數(shù)控機(jī)床特殊振動(dòng)的分析與排除分析

李紅剛 蔚騰 郝勇智

摘要：基于機(jī)械制造技術(shù)高速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用在機(jī)械產(chǎn)品制造中，廣受行業(yè)青睞，并在現(xiàn)代化技術(shù)支持下，不斷推動(dòng)數(shù)控機(jī)床向自動(dòng)化控制方向發(fā)展，本文就數(shù)控機(jī)床特殊震動(dòng)進(jìn)行分析，以及對(duì)排除數(shù)控機(jī)床的震動(dòng)故障措施進(jìn)行探討，確保解決數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行過程中面臨的困境，進(jìn)而提升數(shù)控機(jī)床運(yùn)行性能。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;特殊振動(dòng);排除

引言：數(shù)控機(jī)床震動(dòng)情況，一定程度上與軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)，在軸承運(yùn)行疲勞狀態(tài)下，影響到數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行效果，相關(guān)研究人員對(duì)數(shù)控機(jī)床震動(dòng)故障問題，不斷進(jìn)行探究，確保探尋出行之有效的故障排除方法。因此，本文進(jìn)一步就數(shù)控機(jī)床振動(dòng)情況進(jìn)行分析，以期提升數(shù)控機(jī)床運(yùn)行性能。

一、關(guān)于數(shù)控機(jī)床特殊振動(dòng)分析

（一）硬件故障

數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上相對(duì)復(fù)雜，對(duì)相關(guān)操作人員的專業(yè)水平要求較高。數(shù)控機(jī)床在實(shí)際工作運(yùn)行過程中，因不同故障問題，會(huì)導(dǎo)致機(jī)床停機(jī)現(xiàn)象，影響數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床發(fā)生硬件故障時(shí)，相關(guān)檢修人員要充分考慮是否是系統(tǒng)存儲(chǔ)器板出現(xiàn)問題，并采取具有針對(duì)性的維修措施，確保故障消除。

（二）軟件故障

數(shù)控機(jī)床軟件故障通常與系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的參數(shù)設(shè)置有關(guān)，一旦出現(xiàn)設(shè)置不當(dāng)?shù)牡胤?，相關(guān)人員需要及時(shí)調(diào)整好參數(shù)設(shè)置，第一時(shí)間消除故障，避免系統(tǒng)處于故障循環(huán)狀態(tài)。特殊狀況下，可能出現(xiàn)偶然因素影響數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，存在開機(jī)死機(jī)的問題，此類情況發(fā)生時(shí)，也與機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置有關(guān)，相關(guān)檢修人員可采取強(qiáng)制復(fù)位的方式，排除故障隱患[1]。對(duì)于數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)，發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，檢修人員要全面分析故障發(fā)生原因，確認(rèn)是否與極限值的設(shè)定有關(guān)，仔細(xì)檢查程序參數(shù)數(shù)值變化;此類故障發(fā)生的主要原因與補(bǔ)償值的輸入有直接的關(guān)系，檢修人員需要對(duì)軟件限位進(jìn)行控制，確保將補(bǔ)償值調(diào)整到正常狀態(tài)下，及時(shí)排除故障，確保數(shù)控機(jī)床處于正常的運(yùn)行狀態(tài)下。

相關(guān)研究人員在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床存在限制操作的問題，通過強(qiáng)制啟動(dòng)才可以恢復(fù)啟動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)過實(shí)踐分析，發(fā)現(xiàn)此類故障的出現(xiàn)，與人為操作失誤有直接的關(guān)系，相關(guān)操作人員，在具體操作過程中，需要嚴(yán)格按照操作程序進(jìn)行操作，避免人為失誤因素造成數(shù)控機(jī)床運(yùn)行不暢的問題。另外，相關(guān)研究人員在實(shí)踐研究中發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床存在特殊震動(dòng)故障，嚴(yán)重影響到數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行，降低機(jī)床自身的運(yùn)行性能，基于軸承震動(dòng)疲勞的損壞，發(fā)生特殊的震動(dòng)故障，部分研究人員針對(duì)此類問題，采用的是有限元分析法，對(duì)數(shù)控車床的軸承熱力耦合疲勞壽命進(jìn)行研究，一定程度上為數(shù)控機(jī)床主軸振動(dòng)疲勞性進(jìn)行優(yōu)化分析提供了有力的參考?；诖?，就數(shù)控機(jī)床軸承振動(dòng)情況進(jìn)行分析，數(shù)控機(jī)床主軸在運(yùn)行過程中，結(jié)構(gòu)上的振動(dòng)直接影響數(shù)控機(jī)床整體結(jié)構(gòu)性能，相關(guān)研究人員分析表明，此種振動(dòng)特性決定了結(jié)構(gòu)在不同荷載情況下，對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行性能的影響。

