數(shù)控機(jī)床的故障分析與對(duì)策

周增富

摘 要：機(jī)床爬行現(xiàn)象是機(jī)床常見(jiàn)故障之一，也是機(jī)械加工中難以解決的問(wèn)題之一，其危害特別大，我們必須采取有效措施加以防范。多年來(lái)，通過(guò)對(duì)機(jī)械加工中機(jī)床產(chǎn)生爬行現(xiàn)象時(shí)的觀(guān)察和統(tǒng)計(jì)分析，從中摸索出其產(chǎn)生爬行時(shí)的一些規(guī)律，找到了引起爬行的主要原因和解決辦法，本文就機(jī)械加工生產(chǎn)中機(jī)床爬行現(xiàn)象做一簡(jiǎn)單的闡述和分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)床爬行;機(jī)械故障;機(jī)械加工

數(shù)控機(jī)床的爬行故障是指進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)件在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中運(yùn)行速度為連續(xù)勻速的運(yùn)動(dòng)，但是當(dāng)其運(yùn)動(dòng)速度低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，就會(huì)打破勻速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，表現(xiàn)為時(shí)快時(shí)慢，忽走忽停，運(yùn)行過(guò)程中存在頓、跳的現(xiàn)象，這種故障就稱(chēng)之為爬行故障。爬行主要在低速運(yùn)行的情況下在傳動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行部件上出現(xiàn)，一般來(lái)說(shuō)，爬行程度較輕微的情況下是不容易被察覺(jué)的，明顯的爬行會(huì)表現(xiàn)為較大距離的跳動(dòng)。爬行故障可由多種原因引起，排除起來(lái)有一定的困難。

一、機(jī)床爬行故障的危害分析

爬行現(xiàn)象是機(jī)床低速運(yùn)行時(shí)較易出現(xiàn)的機(jī)械故障，主要是由于爬行破壞了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的均勻性，這不僅使被加工件精度和表面質(zhì)量下降，也會(huì)破壞液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，使機(jī)床導(dǎo)軌加速磨損，甚至產(chǎn)生廢品和事故.

在機(jī)械傳動(dòng)鏈中，軸與齒輪、凸輪與杠桿、絲杠與絲母等，在受力時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)及接觸變形，從而引起機(jī)床的爬行。如絲杠絲母副的絲杠直徑較小，絲母殼體壁厚較薄，可以產(chǎn)生爬行，對(duì)于重型機(jī)床，采用絲杠絲母副極易產(chǎn)生爬行。再者，傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)也會(huì)使機(jī)床產(chǎn)生爬行。

對(duì)于此類(lèi)集機(jī)、電、液等先進(jìn)技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，產(chǎn)生爬行的因素是很復(fù)雜很綜合的，機(jī)床的機(jī)、電、液中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都有可能引起機(jī)床爬行，而實(shí)際工況中如何消除爬行故障與機(jī)床使用維護(hù)保養(yǎng)有很大的關(guān)系，極為典型的是金屬切屑對(duì)運(yùn)動(dòng)副導(dǎo)軌拉傷到液壓油品質(zhì)等問(wèn)題對(duì)機(jī)床爬行故障的起因。

二、機(jī)床爬行故障的原因分析

在設(shè)計(jì)制造機(jī)床時(shí)，它的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛性和工作臺(tái)導(dǎo)軌承載能力是能都達(dá)到使用要求的，出現(xiàn)爬行在實(shí)際工作中我們主要考慮的是人力不可控或不容易控制的因素，這主要體現(xiàn)在機(jī)床導(dǎo)軌副的精度和靜壓系統(tǒng)兩方面。機(jī)床使用時(shí)維護(hù)保養(yǎng)不好如刮屑板損壞使金屬切屑直接進(jìn)入兩導(dǎo)軌面之間或液壓油雜質(zhì)未過(guò)濾完全，都很容易造成導(dǎo)軌面拉傷導(dǎo)軌磨損后表面精度不夠，低速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，摩擦力增大而驅(qū)動(dòng)力不足，致使工作臺(tái)不能保持平穩(wěn)的運(yùn)行進(jìn)而出現(xiàn)爬行故障。

另外，靜壓導(dǎo)軌是依靠靜壓油腔在兩導(dǎo)軌面之間形成具有一定強(qiáng)度的壓力油膜，使導(dǎo)軌面間形成液體摩擦減小了摩擦因數(shù)，達(dá)到使工作臺(tái)平穩(wěn)運(yùn)行的目的。但若導(dǎo)軌面間缺油，致使沒(méi)有形成油膜或油膜厚度不夠，出現(xiàn)干摩擦負(fù)載加大，低速運(yùn)行狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)力不足，機(jī)床便出現(xiàn)爬行故障。另外，導(dǎo)軌磨損或靜壓油腔被破壞均會(huì)使油腔不能很好的封油，使液壓油膜不達(dá)標(biāo)或者形成不了油膜;而液壓油質(zhì)變壞粘度降低，使靜壓油膜剛度不夠，托不起負(fù)載，也是機(jī)床出現(xiàn)低速爬行故障的一個(gè)原因。

三、機(jī)床爬行故障的診斷對(duì)策

（一）檢查伺服系統(tǒng)

爬行問(wèn)題與進(jìn)給速度密切相關(guān)，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的不穩(wěn)定也會(huì)引起爬行現(xiàn)象的產(chǎn)生，所以還要對(duì)伺服系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)逐項(xiàng)檢查，分類(lèi)排除。如檢查速度調(diào)節(jié)器，根據(jù)故障特點(diǎn)如振動(dòng)周期與進(jìn)給速度是否成比例變化，檢查電機(jī)或測(cè)速發(fā)電機(jī)、檢查系統(tǒng)增益是否太高、檢查系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有無(wú)錯(cuò)誤以及速度控制單元的線(xiàn)路是否良好等。

