數(shù)控機(jī)床爬行與振動(dòng)維修

杭州機(jī)床維修

在數(shù)控機(jī)床中有很多明顯的不正常現(xiàn)象，但在有一些經(jīng)濟(jì)數(shù)控系統(tǒng)中，卻沒(méi)有報(bào)警，即使有時(shí)出現(xiàn)報(bào)警，報(bào)警的信息表明也不是你所看到不正常現(xiàn)象的報(bào)警。機(jī)床出現(xiàn)爬行與振動(dòng)就是一個(gè)明顯的例子。機(jī)床以低速運(yùn)行時(shí)，機(jī)床工作臺(tái)是蠕動(dòng)著向前運(yùn)動(dòng)；機(jī)床要以高速運(yùn)行時(shí)，就出現(xiàn)震動(dòng)。
    關(guān)于機(jī)床爬行有的書(shū)上寫著：由于潤(rùn)滑不好，而使機(jī)床工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)摩擦阻力增大。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)不向前運(yùn)動(dòng)，使?jié)L珠絲杠產(chǎn)生彈性變形，把電機(jī)的能量貯存在變形上。電動(dòng)機(jī)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)，貯存的能量所產(chǎn)的彈性力大于靜摩擦力時(shí)，機(jī)床工作臺(tái)向前蠕動(dòng)，周而復(fù)始地這樣運(yùn)動(dòng)，而產(chǎn)生了爬行的現(xiàn)象。然而事實(shí)并非如此，仔細(xì)看一下導(dǎo)軌面潤(rùn)滑的情況，就可以斷定不是這個(gè)問(wèn)題。
2 s/ B0 P1 F% `: O* K/ `" l    機(jī)床爬行和振動(dòng)問(wèn)題是屬于速度的問(wèn)題。既然是速度的問(wèn)題就要去找速度環(huán)，我們知道機(jī)床的速度的整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程是由速度調(diào)節(jié)器來(lái)完成的。特別應(yīng)該著重指出，速度調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù)，也就是速度調(diào)節(jié)器積分時(shí)間常數(shù)是以毫秒計(jì)的，因此，整個(gè)機(jī)床的伺服運(yùn)動(dòng)是一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，是一個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程。
. ?- T4 q' P% v) A" @# F! e( k! b2 d    凡是與速度有關(guān)的問(wèn)題，只能去查找速度調(diào)節(jié)器。因此，機(jī)床振動(dòng)問(wèn)題也要去查找速度調(diào)節(jié)器。可以從以下這些地方去查找速度調(diào)節(jié)器故障：一個(gè)是給定信號(hào)，一個(gè)是反饋信號(hào)，再一個(gè)就是速度調(diào)節(jié)器的本身。
    第一個(gè)是由位置偏差計(jì)數(shù)器出來(lái)經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換給速度調(diào)節(jié)器送來(lái)的模擬是VCMD，這個(gè)信號(hào)是否有振動(dòng)分量，可以通過(guò)伺服板上的插腳（FANUC6系統(tǒng)的伺服板是X18腳）來(lái)看一看它是否在那里振動(dòng)。如果它就是有一個(gè)周期的振動(dòng)信號(hào)，那毫無(wú)疑問(wèn)機(jī)床振動(dòng)是正確的，速度調(diào)節(jié)器這一部分沒(méi)有問(wèn)題，而是前級(jí)有問(wèn)題，向D／A轉(zhuǎn)換器或偏差計(jì)數(shù)器去查找問(wèn)題。如果我們測(cè)量結(jié)果沒(méi)有任何振動(dòng)的周期性的波形。那么問(wèn)題肯定出在其他兩個(gè)部分。
