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數(shù)控銑床爬行與振動(dòng)故障
在機(jī)械加工過(guò)程中如果發(fā)生爬行故障將會(huì)嚴(yán)重影響加工件的質(zhì)量,由于加工件表面切削的不聯(lián)系性,而導(dǎo)致加工件無(wú)法達(dá)到工藝要求。
數(shù)控銑床爬行與振動(dòng)故障【1】
摘要：數(shù)控銑床在調(diào)試和運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的爬行現(xiàn)象是一種經(jīng)常性的故障,對(duì)數(shù)控銑床的使用安全和效率有較大影響,經(jīng)過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn),引發(fā)這種故障的主要原因有液壓、機(jī)械、電氣、潤(rùn)滑等很多方面,因此通過(guò)適當(dāng)調(diào)整這些狀態(tài),可以控制故障的發(fā)生和發(fā)展,減少故障所造成的損失。
關(guān)鍵詞：數(shù)控鏜床 爬行故障 震動(dòng)故障 摩擦系數(shù) 自激震動(dòng) 靜壓區(qū) 毛細(xì)管節(jié)流器
1、爬行故障和震動(dòng)故障的概念
爬行故障:爬行故障是機(jī)床在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)候,所產(chǎn)生的一種較為復(fù)雜的自激震動(dòng)現(xiàn)象。
主要發(fā)生鏜銑床、龍門(mén)刨床、軋輥磨床等大型設(shè)備上。
也是大型機(jī)床設(shè)備很常見(jiàn)的故障。
在機(jī)械加工過(guò)程中如果發(fā)生爬行故障將會(huì)嚴(yán)重影響加工件的質(zhì)量,由于加工件表面切削的不聯(lián)系性,而導(dǎo)致加工件無(wú)法達(dá)到工藝要求。
另外爬行故障對(duì)機(jī)床的檢驗(yàn)工作也會(huì)帶來(lái)不良的影響。
產(chǎn)生爬行現(xiàn)象是原理是:爬行就是機(jī)床的刀架在步進(jìn)正常工作時(shí),發(fā)生走走停�，F(xiàn)象,也就是速度產(chǎn)生不均勻現(xiàn)象。
振動(dòng)故障:振動(dòng)故障是機(jī)床在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生的一種不符合工藝的無(wú)規(guī)律震動(dòng)現(xiàn)象。
多發(fā)生在鏜床等大型加工設(shè)備上。
它是由于設(shè)置的機(jī)床位置(比如在樓上等)外在原因和其復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)齒輪較多而造成的。
2、爬行故障產(chǎn)生的原因
(1)動(dòng)摩擦系數(shù)對(duì)臨界速度的影響。
動(dòng)摩擦系數(shù)增大的緣由有二。
其一:導(dǎo)軌潤(rùn)滑油中混入了切割液。
因?yàn)橛捅玫奈凸芡ǔ６际窃谇邢饕汉蜐?rùn)滑油之間。
所以油泵在工作的時(shí)侯,有時(shí)候就會(huì)把切削液連同潤(rùn)滑油一起吸入。
這樣就導(dǎo)致切削液和潤(rùn)滑油混合在一起,使?jié)櫥偷倪\(yùn)動(dòng)粘度大大降低。
也就使靜壓導(dǎo)軌靜壓區(qū)的壓力變小。
這樣動(dòng)摩擦系數(shù)f增大了,靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之差也就隨之減小,由此臨界速度V也減小了,X軸便產(chǎn)生了爬行。
其二:有部分的靜壓分配閥內(nèi)的毛細(xì)管的節(jié)流器有堵塞現(xiàn)象。
部分毛細(xì)管節(jié)流器被堵塞后,各個(gè)靜壓區(qū)的壓力值相差就會(huì)變大。
(2)進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)臨界速度的影響。
進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)臨界速度有剛性的影響,其原因有三。
其一:各部位的聯(lián)接其緊固件的松動(dòng)。
其二:傳動(dòng)齒輪的齒條之間的間隙過(guò)大;其三:齒輪與軸之間以及軸與軸之間的承配合的間隙過(guò)大。
(3)其他原因的影響產(chǎn)生的爬行:1)導(dǎo)軌和絲杠缺少潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑;2)鋼導(dǎo)軌的斜鐵太緊;3)機(jī)床的負(fù)荷過(guò)大;4)摩擦伺服電機(jī)功率小;5)絲杠的聯(lián)軸器松動(dòng)。
3、如何排除爬行故障
數(shù)控機(jī)床是新型的高科技工業(yè)設(shè)備,還有許多的不足之處有待于改善和進(jìn)步。
現(xiàn)有的很多機(jī)床中就有很多非常明顯的不正常現(xiàn)象。
可以被我們發(fā)現(xiàn),而系統(tǒng)卻沒(méi)有報(bào)警。
而且有時(shí)候出現(xiàn)報(bào)警的信息也不是很準(zhǔn)確的表明我們所看到不正�，F(xiàn)象。
