臥車震紋故障分析與處理

陳艷芳

【摘 要】 加工時出現(xiàn)震紋現(xiàn)象是數(shù)控臥車在車削加工中最常見故障之一。本文主要ST-130H數(shù)控臥式車床加工軸類、盤類工件時出現(xiàn)震紋的主要影響因素以及處理過程加以概述，并提出了解決此類故障的方法。

【關(guān) 鍵 詞】數(shù)控臥式車床；震紋；影響因素；故障處理

【中圖分類號】TG519.1【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0214-01

一、概述

該設(shè)備主要用于機車、地鐵驅(qū)動配件軸類、盤類零件加工（可達(dá)IT6精度）。其最大切削直徑為630mm，最大切削長度為3000mm。

ST-130H數(shù)控臥車結(jié)構(gòu)如圖所示，其主要由床身、主軸箱、尾座、數(shù)控系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等組成。

1.1震紋的定義

震紋是工件表面沿母線方向有一條條直線痕跡，自工件橫剖面來看，周邊呈近似正弦波的曲線，如圖1所示。

1.2 震紋的由來及特征

車削是利用刀片和工件之間的相對運動以去除工件表面多余的材料的加工過程。從被加工零件的形成過程可知，在車削加工時，車刀與工件之間存在著振動，將致使刀具與工件之間產(chǎn)生相對位移，改變了它們之間的正確關(guān)系，就會在加工表面留下震紋。

工件表面出現(xiàn)震紋最明顯的特征就是車床進(jìn)行車削加工時產(chǎn)生的進(jìn)給量不規(guī)則；另外在機床靜止?fàn)顟B(tài)下，用手觸摸加工完的工件外表面，會感覺其表面有波浪起伏的波紋；再者用粉筆在工件外表面均勻涂抹，可以清晰地分辨出外圓表面紋路。由此可確認(rèn)是震紋故障。

二、震紋故障的分析處理過程

2.1直波紋故障的分析

由上節(jié)可以知道震紋的產(chǎn)生主要是由于車刀片與工件之間的相對運動不正確所引起的，可能導(dǎo)致兩者之間不正確相對運動主要因素在于機床、主軸箱、尾座、工件三個方面。

根據(jù)以往的維修經(jīng)驗，臺灣喬福數(shù)控臥式車床加工工件出現(xiàn)震紋應(yīng)考慮以下幾個方面的因素：第一、床身水平問題；第二、機床尾座壓力流量；第三、主軸軸承鎖緊；第四、尾座主軸；第五、切削刀片；第六、其它可能的影響因素。

2.1.1檢查機床水平

機床導(dǎo)軌是斜面導(dǎo)軌，60度，沒有專用的角度平尺，不能直接較正水平。找來卡在刀盤上的專用平板，夾在刀盤任意一個刀具位置上，較出來的水平是刀盤的；此時，Z軸上下移支，水平無變化，可以確定Z軸方向水平?jīng)]有問題，可作為床身水平。再較出橫向水平，顯示尾座高，移動X軸找N點較水平，總出數(shù)據(jù)顯示尾高頭低。在移動X軸時調(diào)出監(jiān)控畫面，X軸負(fù)載正常，從而排除X軸鑲條負(fù)載過大的故障。調(diào)整橫向水平，調(diào)到中間高，兩頭低，同時調(diào)整縱向水平，保證縱向的同時，橫向水平中間位置高約0.02MM。

2.1.2調(diào)整機床尾座壓力流量

考慮到在頂工件狀態(tài)下，系統(tǒng)壓力有可能不足，頂?shù)焦ぜ笪沧泻笸爽F(xiàn)象，說明尾座的液壓鎖緊塊壓力不夠，調(diào)慢頂尖速度也就是間接地把流量分流液壓鎖緊塊，但是頂尖工作壓力不變（保持在4Mpa）。

