數控機床的故障分析與對策

周增富

摘 要：機床爬行現象是機床常見故障之一，也是機械加工中難以解決的問題之一，其危害特別大，我們必須采取有效措施加以防范。多年來，通過對機械加工中機床產生爬行現象時的觀察和統計分析，從中摸索出其產生爬行時的一些規律，找到了引起爬行的主要原因和解決辦法，本文就機械加工生產中機床爬行現象做一簡單的闡述和分析。

關鍵詞：機床爬行;機械故障;機械加工

數控機床的爬行故障是指進給系統的運動件在運轉的過程中運行速度為連續勻速的運動，但是當其運動速度低于標準值時，就會打破勻速運動的規律，表現為時快時慢，忽走忽停，運行過程中存在頓、跳的現象，這種故障就稱之為爬行故障。爬行主要在低速運行的情況下在傳動系統的執行部件上出現，一般來說，爬行程度較輕微的情況下是不容易被察覺的，明顯的爬行會表現為較大距離的跳動。爬行故障可由多種原因引起，排除起來有一定的困難。

一、機床爬行故障的危害分析

爬行現象是機床低速運行時較易出現的機械故障，主要是由于爬行破壞了系統運動的均勻性，這不僅使被加工件精度和表面質量下降，也會破壞液壓系統工作的穩定性，使機床導軌加速磨損，甚至產生廢品和事故.

在機械傳動鏈中，軸與齒輪、凸輪與杠桿、絲杠與絲母等，在受力時會產生彎曲、扭轉及接觸變形，從而引起機床的爬行。如絲杠絲母副的絲杠直徑較小，絲母殼體壁厚較薄，可以產生爬行，對于重型機床，采用絲杠絲母副極易產生爬行。再者，傳動鏈較長也會使機床產生爬行。

對于此類集機、電、液等先進技術于一體的機械加工設備，產生爬行的因素是很復雜很綜合的，機床的機、電、液中任何一個環節出現問題都有可能引起機床爬行，而實際工況中如何消除爬行故障與機床使用維護保養有很大的關系，極為典型的是金屬切屑對運動副導軌拉傷到液壓油品質等問題對機床爬行故障的起因。

二、機床爬行故障的原因分析

在設計制造機床時，它的傳動機構剛性和工作臺導軌承載能力是能都達到使用要求的，出現爬行在實際工作中我們主要考慮的是人力不可控或不容易控制的因素，這主要體現在機床導軌副的精度和靜壓系統兩方面。機床使用時維護保養不好如刮屑板損壞使金屬切屑直接進入兩導軌面之間或液壓油雜質未過濾完全，都很容易造成導軌面拉傷導軌磨損后表面精度不夠，低速運動狀態下，摩擦力增大而驅動力不足，致使工作臺不能保持平穩的運行進而出現爬行故障。

另外，靜壓導軌是依靠靜壓油腔在兩導軌面之間形成具有一定強度的壓力油膜，使導軌面間形成液體摩擦減小了摩擦因數，達到使工作臺平穩運行的目的。但若導軌面間缺油，致使沒有形成油膜或油膜厚度不夠，出現干摩擦負載加大，低速運行狀態下驅動力不足，機床便出現爬行故障。另外，導軌磨損或靜壓油腔被破壞均會使油腔不能很好的封油，使液壓油膜不達標或者形成不了油膜;而液壓油質變壞粘度降低，使靜壓油膜剛度不夠，托不起負載，也是機床出現低速爬行故障的一個原因。

三、機床爬行故障的診斷對策

（一）檢查伺服系統

爬行問題與進給速度密切相關，進給伺服系統的不穩定也會引起爬行現象的產生，所以還要對伺服系統中各個環節逐項檢查，分類排除。如檢查速度調節器，根據故障特點如振動周期與進給速度是否成比例變化，檢查電機或測速發電機、檢查系統增益是否太高、檢查系統參數設定有無錯誤以及速度控制單元的線路是否良好等。