機(jī)床出現(xiàn)爬行與振動(dòng)故障大多數(shù)不會(huì)出現(xiàn)機(jī)床報(bào)警。
我們可以這樣判斷,當(dāng)機(jī)床在低速運(yùn)行的時(shí)侯,如果機(jī)床的工作臺(tái)是蠕動(dòng)著向前運(yùn)動(dòng)的,就是出現(xiàn)了爬行故障。
當(dāng)爬行故障出現(xiàn)時(shí)候,我們要先仔細(xì)看一下導(dǎo)軌面的潤(rùn)滑的情況,斷定不是這里出現(xiàn)了問(wèn)題。
機(jī)床爬行問(wèn)題是屬于速度的問(wèn)題。
那么既然是速度的問(wèn)題我們就要去找速度這一環(huán)節(jié)。
機(jī)床的速度調(diào)節(jié)過(guò)程是用速度調(diào)節(jié)器來(lái)完成的。
而速度調(diào)節(jié)器的時(shí)間常數(shù),也就是速度調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)通常是以毫秒設(shè)置的。
所以機(jī)床整個(gè)伺服運(yùn)動(dòng)是一個(gè)過(guò)渡的過(guò)程,也是一個(gè)調(diào)節(jié)的過(guò)程。
根據(jù)其出現(xiàn)故障的部位和出現(xiàn)故障的原因,來(lái)確定其處理故障的方式和方法。
4、震動(dòng)故障的判斷與處理
(1)給定信號(hào)。
1)給定信號(hào)是由位置偏差計(jì)數(shù)器輸出來(lái)再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換給速度調(diào)節(jié)器而送出來(lái)來(lái)的模擬信號(hào)VCMD,判定此信號(hào)是否有振動(dòng)的成分,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,看看此插腳是不是有所振動(dòng)。
如果它本身就有一個(gè)周期的振動(dòng)信號(hào)。
那么機(jī)床的振動(dòng)是沒(méi)有問(wèn)題的,也就是說(shuō)速度調(diào)節(jié)器這部分沒(méi)有問(wèn)題,而是前級(jí)出現(xiàn)了問(wèn)題。
再去 D/A轉(zhuǎn)換器和偏差計(jì)數(shù)器那里查找問(wèn)題。
如果我們的測(cè)量結(jié)果沒(méi)有振動(dòng)的周期性波形。
那么問(wèn)題就一定出在其他兩個(gè)部分。
2)如果這兩部分都沒(méi)有問(wèn)題,我們?cè)偃ビ^察測(cè)速發(fā)電機(jī)的波形。
由于機(jī)床正在振動(dòng),機(jī)床的速度也同樣在激烈的振蕩中。
此時(shí)測(cè)速發(fā)電機(jī)反饋回的波形同樣也肯定是動(dòng)蕩的。
觀察一下,測(cè)速發(fā)電機(jī)所反饋的波形中是不是出現(xiàn)有規(guī)律的大起大伏,還是十分混亂的現(xiàn)象。
如果是后者,我們就要考慮電機(jī)本身或者測(cè)速發(fā)電機(jī)本身是否有故障。
3)如何判斷電機(jī)或者測(cè)速電機(jī)的故障:由于振動(dòng)頻率和電機(jī)的轉(zhuǎn)速是成比率的,電機(jī)的故障就會(huì)引起震動(dòng)故障,首先要檢查電機(jī)的碳刷和整流子表面是否正常,有無(wú)凸凹不光滑狀況、有無(wú)被磨掉的碳粉。
(2)反饋信號(hào):反饋信號(hào)和給定信號(hào)對(duì)于固定的調(diào)節(jié)器來(lái)說(shuō)是完全相同的。
所以,如果出現(xiàn)了反饋信號(hào)的波動(dòng),就必然會(huì)引起速度調(diào)節(jié)器的反方向調(diào)節(jié),這樣也引起機(jī)床的振動(dòng)。
速度調(diào)節(jié)器反方向調(diào)節(jié)情況出現(xiàn)時(shí),我們就要把電機(jī)后蓋拆下,看到測(cè)速發(fā)電機(jī)的整流子,用尖尖的勾子,細(xì)心地把每個(gè)槽子掛一掛,然后再用高號(hào)的砂紙打光勾起來(lái)的毛刺,把整流片的表面再用無(wú)水乙醇擦拭一下,重新裝好炭刷就可以了。
用尖勾子勾換向片間槽口時(shí),要特別注意不能碰到繞組。
因?yàn)槔@組的繞線非常細(xì),一旦碰破就很難修復(fù)。
另外不能用含水乙醇去擦試,會(huì)使繞組的絕緣電阻下降。
(3)速度調(diào)節(jié)器本身的故障:除了我們上面兩種情況引起振動(dòng)的原因外,還有可能是系統(tǒng)本身,也就是速度調(diào)節(jié)器本身的參數(shù)引起的振蕩。
一個(gè)閉環(huán)的系統(tǒng)也統(tǒng)一可能由于參數(shù)的設(shè)定不好,而引起系統(tǒng)振蕩。
最佳的消除此振蕩的方法就是盡量減少它的放大倍數(shù)。
在FANUC的系統(tǒng)里去調(diào)節(jié)RV1。
5、結(jié)語(yǔ)
掌握了數(shù)控鏜床的爬行與震動(dòng)故障的規(guī)律,我們就可以及時(shí)消除故障,同時(shí)也可以控制和減少這類故障的發(fā)生,提高設(shè)備的使用效率,降低機(jī)械加工,提高經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
[1]李壯,李詩(shī)若.數(shù)控機(jī)床爬行與振動(dòng)故障研究.科技傳播.
