數(shù)控車(chē)床螺紋加工常見(jiàn)故障與排除

盧卓

（江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌330013）

數(shù)控車(chē)床螺紋加工常見(jiàn)故障與排除

盧卓

（江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌330013）

為提高螺紋加工質(zhì)量，分析了數(shù)控車(chē)床螺紋加工故障的原因，并針對(duì)故障產(chǎn)生的原因提出了相應(yīng)的解決措施。實(shí)踐表明，維修人員掌握數(shù)控車(chē)床加工螺紋常見(jiàn)故障原因及排除方法，將能有效解決螺紋車(chē)削質(zhì)量問(wèn)題。

數(shù)控車(chē)床；螺紋加工；機(jī)床維修

隨著機(jī)械制造工藝的發(fā)展，零件上帶有螺紋的情況比較常見(jiàn)，利用數(shù)控車(chē)床進(jìn)行螺紋的切削加工是一種常見(jiàn)的方式[1]。然而在實(shí)際加工過(guò)程中，由于多種因素的影響，特別是數(shù)控車(chē)床本身的影響，造成螺紋零件的加工質(zhì)量問(wèn)題，主要表現(xiàn)為螺紋“亂牙”、螺牙不完整、節(jié)距不準(zhǔn)等現(xiàn)象。若機(jī)床維修人員能掌握數(shù)控車(chē)床加工螺紋常見(jiàn)故障及排除方法，將能有效加以解決。本文結(jié)合維修實(shí)踐，分析了螺紋加工質(zhì)量問(wèn)題的原因并針對(duì)性地提出排除方法，為準(zhǔn)確有效解決數(shù)控車(chē)床螺紋加工問(wèn)題提供了理論指導(dǎo)。

1 數(shù)控車(chē)床螺紋加工故障維修實(shí)例

1.1 螺紋加工“亂牙”的故障維修

一臺(tái)安裝FANUC 0i系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，在用G92命令車(chē)削軸類(lèi)零件上的螺紋時(shí)，在螺紋的起始段出現(xiàn)“亂牙”現(xiàn)象。理論分析認(rèn)為，數(shù)控車(chē)床在加工螺紋時(shí)，利用主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和Z軸的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)配合進(jìn)行，關(guān)鍵點(diǎn)是要保證主軸旋轉(zhuǎn)與Z軸進(jìn)給的同步[2]。由于大部分?jǐn)?shù)控車(chē)床采用變頻器作為主軸調(diào)速裝置，對(duì)于不同的負(fù)載，主軸的啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)速度、轉(zhuǎn)速等都不同，且不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致主軸與進(jìn)給軸在螺紋切削的起始段很難實(shí)現(xiàn)同步，引起螺紋“亂牙”。針對(duì)此故障，可以從編程或工藝兩個(gè)方面加以排除。編程方面可以采用在主軸正轉(zhuǎn)M03指令后，螺紋加工指令G92前增加暫停指令G04，目的是等待主軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，再進(jìn)行螺紋加工；而工藝方面的方法則是更改螺紋加工的起始點(diǎn)，大約設(shè)置3 mm~5 mm的前導(dǎo)距離，同樣也能保證刀具在與工件接觸時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)穩(wěn)定。采用上述兩種方法都可以保證螺紋車(chē)削不發(fā)生“亂牙”問(wèn)題。

1.2 數(shù)控車(chē)床不執(zhí)行螺紋車(chē)削指令的故障維修

一臺(tái)配備華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床在自動(dòng)加工時(shí)不執(zhí)行螺紋車(chē)削程序，程序無(wú)誤。理論分析認(rèn)為，數(shù)控車(chē)床在加工螺紋時(shí)，是利用主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和Z軸的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)配合進(jìn)行的，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)主軸編碼器進(jìn)行測(cè)量。在這臺(tái)機(jī)床上，主軸能正常旋轉(zhuǎn)與變速，但是機(jī)床的顯示屏不能正常顯示主軸轉(zhuǎn)速，檢查線路連接發(fā)現(xiàn)主軸編碼器與主軸驅(qū)動(dòng)器之間連接不良，經(jīng)過(guò)重新連接后，機(jī)床能正常執(zhí)行螺紋加工程序。