6 z# J# F6 t4 D/ L    我們可以去觀察測(cè)速發(fā)電機(jī)的波形，由于機(jī)床在振動(dòng)，說(shuō)明機(jī)床的速度在激烈的振蕩中，當(dāng)然測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋回來(lái)的波形一定也是動(dòng)蕩不已的。但是我們可以看到，測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋的波形中是否出現(xiàn)規(guī)律的大起大落，十分混亂現(xiàn)象。這時(shí)，我們最好能測(cè)一下機(jī)床的振動(dòng)頻率與電機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度是否存在一個(gè)準(zhǔn)確的比率關(guān)系，譬如振動(dòng)的頻率是電機(jī)轉(zhuǎn)速的四倍頻率。這時(shí)我們就要考慮電機(jī)或測(cè)速發(fā)電機(jī)有故障的問(wèn)題。
* p  F9 h1 W0 D5 C6 r3 Y/ X# @    因?yàn)檎駝?dòng)頻率與電機(jī)轉(zhuǎn)速成一定比率，首先就要檢查一下電動(dòng)機(jī)是否有故障，檢查它的碳刷，整流子表面狀況，以及機(jī)械振動(dòng)的情況，并要檢查滾珠軸承的潤(rùn)滑的情況，整個(gè)這個(gè)檢查，可不必全部拆卸下來(lái)，可通過(guò)視察官進(jìn)行觀察就可以了，軸承可以用耳去聽(tīng)聲音來(lái)檢查。如果沒(méi)有什么問(wèn)題，就要檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)。測(cè)速發(fā)電機(jī)一般是直流的。
- g. D. _, @) ]0 ^; u8 M    測(cè)速發(fā)電機(jī)就是一臺(tái)小型的永磁式直流發(fā)電機(jī)，它的輸出電壓應(yīng)正比于轉(zhuǎn)速，也就是輸出電壓與轉(zhuǎn)速是線性關(guān)系。只要轉(zhuǎn)速一定，它的輸出電壓波形應(yīng)當(dāng)是一條直線，但由于齒槽的影響及整流子換向的影響，在這直線上附著一個(gè)微小的交變量。為此，測(cè)速反饋電路上都加了濾波電路，這個(gè)濾波電路就是削弱這個(gè)附在電壓上的交流分量。
  K& [& F( x5 R* K$ V, \' w    測(cè)速發(fā)電機(jī)中常常出現(xiàn)的一個(gè)毛病就是炭刷磨下來(lái)的炭粉積存在換向片之間的槽內(nèi)，造成測(cè)速發(fā)電機(jī)片間短路，一旦出現(xiàn)這樣的問(wèn)題就避免不了這個(gè)振動(dòng)的問(wèn)題。
! `. \% v; n+ L: e& x, Q; m    這是因?yàn)檫@個(gè)被短路的元件一會(huì)在上面支路，一會(huì)在下面支路，一會(huì)正好處于換向狀態(tài)，這3種情況就會(huì)出現(xiàn)3種不同的測(cè)速反饋的電壓。在上面支路時(shí)，上面支路由于少了一個(gè)元件，電壓必然要小，而當(dāng)它這個(gè)元件又轉(zhuǎn)到了下面支路時(shí)，下面的電壓也小，這時(shí)不論在上面支路，還是在下面支路中，都必然使這兩條支路的端電壓下降，且有一個(gè)平衡電流流過(guò)這兩條并聯(lián)的支路，又造成一定的電壓降。當(dāng)這個(gè)元件處于換向，正好它也處于短路，這時(shí)上下兩個(gè)支路沒(méi)有短路元件，電壓得以恢復(fù)，且也無(wú)環(huán)流。這樣，與正常測(cè)速發(fā)電機(jī)狀態(tài)一樣。為此，三種不同情況下電壓做了一個(gè)周期地變化，這個(gè)電壓反饋到調(diào)節(jié)器上時(shí)，勢(shì)必引起調(diào)節(jié)器的輸出也做出相應(yīng)地，周期地變化。這是僅僅說(shuō)了一個(gè)元件被短路。特別嚴(yán)重時(shí)有一遍換向片全部被碳粉給填平了，全部短路，這樣就會(huì)更為嚴(yán)重的電壓波動(dòng)。
' {/ O7 w$ W$ F* o8 T& D    反饋信號(hào)與給定信號(hào)對(duì)于調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō)是完全相同的。所以，出現(xiàn)了反饋信號(hào)的波動(dòng)，必然引起速度調(diào)節(jié)器的反方向調(diào)節(jié)，這樣就引起機(jī)床的振動(dòng)。
    這種情況發(fā)生時(shí)，非常容易處理，只要把電機(jī)后蓋拆下，就露出測(cè)速發(fā)電機(jī)的整流子。這時(shí)不必做任何拆卸，只要用尖銳的勾子，小心地把每個(gè)槽子勾一下，然后用細(xì)砂紙光一下勾起的毛刺，把整流片表面再用無(wú)水酒精擦一下，再放上炭刷就可以了。這里特別要注意的是用尖銳的勾子去勾換向片間槽口時(shí)，別碰到繞組，因?yàn)槔@組線很細(xì)，一旦碰破就無(wú)法修復(fù)，只有重新更換繞組。再一個(gè)千萬(wàn)不要用含水酒精去擦，這樣弄完了絕緣電阻下降無(wú)法進(jìn)行烘干，這樣就會(huì)拖延修理期限。