[2]李偉軍.全自動(dòng)液壓伺服壓力機(jī)控制系統(tǒng)的研究.廣州機(jī)械科學(xué)出版,2004.
數(shù)控銑床拉刀故障的診斷與維修【2】
摘要：拉刀故障是數(shù)控銑床的常見(jiàn)故障之一，主軸松、拉刀動(dòng)作涉及電氣、機(jī)械及液壓回路，回路中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失效都會(huì)引起機(jī)床拉刀動(dòng)作故障。
本文從企業(yè)維修案例著手，介紹了XKA714B/F數(shù)控銑床主軸結(jié)構(gòu)和控制原理，分析了常見(jiàn)的故障點(diǎn)，并采用流程圖的形式介紹了故障診斷方法，最后對(duì)故障維修方式進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床;拉刀故障;診斷與維修;流程圖
在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，XKA714B/F立式數(shù)控銑床主軸會(huì)出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象：操作工人在進(jìn)行手動(dòng)換刀操作時(shí)，刀具可以拿下，但裝上刀后，按“主軸拉刀”按鈕，拉刀動(dòng)作明顯比平常慢，重復(fù)一次松、拉刀過(guò)程，拉刀時(shí)間變得更長(zhǎng)，再重復(fù)幾次后，拉刀動(dòng)作幾乎沒(méi)有了。
機(jī)床狀態(tài)提示：處于松刀狀態(tài)。
拉刀故障是數(shù)控銑床的常見(jiàn)故障之一。
主軸松、拉刀動(dòng)作涉及電氣、機(jī)械及液壓回路，回路中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失效都會(huì)引起機(jī)床拉刀動(dòng)作故障。
要分析和排除松、拉刀這一故障，首先要知道主軸部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)組成及松、拉刀動(dòng)作的原理及過(guò)程，然后熟悉常見(jiàn)的故障點(diǎn)，掌握故障診斷思路及流程，最后維修排除故障。
主軸結(jié)構(gòu)和控制原理
數(shù)控銑床一般可分為立式銑床、臥式銑床和立臥兩用數(shù)控銑床三種。
本維修案例使用的是XKA714B/F立式數(shù)控銑床，它由床身、立柱、主軸箱、工作臺(tái)、液壓系統(tǒng)、伺服裝置、數(shù)控系統(tǒng)等組成。
床身用于支撐和連接機(jī)床各部件，主軸箱用于安裝主軸，主軸內(nèi)裝有拉刀機(jī)構(gòu)，拉刀機(jī)構(gòu)采用液壓裝置及碟形彈簧來(lái)完成拉刀、松刀動(dòng)作。
主軸下端的錐孔用于安裝銑刀。
當(dāng)主軸箱內(nèi)的主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，銑刀能夠切削工件。
主軸箱還可沿立柱上的導(dǎo)軌在Z向移動(dòng)，使刀具上升或下降。
工作臺(tái)用于安裝工件或夾具，可沿滑鞍上的導(dǎo)軌在X向移動(dòng)，滑鞍可沿床身上的導(dǎo)軌在Y向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工件在X和Y向的移動(dòng)。
無(wú)論是X、Y向，還是Z向的移動(dòng)都是靠伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)。
伺服裝置用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，主傳動(dòng)系統(tǒng)由5.5kW的變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)安裝在主軸箱的頂面，經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。
控制器用于輸入零件加工程序和控制機(jī)床工作狀態(tài)，控制電源用于向伺服裝置和控制器供電。
(一)XKA714B/F立式數(shù)控銑床主軸部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)