2 數(shù)控車(chē)床螺紋加工故障原因及解決措施

2.1 主軸編碼器故障及排除

這類(lèi)故障原因主要包括主軸編碼器自身?yè)p壞，編碼器與系統(tǒng)連接錯(cuò)誤、斷開(kāi)、接觸不良，編碼器信號(hào)線受干擾等。排除此類(lèi)故障主要圍繞編碼器信號(hào)最終是否反饋回?cái)?shù)控系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行。例如采用更換新編碼器、重新牢固連接、焊緊接觸不良處、用萬(wàn)用表測(cè)量編碼器信號(hào)線是否斷開(kāi)、排除干擾源或使用帶屏蔽的信號(hào)線等方法。

2.2 參數(shù)故障及排除

數(shù)控機(jī)床的正常工作必須依賴(lài)正確合適的參數(shù)設(shè)置。不合理的參數(shù)設(shè)置往往很難實(shí)現(xiàn)機(jī)床預(yù)定功能。為保證螺紋車(chē)削加工不出現(xiàn)故障，對(duì)參數(shù)的檢查應(yīng)包括檢查快速移動(dòng)速度設(shè)置、線性加/減速時(shí)間常數(shù)、螺紋指數(shù)加/減速時(shí)間常數(shù)、電子齒輪比、步距角、傳動(dòng)比等參數(shù)設(shè)置的正確性與匹配性。例如在FANUC 0i TD數(shù)控系統(tǒng)中，與螺紋車(chē)削有關(guān)的參數(shù)PRM24#2，該參數(shù)可設(shè)置為“0”或者“1”，當(dāng)該值設(shè)為“0”時(shí)，Z軸進(jìn)給時(shí)不檢測(cè)“主軸速度到達(dá)”信號(hào)；若設(shè)置為“1”則Z軸進(jìn)給時(shí)檢測(cè)“主軸速度到達(dá)”信號(hào)[3]。為保證螺紋切削時(shí)不“亂牙”則應(yīng)將該值設(shè)置為“1”.

2.3 系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器故障及排除

系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器故障主要原因是系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器失步造成的。排除故障的方法則可通過(guò)打百分表判斷或者利用系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器上顯示的脈沖數(shù)進(jìn)行判斷；使程序空運(yùn)行，查看刀架返回到加工起始點(diǎn)后百分百有無(wú)變動(dòng)，如果沒(méi)有變動(dòng)，再檢查參數(shù)。

2.4 傳動(dòng)鏈機(jī)械故障及排除

傳動(dòng)鏈機(jī)械故障包含的因素很多，如電動(dòng)機(jī)、絲桿、軸承、刀架等的制造安裝誤差、定位精度等[4]。造成螺紋加工誤差的傳動(dòng)鏈機(jī)械故障原因往往有一定的隱蔽性，比較難檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)。解決此類(lèi)故障引起螺紋加工問(wèn)題，主要應(yīng)檢測(cè)定位精度是否合格；絲桿間隙及參數(shù)補(bǔ)償值有沒(méi)有將間隙消除；電動(dòng)機(jī)軸承、阻尼盤(pán)是否有問(wèn)題、絲桿軸承、滾珠有無(wú)問(wèn)題；刀架定位精度、加載后有沒(méi)有松動(dòng)；主軸及刀具、夾具安裝是不是正確、刀具對(duì)刀及刀補(bǔ)值設(shè)定是否正確等。

