數(shù)控機床出現(xiàn)嘯叫聲的原因分析與解決對策

姚鐵明

（中車貴陽車輛有限公司，貴州貴陽 550017）

0 引言

隨著中國制造業(yè)的快速崛起，數(shù)控機床的應用將更加廣泛，但是如果數(shù)控機床出現(xiàn)故障而停止運轉，將會給生產(chǎn)企業(yè)帶來嚴重的經(jīng)濟損失和信譽損失。然而，在大多情況下，人們只注重數(shù)控機床各項常見故障的維修，遇到刀架移動時出現(xiàn)嘯叫這樣的問題卻束手無策，一般設備說明書和相關資料也無從談及。通過對數(shù)控機床嘯叫進行分析，探討解決方案，希望對數(shù)控機床維修有所幫助。

1 數(shù)控機床嘯叫的原因分析

首先要區(qū)分是機械方面的原因還是電氣原因造成嘯叫。聽嘯叫聲是尖叫的高頻聲還是低頻的沉悶叫聲，如果是低頻的聲音，主要可能是因為機械共振，一般從機械方面著手?？梢圆殚喯嚓P數(shù)據(jù)參考。以西門子840DSL 為例，找到移動出現(xiàn)嘯叫的那個方向軸，查看該伺服電機電流，初步判斷電流是否過大，如圖1 所示。

圖1 伺服診斷畫面檢查電流

如果電流超出正常值時，機械故障的可能性大。再查看嘯叫軸的跟隨誤差，如果過大，說明機械移動和電氣指令值不一致。一般會有報警提示（圖2）。機械部分振動原因有以下4 點：

（1）電機與絲杠的聯(lián)軸節(jié)或者電機與變速裝置的連接是否牢固，是否同心，可以調整連軸器上的調整螺絲，使之同心，觀察聲音有無變化。檢查絲杠與絲母之間是否有比較大的運動間隙，或者潤滑不良，需要仔細檢查絲杠是否有拉傷。

圖2 伺服診斷畫面檢查跟隨誤差

（2）絲杠兩端固定軸承，推力球軸承和深溝球軸承兩種，用力轉動，檢查軸承是否運轉正常。

（3）另外，比如像磨床這類設備導軌采用液壓油浮動，有可能是各點供油壓力未調整好，導致導軌不平衡滑動，爬行產(chǎn)生的振動。

（4）如果聲音屬于高頻尖叫，主要考慮電氣參數(shù)問題。雖然之前的參數(shù)沒有改動過，但機械負載可能發(fā)生變化或者扭矩發(fā)生變化。需要調整機床的剛性。剛性是機械系統(tǒng)的固有屬性，伺服系統(tǒng)的參數(shù)調整必須依照機械系統(tǒng)的的狀況，通俗地講就是調整伺服系統(tǒng)的剛性與之配合，伺服系統(tǒng)剛性太硬，跟蹤速度快，定位快，但易引起機械的振動和嘯叫，剛性太軟，則跟蹤速度慢、定位慢，實際應用是根據(jù)情況調整相應的參數(shù)，伺服都有位置環(huán)增益，速度環(huán)增益，前饋，積分時間常數(shù)等一些參數(shù)，多半是因為參數(shù)設置的問題，可能需要修改的參數(shù)有位置增益和位置積分時間、速度增益和速度積分時間，一般不用修改轉矩的控制器，還有一種可能是因為參數(shù)設置有誤需要檢查。以西門子840DSL 為例，首先查看伺服驅動的位置增益，如圖3 所示?？梢赃m當調整增益MD32200，再移動相關軸，還有速度增益P1460。

2 伺服的調節(jié)方法

（1）將位置環(huán)增益即先設在較低值，然后在不產(chǎn)生異常響聲（嘯叫）和振動的前提下，逐漸增加速度環(huán)的增益至最大值。

圖3 伺服參數(shù)調整畫面

（2）逐漸降低速度環(huán)增益值，同時加大位置環(huán)增益。在整個響應無超調、無振動的前提下，將位置環(huán)增益設至最大。

（3）速度環(huán)積分時間常數(shù)取決于定位時間的長短，在機械系統(tǒng)不振動的前提下，盡量減小此值。

（4）隨后對位置環(huán)增益、速度環(huán)增益及積分時間常數(shù)進行微調，找到最佳值。一般伺服電機如果性能要求不是太高的情況下適當?shù)陌褏?shù)調的軟一些，這樣適用性會提高，如果對軌跡精確度要求高的話，參數(shù)就要慢慢調，需要慢慢摸索。

3 伺服驅動自動優(yōu)化

出現(xiàn)嘯叫時也可以進行伺服驅動自動優(yōu)化。優(yōu)化時，確認需要優(yōu)化的軸處于安全位置。如果不處于安全位置，在JOG 模式中將軸移動到其行程中間位置。根據(jù)提示確認。伺服驅動自動優(yōu)化如圖4 所示。

圖4 伺服驅動自動優(yōu)化

4 結束語

數(shù)控機床是當代高新技術機、電、光、氣一體化的結晶，電氣復雜管路交叉林立，使用中出現(xiàn)的各種振動和嘯叫原因很多，需要仔細甄別，需要工程技術人員和維修工程師的不斷摸索，才能取得好的效果。