主軸部件主要由刀具自動(dòng)夾緊裝置、自動(dòng)吹凈等裝置組成。
為了適應(yīng)主軸轉(zhuǎn)速高和工作性能要求，前、后支承都采用了向心推力軸承。
(1)前支承是三個(gè)向心推力球軸承，背靠背安裝，前面兩個(gè)支承大口朝向主軸前端，后一個(gè)軸承大口朝向主軸尾部。
前支承既承受徑向載荷，又承受兩個(gè)方向的軸向載荷。
(2)后支承是兩個(gè)向心推力球軸承，也是背靠背安裝，小口相對(duì)。
后支承只承受徑向載荷，故軸承外圈軸向不定位。
主軸軸承采用油脂潤(rùn)滑方式，迷宮式密封。
刀具自動(dòng)夾緊裝置 數(shù)控銑床主軸組件由活塞、螺旋彈簧、拉桿、碟形彈簧和4個(gè)鋼球組成。
該機(jī)床采用錐柄刀具，刀柄的錐度為7∶24，它與主軸前端錐孔錐面定心。
夾緊時(shí)，油缸上腔接回油，下腔接壓力油，壓力油和螺旋彈簧使活塞桿向上移動(dòng)，拉桿在碟形彈簧壓力作用下也向上移動(dòng)，鋼球被迫進(jìn)入刀柄尾部拉釘?shù)沫h(huán)形槽內(nèi)，將刀具的刀柄拉緊。
放松時(shí)，即需要換刀松開(kāi)刀柄時(shí)，油缸上腔通入壓力油，下腔接回油，使活塞桿向下移動(dòng)，推動(dòng)拉桿也向下移動(dòng)，直到鋼球被推至主軸孔徑較大處，便松開(kāi)刀柄，將刀具連同刀柄從主軸孔中取出。
刀具的刀柄是靠碟形彈簧產(chǎn)生的拉緊力進(jìn)行夾緊的，以防止在工作中突然停電時(shí)刀柄自行脫落。
在活塞桿上下移動(dòng)的兩個(gè)極限位置上，安裝行程開(kāi)關(guān)，用來(lái)發(fā)出刀柄夾緊和松開(kāi)的信號(hào)。
在夾緊時(shí)，活塞桿下端的活塞桿端部與拉桿的上端面之間應(yīng)留有一定的間隙，約為4mm，以防止主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)引起端面摩擦。
自動(dòng)吹凈裝置 主軸換刀時(shí)，需自動(dòng)清除主軸裝刀錐孔內(nèi)的切屑或灰塵，以便保護(hù)主軸錐孔和刀柄表面，確保刀具定位安裝精度。
因此，該機(jī)床采用壓縮空氣自動(dòng)吹凈裝置。
當(dāng)?shù)侗鷱闹鬏S錐孔拔出后，壓縮空氣通過(guò)活塞桿上端噴嘴經(jīng)活塞和拉桿的中心孔，自動(dòng)吹凈主軸錐孔。
(二)XKA714B/F立式數(shù)控銑床液壓系統(tǒng)控制原理
液壓站油箱位于機(jī)床的后側(cè)，油箱容積為40L。
當(dāng)油面低于油標(biāo)顯示位置時(shí)要及時(shí)添加;液壓油使用2000h后，要進(jìn)行更換。
液壓控制板裝在液壓站油箱上面，由一個(gè)1.1kW的電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵完成液壓系統(tǒng)的供油和主軸箱的潤(rùn)滑，液壓系統(tǒng)的調(diào)定壓力為3.5MPa。
液壓系統(tǒng)控制三個(gè)二位四通的電磁閥，電磁閥YV1控制主軸箱潤(rùn)滑油路，電磁閥YV1、YV2控制主傳動(dòng)系統(tǒng)中的液壓變速機(jī)構(gòu)(通電為高擋)，電磁閥YV1、YV3控制拉刀機(jī)構(gòu)。
松刀時(shí)，電磁閥YV1、YV3同時(shí)通電，閥芯切換油路，液壓油進(jìn)入油缸上腔，油缸下腔接回油，活塞桿向下動(dòng)作，油缸頂部行程限位開(kāi)關(guān)向PMC發(fā)出反饋信號(hào)，松刀完成。
拉刀時(shí)，電磁閥YV1吸合、YV3斷開(kāi)閥芯切換油路，液壓油進(jìn)入油缸下腔，油缸上腔接回油，活塞桿向上動(dòng)作，油缸頂部行程限位開(kāi)關(guān)向PMC發(fā)出反饋信號(hào)，拉刀完成。
需要變速時(shí)，電磁閥YV1通電，電磁閥YV2則按高低擋要求通或斷;變速完畢或裝刀完畢電磁閥YV1即斷。
液壓系統(tǒng)還負(fù)責(zé)潤(rùn)滑主軸箱內(nèi)的齒輪及軸承。
主軸箱內(nèi)的潤(rùn)滑油通過(guò)主軸箱背面的回油管流回油箱。
如發(fā)現(xiàn)主軸箱下柔性擋板防護(hù)罩處有漏油現(xiàn)象，應(yīng)立即停止使用并檢查主軸箱潤(rùn)滑回油管路是否通暢，嚴(yán)禁在主軸潤(rùn)滑回油系統(tǒng)不暢的情況下使用機(jī)床。
