數(shù)控車床過大的反向間隙原因分析及故障維修

韋玉秋

摘要：反向間隙過大，是導(dǎo)致工件生產(chǎn)出現(xiàn)誤差較大的重要故障類型。這種類型的故障排查需要排除的因素多，需要維修的范圍廣，于是，它是數(shù)控車床車間生產(chǎn)時(shí)，需要關(guān)注的一個(gè)問題。該次對數(shù)控車床反向間隙誤差過大出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，及說明故障排除及維修的方法，應(yīng)用這一方法，可以提高數(shù)控車床生產(chǎn)工件的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;反向間隙;故障維修

反向間隙過大，是指在機(jī)床在運(yùn)動鏈開展運(yùn)動時(shí)，機(jī)械因受到反向作用力，導(dǎo)致產(chǎn)生過大間隙。在正常的情況下，反向間隙不大于或等于0.01mm，其造成的誤差在生產(chǎn)允許的范圍內(nèi)。然而由于其它外力產(chǎn)生的因素，可能會導(dǎo)致反向間隙過大，于是在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)誤差將過大。反向間隙過大，是數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，較為常見的一種故障。這種故障要如何分析及排除，是人們所關(guān)注的問題。

1案例分析

現(xiàn)應(yīng)用FANUC Series Oi Mate-TD數(shù)控系統(tǒng)，使用8工位的液壓伺服刀架，車床機(jī)械結(jié)構(gòu)布局為平床身斜滑板，刀架被固在斜滑板上。導(dǎo)軌應(yīng)用滑動導(dǎo)軌，滾珠的方式為兩端固定。車床的X軸為重力軸，應(yīng)用直流電壓為24V的電磁鐵抱絲桿控制。應(yīng)用使電磁鐵通電、斷電的方法，控制車床作業(yè)。在斷電后，彈簧壓力將合上摩擦離合器，絲刀將不能轉(zhuǎn)動，從而刀架將不能作業(yè)。該次加工直徑分別為D、d的圓柱工件ABCEF，檢查工件左右時(shí)，發(fā)現(xiàn)d部分誤差在允許范圍內(nèi)，而D部分的誤差達(dá)到了0.18mm，即出現(xiàn)了誤差過大的錯(cuò)誤。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，在作業(yè)時(shí)，工件部分位置的柱體加工沒有誤差，而有一部分地方的加工位置出現(xiàn)誤差。針對車床反向間隙造成的誤差特征分析，這種誤差造成的原因在于軸向間隙過大，從而托板在反向移動時(shí)，有可能由于間隙過大，從而貌似絲桿移動，實(shí)而托板并未移動的問題，根據(jù)初步的判斷，認(rèn)為出現(xiàn)了這樣的X軸重力軸失誤的誤差。為了提高工件生產(chǎn)的質(zhì)量，現(xiàn)對數(shù)控車床過大的反向間隙原因進(jìn)行分析并進(jìn)行故障維修。

2故障分析與排除

反向間隙過大，帶來很多讓工件生產(chǎn)精度不足的因素，于是在檢查及維修時(shí)，需要詳細(xì)的分析這些因素。應(yīng)用由易到難的方式來分析和排除數(shù)控車床反向間隙造成的誤差過大問題。應(yīng)用這樣的方法，可以讓故障分析和排查的成本花費(fèi)最小。

2.1程序錯(cuò)誤的排查

首先檢查編程是否發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。如果程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么有可能出現(xiàn)數(shù)控機(jī)床操作失靈，導(dǎo)致出現(xiàn)零件生產(chǎn)精度不足的問題。經(jīng)排查，程序沒有錯(cuò)誤，不需要糾正程序錯(cuò)誤問題。

2.2光學(xué)儀器檢測及分析反向間隙補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

應(yīng)用專業(yè)的光學(xué)儀器檢查，可以詳細(xì)的了解故障是否由于反向間隙過大糙面的工件生產(chǎn)精度不足的問題。應(yīng)用這樣的方法，可以印證經(jīng)驗(yàn)判斷得到的結(jié)果。并且應(yīng)用專業(yè)的儀器檢查可以獲得更多詳細(xì)的信息。

該次應(yīng)有的儀器名稱V26，序列號67，出廠日期2015-0309 09：14：48，軸X均值偏差范圍M：41.283，系統(tǒng)偏差E：116.100mm，單向重復(fù)R7.770mm，單向重復(fù)R6.816mm，反向差值B94.700mm，定位精度A↑58.280mm，定位精度A↓41.142mm，定位精度A119.908mm。其正向偏差及反向偏差均呈不規(guī)律的分布，從整體來說雙向均位置偏差誤差不能達(dá)到生產(chǎn)的需求。并且由于參數(shù)的特征，難以應(yīng)用間隙補(bǔ)償?shù)姆绞秸{(diào)整誤差，必須對反向誤差的其它因素進(jìn)行一一排查。

