數(shù)控車床螺紋加工常見故障與排除
2017-7-17 來源：江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 作者：盧 卓
摘 要：為提高螺紋加工質(zhì)量，分析了數(shù)控車床螺紋加工故障的原因，并針對故障產(chǎn)生的原因提出了相應(yīng)的解決措施。實(shí)踐表明，維修人員掌握數(shù)控車床加工螺紋常見故障原因及排除方法，將能有效解決螺紋車削質(zhì)量問題。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；螺紋加工；機(jī)床維修
隨著機(jī)械制造工藝的發(fā)展，零件上帶有螺紋的情況比較常見，利用數(shù)控車床進(jìn)行螺紋的切削加工是一種常見的方式[1]。然而在實(shí)際加工過程中，由于多種因素的影響，特別是數(shù)控車床本身的影響，造成螺紋零件的加工質(zhì)量問題，主要表現(xiàn)為螺紋“亂牙”、螺牙不完整、節(jié)距不準(zhǔn)等現(xiàn)象。若機(jī)床維修人員能掌握數(shù)控車床加工螺紋常見故障及排除方法，將能有效加以解決。本文結(jié)合維修實(shí)踐，分析了螺紋加工質(zhì)量問題的原因并針對性地提出排除方法，為準(zhǔn)確有效解決數(shù)控車床螺紋加工問題提供了理論指導(dǎo)。
1 、數(shù)控車床螺紋加工故障維修實(shí)例
1.1 螺紋加工“亂牙”的故障維修
一臺(tái)安裝 FANUC 0i 系統(tǒng)的數(shù)控車床，在用 G92命令車削軸類零件上的螺紋時(shí)，在螺紋的起始段出現(xiàn)“亂牙”現(xiàn)象。理論分析認(rèn)為，數(shù)控車床在加工螺紋時(shí)，利用主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和 Z 軸的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)配合進(jìn)行，關(guān)鍵點(diǎn)是要保證主軸旋轉(zhuǎn)與 Z 軸進(jìn)給的同步[2]。由于大部分?jǐn)?shù)控車床采用變頻器作為主軸調(diào)速裝置，對于不同的負(fù)載，主軸的啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)速度、轉(zhuǎn)速等都不同，且不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致主軸與進(jìn)給軸在螺紋切削的起始段很難實(shí)現(xiàn)同步，起螺紋“亂牙”。針對此故障，可以從編程或工藝兩個(gè)方面加以排除。編程方面可以采用在主軸正轉(zhuǎn) M03 指令后，螺紋加工指令 G92 前增加暫停指令G04，目的是等待主軸轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，再進(jìn)行螺紋加工；而工藝方面的方法則是更改螺紋加工的起始點(diǎn)，大約設(shè)置 3 mm ~ 5 mm的前導(dǎo)距離，同樣也能保證刀具在與工件接觸時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速已經(jīng)穩(wěn)定。采用上述兩種方法都可以保證螺紋車削不發(fā)生“亂牙”問題。
1.2 數(shù)控車床不執(zhí)行螺紋車削指令的故障維修
一臺(tái)配備華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床在自動(dòng)加工時(shí)不執(zhí)行螺紋車削程序，程序無誤。理論分析認(rèn)為，數(shù)控車床在加工螺紋時(shí)，是利用主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)
動(dòng)和 Z 軸的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)配合進(jìn)行的，主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過主軸編碼器進(jìn)行測量。在這臺(tái)機(jī)床上，主軸能正常旋轉(zhuǎn)與變速，但是機(jī)床的顯示屏不能正常顯示主軸轉(zhuǎn)速，檢查線路連接發(fā)現(xiàn)主軸編碼器與主軸驅(qū)動(dòng)器之間連接不良，經(jīng)過重新連接后，機(jī)床能正常執(zhí)行螺紋加工程序。
2、 數(shù)控車床螺紋加工故障原因及解決措施
2.1 主軸編碼器故障及排除
這類故障原因主要包括主軸編碼器自身損壞，編碼器與系統(tǒng)連接錯(cuò)誤、斷開、接觸不良，編碼器信號(hào)線受干擾等。排除此類故障主要圍繞編碼器信號(hào)最終是否反饋回?cái)?shù)控系統(tǒng)來進(jìn)行。例如采用更換新編碼器、重新牢固連接、焊緊接觸不良處、用萬用表測量編碼器信號(hào)線是否斷開、排除干擾源或使用帶屏蔽的信號(hào)線等方法。
2.2 參數(shù)故障及排除
數(shù)控機(jī)床的正常工作必須依賴正確合適的參數(shù)設(shè)置。不合理的參數(shù)設(shè)置往往很難實(shí)現(xiàn)機(jī)床預(yù)定功能。為保證螺紋車削加工不出現(xiàn)故障，對參數(shù)的檢查應(yīng)包括檢查快速移動(dòng)速度設(shè)置、線性加/減速時(shí)間常數(shù)、螺紋指數(shù)加/減速時(shí)間常數(shù)、電子齒輪比、步距角、傳動(dòng)比等參數(shù)設(shè)置的正確性與匹配性 。例如在
FANUC 0i TD 數(shù)控系統(tǒng)中，與螺紋車削有關(guān)的參數(shù)PRM24#2，該參數(shù)可設(shè)置“0”或者“1”，當(dāng)該值設(shè)為“0”時(shí)，Z 軸進(jìn)給時(shí)不檢測“主軸速度到達(dá)”信號(hào)；若設(shè)置為“1”則 Z 軸進(jìn)給時(shí)檢測“主軸速度到達(dá)”信號(hào)[3]。為保證螺紋切削時(shí)不“亂牙”則應(yīng)將該值設(shè)置為“1”.
