況可以通過(guò)測(cè)量電動(dòng)機(jī)的空載電流進(jìn)行確認(rèn)，若空載電流隨轉(zhuǎn)速成正比增加，則說(shuō)明電動(dòng)機(jī)內(nèi)部有短路現(xiàn)象。出現(xiàn)本故障一般應(yīng)首先清理?yè)Q向器、檢查電刷等環(huán)節(jié)，再進(jìn)行測(cè)量確認(rèn)。如果故障現(xiàn)象依然存在，則可能是線圈匝間有短路現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行維修處理。如果沒(méi)有什么問(wèn)題，就要檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)。

(4)脈沖編碼器或測(cè)速發(fā)電機(jī)的檢測(cè)。對(duì)于脈沖編碼器或測(cè)速發(fā)電機(jī)不良的情況，可按下述方法進(jìn)行測(cè)量檢查。首先將位置環(huán)、速度環(huán)斷開(kāi)，手動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。觀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(xiàn)電壓突然下跌的波形，則說(shuō)明反饋部件不良。測(cè)速發(fā)電機(jī)中常常出現(xiàn)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(nèi)。造成測(cè)速發(fā)電機(jī)換向片片問(wèn)短路，一旦出現(xiàn)這樣的問(wèn)題就會(huì)引起振動(dòng)。

(5)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)節(jié)

一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)也可能是由于參數(shù)設(shè)定不合理而引起系統(tǒng)振蕩，消除振蕩的最佳方法就是減少放大倍數(shù)。在FUNAC的系統(tǒng)中調(diào)節(jié)RV1。逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)可以看出立即會(huì)明顯變好，但由于RV1調(diào)節(jié)電位器的范圍比較小，有時(shí)調(diào)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(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。

總之，NCT進(jìn)給系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)及爬行的現(xiàn)象，主要原因在于機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)及進(jìn)給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，我們只要按照科學(xué)的方法和步驟就能夠在短時(shí)間段內(nèi)找出產(chǎn)生故障的原因，從而給機(jī)床的及時(shí)維修創(chuàng)造了條件。無(wú)形中提高了機(jī)床的使用效率。