（二）檢查是否由于滑座靜壓問題引起爬行

檢查方法如下，在滑座與底座導軌接觸的四個面分別放上百分表，啟動油泵，建立靜壓油膜后觀察四個百分表讀數。假如四塊百分表只有一個或兩個讀數偏低，說明浮生量不均勻，個別螺旋毛細管堵塞，需要把它拆掉，并逐一檢查、清洗，此處要注意螺旋毛細管順序不要裝亂，因為各部分所需壓力不同，廠家在出廠前已經調試完畢。假如四塊百分表讀數都低，說明導軌靜壓沒有建立起來。

首先，看壓力表示數是否滿足條件：壓力表示數低，說明在壓力表前面油壓不夠，逐一排除油箱油位是否滿足工作要求，油溫是否在正常范圍，油箱內油液是否混有空氣;濾油器、單向閥、液壓管路是否堵塞，發現堵塞現象及時清洗或更換;液壓泵和電機是否正常工作，液壓泵是否由于密封件損壞或密封不可靠而進氣;壓力表數正常，說明后面減壓閥有可能發生以下故障，出口壓力很低、閥內泄漏嚴重、出口壓力不穩定，發現以上問題要檢查閥芯并清洗減壓閥，或更換此閥;發現油路、螺旋毛細管有堵塞處，及時清理。以上油路檢查無誤，檢查是否由于滑座與導軌的間隙問題，導致導軌靜壓建立不起來。滑座采用恒壓閉式靜壓導軌，導軌間隙過大時，靜壓油膜剛度小，精度不穩定。間隙過小，會增加附加摩擦，使滑座移動困難。導軌的間隙需要調整到即能建立剛度適合的靜壓，又能運動自如。

滑座靜壓導軌的兩垂直面有一側導軌面是基準導軌面，與其相對的導軌面是有可調整的鑲條，組成的導軌面。因鑲條與底座導軌的結合面有1：50的斜度。因此只要前后移動鑲條，即可減小或增加導軌間隙。靜壓油腔開在鑲條上，鑲條位置的調整不影響靜壓的建立。此機床設備的鑲條是由定位銷定位，定位銷由內六角螺栓和螺母定位。間隙偏小時，先用小六方扳手向外擰松螺栓，然后逐漸向外微調螺母。調整中隨時檢查導軌間隙應保持0.04mm塞尺不入，而且進給電機的電流保持沒有突然的變化和電流加大的情況。

（三）機械傳動方面是否正常

在檢查滑座液壓系統后，并無發現導致爬行的原因，這時應排查是否由于滑座進給箱問題造成的爬行現象。經檢查發現進給箱中與齒條嚙合的齒輪上下微移導致爬行。此臺機床滑座進給箱大體結構如下：電機所帶軸為I軸→傳動軸為II軸→與齒條嚙合軸為III軸。調整方法如下：拆掉III軸上的軸蓋，取出軸承，可觀察到齒輪與軸之間是由漲圈進行固定的，把漲圈一周的螺栓松開;于把II軸的背帽松開，并把II軸上提至無間隙;用扳手逆時針扳緊I軸同時把III軸上漲圈往下打，然后鎖死漲圈一周的螺栓;要是調整的好，此時II軸的軸沒有上下移動量，并擰緊背帽;最后再檢查齒輪與齒條嚙合間隙的大小，間隙大時，可適當的修磨調整墊的方法調整進給箱，然后壓緊楔塊，緊固進給箱固定螺栓。

綜上所述，本機床滑座爬行問題經常發生，初期維修現場通過大量更換零件，不但未能解決問題，反而使維修工作更加復雜，耽誤了生產，造成了浪費;后期通過技術人員的認真分析，使問題明朗化，及時地解決了問題。可見快速、準確地查找、分析是維修爬行故障的重要前提。

參考文獻

[1] 李紹鵬。機械加工生產中機床爬行現象淺析[J].中國科技縱橫，2016.

[2] 趙中敏。控機床低速爬行分析及對策研究[J].中國設備工程，2015.

[3] 王江萍.機械設備故障診斷技術及應用[m].西安：西北工業大學出版社，2010