一、加工中心軸抖動(dòng)故障三例

1．德國(guó)維爾納公司制造的TC-800臥式加工中心  其控制系統(tǒng)是西門子850M。機(jī)床使用一年后發(fā)現(xiàn)在停止?fàn)顟B(tài)下刀鏈(W軸)來回小范圍抖動(dòng)。該軸的驅(qū)動(dòng)與其他各軸一樣采用交流伺服系統(tǒng)，其位置檢測(cè)為角度脈沖發(fā)生器。開始時(shí)抖動(dòng)不很嚴(yán)重，后來越來越厲害并報(bào)警停機(jī)。在抖動(dòng)發(fā)生時(shí)，通過測(cè)量伺服驅(qū)動(dòng)的指令值，發(fā)現(xiàn)該輸入電壓值“+"“-"不斷交化，與抖動(dòng)周期—致。從屏幕發(fā)現(xiàn)W軸的實(shí)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(shù)控)部分、伺服驅(qū)動(dòng)、電機(jī)這幾個(gè)環(huán)節(jié)哪一個(gè)有故障呢?首先考慮到的是零點(diǎn)漂移，但經(jīng)調(diào)整無效。由于是閉環(huán)的數(shù)控系統(tǒng)，各環(huán)節(jié)互相控制、互相制約，分析起來比較復(fù)雜。而西門子850系統(tǒng)可分硬件和軟件兩大部分，軟件部分有許多用戶可以干預(yù)的參數(shù)，關(guān)于伺服軸的參數(shù)也不少。因此決定先從修改參數(shù)入手。經(jīng)幾次調(diào)整參數(shù)，最后將NC機(jī)床參數(shù)2604(W軸多項(xiàng)增益)從25500改至15000后，抖動(dòng)立即停止。為使系統(tǒng)有比較高的快速性和較寬的穩(wěn)定裕量，經(jīng)幾次試驗(yàn)將該參數(shù)定為20000。以后刀鏈一直正常運(yùn)行至今。

分析：軸抖動(dòng)原因是元件老化，系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，而且伺服系統(tǒng)回路的增益太大。理論上在閉環(huán)系統(tǒng)里開環(huán)增益過大，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量就小。由于系統(tǒng)某些原因引起參數(shù)發(fā)生變化或干擾造成系統(tǒng)振蕩或不穩(wěn)定。在全由硬件組成的系統(tǒng)里可以調(diào)整某一環(huán)節(jié)增益得以校正；而在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制的加工中心往往可以通過修改某一相關(guān)參數(shù)而收到事半功倍的效果。

2.TC-1000臥式加工中心  其控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)同上例一樣。工作臺(tái)的移動(dòng)為X軸，由于該機(jī)工況比較惡劣，開始機(jī)床偶爾發(fā)生l130報(bào)警(X軸夾緊報(bào)警)，以后報(bào)警越來越頻繁．并段X軸在移動(dòng)中發(fā)生顫抖現(xiàn)象(即速度不穩(wěn))。

該機(jī)各軸指令值，跟隨誤差、瞬時(shí)速度等均可通過屏幕觀察。經(jīng)仔細(xì)觀察，發(fā)生報(bào)警時(shí)的工況總是在振動(dòng)最為惡劣的程序段．而X軸移動(dòng)中的顫抖則發(fā)生在該軸的任何位置。但只要在移動(dòng)時(shí)加一反向推力，顫抖將顯著減小。經(jīng)分析認(rèn)為電氣控制系統(tǒng)存在故障的可能性較小，重點(diǎn)檢查X軸的機(jī)械傳動(dòng)部件，檢查發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠螺母副存在較大的軸向間隙。將間隙消除并調(diào)整適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，故障排除。

分析：這一故障主要是由機(jī)械軸向振動(dòng)的長(zhǎng)期作用和滾珠絲杠螺母副預(yù)緊力太小，使得滾珠絲杠螺母副軸向產(chǎn)生間隙，反過來由于存在軸向間隙使得工況惡劣時(shí)振動(dòng)加劇，工作臺(tái)釉向竄動(dòng)大而引起報(bào)警，同時(shí)由于滾珠絲杠螺母副存在間隙或預(yù)緊力太小，移動(dòng)中必然產(chǎn)生顫動(dòng)。

3.TC-1000臥式加工中心  由于Z軸(立柱移動(dòng)方向)位置環(huán)發(fā)生故障，機(jī)床在移動(dòng)Z軸時(shí)立柱突然以很快的速度向反方向沖去。位置險(xiǎn)測(cè)回路修復(fù)后Z軸只能以很慢的速度移動(dòng)(倍率開關(guān)置20％以下)，稍加快點(diǎn)Z軸就抖動(dòng)。移動(dòng)越快抖動(dòng)越嚴(yán)重。嚴(yán)重時(shí)整個(gè)立柱幾乎跳起來。

更換伺服驅(qū)動(dòng)裝置和速度環(huán)等器件均無效，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)有許多保護(hù)環(huán)節(jié)，所以暫不考慮其有故障，而懷疑機(jī)械傳動(dòng)有問題。通過檢查潤(rùn)滑、軸承、導(dǎo)軌、導(dǎo)向塊等各項(xiàng)均良好，且用手轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲征，立柱移動(dòng)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(yù)緊力適度，進(jìn)而懷疑滾珠絲杠有問題，換上備件，故障排除。經(jīng)檢測(cè)原該珠絲杠彎曲超過0.15mm/m。

分析：內(nèi)于撞車時(shí)速度很快。滾珠絲杯承受的軸向力很大，結(jié)果引起滾珠絲杠彎曲。低速時(shí)由于扭矩和軸向力都不大，所以影響不大，而高速時(shí)扭矩和鈾網(wǎng)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(wěn)定，引起抖動(dòng)。