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                  數控機床爬行與振動維修

                  日期:2017-05-16 13:34:50 瀏覽次數: 來源:常州機床維修: http://www.zonghengsj.com

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                  在數控機床中有很多明顯的不正常現象,但在有一些經濟數控系統中,卻沒有報警,即使有時出現報警,報警的信息表明也不是你所看到不正常現象的報警。機床出現爬行與振動就是一個明顯的例子。機床以低速運行時,機床工作臺是蠕動著向前運動;機床要以高速運行時,就出現震動。 關于機床爬行有的書上寫著:由于潤滑不好,而使機床工作臺移動時摩擦阻力增大。當電機驅動時,工作臺不向前運動,使滾珠絲杠產生彈性變形,把電機的能量貯存在變形上。電動機繼續驅動,貯存的能量所產的彈性力大于靜摩擦力時,機床工作臺向前蠕動,周而復始地這樣運動,而產生了爬行的現象。然而事實并非如此,仔細看一下導軌面潤滑的情況,就可以斷定不是這個問題。 機床爬行和振動問題是屬于速度的問題。既然是速度的問題就要去找速度環,我們知道機床的速度的整個調節過程是由速度調節器來完成的。特別應該著重指出,速度調節器的時間常數,也就是速度調節器積分時間常數是以毫秒計的,因此,整個機床的伺服運動是一個過渡過程,是一個調節過程。 凡是與速度有關的問題,只能去查找速度調節器。因此,機床振動問題也要去查找速度調節器。可以從以下這些地方去查找速度調節器故障:一個是給定信號,一個是反饋信號,再一個就是速度調節器的本身。 第一個是由位置偏差計數器出來經D/A轉換給速度調節器送來的模擬是VCMD,這個信號是否有振動分量,可以通過伺服板上的插腳(FANUC6系統的伺服板是X18腳)來看一看它是否在那里振動。如果它就是有一個周期的振動信號,那毫無疑問機床振動是正確的,速度調節器這一部分沒有問題,而是前級有問題,向D/A轉換器或偏差計數器去查找問題。如果我們測量結果沒有任何振動的周期性的波形。那么問題肯定出在其他兩個部分。 我們可以去觀察測速發電機的波形,由于機床在振動,說明機床的速度在激烈的振蕩中,當然測速發電機反饋回來的波形一定也是動蕩不已的。但是我們可以看到,測速發電機反饋的波形中是否出現規律的大起大落,十分混亂現象。這時,我們最好能測一下機床的振動頻率與電機旋轉的速度是否存在一個準確的比率關系,譬如振動的頻率是電機轉速的四倍頻率。這時我們就要考慮電機或測速發電機有故障的問題。 因為振動頻率與電機轉速成一定比率,首先就要檢查一下電動機是否有故障,檢查它的碳刷,整流子表面狀況,以及機械振動的情況,并要檢查滾珠軸承的潤滑的情況,整個這個檢查,可不必全部拆卸下來,可通過視察官進行觀察就可以了,軸承可以用耳去聽聲音來檢查。如果沒有什么問題,就要檢查測速發電機。測速發電機一般是直流的。 測速發電機就是一臺小型的永磁式直流發電機,它的輸出電壓應正比于轉速,也就是輸出電壓與轉速是線性關系。只要轉速一定,它的輸出電壓波形應當是一條直線,但由于齒槽的影響及整流子換向的影響,在這直線上附著一個微小的交變量。為此,測速反饋電路上都加了濾波電路,這個濾波電路就是削弱這個附在電壓上的交流分量。 測速發電機中常常出現的一個毛病就是炭刷磨下來的炭粉積存在換向片之間的槽內,造成測速發電機片間短路,一旦出現這樣的問題就避免不了這個振動的問題。 這是因為這個被短路的元件一會在上面支路,一會在下面支路,一會正好處于換向狀態,這3種情況就會出現3種不同的測速反饋的電壓。