數(shù)控機(jī)床在工作時(shí)常出現(xiàn)由于進(jìn)給伺服系統(tǒng)原因造成的機(jī)床故障,此類(lèi)故障出現(xiàn)的常見(jiàn)形式有爬行、抖動(dòng)、伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)、過(guò)載、工件尺寸無(wú)規(guī)律偏差等。針對(duì)這些典型故障,采用一定的機(jī)床維修技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)快速排除此類(lèi)故障。
數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是以數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)為控制對(duì)象,以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng),又稱位置隨動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)或進(jìn)給伺服單元。在數(shù)控機(jī)床中,進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié),它接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令,經(jīng)變換、放大后,由電動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)或溜板沿某一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng),通過(guò)軸的聯(lián)動(dòng)使刀具相對(duì)工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng),從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。
伺服進(jìn)給系統(tǒng)常見(jiàn)故障形式
1.1 爬行
一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過(guò)低及外加負(fù)載過(guò)大等因素所致。尤其要注意的是,伺服和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器,由于連接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷,如裂紋、磨損、斷裂等,造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)或伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步,從而使進(jìn)給忽快忽慢,產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
1.2抖動(dòng)
在進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象,其可能原因有:1、接線端子接觸不良,如緊固的螺釘松動(dòng);2、位置控制信號(hào)受到干擾,如屏蔽不好等;3、測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定,如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等。如果竄動(dòng)發(fā)生在正、反向運(yùn)動(dòng)的瞬間,則一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或者伺服系統(tǒng)增益過(guò)大引起。
1.3 過(guò)載
當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載過(guò)大、參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤、頻繁正、反向運(yùn)動(dòng)以及進(jìn)給傳動(dòng)鏈潤(rùn)滑狀態(tài)不良時(shí),均會(huì)引起過(guò)載的故障。此故障一般機(jī)床可以自行診斷出來(lái),并在CRT顯示屏上顯示過(guò)載、過(guò)熱或過(guò)電流報(bào)警。同時(shí),在進(jìn)給伺服模塊上用指示燈或者數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)單元過(guò)載、過(guò)電流等報(bào)警信息。
1.4 伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)
當(dāng)速度、位置控制信號(hào)未輸出、或者使能信號(hào)(即伺服允許信號(hào),一般為DC+24V繼電器線圈電壓)未接通以及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障都會(huì)造成此故障。此時(shí)應(yīng)查閱電氣圖紙,測(cè)量數(shù)控裝置的指令輸出端子的信號(hào)是否正常,通過(guò)CRT觀察I/O狀態(tài),分析機(jī)床PLC梯形圖,以確定進(jìn)給軸的啟動(dòng)條件,觀察如潤(rùn)滑、冷卻等是否滿足。如是進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障則用交換法,可判斷出相應(yīng)單元是否有故障。
進(jìn)給伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障典型案例分析