; Q- ^8 {. n7 t% t: [5 l    除了我們上面討論過(guò)這些引起振動(dòng)的原因外，還可能是系統(tǒng)本身的參數(shù)引起的振蕩。眾所周知；一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)也可能由于參數(shù)設(shè)定不好，而引起系統(tǒng)振蕩，但最佳的消除這個(gè)振蕩方法就是減少它的放大倍數(shù)，在FANUC的系統(tǒng)中調(diào)節(jié)RV1，逆時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)可以看出立即會(huì)明顯變好，但由于RV1調(diào)節(jié)電位器的范圍比較小，有時(shí)調(diào)不過(guò)來(lái)，只能改變短路棒，也就是切除反饋電阻值，降低整個(gè)調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。
    采用這些方法后，還做不到完全消除振動(dòng)，甚至是無(wú)效的，就要考慮對(duì)速度調(diào)節(jié)器板更換或換下后徹底檢查各處波形。
    在這個(gè)實(shí)例中，出現(xiàn)爬行時(shí)，電機(jī)是在低速，一旦提高速度就震起來(lái)，這時(shí)電流就可能出現(xiàn)過(guò)流報(bào)警。產(chǎn)生這種報(bào)警的原因是機(jī)床工作臺(tái)面為了迅速跟限反饋信號(hào)的變化而變化，必須有一個(gè)很大的加速度才行，這個(gè)加速度就是由電機(jī)的轉(zhuǎn)矩給出的。電機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化來(lái)響應(yīng)這個(gè)速度給定信號(hào)（實(shí)際上是反饋信號(hào)）的變化。轉(zhuǎn)矩就是電流信號(hào)。大的轉(zhuǎn)矩，就是大的電流信號(hào)造成的，在電流環(huán)中出現(xiàn)了一個(gè)電流的激烈變化，從而出現(xiàn)了過(guò)電流現(xiàn)象。   在振動(dòng)時(shí)不報(bào)警，而在振動(dòng)加大時(shí)，出現(xiàn)了過(guò)電流報(bào)警。
    從這個(gè)例子中，我們可以這樣總結(jié)：位置問(wèn)題去找位置環(huán)，而速度問(wèn)題去找速度環(huán)。所謂位置環(huán)就是研究零件加工的尺寸問(wèn)題，零件的尺寸的精度要去研究位置環(huán)。當(dāng)然，零件尺寸的重復(fù)精度還和基準(zhǔn)點(diǎn)有關(guān)，我們?cè)诤竺孢�要討論基準(zhǔn)點(diǎn)返回問(wèn)題。但總的說(shuō)來(lái)，尺寸問(wèn)題，位置問(wèn)題，要求考慮的對(duì)象是位置環(huán)，或者說(shuō)與位置環(huán)有關(guān)的部分應(yīng)是考慮的主要對(duì)象。速度的問(wèn)題就要去研究速度環(huán)以及與速度環(huán)有關(guān)的部分。
7 p* z$ k& I% L- ]. A5 r    加工零件形狀有了問(wèn)題，這顯然是由幾個(gè)軸進(jìn)行插補(bǔ)造成的。這就是NC對(duì)軸進(jìn)行的脈沖分配，那么如果我們認(rèn)為NC對(duì)軸的脈沖分配是正確的（常常是這樣，很少遇到是NC出了毛病，或插補(bǔ)軟件出了毛病而出現(xiàn)形狀不對(duì)的現(xiàn)象），那么各軸在忠實(shí)地執(zhí)行NC的指令上肯定存在問(wèn)題。我們可以去查各個(gè)軸伺服單元存在的問(wèn)題。我們?nèi)绻�想加工一條有一定斜率的直線，那么這兩個(gè)軸的速度要按斜率的比率關(guān)系給定。
由于數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化產(chǎn)品，這里邊影響機(jī)床正常工作的因素很多，例如上面我們?cè)�討論過(guò)的加工形狀誤差的原因，除了電氣方面的問(wèn)題之外，我們?cè)跀?shù)控機(jī)床的驗(yàn)收一節(jié)中曾經(jīng)討論過(guò)失動(dòng)量的測(cè)定，這也是影響加工的幾何形狀一個(gè)重要問(wèn)題，這個(gè)機(jī)械方面的問(wèn)題也與電氣的問(wèn)題混在一起，這種情況就十分難以分辨出到底哪個(gè)因素在這個(gè)問(wèn)題中的比重占有多少。

liqichen2004

復(fù)制了，你可真是好人，心得讓人學(xué)了又不消耗我們的積分。謝謝了