任楊鋒

（山西平陽(yáng)重工機(jī)械有限公司，山西 侯馬 043002）

數(shù)控機(jī)床的故障大多是通過系統(tǒng)自診斷功能，以報(bào)警文本的形式指示出故障內(nèi)容及故障產(chǎn)生的可能原因，給維修人員提供了一些分析判斷故障部位和原因的線索。而運(yùn)動(dòng)質(zhì)量故障卻不同，大多數(shù)情況故障現(xiàn)象往往從表面上看不出來(lái)，機(jī)床既不會(huì)報(bào)警也不會(huì)停機(jī)，但加工出來(lái)的產(chǎn)品卻不合格。診斷這類故障必須結(jié)合不合格零件的特性或運(yùn)動(dòng)誤差大小的程度及誤差的特點(diǎn)，從運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)的原理及傳動(dòng)鏈中傳動(dòng)副的特點(diǎn)來(lái)分析原因，繼而有針對(duì)性地進(jìn)行檢查并找出故障原因。檢查這類故障時(shí)，必須配合使用有關(guān)的檢測(cè)儀器，而排除故障時(shí)一般是通過對(duì)機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整來(lái)排除。

1.位置偏差過大

這一類故障是屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng)質(zhì)量問題，實(shí)際就是進(jìn)給伺服系統(tǒng)位置環(huán)中的問題。位置偏差是通過位置環(huán)中位置偏差計(jì)數(shù)器輸出的，即由來(lái)自光電編碼器反饋的工作臺(tái)實(shí)際運(yùn)行距離的脈沖（包括脈沖個(gè)數(shù)和頻率） 與來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)向各傳動(dòng)軸發(fā)出的指令脈沖（個(gè)數(shù)和頻率）比較得出的。這個(gè)偏差數(shù)的大小反映數(shù)控系統(tǒng)要求某軸運(yùn)行的距離還有多少?zèng)]有走或走過了多少。為使位置偏差不至于超出機(jī)床各軸需要的形狀位置公差，所以數(shù)控機(jī)床對(duì)這個(gè)參數(shù)的大小進(jìn)行了限制。這要靠參數(shù)的設(shè)定來(lái)解決，而這個(gè)設(shè)定的參數(shù)值與加工零件的位置與形狀的精度有密切關(guān)系。這個(gè)參數(shù)值是可以修改的，這種情況往往是在參數(shù)設(shè)置不合理或參數(shù)丟失時(shí)才采用這種修改參數(shù)的辦法。出現(xiàn)位置偏差過大而報(bào)警的可能原因有以下幾點(diǎn)。

（1）進(jìn)給伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速不夠。如果伺服系統(tǒng)的給定速度是不變的，而電機(jī)轉(zhuǎn)速不夠，那可能是電源電壓不夠，或伺服變壓器給出的電壓不夠。若電動(dòng)機(jī)給定電壓小，這時(shí)應(yīng)考慮電源電壓是否缺相，是否電壓值已超出了10%～-15%的運(yùn)行范圍，三相電源是否對(duì)稱等，這可以通過萬(wàn)用表測(cè)量。

如不是上述問題，那應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)是否有問題。如電動(dòng)機(jī)電刷是否接觸良好、電動(dòng)機(jī)換相器表面是否光滑、電動(dòng)機(jī)是否有轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的地方、軸承是否破碎、潤(rùn)滑是否良好等。

（2）負(fù)載是否有問題。如切削量過大或機(jī)床本身機(jī)械摩擦力過大等都會(huì)造成電動(dòng)機(jī)丟步。

（3）伺服板和觸發(fā)板故障。伺服板的速度調(diào)節(jié)器的輸出值是否有問題，能不能通過調(diào)節(jié)速度增益來(lái)解決。因?yàn)樗俣仍鲆婕哟缶褪潜壤e分調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)加大，這樣就可以在相同的給定值下使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加大一些，但同時(shí)也要考慮整個(gè)調(diào)節(jié)器板是否有問題，可通過換板法來(lái)確定調(diào)節(jié)器是否有問題。