案例1. 故障現(xiàn)象:一臺(tái)配套SIEMENS 840D系統(tǒng)的加工中心在自動(dòng)加工過(guò)程中,Y軸有抖動(dòng)現(xiàn)象,加工零件表面不光滑。
故障診斷與處理:為了判定故障原因,將機(jī)床操作方式置于手動(dòng)方式,用手搖脈沖發(fā)生器控制Y軸進(jìn)給,在JOG方式下,來(lái)回移動(dòng)Y軸,發(fā)現(xiàn)Y軸仍有振動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)以上現(xiàn)象,分析可能的原因如下:
?、匐妱?dòng)機(jī)負(fù)載過(guò)大;②機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)故障;③系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合適;④伺服電動(dòng)機(jī)故障;⑤反饋電纜故障等;
維修時(shí)首先檢查系統(tǒng)參數(shù)(加速度、增益、積分時(shí)間等參數(shù))的設(shè)定,發(fā)現(xiàn)與故障前的設(shè)定完全一致,因此可以初步判斷,Y軸的抖動(dòng)與參數(shù)的設(shè)定無(wú)關(guān)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證,維修時(shí)在記錄了原設(shè)定參數(shù)前提下,將以上參數(shù)進(jìn)行了重新調(diào)節(jié)與試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)故障依然存在,證明了判斷的正確性。
在以上基礎(chǔ)上,將參數(shù)設(shè)定值重新回到原設(shè)定后,依據(jù)由易到難的原則,對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)行檢查。首先對(duì)導(dǎo)軌潤(rùn)滑進(jìn)行檢查,導(dǎo)軌潤(rùn)滑正常,進(jìn)一步檢查絲杠、電機(jī)、聯(lián)軸節(jié)部件,發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)有松動(dòng)現(xiàn)象,重新擰緊聯(lián)軸節(jié)后,開(kāi)機(jī)試驗(yàn),故障現(xiàn)象消失,機(jī)床恢復(fù)正常工作。
案例2. 故障現(xiàn)象:一臺(tái)配套FIDIA C2系統(tǒng)數(shù)控立柱移動(dòng)床身銑床,加工零件時(shí)零件表面產(chǎn)生波紋。
故障診斷與處理:依據(jù)故障現(xiàn)象,產(chǎn)生該故障可能有一下幾方面的原因:
①機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理;②機(jī)床信號(hào)線、反饋線屏蔽不好;③驅(qū)動(dòng)模塊故障;④電動(dòng)機(jī)故障;⑤傳動(dòng)皮帶及軸承磨損故障;⑥導(dǎo)軌潤(rùn)滑故障;⑦裝卸刀頂?shù)稐U頂住主軸故障;
維修時(shí)首先檢查系統(tǒng)參數(shù),比較后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)未發(fā)生更改現(xiàn)象,修改參數(shù)反復(fù)試驗(yàn)故障依然存在,檢查伺服模塊、信號(hào)電纜,未發(fā)現(xiàn)故障;檢查導(dǎo)軌、絲杠、軸承、均正常,當(dāng)用手盤(pán)動(dòng)主軸發(fā)現(xiàn)因反向空程引起主軸顫動(dòng),用百分表檢測(cè)主軸有竄動(dòng)現(xiàn)象,因此可以斷定上述故障由主軸顫動(dòng)引起,分解主軸發(fā)現(xiàn)主軸與銅套間隙較大,這直接影響了回轉(zhuǎn)精度;更換主軸軸承并調(diào)整滾動(dòng)軸承內(nèi)外環(huán)間隙,使?jié)L動(dòng)體與軸承接觸處產(chǎn)生初始彈性變形,防止間隙因使用過(guò)程載荷加大而加大,裝配后試車(chē)該故障排除。
案例3. 故障現(xiàn)象:一臺(tái)配套SIEMENS 840D 系統(tǒng),采用全閉環(huán)控制數(shù)控龍門(mén)銑床,在自動(dòng)加工過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)所加工零件在Z方向上尺寸偏差0.3mm左右。
故障診斷與處理:根據(jù)故障現(xiàn)象,產(chǎn)生故障原因可能有以下幾個(gè)方面:
①操作工對(duì)刀是否正確;②程序有無(wú)錯(cuò)誤;③回零擋塊有無(wú)松動(dòng);④伺服系統(tǒng)有無(wú)故障;⑤機(jī)械傳動(dòng)部分有無(wú)松動(dòng)、間隙;
依據(jù)以上幾方面的原因,逐項(xiàng)進(jìn)行檢查,因零件只是Z向偏差,首先檢查對(duì)刀是否正確,經(jīng)檢查設(shè)置正確;檢查程序未發(fā)現(xiàn)出錯(cuò);利用PLC診斷功能,機(jī)床回零各I/O點(diǎn)狀態(tài)正常;該設(shè)備配備SIEMENS 611D驅(qū)動(dòng),先檢查位控板和位置檢測(cè)元件,更換一新位控板,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)零件Z向尺寸偏差現(xiàn)象消失。至此該故障得以排除。
數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服類(lèi)故障在日常的維修工作中經(jīng)常會(huì)遇到,其原因也是多方面的,在排除時(shí)要進(jìn)行多方面的檢測(cè),耐心細(xì)致的分析和診斷,直至找出故障原因。