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論數控機床的爬行與振動
論文摘要:文章對數控機床的爬行與振動故障原因作了簡單分析，指出一些診斷排故的方法和策略
數控機床是集機、電、液、氣、光等為一體的自動化機床，經各部分的執行功能，最后共同完成機械執行機構的移動、轉動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，實現切削加工任務。工作時，各項功能相互結合，發生故障時也混在一起，故障現象和原因并非簡單一一對應。一種故障現象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現，數控機床的爬行與振動就是一個明顯的例子。
數控機床進給伺服系統所驅動的移動部件在低速運行時，出現移動部件開始不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，如此周而復始，這種移動部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動現象，稱為爬行；而當其高速運行時，移動部件又出現明顯的振動。這一故障現象就是典型的進給系統的爬行與振動故障。
造成這類故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現了故障所導致，也可能是進給系統電氣部分出現了問題，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會產生爬行故障。
一、分析機械部分原因與對策
因為數控機床低速運行時的爬行現象往往取決于機械傳動部分的特性，高速時的振動又通常與進給傳動鏈中運動副的預緊力有關，由此數控機床的爬行與振動故障可能會在機械部分。
如果在機械部分，首先應該檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副，如果導軌副的動、靜摩擦系數大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數控機床的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果導軌間隙調整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導軌副應著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導軌可檢查有否雜質或異物阻礙導軌副運動，對于滾動導軌則應檢查預緊措施是否良好。關注導軌副的潤滑也有助于分析爬行問題，導軌副潤滑狀態不好，導軌的潤滑油不足夠，致使溜板爬行。這時，添加潤滑油，且采用具有防爬作用的導軌潤滑油是一種非常有效的措施。這種導軌潤滑油中有極性添加劑，能在導軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導軌的摩擦特性防止爬行。
其次，要檢查進給傳動鏈。因為在進給系統中，伺服驅動裝置到移動部件之間必定要經過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會使工作臺在進給運動中出現爬行。通過調整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊力，調整松動環節，調整補償環節，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉和拉壓剛度（即提高其傳動剛度），對于提高運動精度，消除爬行非常有益；另外傳動鏈太長，傳動軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個排查。
二、分析進給伺服系統原因與對策
如果故障原因在進給伺服系統，則需分別檢查伺服系統中各有關環節。數控機床的爬行與振動問題屬于速度問題，與進給速度密切相關，所以也就離不開分析進給伺服系統的速度環，檢查速度調節器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調節器自身故障。根據故障特點（如振動周期與進給速度是否成比例變化）檢查電動機或測速發電機表面是否光整；還可檢查系統插補精度是否太差，檢查速度環增益是否太高；與位置控制有關的系統參數設定有無錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設定是否正確；增益電位器調整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應對這些環節逐項檢查、分類排除。
三、其它因素
有時故障既不是機械部分的原因，又不是進給伺服系統的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC 6M系統數控機床在一次切削加工時出現過載爬行。經過仔細核查，發現電動機故障引起過載，更換電動機過載消除，可爬行還是存在。先從機床著手尋找故障原因，結果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統確認無故障，隨后對加工程序進行檢查，發現工件曲線的加工，采用細微分段圓弧逼近來實現，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進行一次到位停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將G61改為G64指令連續切削，爬行消除。
如果故障既有機械部分的原因，又有進給伺服系統的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進行多方面的檢測，運用機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。
數控機床是技術密集和知識密集的設備，故障現象是多樣的，其表現形式也沒有簡單的規律可遵循，這就要求維修的技術人員要有電子技術、計算機技術、電氣自動化技術、檢測技術、機械理論與實踐技術、液壓與氣動等較全面的綜合技術知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。
參考文獻：
1、蔣建強數控機床故障診斷與維修北京：電子工業出版社2006
2、張秀玲數控機床維修技師手冊北京：機械工業出版社2006
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