数控铣床的故障诊断与维修

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       摘要：介绍XK778数控铣床工作台爬行、过冲或机械抖动故障的诊断过程，找出解决办法，最终排除故障。


       关键词：数控机床；工作台爬行；过冲；机械抖动；故障诊断
  
       0.引言
  
       随着科学技术的迅速发展，数控机床在金属加工机床总量的比重逐年上升，数控机床有高效、高精度及加工灵活可变和应用范围广的特点，成为了国民经济和国防建设发展的重要装备。


       1.数控机床的工作原理


       数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。其根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式，将刀具的移动轨迹、加工过程、工艺参数、切削用量等编写成数控系统能识别的加工程序。将编写好的加工程序输入数控装置后，数控装置对输入程序进行译码、运算处理．对机床各相应部位(如各坐标轴的伺服驱动装置及辅助控制装置)发出相对应的控制信号，控制机床完成零件的加工。数控机床能极好地解决复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题。

       2.数控机床的特点


       (1)机床品种多样化，对加工对象的适应性强。


       (2)jJII精度高，具有稳定的加工质量。


       (3)可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件。


       (4)当加工零件改变时，只需要更改数控程序，节省生产准备时间。


       (5)机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高(一般为普通机床的3～5倍)。


       (6)机床结构复杂，自动化程度高，可以减轻劳动强度。


       (7)有利于现代化的生产管理。


       (8)可靠性高等等。
  
       3.数控铣床故障诊断
  
       数控机床的品种多样和结构复杂，对El常的故障诊断与维修提出了很高的要求，要求能及时、快速、准确地判断故障原因并加以维修，恢复正常的工作生产。数控机床的维修不同于传统的机床维修，出现故障时要查看报警信息和各种指示灯的状态。并对各项信息分析，初步确定哪一单元出现何种故障，然后进行维修处理，一般常用直接法、交换法、原理分析法、手动干扰法、断路法等对故障现象进行判断维修。齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司XK778数控铣床主机采用FANUC一0i数字控制系统，配合数字伺服系统．可实现三轴联动，进给电机均采用FANUC数字交流伺服电机，内置编码器，进给系统采用滚珠丝杠，进给导轨采用高精度直线导轨。其使用中出现如下问题：


       (1)数控铣床使用过程中，X轴有进给爬行和过冲现象，并且随着工作台上的负载增加，爬行和过冲现象更加严重。


       经反复观察分析原因可能是：机械传动间隙过大或间隙不均匀：电气位置反馈特性存在问题。


       运用原理分析方法对控制系统进行分析，以找出该机床故障原因。该数控铣床是闭环控制系统，与半闭环控制系统故障现象不同，半闭环控制系统具有一定的周期性，和位置的相关性不大，所以在修理中，采用将闭环控制系统改成半闭环控制系统的方法，来找出是何种原因引起故障。


       在最大行程内测量该机床X轴重复定位精度和定位精度。该机床技术参数的重复定位精度为0．005mm，X、Y、Z轴定位精度均为0．01mm。经测量发现该机床X轴重复定位精度和定位精度存在较大误差，由此判断该机床x轴进给传动系统出现问题。首先调整进给系统消隙机构，没有消除故障。进一步分析进给传动系统，拆卸下伺服电动机，发现挠性联轴节与伺服电动机传动轴配合不良，导致遇负载时存在打滑现象，致使X轴爬行、进给不稳。根据电动机传动轴尺寸重新加工挠性联轴节内外锥环，安装后运转机床。故障排除。


       机床在起动加速段或低速送给出现爬行故障的原因是进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益低及外加负载过大等。尤其要注意的是。伺服电动机或滚珠丝杠联接用的联轴节连接松动或联轴节本身的缺陷，如裂纹等，会造成滚珠丝杠转动与伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。


       (2)该数控铣床运行时，机床工作台X轴位移方向出现明显的机械抖动，但报警信息和各种指示灯的状态都正常。


       首先，观察X轴、y轴和Z轴位移脉冲数字量的变化速率。观察后发现显示器上X轴位移脉冲数字量的速率相对均匀，由此排除系统软件参数与硬件控制电路故障的原因。进一步检查，并采用交换法，判断故障所在部位，交换伺服控制单元后发现故障并没有转移，因此故障的部位应在X轴伺服电动机与丝杠传动链一侧。卸下电动机与滚珠丝杠间的挠性联轴节，单独通电检查伺服电动机。发现该伺服电动机运转时无振动现象，因此故障部位应在机械传动部分。原因可能是：滑枕楔铁松动．滚珠丝杠螺母内的反相器处有脏物与铁屑，滚珠丝杠轴承损坏或滚珠丝杠，螺母存在“轴向窜动”等。


       取下挠性联轴节，用扳手转动滚珠丝杠，进行手感检查。检查发现，能清晰感觉到抖动，并且丝杠的全行程范围都有这种异常抖动现象。所以，确定是滚珠丝杠出现问题．卸下滚珠丝杠进行检查，发现滚珠丝杠轴承损坏，更换新的同型号规格的轴承后，机床工作台抖动现象消失，故障排除。


       4.结语


       数控机床种类繁多，但是数控系统结构是一致的。因此对不同类型数控机床故障的诊断思路和维修方法是相同的。采用类技巧，应用上述数控铣床的故障诊断与维修技巧对其他类型数控机床进行维修，可达到快、好、省的维修效果。