龙门式加工中心x轴爬行与振动故障排除

　　摘　要：从机械和电器两个方面分析数控机床传动系统爬行与振动的原因，并结合实例说明故障诊断过程。
　　关键词：数控设备；爬行；振动；诊断
　　爬行与振动故障通常发生在机械传动部件和进给伺服系统。进给系统低速时的爬行与机械传动部件的特性有关；机床在高速时的振动通常与进给传动链中的滚珠丝杠或导轨的预紧力或机床的供油系统故障有关。而爬行和振动与伺服进给系统的进给速度及位置、控制系统的“增益”相关联。若造成爬行或振动的原因在机械部分，应首先去检查机床导轨面和副侧面，因移动部件所受的摩擦阻力主要来自与导轨副侧面，导轨副侧面的动态、静态摩擦因数大，且其差值也大，容易造成爬行和振动。目前数控机床广泛采用了滚动导轨、静压导轨或塑料贴膜导轨模。如果导轨副侧的间隙调整不好，过紧或太松就会造成爬行和振动。对于静压导轨应着重检查静压是否建立；对于塑料贴膜导轨可检查导轨面是否有杂质或异物；对于滚动导轨则应检查导轨副侧的预紧情况。
　　其次，还要检查进给传动链。有效提高传动链的传动刚性，对于提高运动精度、消除爬行是非常有益的。另外，克服爬行除了在系统中引入阻尼、变更系统的动力特性以外，从摩擦学的角度来分析Z有效的方法就是通过改善润滑或变更润滑指数以改变摩擦因数。有时候就是因为导轨润滑状态不好而引起爬行和振动。采用具有防爬作用的导轨润滑油也是一种非常有效的办法及措施。如国产（68号导轨油及进口N32号抗摩油）等，其能在导轨表面形成不易破裂的油膜，从而改善及减小摩擦因数。
　　如果故障原因在伺服系统，那么首先确认振动周期与进给速度是否成比例变化。如果成比例变化，则故障的起源可能是机床、电机、检测元件不良；如果不成比例且有固定规律，则大多数是与位置控制系统有关的参数发生了变化有关。如果位置环增益参数设置变大，则机床也会发生振动，在调整该参数时应注意位置的准确性、平稳性，其中系统快速响应性和稳定性是要解决的一对矛盾。当系统调到快速响应的临界再增大增益的时候，系统就会振荡。在数控机床应用中，首先要考虑的是位置控制单元的准确性和系统的稳定性。所以，位置环增益的设置值不能太大，应按照机床标准值设定。若机床发生振动，首先要适度减小位置环增益。
　　1　实例分析
　　（1）一台Fanuc15m龙门式加工中心在运行过程中进给系统出现爬行和振动。警示内容分别是SV001、SV003，翻译为：伺服电机检查出过负荷，在速度控制电路中过电流被检出。经过检查机械方面没有发现问题，因而机床爬行属于电机伺服系统问题。重点分析速度控制环。数控机床的速度环是由速度调节反馈再通过系统处理来完成的，故应从梯形图中检查给定信号及反馈信息来查找原因。检查位置偏差记数器输出速度信号，用示波器测量伺服驱动。如果模拟信号本身就是有一个周期的振动信号，说明速度控制单元没有问题，而是位置控制环有问题，重点检查控制环的转换器。如果控制环的转换器信号没有周期性波形，那么一定是伺服电机和检测元件等部分有了问题。由于机床存在振动，机床的速度在激烈的振荡中检测电机反馈的波形出现没有规律的波形，可以判断机床的振动与伺服电机的速度控制部分存在因果关系。
　　先检查伺服电机是否有故障。用常规的检查方法，将x轴伺服电机拆卸，观察碳刷、编码器表面情况，判断电机轴承有无异常，发现碳刷下的碳粉及灰层油腻很多，造成电机瞬间电流磁场过大，过电流，出现了报警。处理的方法是用细毛刷小心谨慎清理碳粉及灰层油腻，然后用无水酒精擦试后，再进行烘干处理。安装调试后振动消失，报警消除。
　　（2）一台Fanuc-OM龙门式加工中心在使用中y轴出现异常响声及振动，出现报警426#，内容为：速度位置检出异常，脉冲编码器异常，机床停止工作。关机后再开机机床工作一段，上述情况依然存在。检查y轴丝杠检查两端轴承没有问题。将电器箱打开，检查y轴驱动，把y轴驱动断开报警消失，说明y轴编码器有了问题。将y轴伺服电机的编码器断开拔下插头，发现编码器里有了粉尘及油腻。确定处理的方法一：用无水酒精清洗，自然吹干；处理的方法二：更换编码器。用方案处理后安装试机报警消失，连续工作无报警，故障彻底排除。
　　2　结束语
　　在处理的这两个实例中，伺服电机的低速爬行、高速振动都可能出现过电流报警，产生的每一个报警都要做认真的分析和评判，依据警示内容一项一项去寻找和分析处理的方式方法，才可获得每一次处理问题的成功。
　　事实上维修人员的素质也直接决定了维修效率和效果。为了提高数控设备的效率，要重视日常的维护保养，一旦出现故障要快速诊断、及时排除。在实践工作中，要勤思考、勤学习，积累丰富的经验，在实践中不断提高理论知识水平，充实自我，提高综合素质，才能更好地为生产服务。
　　参考文献：
　　【1】周炳文.实用数控机床故障诊断及维修技术500例[M].北京:中国知识出版社，2006:210-220．
　　【2】秦国锋.加工中心A轴爬行的消除和主轴的定位夹紧【J】.组合机床与自动化加工技术，1998（3）:32-36.