（二）檢查是否由于滑座靜壓?jiǎn)栴}引起爬行

檢查方法如下，在滑座與底座導(dǎo)軌接觸的四個(gè)面分別放上百分表，啟動(dòng)油泵，建立靜壓油膜后觀(guān)察四個(gè)百分表讀數(shù)。假如四塊百分表只有一個(gè)或兩個(gè)讀數(shù)偏低，說(shuō)明浮生量不均勻，個(gè)別螺旋毛細(xì)管堵塞，需要把它拆掉，并逐一檢查、清洗，此處要注意螺旋毛細(xì)管順序不要裝亂，因?yàn)楦鞑糠炙鑹毫Σ煌?，廠(chǎng)家在出廠(chǎng)前已經(jīng)調(diào)試完畢。假如四塊百分表讀數(shù)都低，說(shuō)明導(dǎo)軌靜壓沒(méi)有建立起來(lái)。

首先，看壓力表示數(shù)是否滿(mǎn)足條件：壓力表示數(shù)低，說(shuō)明在壓力表前面油壓不夠，逐一排除油箱油位是否滿(mǎn)足工作要求，油溫是否在正常范圍，油箱內(nèi)油液是否混有空氣;濾油器、單向閥、液壓管路是否堵塞，發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象及時(shí)清洗或更換;液壓泵和電機(jī)是否正常工作，液壓泵是否由于密封件損壞或密封不可靠而進(jìn)氣;壓力表數(shù)正常，說(shuō)明后面減壓閥有可能發(fā)生以下故障，出口壓力很低、閥內(nèi)泄漏嚴(yán)重、出口壓力不穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)以上問(wèn)題要檢查閥芯并清洗減壓閥，或更換此閥;發(fā)現(xiàn)油路、螺旋毛細(xì)管有堵塞處，及時(shí)清理。以上油路檢查無(wú)誤，檢查是否由于滑座與導(dǎo)軌的間隙問(wèn)題，導(dǎo)致導(dǎo)軌靜壓建立不起來(lái)?；捎煤銐洪]式靜壓導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間隙過(guò)大時(shí)，靜壓油膜剛度小，精度不穩(wěn)定。間隙過(guò)小，會(huì)增加附加摩擦，使滑座移動(dòng)困難。導(dǎo)軌的間隙需要調(diào)整到即能建立剛度適合的靜壓，又能運(yùn)動(dòng)自如。

滑座靜壓導(dǎo)軌的兩垂直面有一側(cè)導(dǎo)軌面是基準(zhǔn)導(dǎo)軌面，與其相對(duì)的導(dǎo)軌面是有可調(diào)整的鑲條，組成的導(dǎo)軌面。因鑲條與底座導(dǎo)軌的結(jié)合面有1：50的斜度。因此只要前后移動(dòng)鑲條，即可減小或增加導(dǎo)軌間隙。靜壓油腔開(kāi)在鑲條上，鑲條位置的調(diào)整不影響靜壓的建立。此機(jī)床設(shè)備的鑲條是由定位銷(xiāo)定位，定位銷(xiāo)由內(nèi)六角螺栓和螺母定位。間隙偏小時(shí)，先用小六方扳手向外擰松螺栓，然后逐漸向外微調(diào)螺母。調(diào)整中隨時(shí)檢查導(dǎo)軌間隙應(yīng)保持0.04mm塞尺不入，而且進(jìn)給電機(jī)的電流保持沒(méi)有突然的變化和電流加大的情況。

（三）機(jī)械傳動(dòng)方面是否正常

在檢查滑座液壓系統(tǒng)后，并無(wú)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致爬行的原因，這時(shí)應(yīng)排查是否由于滑座進(jìn)給箱問(wèn)題造成的爬行現(xiàn)象。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)進(jìn)給箱中與齒條嚙合的齒輪上下微移導(dǎo)致爬行。此臺(tái)機(jī)床滑座進(jìn)給箱大體結(jié)構(gòu)如下：電機(jī)所帶軸為I軸→傳動(dòng)軸為II軸→與齒條嚙合軸為III軸。調(diào)整方法如下：拆掉III軸上的軸蓋，取出軸承，可觀(guān)察到齒輪與軸之間是由漲圈進(jìn)行固定的，把漲圈一周的螺栓松開(kāi);于把II軸的背帽松開(kāi)，并把II軸上提至無(wú)間隙;用扳手逆時(shí)針扳緊I軸同時(shí)把III軸上漲圈往下打，然后鎖死漲圈一周的螺栓;要是調(diào)整的好，此時(shí)II軸的軸沒(méi)有上下移動(dòng)量，并擰緊背帽;最后再檢查齒輪與齒條嚙合間隙的大小，間隙大時(shí)，可適當(dāng)?shù)男弈フ{(diào)整墊的方法調(diào)整進(jìn)給箱，然后壓緊楔塊，緊固進(jìn)給箱固定螺栓。

綜上所述，本機(jī)床滑座爬行問(wèn)題經(jīng)常發(fā)生，初期維修現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)大量更換零件，不但未能解決問(wèn)題，反而使維修工作更加復(fù)雜，耽誤了生產(chǎn)，造成了浪費(fèi);后期通過(guò)技術(shù)人員的認(rèn)真分析，使問(wèn)題明朗化，及時(shí)地解決了問(wèn)題?？梢?jiàn)快速、準(zhǔn)確地查找、分析是維修爬行故障的重要前提。

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