2.1.3主軸軸承鎖緊調(diào)整

在調(diào)整鎖緊大螺母時，邊調(diào)整邊運轉(zhuǎn)動主軸，保證不出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，稍微鎖緊后重新緊固大螺母上的緊定螺釘。

2.1.4尾座主軸調(diào)整

拆下尾座主軸，更換角度軸承，型號：BS35/72/15.2RSZ P4A.UM，雙列滾柱軸承：NN3014K/W33 P5.角度軸承有4個，裝配方式是3正一反，更換為7207B/P5。角度由原來的85度該為現(xiàn)在的90度，加大軸向承受力。因為改軸承后，尾座主軸后面的軸承位置有變化，要加墊頂?shù)捷S承，不能有軸向竄動，并要保證下次維修時能方便拆卸。雙列滾柱軸承 主要承受徑向力，其預(yù)緊的好壞直接影響尾座的使用質(zhì)量。預(yù)緊方式是調(diào)整前面的并帽和后面的并帽，前并帽用來壓緊，后并帽可以退位置。

2.1.5更換車削刀片

把切削刀片由原來的R1.2更換至R0.8，試車時轉(zhuǎn)速調(diào)到300左右，進(jìn)給量調(diào)整為0.35.

2.1.6其它可能的影響因素

針對其它可能的影響因素，按照先機械后電氣的故障處理順序進(jìn)行排查：使用百分表檢查Z軸反向間隙，必要時可調(diào)整反向間隙補償量No . 185，可以通過數(shù)控系統(tǒng)對機械間隙進(jìn)行補償；檢查電機負(fù)載慣量比，可發(fā)現(xiàn)伺服電機負(fù)載過大，且越靠近主軸側(cè)負(fù)載越大，排除切屑量過大或進(jìn)給速度過快的影響，適當(dāng)減小切屑量和進(jìn)給速度，觀察電機負(fù)載仍然較大，檢查機械潤滑情況，沒有明顯潤滑不良狀況，但是發(fā)現(xiàn)Z軸防護(hù)板變形，在Z軸運行到靠近主軸側(cè)時，變形防護(hù)板擠壓造成機械負(fù)載增大，機床爬行，調(diào)整防護(hù)板后Z軸抖動現(xiàn)象消失。

系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化可改善因機械特性造成的故障現(xiàn)象，位置環(huán)伺服增益No .182，適當(dāng)增大伺服增益可有效優(yōu)化因動靜摩擦系數(shù)差異引起機床爬行，所以在保證機床不會產(chǎn)生振動的情況下，盡量設(shè)置伺服增益為較大值，機床反應(yīng)速度較快，跟隨誤差、定位誤差和輪廓誤差都能減小。

排除光柵故障的過程需將全閉環(huán)改為半閉環(huán)，現(xiàn)將步驟介紹一下：

1）將參數(shù)No.1815#1有關(guān)Z軸參數(shù)OPT改為“0”；

2）修改柔性傳動比（No.2084/ No.2085），該參數(shù)可通過如下公式設(shè)定： n/m=電動機旋轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)時希望的脈沖數(shù)/電動機旋轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)時位置反饋的脈沖數(shù)=參考計數(shù)器容量（NO.1821）/1000000 （最小公約數(shù)）。

3）位置脈沖數(shù)No.2024=12500。

修改完成后，執(zhí)行回零操作，再觀察Z軸運行狀態(tài)，如果振動消失可排除光柵故障可能，否則為光柵故障。

三、結(jié)論

在處理類似故障過程中可靈活應(yīng)用，如在本例中，加工工件出現(xiàn)震紋是由于機床Z軸抖動引起的，抖動現(xiàn)象只出現(xiàn)在車軸靠近主軸部分，如果是反向間隙應(yīng)該整個過程都會出現(xiàn)，在處理過程中，應(yīng)全面仔細(xì)觀察分析，判別故障點，快速準(zhǔn)確地處理故障。

參考文獻(xiàn)

[1] 《HTC63/80n系列 數(shù)控車床使用說明書》