數(shù)控機床在工作時常出現(xiàn)由于進給伺服系統(tǒng)原因造成的機床故障,此類故障出現(xiàn)的常見形式有爬行、抖動、伺服電動機不轉(zhuǎn)、過載、工件尺寸無規(guī)律偏差等。針對這些典型故障,采用一定的機床維修技術(shù),可以實現(xiàn)快速排除此類故障。
數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)是以數(shù)控機床的各坐標為控制對象,以機床移動部件的位置和速度為控制量的自動控制系統(tǒng),又稱位置隨動系統(tǒng)、進給伺服機構(gòu)或進給伺服單元。在數(shù)控機床中,進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機床本體的聯(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,由電動機經(jīng)機械傳動機構(gòu)驅(qū)動機床的工作臺或溜板沿某一坐標軸運動,通過軸的聯(lián)動使刀具相對工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機械運動,從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。
伺服進給系統(tǒng)常見故障形式
1.1 爬行
一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過低及外加負載過大等因素所致。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)動或伺服電動機的轉(zhuǎn)動不同步,從而使進給忽快忽慢,產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
1.2抖動
在進給時出現(xiàn)抖動現(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;2、位置控制信號受到干擾,如屏蔽不好等;3、測速信號不穩(wěn)定,如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等。如果竄動發(fā)生在正、反向運動的瞬間,則一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或者伺服系統(tǒng)增益過大引起。
1.3 過載
當進給運動的負載過大、參數(shù)設(shè)定錯誤、頻繁正、反向運動以及進給傳動鏈潤滑狀態(tài)不良時,均會引起過載的故障。此故障一般機床可以自行診斷出來,并在CRT顯示屏上顯示過載、過熱或過電流報警。同時,在進給伺服模塊上用指示燈或者數(shù)碼管顯示驅(qū)動單元過載、過電流等報警信息。
1.4 伺服電動機不轉(zhuǎn)
當速度、位置控制信號未輸出、或者使能信號(即伺服允許信號,一般為DC+24V繼電器線圈電壓)未接通以及進給驅(qū)動單元故障都會造成此故障。此時應(yīng)查閱電氣圖紙,測量數(shù)控裝置的指令輸出端子的信號是否正常,通過CRT觀察I/O狀態(tài),分析機床PLC梯形圖,以確定進給軸的啟動條件,觀察如潤滑、冷卻等是否滿足。如是進給驅(qū)動單元故障則用交換法,可判斷出相應(yīng)單元是否有故障。
進給伺服系統(tǒng)常見故障典型案例分析
案例1. 故障現(xiàn)象:一臺配套SIEMENS 840D系統(tǒng)的加工中心在自動加工過程中,Y軸有抖動現(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,將機床操作方式置于手動方式,用手搖脈沖發(fā)生器控制Y軸進給,在JOG方式下,來回移動Y軸,發(fā)現(xiàn)Y軸仍有振動現(xiàn)象。根據(jù)以上現(xiàn)象,分析可能的原因如下:
?、匐妱訖C負載過大;②機械傳動系統(tǒng)故障;③系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合適;④伺服電動機故障;⑤反饋電纜故障等;
維修時首先檢查系統(tǒng)參數(shù)(加速度、增益、積分時間等參數(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軸的抖動與參數(shù)的設(shè)定無關(guān)。為了進一步驗證,維修時在記錄了原設(shè)定參數(shù)前提下,將以上參數(shù)進行了重新調(diào)節(jié)與試驗,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,對進給伺服系統(tǒng)進行檢查。首先對導(dǎo)軌潤滑進行檢查,導(dǎo)軌潤滑正常,進一步檢查絲杠、電機、聯(lián)軸節(jié)部件,發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)有松動現(xiàn)象,重新擰緊聯(lián)軸節(jié)后,開機試驗,故障現(xiàn)象消失,機床恢復(fù)正常工作。
案例2. 故障現(xiàn)象:一臺配套FIDIA C2系統(tǒng)數(shù)控立柱移動床身銑床,加工零件時零件表面產(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機床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理;②機床信號線、反饋線屏蔽不好;③驅(qū)動模塊故障;④電動機故障;⑤傳動皮帶及軸承磨損故障;⑥導(dǎo)軌潤滑故障;⑦裝卸刀頂?shù)稐U頂住主軸故障;
維修時首先檢查系統(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)試驗故障依然存在,檢查伺服模塊、信號電纜,未發(fā)現(xiàn)故障;檢查導(dǎo)軌、絲杠、軸承、均正常,當用手盤動主軸發(fā)現(xiàn)因反向空程引起主軸顫動,用百分表檢測主軸有竄動現(xiàn)象,因此可以斷定上述故障由主軸顫動引起,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)整滾動軸承內(nèi)外環(huán)間隙,使?jié)L動體與軸承接觸處產(chǎn)生初始彈性變形,防止間隙因使用過程載荷加大而加大,裝配后試車該故障排除。
案例3. 故障現(xiàn)象:一臺配套SIEMENS 840D 系統(tǒng),采用全閉環(huán)控制數(shù)控龍門銑床,在自動加工過程中,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方面:
①操作工對刀是否正確;②程序有無錯誤;③回零擋塊有無松動;④伺服系統(tǒng)有無故障;⑤機械傳動部分有無松動、間隙;
依據(jù)以上幾方面的原因,逐項進行檢查,因零件只是Z向偏差,首先檢查對刀是否正確,經(jīng)檢查設(shè)置正確;檢查程序未發(fā)現(xiàn)出錯;利用PLC診斷功能,機床回零各I/O點狀態(tài)正常;該設(shè)備配備SIEMENS 611D驅(qū)動,先檢查位控板和位置檢測元件,更換一新位控板,試驗發(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)控機床進給伺服類故障在日常的維修工作中經(jīng)常會遇到,其原因也是多方面的,在排除時要進行多方面的檢測,耐心細致的分析和診斷,直至找出故障原因。