數控鏜銑床爬行故障原因分析與處理

摘要：針對數控鏜銑床產生爬行故障的原因進行了深入分析，并重點對數控龍門鏜銑床產生爬行故障的原因進行了分析，提出了排除故障的具體措施和方法。

關鍵詞：數控鏜銑床 爬行 摩擦系數 靜壓區毛細管節流器

1 機床的爬行故障

機床的爬行故障是機床低速運動時的一種復雜的自激振動現象，經常發生在軋輥磨、龍門刨、鏜銑床等設備上，是一種大型設備常見故障。它的存在對機床的低速進給有很大影響，在機械加工過程中，將嚴重影響加工質量，將導致工件表面切削的不連續甚至更大的缺陷。這種故障還會導致機床達不到加工工藝要求，無法正常使用。于此同時，爬行故障也會對機床的檢驗工作產生不良的影響，甚至導致檢驗工作無法正常進行。導致爬行故障發生的原因很多也很復雜。機床液壓系統的穩定性，以及機床零部件表面加工質量等多種因素都產生機床 “爬行”現象，最終使機床的表面粗糙度、加工精度和定位精度等收到較大影響。

2 機床爬行故障的原因及排除方法

在理想化條件下，我們可以將機床的導軌和工作臺看做一個簡單的力學模型。如圖所示。1-工作臺驅動原件，2-工作臺，3-機床導軌，4-傳動系統環節。

由于工作臺2和機床導軌3之間存在有摩擦力，因此當驅動元件1由左向右向工作臺2運動時，在傳動系統環節就會發生一個微小的彈性變形，這就會使得工作臺2在運動上產生滯后性，也就是說驅動原件與工作臺2的運動有一定的時間間隔。這時如果工作臺2繼續向右運動，當傳動環節因運動產生的彈性形變所產生的力大于導軌和工作臺之間所產生的摩擦力時（KX＞F靜），由于KX＞F靜＞F動，對工作臺2進行受力分析可知，工作臺2受到的合外力水平向右，這時工作臺2加速向右運動，當系統處于受力在短時間平衡時，工作臺2速度達到最大值，之后系統形變量逐漸減小，當KX＜F動時，也就是當工作臺的合外力向左時，工作臺2變開始做減速運動，直到達到平衡，工作臺反復重復上面的過程，直到工作臺達到某一個驅動速度時，工作臺的震動停止開始進入穩定的工作狀態。綜合以上過程可知機床的爬行由停頓-滑動-停頓三個部分組成。機床在產生爬行時存在一個臨界速度，爬行區域的臨界變速可用下式表示。

公式歸結為：

VK-工作臺的爬行臨界速度；ΔF-動靜摩擦力差值；K0-傳動系統的當量剛度；m-工作臺及加工零件質量；φ-由導軌和傳動系統阻尼比ζ決定的系數。

從上面的公式中我們可以看出，爬行故障產生的原因可以歸結為以下幾個方面：①傳動系統4剛度越差，越容易產生爬行；②導軌間摩擦系數較大時易產生爬行；③傳動系統阻尼越小越易產生爬行；④運動件（包括工作臺和工件）質量越大，越容易產生。由上面的公式我們可以看出，動摩擦系數的增大vk會響應的減小，在這種情況下機床就會產生爬行現象。起床潤滑效果的好壞會使得動摩擦系數響應地發生改變，如果潤滑效果差，動摩擦系數變會響應變大。在實際生產中，導致動摩擦系數f的增大的主要原因有兩個。

2.1 機床導軌被鍵入的機床切屑液。由于機床導軌處有大量的潤滑油，這就會使得潤滑油混入導軌液體的可能性大大增加，一旦混入，這些切削液變會與潤滑油一起回流入靜壓油箱。一旦發生混入，我們可以在油箱的游標上清楚地看到分層現象，這是由于潤滑油的比重要小于切削液的比重，這就會使得大多數的切削液沉積到油箱的底部，在潤滑油與切削液之間的地方，正好是油泵吸油管所在的位置，當潤滑系統的油泵工作時，潤滑油和切削液變會一起被吸入油泵中，當這種混合液被輸送到導軌處時，就會使得切削液與X軸的潤滑油結合，這樣會導致潤滑油的潤滑效果變差，從而導致動摩擦系數增大，動摩擦系數的改變量減小，由公式可以得出，臨界速度也會隨之變小。x軸產生爬行。解決辦法，我們可以在加工過程中，我們可以使用適當的遮擋方法，來避免切削液的混入x軸導軌中。一旦發現混入了切削液，我們可以采取一下方法來排除故障。首先我們要更換靜壓油箱中的潤滑油，潤滑油更換后，反復運動工軸滑板，這樣可以完全從靜壓區、導軌上排出潤滑油和切削液的混合液。排出后，從新更換潤滑油，故障排除。

2.2 毛細節流器的堵塞會影響各個靜壓區的壓力，使之產生壓力差，從而使得滑板各點上浮的大小產生差別。動摩擦系數增大，變化量變小，臨界速度也隨之發生變化，導致爬行故障的發生。解決辦法：首先打開毛細節流器的閥門，取出異物，再將毛細節流管從新安裝。安裝好后，開通機床，測試各個靜壓力區的壓力值，使之達到0.5-0.9MPa，當壓力值超過或者低于這個區間，我們可以通過調節毛細節流器的長度把壓力值調到這個0.5-0.MPa。同時，我們可以采取定期更換更細的過濾網的方法防止再次堵塞的發生。

3 結束語

控機床作為高精尖的裝備，要找到發生故障的原因并進行正確處理，需要須遵循其特定規律。這就對機床的維修人員提出了更高的要求，維修人員應熟練掌握它的控制原理，在工作中不斷摸索，積累經驗，以便發生故障時做到及時準確的址理，確保數控設備。

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