2.3 系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器故障及排除
系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器故障主要原因是系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器失步造成的。排除故障的方法則可通過打百分表判斷或者利用系統(tǒng)或驅(qū)動(dòng)器上顯示的脈沖數(shù)進(jìn)行判斷；使程序空運(yùn)行，查看刀架返回到加工起始點(diǎn)后百分百有無變動(dòng)，如果沒有變動(dòng)，再檢查參數(shù)。
2.4 傳動(dòng)鏈機(jī)械故障及排除
傳動(dòng)鏈機(jī)械故障包含的因素很多，如電動(dòng)機(jī)、絲桿、軸承、刀架等的制造安裝誤差、定位精度等[4]。造成螺紋加工誤差的傳動(dòng)鏈機(jī)械故障原因往往有一定的隱蔽性，比較難檢測和發(fā)現(xiàn)。解決此類故障引起螺紋加工問題，主要應(yīng)檢測定位精度是否合格；絲桿間隙及參數(shù)補(bǔ)償值有沒有將間隙消除；電動(dòng)機(jī)軸承、阻尼盤是否有問題、絲桿軸承、滾珠有無問題；刀架定位精度、加載后有沒有松動(dòng)；主軸及刀具、夾具安裝是不是正確、刀具對刀及刀補(bǔ)值設(shè)定是否正確等。
2.5 編程操作故障及排除
編程與操作原因也經(jīng)常會(huì)造成螺紋加工誤差。例如程序不正確和車刀安裝不正確故障。程序不正確主要是螺紋加工指令中各參數(shù)值給定不正確，例如螺紋加工指令中 F 的值必須設(shè)置為螺紋的導(dǎo)程，否則出錯(cuò)；車刀安裝不正確即車刀兩切削刃的對稱中心線與工件軸線不垂直[5]。刀具安裝不正確會(huì)造成
加工出來的螺紋牙型角傾斜，安裝時(shí)必須采取措施保證對稱中心線與工件軸線垂直，并使刀尖與工件中心高度一致。排除這類故障的措施主要是加強(qiáng)編程操作人員的技能培訓(xùn)，提高人員的工藝、編程和操作水平。嚴(yán)格按照操作規(guī)程及編程操作說明書進(jìn)行編程和操作機(jī)床等。
2.6 其他故障及排除
除上述故障外，還必須注意檢查數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部螺紋指令接收信號(hào)電路是否有故障，如果有故障，則一般需要返廠維修或者更換系統(tǒng)主板；檢查主軸轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定，如果不穩(wěn)定則要考慮有無外部干擾，并進(jìn)行排除；檢查螺紋切削時(shí)機(jī)床性能是否超負(fù)荷，應(yīng)確保機(jī)床各項(xiàng)性能指標(biāo)都在合理的范圍內(nèi)，因?yàn)槊恳环N配置的機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和螺距的乘積都有一個(gè)上限，如果超過這一上限就可能出現(xiàn)螺紋加工的異常情況。
3 、結(jié)束語
數(shù)控車床加工螺紋是機(jī)械制造中廣泛采用的加工工藝，其加工效率高、經(jīng)濟(jì)性好。在加工過程中，出現(xiàn)螺紋加工質(zhì)量也比較常見。為快速有效診斷和排除故障，維修人員應(yīng)該按照數(shù)控機(jī)床故障診斷和維修的思路和原則，先機(jī)械后電氣[6]，檢查編程操作、系統(tǒng)連接、機(jī)械傳動(dòng)鏈、主軸編碼器、驅(qū)動(dòng)器、參數(shù)設(shè)置等因素，先易后難，逐項(xiàng)解決。
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