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(tǒng)是西門子850M。機床使用一年后發(fā)現(xiàn)在停止?fàn)顟B(tài)下刀鏈(W軸)來回小范圍抖動。該軸的驅(qū)動與其他各軸一樣采用交流伺服系統(tǒng)，其位置檢測為角度脈沖發(fā)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(fā)生時，通過測量伺服驅(qū)動的指令值，發(fā)現(xiàn)該輸入電壓值“+"“-"不斷交化，與抖動周期—致。從屏幕發(fā)現(xiàn)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(shù)控)部分、伺服驅(qū)動、電機這幾個環(huán)節(jié)哪一個有故障呢?首先考慮到的是零點漂移，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機床參數(shù)2604(W軸多項增益)從25500改至15000后，抖動立即停止。為使系統(tǒng)有比較高的快速性和較寬的穩(wěn)定裕量，經(jīng)幾次試驗將該參數(shù)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(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)代計算機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)和機械結(jié)構(gòu)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(fā)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(fā)生顫抖現(xiàn)象(即速度不穩(wěn))。

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(jīng)仔細觀察，發(fā)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(fā)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(jīng)分析認為電氣控制系統(tǒng)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(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械軸向振動的長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(yù)緊力太小，移動中必然產(chǎn)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(huán)發(fā)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(fù)后Z軸只能以很慢的速度移動(倍率開關(guān)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(qū)動裝置和速度環(huán)等器件均無效，由于驅(qū)動電機有許多保護環(huán)節(jié)，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(dǎo)軌、導(dǎo)向塊等各項均良好，且用手轉(zhuǎn)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(yù)緊力適度，進而懷疑滾珠絲杠有問題，換上備件，故障排除。經(jīng)檢測原該珠絲杠彎曲超過0.15mm/m。

分析：內(nèi)于撞車時速度很快。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(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。