2.3電機(jī)負(fù)荷過大的排查

檢查電機(jī)負(fù)荷，X軸靜止時(shí)電機(jī)電流為6A，負(fù)荷為60%，X軸運(yùn)動時(shí)電流為6～12A，負(fù)荷為60%～110%。檢查在作業(yè)時(shí)電機(jī)負(fù)荷可能出現(xiàn)的異常。檢查電機(jī)和驅(qū)動，排除電機(jī)或驅(qū)動可能出現(xiàn)的控制故障;檢查導(dǎo)軌潤滑，分析導(dǎo)軌潤滑不足可能存在的故障;檢查導(dǎo)軌潤滑，排除導(dǎo)軌潤滑不足，導(dǎo)致反向間隙過大故障;檢查絲桿軸滑板配合楔鐵可能存在的過緊因素，應(yīng)用重新調(diào)整或研修鍥鐵，令接觸率到達(dá)70%以上，使用0.03mm塞尺來控制間隙。檢查導(dǎo)軌平行度，排除絲桿與導(dǎo)軌不平行產(chǎn)生的扭矩誤差。檢查絲桿軸向預(yù)加載荷過大因素，應(yīng)用重新調(diào)整預(yù)緊絲桿力，控制絲桿軸向竄動量在0.015mm的方式排除故障。

2.4反向間隙過大的內(nèi)部因素排除

檢查絲桿軸滑板配合壓板過松或過緊，應(yīng)用重新調(diào)整或研修壓板，用0.03mm塞尺控制間隙來排除故障。檢查絲桿軸滑板配合鍥鐵過松或過緊，導(dǎo)致接觸率低的故障，應(yīng)用重新調(diào)整或研修鍥鐵，令接觸率到達(dá)70%以上，使用0.03mm塞尺來控制間隙。檢查絲桿預(yù)緊力不適當(dāng)，軸竄動異常故障，應(yīng)用重新調(diào)整預(yù)緊絲桿力，控制絲桿軸向竄動量在0.015mm的方式排除故障。檢查絲桿與電機(jī)間的聯(lián)軸器松動，應(yīng)用緊固聯(lián)軸器的方式排除故障。

3維修效果

應(yīng)用以上四個(gè)步驟進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)車床加工時(shí)刀架與機(jī)床發(fā)生了撞擊，讓導(dǎo)軌間隙產(chǎn)生了影響，從而絲桿與導(dǎo)軌的平行度、主軸中心與刀具中心出現(xiàn)了較大的偏差。通過排查發(fā)現(xiàn)絲桿螺母的滾球與滾道間已經(jīng)由于受到強(qiáng)烈的沖擊而出現(xiàn)物理變形，從而導(dǎo)致X軸靜止時(shí)電機(jī)在糾正形變，而在動態(tài)平衡的時(shí)候，X軸靜止，電機(jī)負(fù)載正常，而作業(yè)時(shí)，卻由于受到摩擦力帶來的阻力影響，負(fù)載存在異常。該次將出現(xiàn)異常形變的零部件更換，再次檢查作業(yè)的情況，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)的誤差已經(jīng)得到控制，其工件生產(chǎn)的質(zhì)量達(dá)到了生產(chǎn)的需求。

4總結(jié)

數(shù)控車床過大的反向間隙是生產(chǎn)中較為常見的生產(chǎn)問題，引起反向間隙過大的因素很多，這對故障的分析和維修造成了一些困難。首先，在出現(xiàn)生產(chǎn)問題時(shí)，要根據(jù)反向間隙過大產(chǎn)生的故障特征進(jìn)行分析，初步斷定是否為反向間隙過大造成的生產(chǎn)問題;其次，要應(yīng)用光學(xué)儀器進(jìn)行專業(yè)的檢測，詳細(xì)的了解反向間隙過大問題發(fā)生的具體情況，分析是否可以應(yīng)用補(bǔ)償?shù)姆绞絹砭S持生產(chǎn);最后，應(yīng)用詳細(xì)排查的方法，應(yīng)用四個(gè)步驟進(jìn)行一一的排查，在排查時(shí)，必須意識到，即使了解了反向間隙故障產(chǎn)生的一些因素，也不能僅僅只是滿足排除這些因素。這是因?yàn)榉聪蜷g隙因素造成的因素較多，如果不能夠一一排查所有的因素，可能反向間隙故障帶來的問題便不能解決。掌握了一套數(shù)控車床過大的反向間隙故障排查及維修的方法有十分重要的意義，它能減少反向間隙過大導(dǎo)致的生產(chǎn)質(zhì)量問題。

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