有研究人員通過構(gòu)建參數(shù)三位模型進(jìn)行分析，同時(shí)結(jié)合有限元方法聯(lián)合進(jìn)行分析。在邊界條件設(shè)定上，保證軸承外圈設(shè)定為固定的約束狀態(tài)，將軸承內(nèi)圈設(shè)定轉(zhuǎn)速為10000rpm，在有限分析法作用下，在設(shè)定結(jié)構(gòu)邊界約束條件后，在靜應(yīng)力模塊中設(shè)定了平均應(yīng)力模塊，通過精確計(jì)算后得出，通過對(duì)軸承響應(yīng)分析和軸承疲勞壽命的分析，為軸承數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置，提供了一定的參考價(jià)值，進(jìn)一步優(yōu)化了后續(xù)振動(dòng)排除方案的制定，提供依據(jù)支持。

二、數(shù)控機(jī)床特殊振動(dòng)排除分析

（一）故障現(xiàn)象

相關(guān)檢修人員，在檢修實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床在移動(dòng)過程中，存在軸振動(dòng)和切削振動(dòng)的現(xiàn)象，直接影響到數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工質(zhì)量。數(shù)控加工作為機(jī)械制造業(yè)中一項(xiàng)先進(jìn)加工技術(shù)，可保證機(jī)械零件加工質(zhì)量，大大提高工作效率，然而只有保證數(shù)控車床處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，才可以保證數(shù)控機(jī)床加工的穩(wěn)定性，進(jìn)而提升機(jī)械加工質(zhì)量，延長(zhǎng)數(shù)控機(jī)床使用壽命。通常情況下，機(jī)械零件的加工，受加工精度和質(zhì)量因素影響，確保最終的零件成品符合幾何參數(shù)設(shè)計(jì)，因此，數(shù)控機(jī)床軸振動(dòng)問題，關(guān)乎到數(shù)控機(jī)床加工誤差，相關(guān)人員要提高對(duì)數(shù)控機(jī)床特殊振動(dòng)故障排除的重視程度，以便于進(jìn)一步提升機(jī)械零件加工精度，將誤差控制在合理范圍內(nèi)。

（二）故障檢查

相關(guān)研究人員在振動(dòng)故障排除上，要加強(qiáng)對(duì)輸出電流和電壓的控制，將位置偏差和速度波動(dòng)控制在合理范圍內(nèi)，確保伺服驅(qū)動(dòng)有電壓和電流輸出，及時(shí)觀察信號(hào)變化情況，加強(qiáng)對(duì)溫度、時(shí)間、結(jié)構(gòu)老化等因素的考慮，避免機(jī)械擾動(dòng)產(chǎn)生反饋信號(hào)，同時(shí)，檢修人員確保軸轉(zhuǎn)矩能力，將參數(shù)比值控制在合理范圍內(nèi)，避免造成伺服故障問題，確認(rèn)故障原因的發(fā)生后，采取具有針對(duì)性的故障排除方法。

（三）故障排除分析

現(xiàn)階段數(shù)控機(jī)床主要采用的是FANUC系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)編程支持下，完成機(jī)械零件的加工，在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過程中，對(duì)零件切削速度和精度均有直接的關(guān)系，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)要求較高，基于此，檢修人員可采取計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行定位的方式，加強(qiáng)對(duì)軸振動(dòng)的控制，從而提升數(shù)控機(jī)床的切削能力，更好提升機(jī)械零件加工的精確度，保證機(jī)械零件符合行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)支持下，數(shù)控機(jī)床種類繁多，提升數(shù)控機(jī)床切削能力，排除結(jié)構(gòu)軸振動(dòng)故障，成為行業(yè)重點(diǎn)探究的問題[2]?；诖?，在實(shí)際檢修數(shù)控機(jī)床故障過程中，相關(guān)檢修人員，必須提升對(duì)軸承振動(dòng)等特殊振動(dòng)的考量，進(jìn)而解決機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速緩慢的問題，提升機(jī)械加工處理工藝水平，減少機(jī)械加工產(chǎn)生的誤差，機(jī)械行業(yè)可以考慮在機(jī)床系統(tǒng)中安裝振動(dòng)控制，從而加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床零部件振動(dòng)的控制，避免引發(fā)機(jī)床與地面之間的振動(dòng)。另外，在數(shù)控機(jī)床安裝過程中，相關(guān)人員要做好振動(dòng)幅度的計(jì)算，將機(jī)床振動(dòng)概率控制在最小范圍內(nèi)。

結(jié)論：綜上所述，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛，加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床特殊振動(dòng)的控制，可全面提升機(jī)床機(jī)械加工的能力，相關(guān)檢修人員要定期開展檢修工作，加強(qiáng)對(duì)故障隱患的排查，確保數(shù)控機(jī)床始終處于良好的運(yùn)行狀態(tài)下。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈明明，李榮，劉祖國(guó).數(shù)控機(jī)床軸承結(jié)構(gòu)振動(dòng)諧響應(yīng)及疲勞壽命研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2019（11）：143-147.

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