液壓油管均是通過(guò)拖鏈裝置到達(dá)主軸箱。
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出油路堵塞報(bào)警時(shí)，應(yīng)對(duì)液壓箱的濾油器及時(shí)清理。
(三)XKA714B/F立式數(shù)控銑床主軸松、拉刀電氣系統(tǒng)控制原理
只要控制電磁閥YV1、YV3就可以實(shí)現(xiàn)拉刀、松刀的動(dòng)作，但是，電磁閥怎么跟PMC聯(lián)系呢?這需要通過(guò)PMC對(duì)電磁閥進(jìn)行控制。
一般而言，實(shí)現(xiàn)拉刀、松刀的動(dòng)作需要用到的PMC輸入接口有松緊刀允許、緊刀、拉刀;輸出接口有刀具松/緊、液壓油路開(kāi)關(guān)、松緊刀允許指示燈、松刀指示燈、緊刀指示燈，每個(gè)接口都用相應(yīng)的地址位來(lái)表示。
通過(guò)XKA714B/F立式數(shù)控銑床主面板輸入地址電氣圖可以查出，松緊刀允許按鈕的輸入地址位是X33.4，緊刀按鈕的輸入地址位是X34.0，松刀按鈕的輸入地址位是X34.1;通過(guò)XKA714B/F立式數(shù)控銑床PMC輸出地址電氣圖可以查出，刀具松/緊的輸出地址位是Y2.1，液壓油路開(kāi)關(guān)的輸出地址位是Y2.2;通過(guò)XKA714B/F立式數(shù)控銑床主面板輸出地址電氣圖可以查出，松緊刀允許指示燈的輸出地址位是Y33.4，緊刀指示燈的輸出地址位是Y34.0，松刀指示燈的輸出地址位是Y34.1。
那么，松緊刀允許按鈕的地址位X33.4、緊刀按鈕的地址位X34.0、松刀按鈕的地址位X34.1和控制拉刀以及松刀的輸出地址位Y2.1.Y2.2有什么關(guān)系呢?當(dāng)同時(shí)按下“松緊刀允許”和“松刀”按鈕后，輸入信號(hào)經(jīng)地址位X33.4和X34.1傳遞給PMC，PMC通過(guò)輸出接口Y2.1來(lái)控制拉刀或松刀動(dòng)作，具體控制過(guò)程查看XKA714B/F立式數(shù)控銑床松刀按鈕控制梯形圖，可以看出，當(dāng)觸點(diǎn)X33.4和X34.1接通時(shí)，松緊刀允許指示燈Y33.4和松刀指示燈Y34.1亮，線圈Y2.1工作，繼電器KA10和KA11指示燈亮，松刀完成。
也就是說(shuō)通過(guò)Y2.1來(lái)控制電磁閥，由于電磁閥所需要的驅(qū)動(dòng)電流比較大，而PMC的輸出接口驅(qū)動(dòng)能力比較小，所以先由Y2.1控制繼電器KA10，然后再由繼電器KA10來(lái)控制電磁閥YV3的動(dòng)作;同理，由Y2.2控制繼電器KA11，然后再由繼電器KA11來(lái)控制電磁閥YV1的動(dòng)作。
(四)XKA714B/F立式數(shù)控銑床主軸松、拉刀動(dòng)作控制過(guò)程
動(dòng)作控制過(guò)程包括松刀動(dòng)作控制過(guò)程和拉刀控制過(guò)程。
松刀控制過(guò)程 從圖1可以看出，當(dāng)按下松刀按鈕后，輸入信號(hào)經(jīng)地址位X34.1傳遞給PMC，PMC通過(guò)輸出接口Y2.1和Y2.2來(lái)控制繼電器KA10和KA11吸合，使得電磁閥YV1和YV3得電，閥芯切換油路，液壓油進(jìn)入油缸上腔，油缸下腔接回油，使活塞桿向下移動(dòng)，推動(dòng)拉桿也向下移動(dòng)，壓縮碟形彈簧，拉刀爪松開(kāi)，油缸頂部行程限位開(kāi)關(guān)向PMC發(fā)出反饋信號(hào)，松刀完成。
拉刀控制過(guò)程 從圖2所示拉刀動(dòng)作電氣控制流程圖可以看出，當(dāng)按下拉刀按鈕后，輸入信號(hào)經(jīng)地址位X34.0傳遞給PMC，PMC通過(guò)輸出接口Y2.1和Y2.2來(lái)控制繼電器KA10斷開(kāi)和KA11吸合，使得電磁閥YV1得電吸合、YV3斷開(kāi)，閥芯切換油路，液壓油進(jìn)入油缸下腔，油缸上腔接回油，壓力油和螺旋彈簧使活塞桿向上移動(dòng)，拉桿在碟形彈簧壓力作用下也向上移動(dòng)，拉刀爪拉緊，油缸頂部行程限位開(kāi)關(guān)向PMC發(fā)出反饋信號(hào)，繼電器KA11斷電，電磁閥YV1斷電，液壓油轉(zhuǎn)向潤(rùn)滑油路，拉刀完成。
XKA714B/F立式數(shù)控銑床拉刀常見(jiàn)故障點(diǎn)分析
