加工中心軸抖動故障三例

一、加工中心軸抖動故障三例

1．德國維爾納公司制造的TC-800臥式加工中心  其控制系統是西門子850M。機床使用一年后發現在停止狀態下刀鏈(W軸)來回小范圍抖動。該軸的驅動與其他各軸一樣采用交流伺服系統，其位置檢測為角度脈沖發生器。開始時抖動不很嚴重，后來越來越厲害并報警停機。在抖動發生時，通過測量伺服驅動的指令值，發現該輸入電壓值“+"“-"不斷交化，與抖動周期—致。從屏幕發現W軸的實際位置也不斷地增減變化，這說明位置反饋是好的。

那么NC(數控)部分、伺服驅動、電機這幾個環節哪一個有故障呢?首先考慮到的是零點漂移，但經調整無效。由于是閉環的數控系統，各環節互相控制、互相制約，分析起來比較復雜。而西門子850系統可分硬件和軟件兩大部分，軟件部分有許多用戶可以干預的參數，關于伺服軸的參數也不少。因此決定先從修改參數入手。經幾次調整參數，最后將NC機床參數2604(W軸多項增益)從25500改至15000后，抖動立即停止。為使系統有比較高的快速性和較寬的穩定裕量，經幾次試驗將該參數定為20000。以后刀鏈一直正常運行至今。

分析：軸抖動原因是元件老化，系統參數發生變化，而且伺服系統回路的增益太大。理論上在閉環系統里開環增益過大，系統的穩定裕量就小。由于系統某些原因引起參數發生變化或干擾造成系統振蕩或不穩定。在全由硬件組成的系統里可以調整某一環節增益得以校正；而在現代計算機控制的加工中心往往可以通過修改某一相關參數而收到事半功倍的效果。

2.TC-1000臥式加工中心  其控制系統和機械結構同上例一樣。工作臺的移動為X軸，由于該機工況比較惡劣，開始機床偶爾發生l130報警(X軸夾緊報警)，以后報警越來越頻繁．并段X軸在移動中發生顫抖現象(即速度不穩)。

該機各軸指令值，跟隨誤差、瞬時速度等均可通過屏幕觀察。經仔細觀察，發生報警時的工況總是在振動最為惡劣的程序段．而X軸移動中的顫抖則發生在該軸的任何位置。但只要在移動時加一反向推力，顫抖將顯著減小。經分析認為電氣控制系統存在故障的可能性較小，重點檢查X軸的機械傳動部件，檢查發現滾珠絲杠螺母副存在較大的軸向間隙。將間隙消除并調整適當的預緊力，故障排除。

分析：這一故障主要是由機械軸向振動的長期作用和滾珠絲杠螺母副預緊力太小，使得滾珠絲杠螺母副軸向產生間隙，反過來由于存在軸向間隙使得工況惡劣時振動加劇，工作臺釉向竄動大而引起報警，同時由于滾珠絲杠螺母副存在間隙或預緊力太小，移動中必然產生顫動。

3.TC-1000臥式加工中心  由于Z軸(立柱移動方向)位置環發生故障，機床在移動Z軸時立柱突然以很快的速度向反方向沖去。位置險測回路修復后Z軸只能以很慢的速度移動(倍率開關置20％以下)，稍加快點Z軸就抖動。移動越快抖動越嚴重。嚴重時整個立柱幾乎跳起來。

更換伺服驅動裝置和速度環等器件均無效，由于驅動電機有許多保護環節，所以暫不考慮其有故障，而懷疑機械傳動有問題。通過檢查潤滑、軸承、導軌、導向塊等各項均良好，且用手轉動滾珠絲征，立柱移動也輕松的R，滾珠絲杠螺母與立柱連接良好，滾珠絲杠螺母副也無軸向間隙，預緊力適度，進而懷疑滾珠絲杠有問題，換上備件，故障排除。經檢測原該珠絲杠彎曲超過0.15mm/m。

分析：內于撞車時速度很快。滾珠絲杯承受的軸向力很大，結果引起滾珠絲杠彎曲。低速時由于扭矩和軸向力都不大，所以影響不大，而高速時扭矩和鈾網力都較大，加劇了滾珠絲杠的彎曲，使阻力大增，以致使Z軸不穩定，引起抖動。