E-3-04-数控机床进给轴振动故障分析

数控机床进给轴振动故障分析VibrationFaultAnalysisOfFeedShaftOfNCMachineTool所属课程：《数控机床故障诊断与维修》授课教师：林显新E-3-04数控机床进给轴运动平稳的重要性在数控机床使用过程中,进给轴速度不稳定、振动、抖动的现象时有发生。机床进给轴的振动对机械加工的精度、工件的表面质量、机床的有效使用寿命等有着不容忽视的影响。一、故障现象某数控机床在加工移动过程中，出现振动及抖动等故障。（一）电气故障二、故障诊断1.速度环不良引起振动：机床振动问题与进给速度密切相关，所以应分析检查伺服进给系统的速度环。对速度环的故障,主要检测给定信号、反馈信号和速度调节器本身是否存在问题。2.位置环不良引起振动：数控机床坐标轴的移动定位是由位置伺服系统来完成的。位置伺服系统一般采用闭环或半闭环控制。闭环、半闭环控制的特点就是任一环节发生故障都可能导致系统定位不准确、不稳定或失效，特别是会造成输出电压不稳，从而引起机床振动。二、故障诊断3.编码器故障：编码器作为闭环系统的检测元件，它的反馈信号直接影响到各轴电动机(包括主轴电动机)的速度调整，当编码器由于脏污或损坏，或者连接线出现问题使反馈信号不稳时，变频器或伺服驱动部分会根据信号不停地调整频率与电压，这样电机不停地加速和减速，使机床产生振动。（二）机械故障二、故障诊断1.进给传动链故障：在进给系统中，伺服驱动装置到移动部件之间必须要经过由齿轮、丝杠螺母副或其他传动副所组成的传动链。提高整个传动链的传动刚度，是消除振动和爬行的有效手段。如：丝杠预紧力不足、弯曲；丝杠轴向有窜动间隙；丝杠与导轨不平行；电机与传动轴间连接松动。二、故障诊断2.主轴电机故障：主轴电机转子轴承或轴承挡磨损，会造成电机转子偏心转动，从而引起机床进给主轴的振动。电动机电枢线圈不良会引起系统振动。这种情况可以通过测量电动机的空载电流进行确认，若空载电流随转速成正比增加，则说明电动机内部有短路现象。若因某些原因引起输入主轴电机的三相电源不平衡，则会导致电机作周期性的运动不平衡，从而造成机床主轴周期性振动。三、系统参数设置不当和加工程序问题一个闭环系统可能由于参数设定不合理而引起系统振荡，如位置环的增益、速度环的增益、电流环的增益、加速度等参数。若加速反馈的增益过大，在加减速期间会产生异常的声响和振荡。在电机不转动时，很小的偏移会被速度环的比例增益放大。在加减速期间电动机和机械之间的连接有可能出现差动（弹性变形），从而在电动机和丝杠间引起微小的速度差，容易产生振荡。消除振荡的最佳方法就是减少放大倍数。1.统参数设置不当三、系统参数设置不当和加工程序问题加工较为复杂的曲面时，一般采用CAM编程软件，如Pro/E、UG、MasterCAM等编程。在编程时，有些技术人员为了追求较高的精度或者为了避免走圆弧出错，采用了较小的过滤甚至不过滤，生成的程序是很密集的点位，在加速性能不是很好的机床上加工时会产生一抖一抖的振动现象。2.加工程序问题三、系统参数设置不当和加工程序问题对加工程序仔细检查后发现该曲线由很多小段圆弧组成，而编程时又使用了正确定位检查G61指令，每加工一段就要进行一次到位停止检查，从而使机床出现爬行现象。将程序中的G61取消，改用G64指令连续切削，爬行现象消除。3.加工程序段细分问题四、总结机床在使用过程中，上述原因引起的故障不是孤立的，经常出现电气系统故障和机械故障共同引起的振动。因此在实践中，我们要结合具体情况，结合数控机床本身的特点，尽可能作出准确