數(shù)控銑床拉刀故障應(yīng)綜合考慮電氣故障、機(jī)械故障和液壓故障。
(一)電氣回路故障分析點(diǎn)
電氣回路故障分析點(diǎn)主要有：(1)松、拉刀按鈕開(kāi)關(guān);(2)拉刀活塞桿行程限位開(kāi)關(guān);(3)PMC控制器;(4)繼電器及線路;(5)電磁閥及線路等。
在這些故障分析點(diǎn)中，松、拉刀按鈕開(kāi)關(guān)、繼電器由于頻繁使用，容易疲勞損壞;PMC控制器屬于技術(shù)成熟的數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品，在弱電環(huán)境下工作，一般不易損壞。
(二)機(jī)械及液壓回路故障分析點(diǎn)
機(jī)械及液壓回路故障分析點(diǎn)主要有：(1)主軸拉刀機(jī)構(gòu);(2)活塞油缸;(3)油管;(4)電磁閥;(5)單向閥;(6)溢流閥;(7)液壓泵;(8)壓力表;(9)碟形彈簧等。
在這些故障分析點(diǎn)中，主軸拉刀機(jī)構(gòu)中的活塞桿、拉刀爪、拉桿以及電磁閥、碟形彈簧等，由于頻繁動(dòng)作，容易疲勞損壞;油管易老化漏油。
XKA714B/F立式數(shù)控銑床拉刀故障診斷與維修
主軸松、拉刀動(dòng)作涉及電氣、機(jī)械及液壓回路，回路中任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失效都會(huì)引起機(jī)床拉刀動(dòng)作故障，因?yàn)榘粹o開(kāi)關(guān)、繼電器、電磁閥的通斷狀態(tài)可以通過(guò)PMC診斷地址及發(fā)光二極管等狀態(tài)指示燈來(lái)快速判斷，直觀、快捷，故先從電氣回路開(kāi)始檢查(液壓泵及壓力表也可直觀檢查)，然后再對(duì)機(jī)械及液壓回路進(jìn)行檢查。
從圖3所示XKA714B/F數(shù)控銑床拉刀故障綜合診斷流程圖可知，故障診斷與維修步驟如下：
第一步，維修準(zhǔn)備。
準(zhǔn)備好XKA714B/F立式數(shù)控銑床對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)操作說(shuō)明書(shū)、機(jī)床生產(chǎn)廠家提供的機(jī)械說(shuō)明書(shū)、電氣說(shuō)明書(shū)、維修手冊(cè)和維修記錄等，同時(shí)準(zhǔn)備好機(jī)床維修的常用必備工具。
第二步，現(xiàn)場(chǎng)勘察。
首先察看一下XKA714B/F數(shù)控銑床的具體故障現(xiàn)象。
然后查看報(bào)警信息，鎖定故障范圍，機(jī)床狀態(tài)提示：處于松刀狀態(tài)。
最后，查閱發(fā)生故障銑床的機(jī)械及電氣說(shuō)明書(shū)，了解松/拉刀按鈕開(kāi)關(guān)地址位、PMC刀具松緊輸出地址位、松緊刀電磁閥控制和液壓系統(tǒng)原理圖。
第三步，懸掛“維修中，請(qǐng)勿靠近”警示牌，在機(jī)床手動(dòng)狀態(tài)下，主軸停轉(zhuǎn)，按下“緊刀”按鈕，檢查PMC輸入地址X34.0的狀態(tài)變化。
如果沒(méi)有變化，檢查“緊刀”按鈕開(kāi)關(guān)及其至PMC的線路。
若開(kāi)關(guān)損壞，則更換開(kāi)關(guān);電路斷路，則維修電路。
第四步，如果第一步不存在問(wèn)題，即PMC輸入地址X34.0的狀態(tài)有變化(由0變?yōu)?)，則檢查PMC輸出地址Y2.1、Y2.2的狀態(tài)變化。
若狀態(tài)沒(méi)有變化，根據(jù)梯形圖判斷哪些條件不滿足，針對(duì)不滿足條件，相應(yīng)調(diào)整機(jī)床操作方式。
第五步，如果第四步不存在問(wèn)題，即PMC輸出地址Y2.1、Y2.2的狀態(tài)有變化(由0變?yōu)?)，繼電器KA10和KA11應(yīng)依次由通到斷。
若KA11和KA10其中有未斷開(kāi)現(xiàn)象，則檢查PMC至KA10線圈的線路(因?yàn)樗傻秳?dòng)作正常，故可以判斷KA11和YV1都是正常的)，如果線路短路則檢修線路。
第六步，如果第五步不存在問(wèn)題，即KA11和KA10正常斷開(kāi)，電磁閥YV3由吸合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)，線圈插頭指示燈由亮轉(zhuǎn)滅。