2.5 編程操作故障及排除

編程與操作原因也經(jīng)常會(huì)造成螺紋加工誤差。例如程序不正確和車(chē)刀安裝不正確故障。程序不正確主要是螺紋加工指令中各參數(shù)值給定不正確，例如螺紋加工指令中F的值必須設(shè)置為螺紋的導(dǎo)程，否則出錯(cuò)；車(chē)刀安裝不正確即車(chē)刀兩切削刃的對(duì)稱(chēng)中心線與工件軸線不垂直[5]。刀具安裝不正確會(huì)造成加工出來(lái)的螺紋牙型角傾斜，安裝時(shí)必須采取措施保證對(duì)稱(chēng)中心線與工件軸線垂直，并使刀尖與工件中心高度一致。

排除這類(lèi)故障的措施主要是加強(qiáng)編程操作人員的技能培訓(xùn)，提高人員的工藝、編程和操作水平。嚴(yán)格按照操作規(guī)程及編程操作說(shuō)明書(shū)進(jìn)行編程和操作機(jī)床等。

2.6 其他故障及排除

除上述故障外，還必須注意檢查數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部螺紋指令接收信號(hào)電路是否有故障，如果有故障，則一般需要返廠維修或者更換系統(tǒng)主板；檢查主軸轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定，如果不穩(wěn)定則要考慮有無(wú)外部干擾，并進(jìn)行排除；檢查螺紋切削時(shí)機(jī)床性能是否超負(fù)荷，應(yīng)確保機(jī)床各項(xiàng)性能指標(biāo)都在合理的范圍內(nèi)，因?yàn)槊恳环N配置的機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和螺距的乘積都有一個(gè)上限，如果超過(guò)這一上限就可能出現(xiàn)螺紋加工的異常情況。

3 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控車(chē)床加工螺紋是機(jī)械制造中廣泛采用的加工工藝，其加工效率高、經(jīng)濟(jì)性好。在加工過(guò)程中，出現(xiàn)螺紋加工質(zhì)量也比較常見(jiàn)。為快速有效診斷和排除故障，維修人員應(yīng)該按照數(shù)控機(jī)床故障診斷和維修的思路和原則，先機(jī)械后電氣[6]，檢查編程操作、系統(tǒng)連接、機(jī)械傳動(dòng)鏈、主軸編碼器、驅(qū)動(dòng)器、參數(shù)設(shè)置等因素，先易后難，逐項(xiàng)解決。

[1]高進(jìn)，李子震.螺紋車(chē)削常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法[J].工藝與裝備，2011，（4）：41-45.

[2]任永艷.車(chē)削螺紋時(shí)常見(jiàn)故障及解決方法探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，（36）：96-97.

[3]FANUC 0i D參數(shù)說(shuō)明書(shū)B(niǎo)-64310CM_01[Z].北京：北京FANUC有限公司，2009.

[4]朱強(qiáng)，趙宏立.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修[M].第2版.北京：人民郵電出版社，2014.

[5]李華楹.淺談車(chē)床加工螺紋常見(jiàn)故障及解決方法[J].裝備制造技術(shù)，2008，（9）：178-179

[6]盧卓，龍俞文.淺談數(shù)控機(jī)床故障診斷的思路與原則[J].裝備制造技術(shù)，2015，（9）：109-110.

Common Failures and Troubleshooting of NC Lathe Screw Thread Machining

LU Zhuo
（Jiangxi Mechanical and Electrical Engineering，Career Technical College，Nanchang Jiangxi 330013，China）

In order to improve the machining quality of the screw thread，the reason of the screw thread machining fault is analyzed，and the corresponding solving measures are put forward. Practice shows that maintenance personnel master CNC lathe machining thread common fault causes and elimination methods，will be able to effectively solve the quality problems of thread turning.

CNC lathe；screw thread machining；machine tool maintenance

T G502.7

B

1672-545X（2016）09-0183-02

2016-06-25

盧卓（1981-），男，湖南祁陽(yáng)人，碩士，講師，研究方向：機(jī)械工程教學(xué)及研究。