一、加工中心軸抖動(dòng)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(mén)子850M。機床使用一年后發(fā)現在停止狀態(tài)下刀鏈(W軸)來(lái)回小范圍抖動(dòng)。該軸的驅動(dòng)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(fā)生器。開(kāi)始時(shí)抖動(dòng)不很?chē)乐?，后?lái)越來(lái)越厲害并報警停機。在抖動(dòng)發(fā)生時(shí)，通過(guò)測量伺服驅動(dòng)的指令值，發(fā)現該輸入電壓值“+"“-"不斷交化，與抖動(dòng)周期—致。從屏幕發(fā)現W軸的實(shí)際位置也不斷地增減變化，這說(shuō)明位置反饋是好的。

那么NC(數控)部分、伺服驅動(dòng)、電機這幾個(gè)環(huán)節哪一個(gè)有故障呢?首先考慮到的是零點(diǎn)漂移，但經(jīng)調整無(wú)效。由于是閉環(huán)的數控系統，各環(huán)節互相控制、互相制約，分析起來(lái)比較復雜。而西門(mén)子850系統可分硬件和軟件兩大部分，軟件部分有許多用戶(hù)可以干預的參數，關(guān)于伺服軸的參數也不少。因此決定先從修改參數入手。經(jīng)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(dòng)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(jīng)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(dòng)原因是元件老化，系統參數發(fā)生變化，而且伺服系統回路的增益太大。理論上在閉環(huán)系統里開(kāi)環(huán)增益過(guò)大，系統的穩定裕量就小。由于系統某些原因引起參數發(fā)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(huán)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(guò)修改某一相關(guān)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(dòng)為X軸，由于該機工況比較惡劣，開(kāi)始機床偶爾發(fā)生l130報警(X軸夾緊報警)，以后報警越來(lái)越頻繁．并段X軸在移動(dòng)中發(fā)生顫抖現象(即速度不穩)。

該機各軸指令值，跟隨誤差、瞬時(shí)速度等均可通過(guò)屏幕觀(guān)察。經(jīng)仔細觀(guān)察，發(fā)生報警時(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(zhù)減小。經(jīng)分析認為電氣控制系統存在故障的可能性較小，重點(diǎn)檢查X軸的機械傳動(dòng)部件，檢查發(fā)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(dòng)的長(cháng)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(chǎn)生間隙，反過(guò)來(lái)由于存在軸向間隙使得工況惡劣時(shí)振動(dòng)加劇，工作臺釉向竄動(dòng)大而引起報警，同時(shí)由于滾珠絲杠螺母副存在間隙或預緊力太小，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。位置險測回路修復后Z軸只能以很慢的速度移動(dòng)(倍率開(kāi)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)越嚴重。嚴重時(shí)整個(gè)立柱幾乎跳起來(lái)。

更換伺服驅動(dòng)裝置和速度環(huán)等器件均無(wú)效，由于驅動(dòng)電機有許多保護環(huán)節，所以暫不考慮其有故障，而懷疑機械傳動(dòng)有問(wèn)題。通過(guò)檢查潤滑、軸承、導軌、導向塊等各項均良好，且用手轉動(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(wú)軸向間隙，預緊力適度，進(jìn)而懷疑滾珠絲杠有問(wèn)題，換上備件，故障排除。經(jīng)檢測原該珠絲杠彎曲超過(guò)0.15mm/m。

分析：內于撞車(chē)時(shí)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(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軸不穩定，引起抖動(dòng)。