若電磁閥未由吸合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)，檢查KA10觸點(diǎn)及YV3線圈至 KA10觸點(diǎn)的控制線路，如果觸點(diǎn)損壞，則更換繼電器;如果線路短路，則檢修線路。
第七步，如果第六步不存在問(wèn)題，即電磁閥YV3由吸合轉(zhuǎn)為斷開(kāi)，說(shuō)明YV1和YV3線圈正常，則檢查YV3閥芯是否正常動(dòng)作、能否切換油路。
若YV3閥芯動(dòng)作不正常，應(yīng)先檢查活塞缸下腔油管有無(wú)波動(dòng)，在機(jī)床斷電情況下，拆開(kāi)油管接頭，查看油管是否通油，如果不通油，則疏通或更換油管;然后用內(nèi)六角扳手插入閥芯孔，感知閥芯移動(dòng)距離，如果距離小于正常移動(dòng)距離，則說(shuō)明閥芯被堵塞或復(fù)位彈簧彈力不足，可用新閥替換或拆閥進(jìn)行檢修。
第八步，如果第七步不存在問(wèn)題，即YV3閥芯正常動(dòng)作，可正常切換油路，則檢查油缸及活塞桿是否正常。
如果不正常，油缸進(jìn)出油口及活塞桿被堵塞，則拆開(kāi)檢修。
第九步，如果以上各步檢查均正常，則診斷維修結(jié)束。
總之，針對(duì)這類故障，不管是主軸拉不緊刀，還是主軸松不下刀，只要掌握了控制回路的電氣、機(jī)械及液壓原理，依據(jù)故障現(xiàn)象，逐一分析控制回路的各個(gè)環(huán)節(jié)，由簡(jiǎn)到繁，就不難找出故障點(diǎn)并排除故障。
數(shù)控機(jī)床是一種自動(dòng)化程度高、機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的加工設(shè)備，要充分發(fā)揮機(jī)床的高效益，就必須正確操作使用和精心維護(hù)，這樣可防止設(shè)備產(chǎn)生非正常性磨損，保持其良好的技術(shù)性能狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，保證生產(chǎn)安全運(yùn)行。
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數(shù)控銑床銑削故障的排除與調(diào)整【3】
摘 要：隨著機(jī)械加工技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已被廣泛應(yīng)于各個(gè)加工行業(yè)，其性能越來(lái)越全面，具有應(yīng)用廣泛、加工精度高、人為因素干擾少、加工能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
同時(shí)，由于數(shù)控機(jī)床技術(shù)的先進(jìn)程度越來(lái)越高，相應(yīng)的對(duì)于數(shù)控機(jī)床的維修也越來(lái)越復(fù)雜，這就給數(shù)控機(jī)床的維修人員提出了更高的要求。
關(guān)鍵詞：數(shù)控 銑床銑削 排除 調(diào)整
本文通過(guò)實(shí)際案例分析，了解一些常見(jiàn)故障的排除與調(diào)整。
案例如下：設(shè)備名稱FANUC0i―Mc數(shù)控系統(tǒng)，故障類型為銑削出現(xiàn)橢圓現(xiàn)象。
分析：對(duì)于數(shù)控銑床銑削后出現(xiàn)橢圓，通�？紤]以下3點(diǎn)原因：(1)X-Y軸伺服不匹配。
(2)反向間隙。
(3)X-Y軸不垂直。
1 X-Y軸伺服不匹配
伺服不匹配占故障比例為87%，因此首先考慮此問(wèn)題。
應(yīng)用球桿儀進(jìn)行檢測(cè)可得圖1，圖中2和3為正反向360°得出的圖形， FANUC0i―Mc數(shù)控系統(tǒng)位置增益(伺服環(huán)增益)參數(shù)是#1828(0.01s-1)。
(1)產(chǎn)生原因。
如果軸間伺服環(huán)增益不匹配，會(huì)導(dǎo)致伺服不匹配誤差，此時(shí)兩根軸不同步，一根軸要早于另一根，造成橢圓圖形，如圖2所示。
(2)故障排除。
伺服不匹配將導(dǎo)致插補(bǔ)圓不圓。
一般情況下，進(jìn)給率越高造成插補(bǔ)圓的橢圓程度越大。
