淺析NCT進給系統產生爬行與振動故障的因素

李振華

摘要：進給系統的爬行與振動是NCT經常出現的故障，如何有效地檢測并及時維修將直接影響NCT的加工精度和效率。

關鍵詞：爬行；振動；維修

一、分析原因

爬行與振動故障通常發生在機械部分和進給伺服系統。進給系統低速時的爬行與機械傳動部件的特性有關；高速時振動通常與進給傳動鏈中運動副預緊力有關。

1.機械部分

對NCT來說，因其移動部件所受阻力主要來自導軌副，而導軌副的動、靜摩擦因數大，差值也大，故易造成爬行。另外，如果軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊或預拉不理想：傳動鏈傳動鏈長且存在間隙；傳動軸直徑偏小，支承和支承座的剛度不夠等也可引起爬行；另外，克服爬行除了在系統中引入阻尼、變更系統的動力特性外，從摩擦學的角度最有效的方法就是通過改善潤滑或變更材料以改變摩擦因數，采用具有防爬作用的導軌潤滑油是一種非常有效的措施。

2.進給伺服系統

在驅動移動部件低速運行過程中，NCT進給系統會出現移動部件忽停忽跳、忽慢忽快的爬行現象。而當其以高速運行時，移動部件又會出現明顯的振動。對于數控機床進給系統產生爬行的原因，一般認為是由于機床運動部件之間潤滑不好，導致機床工作臺移動時靜摩擦阻力增大，事實上這只是其中的一個原因，產生這類故障的原因還可能是機械進給傳動鏈出現了故障，也可能是進給系統電氣部分出現了問題，或者是系統參數設置不當的緣故，還可能是機械部分與電部分的綜合故障所造成。

二、故障診斷與排除

當NCT出現的爬行與振動故障時，應根據產生故障的可能性，列出可能造成數控機床爬行與振動的有關因素，然后逐個因素檢查、分析、定位和排除故障。

1.機械部件故障的檢查和排除

首先要檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副。盡管NCT的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，但調整不好，仍會造成爬行或振動。靜壓導軌應著重檢查靜壓是否建立；塑料導軌應著重檢查有否雜質或異物；滾動導軌應著重檢查預緊是否良好。其次要檢查進給傳動鏈。有效提高傳動鏈的扭轉和拉壓剛度，這對于提高運動精度、消除爬行非常有益。

2.進給伺服系統故障的檢查和排除

如果爬行與振動的故障原因在進給伺服系統，則需要分別檢查伺服系統中各有關環節。

(1)速度調節器的檢測。對速度調節器的故障，主要檢測給定信號、反饋信號和速度調節器本身是否存在問題。給定信號可以通過由位置偏差計數器出來經D／A轉換給速度調節器送出的模擬信號VCMD的檢測實現。這個信號是否有振動分量可以通過對伺服板上的插腳用示波器來觀察。如果就有一個周期的振動信號，那毫無疑問機床振動是正確的，如果測量結果沒有任何振動的周期性的波形，那么問題肯定出在反饋信號和速度調節器。

(2)測速電機反饋信號的檢測。反饋信號與給定信號對于調節器來說是完全相同的。因此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。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也一定是動蕩的。這時如果機床的振動頻率與電機旋轉的速度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。

(3)電機檢查。當機床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，以及檢查滾珠軸承的潤滑情況。另外電動機電樞線圈不良也會引起系統振動。這種情況可以通過測量電動機的空載電流進行確認，若空載電流隨轉速成正比增加，則說明電動機內部有短路現象。出現本故障一般應首先清理換向器、檢查電刷等環節，再進行測量確認。如果故障現象依然存在，則可能是線圈匝間有短路現象，應對電動機進行維修處理。如果沒有什么問題，就要檢查測速發電機。

(4)脈沖編碼器或測速發電機的檢測。對于脈沖編碼器或測速發電機不良的情況，可按下述方法進行測量檢查。首先將位置環、速度環斷開，手動電動機旋轉。觀察速度控制單元印制電路板上F／V變換器的電壓，如果出現電壓突然下跌的波形，則說明反饋部件不良。測速發電機中常常出現的一個問題是炭刷磨下來的炭粉積存在換向片之間的槽內。造成測速發電機換向片片問短路，一旦出現這樣的問題就會引起振動。

(5)系統參數的調節

一個閉環系統也可能是由于參數設定不合理而引起系統振蕩，消除振蕩的最佳方法就是減少放大倍數。在FUNAC的系統中調節RV1。逆時針方向轉動，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。

總之，NCT進給系統產生振動及爬行的現象，主要原因在于機床機械結構及進給伺服系統出現了故障，我們只要按照科學的方法和步驟就能夠在短時間段內找出產生故障的原因，從而給機床的及時維修創造了條件。無形中提高了機床的使用效率。