（4）光電編碼器的反饋電纜是否正常。這可以通過把編碼器的反饋脈沖送入示波器觀察而定。

（5） 檢查各接線端子、插頭是否松動(dòng)。

2.零件的加工精度差

加工復(fù)雜曲線零件時(shí)發(fā)現(xiàn)加工精度差，這主要是各軸之間的進(jìn)給動(dòng)態(tài)跟隨誤差沒有調(diào)好。機(jī)床使用一段時(shí)間后，機(jī)床各軸傳動(dòng)鏈發(fā)生變化（如絲杠間隙、螺距誤差、軸向竄動(dòng)等），這幾種原因可通過重新調(diào)試及改變間隙補(bǔ)償量等來(lái)解決。

如果各軸動(dòng)態(tài)因誤差太大而報(bào)警，可從以下方面檢查：伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是否過高；相應(yīng)的模擬量輸出鎖存器是否正常；位置反饋電纜插接是否良好；該軸模擬量輸出增益電位器是否良好；脈沖編碼器是否良好；該軸伺服模塊是否正常等。

3.在兩軸聯(lián)動(dòng)銑削圓周時(shí)圓度超差

圓度超差有兩種情況：一是圓的軸向變形，二是出現(xiàn)斜橢圓，即在45°方向上的橢圓。

（1）圓的軸向變形。其原因是機(jī)械未調(diào)整好而造成的軸向定位精度不良或是絲杠間隙補(bǔ)償不當(dāng)?shù)?，從而?dǎo)致每當(dāng)過象限時(shí)就產(chǎn)生橢圓。

（2）斜橢圓誤差。對(duì)這種故障要按下述方法診斷排除：各軸的位置偏差太大，可調(diào)整位置環(huán)增益來(lái)排除；旋轉(zhuǎn)變壓器或感應(yīng)同步器用的接口板沒有調(diào)整好；機(jī)械傳動(dòng)副間隙太大或間隙補(bǔ)償不合適。

4.機(jī)床運(yùn)動(dòng)時(shí)超調(diào)引起位置精度和加工精度不良

可能的原因有：加減速時(shí)間太短。如果電機(jī)電流已飽和，可適當(dāng)延長(zhǎng)速度變化時(shí)間，即適當(dāng)增加加減速時(shí)間常數(shù)；伺服電機(jī)與絲杠間的聯(lián)結(jié)松動(dòng)或剛性太差，可適當(dāng)減小位置環(huán)增益。

5.故障實(shí)例分析

機(jī)床類型：數(shù)控車床

故障現(xiàn)象：數(shù)控車床在工作過程中，被加工零件的尺寸有規(guī)律地逐漸變化（由小到大或由大到?。看蔚淖兓炕臼且粋€(gè)定值，但如果調(diào)整機(jī)床快速進(jìn)給速度后，這個(gè)變化量的值也會(huì)改變。

故障診斷：這種現(xiàn)象往往產(chǎn)生在伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠間用連軸器直接連接的機(jī)床上。由于伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器沒有鎖緊，使絲杠軸頭與電機(jī)軸頭之間產(chǎn)生相對(duì)滑移扭轉(zhuǎn)，這樣就造成進(jìn)給尺寸或小于或大于程序的規(guī)定值，使零件尺寸逐漸變化。

解決方法：設(shè)法鎖緊聯(lián)軸器。目前大部分機(jī)床都采用彈性錐形套聯(lián)接，如果錐形套漲開后摩擦力不足，就會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)并不產(chǎn)生報(bào)警。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)正常，編碼器反饋也正常。一旦機(jī)床出現(xiàn)這種情況，僅僅依靠擰緊螺釘?shù)姆椒ㄎ幢赜行?，建議將錐形套切開一條縫再裝入，這樣會(huì)立即見效。

[1]李誠(chéng)人.現(xiàn)代機(jī)電控制系統(tǒng) [M].西北工業(yè)大學(xué)出版社.

[2]張魁林.數(shù)控機(jī)床故障診斷 [M].機(jī)械工業(yè)出版社.