與前一個(gè)圖像相符，原機(jī)床參數(shù)#1825X軸(6000)，Y軸(3000)，故減少X數(shù)值，增大Y值，如圖3所示。
經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整參數(shù)檢測(cè)調(diào)整(最后參數(shù)是X2200，Y7000)后圖像如圖4所示。
此時(shí)數(shù)控機(jī)床銑削出現(xiàn)橢圓的故障消失。
2 反向間隙的排故與調(diào)整
此機(jī)床的反向間隙占29%，發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)調(diào)整反向間隙的參數(shù)是#1851，如圖5所示。
圖中由某軸線開(kāi)始處有一個(gè)沿圖形中心外凸的臺(tái)階，臺(tái)階的大小通常不受機(jī)器進(jìn)給率的影響。
在圖中僅有Y軸上顯示有正值反向間隙。
檢測(cè)圖像是Y軸有反向間隙，調(diào)整參數(shù)為28.4 mm，調(diào)整后球桿儀檢測(cè)進(jìn)行間隙補(bǔ)償。
由于Y軸反向間隙存在正負(fù)兩個(gè)值，絲杠兩固定端應(yīng)存在串動(dòng)或者絲桿副有問(wèn)題，需要重新調(diào)整固定等。
現(xiàn)在圓度由原來(lái)的638.6 mm通過(guò)球桿儀檢測(cè)及數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整變?yōu)?2.8 mm。
3 X-Y軸不垂直
原因：數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中，各軸的垂直度誤差都經(jīng)過(guò)測(cè)試，滿足機(jī)床的設(shè)計(jì)精度。
但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，垂直度誤差超過(guò)設(shè)計(jì)精度時(shí)，就需要進(jìn)行修正，垂直度超差的原因主要是各配合部分的移動(dòng)。
X-Y軸經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的振動(dòng)與受力，經(jīng)常會(huì)發(fā)生偏移，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)X、Y軸之間垂直度誤差的出現(xiàn)，誤差主要出現(xiàn)在一個(gè)方向，即XY平面內(nèi)。
原因：在使用數(shù)控機(jī)床的過(guò)程中，測(cè)試排除過(guò)每個(gè)軸的垂直誤差，達(dá)到機(jī)床的設(shè)計(jì)精度。
垂直誤差會(huì)在使用一段時(shí)間后偏差會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)精度，這時(shí)就要進(jìn)行修正，這種情況產(chǎn)生的原因是各配合部分發(fā)生移動(dòng)。
X-Y軸長(zhǎng)期受到震動(dòng)和受力，所以很容易發(fā)生偏移，所以X、Y軸之間發(fā)生垂直度的誤差，并且誤差主要發(fā)生在XY平面內(nèi)這一個(gè)方向。
解決方法：將Y軸導(dǎo)軌重新進(jìn)行定位面配刮，配刮鑲條，這樣可以將定位面積擴(kuò)大，從而定位剛性也變強(qiáng)。
將X-Y軸修刮至符合標(biāo)注的呢機(jī)械垂直度，與此同時(shí)也進(jìn)行了定位面修正，然后重新定位絲杠副，避免絲杠副彈性變形的發(fā)生，增加潤(rùn)滑度在導(dǎo)軌、絲杠和各運(yùn)動(dòng)表面，避免各運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生爬行現(xiàn)象。
4 結(jié)語(yǔ)
本文案例對(duì)于數(shù)控機(jī)床銑削出現(xiàn)橢圓形的故障排除應(yīng)用了球桿儀，同時(shí)需要技術(shù)人員、機(jī)械以及電器的配合，通過(guò)對(duì)X-Y軸伺服不匹配、反向間隙、X-Y軸不垂直等可能因素進(jìn)行排除和調(diào)整，最終排除了故障，使機(jī)床的加工圓度達(dá)到加工要求。
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