數控車床螺紋加工常見故障與排除

楊杰 黃榮金

摘 要：數控車床在目前的加工領域應用十分普遍，通過數控編程來完成相應的加工動作，對于提升整體產品加工質量和效率具有重要作用。在數控車床加工中，螺紋是常見的加工工藝之一，本文主要就螺紋加工原理進行介紹，并探究數控車床螺紋加工故障和排除方法進行分析，為提升螺紋加工質量，做好故障應對提供一些參考。

關鍵詞：數控車床;螺紋加工;常見故障;排除

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.006

1 螺紋加工原理

螺紋主要指的是圓柱面或是圓錐面上沿著螺旋線形成的一種具有同樣的剖面姓張的連續溝槽，這些螺紋零件主要是應用在螺釘制作中的，用來實現有效的連接、緊固和傳動。在螺紋的生產加工中有很多方法應用，在數控車床上進行螺紋加工，需要車床通過三爪卡盤加緊圓柱形工件，帶動其旋轉運動，車床進給機構又帶動車刀沿著圓柱軸線方向進行勻速直線運動，刀具的刀尖在工件表面上進行切削，就能完成溝槽的工藝。不管是加工哪一種類型的螺紋，車床的主軸和刀具之間都需要保證相對運動，也及時主軸每轉動一周，刀具也應該均勻的一定一個導程的距離。相應的車床主軸轉動和進給運動之間，一般不存在機械方面的聯系，為了實現有效的螺紋加工，需要給進給私服電機的脈沖數和主軸運動速度相對應，在主軸轉動中，和其相連的脈沖編碼器不斷發出脈沖傳播給數控裝置，按照相應的插補計算情況，控制進給坐標軸伺服系統，這樣就能實現進給量和主軸轉速能夠保持一定的比例，就能保證相應的螺紋生產目標實現。

2 數控車床螺紋加工故障和排除方法

2.1 亂牙現象和解決方法

在利用數控車床進行螺紋工件的加工中，假使主軸的角位移和Z軸之間的進給不能保持同步關系，就會導致亂牙現象發生。這種故障出現的主要原因可能有以下幾點：

第一，主軸編碼器每轉脈沖數設置出現問題;

第二，主軸編碼器的電源供電功率不足;

第三，主軸編碼器反饋電纜自身可靠性不足，受到一些外部煩擾因素影響;

第四，機械聯接出現松動現象;

第五，主軸編碼器自身出現質量問題。

故障分析：在一些經濟性主軸變頻控制數控車床應用中，會外置光電編碼器并配合機床實施螺紋加工。相關的進給電機使用步進電機無編碼器，根據相關的故障原因分析得出亂牙問題出現可能是光電編碼器和CNC裝置連接不暢，光電編碼器自身損壞，編碼器和彈性聯軸件的連接出現松動現象等造成的。

故障解決措施：針對這種亂牙現象，可以通過拆除光電編碼器來進行檢查，判斷光電編碼器是否正常，但是這種方法相對比較繁瑣，需要對于機床外罩和主軸周圍的機械部件進行拆除，所以可以考慮從電氣和信號連接線等方面進行檢查。

首先對于光電編碼器和CNC裝置之間的連接線和電源進行檢查，在主軸通電旋轉后用示波器進行光電編碼器進行檢測，得出相應的波形圖，通過分析波形圖來判斷光電編碼器是否存在問題。

其次，在波形信號表明光電編碼器受到外部干擾影響的情況下，打開急停按鈕后，發現光電編碼器輸出DC5V，此時可以考慮使用相關的主軸盤動，如果示波器顯示正常，則表明這種情況下引起的螺紋加工亂牙現象主要是電氣干擾引起的，而主軸調速所使用的變頻器則是主要的干擾源。

2.2 加工不執行問題和解決方法

在數控車床螺紋加工中，相關的數控系統執行相關的加工程序的工程中，會出現停滯螺紋加工，且沒有相應的報警信號，這種狀況出現一般是因為CNC裝置找不到主軸同步脈沖造成的。分析這類故障的主要原因包括以下幾點：

第一，主軸編碼器的零脈沖故障，根部無法及時發出零脈沖;

第二，主軸編碼器自身出現電纜故障問題;

第三，CMC系統零脈沖檢測電路故障;

第四，CMC設定了檢測主軸速度的信號，但是主軸速度達到信號未輸出或是信號檢測不到。

故障解決措施：針對加工不執行的問題，采用的解決措施主要是想對于主軸編碼器反饋的信號電纜進行檢查，判斷編碼器電纜是否存在斷路情況，如果存在則需要進行及時更換。如果沒有，可以使用示波器檢查主軸編碼器Z脈沖有沒有正常發出，如果沒有正常發出，則需要對于主軸編碼器進行及時更換，如果發出脈沖，則可以使用交換的方法，判斷相關的系統板是否存在故障和問題，進而進行進一步的部件更換。

2.3 加工精度不足合計解決辦法

在數控車床的螺紋加工中，可能會出現車刀刃口打磨不光滑、切削液不合理、切削速度和工件材料不匹配等原因造成整體螺紋加工的精度不足問題，這種情況出現的主要原因有以下幾點：

第一，電動機的動態響應速度比較緩慢;

第二，主軸和脈沖編碼器沒有實現剛性聯結;

第三，主軸和進給伺服參數設置存在問題;

第四，編碼器聯結出現松動。

故障解決措施：針對加工螺紋的精度問題，要合理使用伺服電機，一般要選用高精度的路沃恩快速電機。要做好伺服電機冒充編碼器的安裝檢查工作，保證緊固性，并做好相關伺服參數的調整，保證整體加工條件優化。

3 總結

數控車床螺紋加工是目前螺紋加工的主要場所和技術方法，在進行加工的過程中可能會出現一些故障問題，影響螺紋工件的加工質量，對此，需要針對相關的編碼器進行有效的檢查，做好設備安裝調試工作等，保證最佳的加工狀態。

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