在上面支路時,上面支路由于少了一個元件,電壓必然要小,而當它這個元件又轉到了下面支路時,下面的電壓也小,這時不論在上面支路,還是在下面支路中,都必然使這兩條支路的端電壓下降,且有一個平衡電流流過這兩條并聯的支路,又造成一定的電壓降。當這個元件處于換向,正好它也處于短路,這時上下兩個支路沒有短路元件,電壓得以恢復,且也無環流。這樣,與正常測速發電機狀態一樣。為此,三種不同情況下電壓做了一個周期地變化,這個電壓反饋到調節器上時,勢必引起調節器的輸出也做出相應地,周期地變化。這是僅僅說了一個元件被短路。特別嚴重時有一遍換向片全部被碳粉給填平了,全部短路,這樣就會更為嚴重的電壓波動。 反饋信號與給定信號對于調節器來說是完全相同的。所以,出現了反饋信號的波動,必然引起速度調節器的反方向調節,這樣就引起機床的振動。 這種情況發生時,非常容易處理,只要把電機后蓋拆下,就露出測速發電機的整流子。這時不必做任何拆卸,只要用尖銳的勾子,小心地把每個槽子勾一下,然后用細砂紙光一下勾起的毛刺,把整流片表面再用無水酒精擦一下,再放上炭刷就可以了。這里特別要注意的是用尖銳的勾子去勾換向片間槽口時,別碰到繞組,因為繞組線很細,一旦碰破就無法修復,只有重新更換繞組。再一個千萬不要用含水酒精去擦,這樣弄完了絕緣電阻下降無法進行烘干,這樣就會拖延修理期限。 除了我們上面討論過這些引起振動的原因外,還可能是系統本身的參數引起的振蕩。眾所周知;一個閉環系統也可能由于參數設定不好,而引起系統振蕩,但最佳的消除這個振蕩方法就是減少它的放大倍數,在FANUC的系統中調節RV1,逆時鐘方向轉動,這時可以看出立即會明顯變好,但由于RV1調節電位器的范圍比較小,有時調不過來,只能改變短路棒,也就是切除反饋電阻值,降低整個調節器的放大倍數。 采用這些方法后,還做不到完全消除振動,甚至是無效的,就要考慮對速度調節器板更換或換下后徹底檢查各處波形。 在這個實例中,出現爬行時,電機是在低速,一旦提高速度就震起來,這時電流就可能出現過流報警。產生這種報警的原因是機床工作臺面為了迅速跟限反饋信號的變化而變化,必須有一個很大的加速度才行,這個加速度就是由電機的轉矩給出的。電機轉矩的變化來響應這個速度給定信號(實際上是反饋信號)的變化。轉矩就是電流信號。大的轉矩,就是大的電流信號造成的,在電流環中出現了一個電流的激烈變化,從而出現了過電流現象。 在振動時不報警,而在振動加大時,出現了過電流報警。 從這個例子中,我們可以這樣總結:位置問題去找位置環,而速度問題去找速度環。所謂位置環就是研究零件加工的尺寸問題,零件的尺寸的精度要去研究位置環。當然,零件尺寸的重復精度還和基準點有關,我們在后面還要討論基準點返回問題。但總的說來,尺寸問題,位置問題,要求考慮的對象是位置環,或者說與位置環有關的部分應是考慮的主要對象。速度的問題就要去研究速度環以及與速度環有關的部分。 加工零件形狀有了問題,這顯然是由幾個軸進行插補造成的。這就是NC對軸進行的脈沖分配,那么如果我們認為NC對軸的脈沖分配是正確的(常常是這樣,很少遇到是NC出了毛病,或插補軟件出了毛病而出現形狀不對的現象),那么各軸在忠實地執行NC的指令上肯定存在問題。我們可以去查各個軸伺服單元存在的問題。我們如果想加工一條有一定斜率的直線,那么這兩個軸的速度要按斜率的比率關系給定。 由于數控機床是機電一體化產品,這里邊影響機床正常工作的因素很多,例如上面我們曾討論過的加工形狀誤差的原因,除了電氣方面的問題之外,我們在數控機床的驗收一節中曾經討論過失動量的測定,這也是影響加工的幾何形狀一個重要問題,這個機械方面的問題也與電氣的問題混在一起,這種情況就十分難以分辨出到底哪個因素在這個問題中的比重占有多少。

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