機床維修實例-機床爬行與振動
在數(shù)控機床中有很多明顯的不正常現(xiàn)象,但在有一些經(jīng)濟數(shù)控系統(tǒng)中,卻沒有報警,即使有時出現(xiàn)報警,報警的信息表明也不是你所看到不正?,F(xiàn)象的報警。機床出現(xiàn)爬行與振動就是一個明顯的例子。機床以低速運行時,機床工作臺是蠕動著向前運動;機床要以高速運行時,就出現(xiàn)震動。
關(guān)于機床爬行有的書上寫著:由于潤滑不好,而使機床工作臺移動時摩擦阻力增大。當電機驅(qū)動時,工作臺不向前運動,使?jié)L珠絲杠產(chǎn)生彈性變形,把電機的能量貯存在變形上。電動機繼續(xù)驅(qū)動,貯存的能量所產(chǎn)的彈性力大于靜摩擦力時,機床工作臺向前蠕動,周而復始地這樣運動,而產(chǎn)生了爬行的現(xiàn)象。然而事實并非如此,仔細看一下導軌面潤滑的情況,就可以斷定不是這個問題。
機床爬行和振動問題是屬于速度的問題。既然是速度的問題就要去找速度環(huán),我們知道機床的速度的整個調(diào)節(jié)過程是由速度調(diào)節(jié)器來完成的。特別應該著重指出,速度調(diào)節(jié)器的時間常數(shù),也就是速度調(diào)節(jié)器積分時間常數(shù)是以毫秒計的,因此,整個機床的伺服運動是一個過渡過程,是一個調(diào)節(jié)過程。
凡是與速度有關(guān)的問題,只能去查找速度調(diào)節(jié)器。因此,機床振動問題也要去查找速度調(diào)節(jié)器??梢詮囊韵逻@些地方去查找速度調(diào)節(jié)器故障:一個是給定信號,一個是反饋信號,再一個就是速度調(diào)節(jié)器的本身。
第一個是由位置偏差計數(shù)器出來經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換給速度調(diào)節(jié)器送來的模擬是VCMD,這個信號是否有振動分量,可以通過伺服板上的插腳(FANUC6系統(tǒng)的伺服板是X18腳)來看一看它是否在那里振動。如果它就是有一個周期的振動信號,那毫無疑問機床振動是正確的,速度調(diào)節(jié)器這一部分沒有問題,而是前級有問題,向D/A轉(zhuǎn)換器或偏差計數(shù)器去查找問題。如果我們測量結(jié)果沒有任何振動的周期性的波形。那么問題肯定出在其他兩個部分。
我們可以去觀察測速發(fā)電機的波形,由于機床在振動,說明機床的速度在激烈的振蕩中,當然測速發(fā)電機反饋回來的波形一定也是動蕩不已的。但是我們可以看到,測速發(fā)電機反饋的波形中是否出現(xiàn)規(guī)律的大起大落,十分混亂現(xiàn)象。這時,我們最好能測一下機床的振動頻率與電機旋轉(zhuǎn)的速度是否存在一個準確的比率關(guān)系,譬如振動的頻率是電機轉(zhuǎn)速的四倍頻率。這時我們就要考慮電機或測速發(fā)電機有故障的問題。
因為振動頻率與電機轉(zhuǎn)速成一定比率,首先就要檢查一下電動機是否有故障,檢查它的碳刷,整流子表面狀況,以及機械振動的情況,并要檢查滾珠軸承的潤滑的情況,整個這個檢查,可不必全部拆卸下來,可通過視察官進行觀察就可以了,軸承可以用耳去聽聲音來檢查。如果沒有什么問題,就要檢查測速發(fā)電機。測速發(fā)電機一般是直流的。
測速發(fā)電機就是一臺小型的永磁式直流發(fā)電機,它的輸出電壓應正比于轉(zhuǎn)速,也就是輸出電壓與轉(zhuǎn)速是線性關(guān)系。只要轉(zhuǎn)速一定,它的輸出電壓波形應當是一條直線,但由于齒槽的影響及整流子換向的影響,在這直線上附著一個微小的交變量。為此,測速反饋電路上都加了濾波電路,這個濾波電路就是削弱這個附在電壓上的交流分量。
測速發(fā)電機中常常出現(xiàn)的一個毛病就是炭刷磨下來的炭粉積存在換向片之間的槽內(nèi),造成測速發(fā)電機片間短路,一旦出現(xiàn)這樣的問題就避免不了這個振動的問題。
這是因為這個被短路的元件一會在上面支路,一會在下面支路,一會正好處于換向狀態(tài),這3種情況就會出現(xiàn)3種不同的測速反饋的電壓。在上面支路時,上面支路由于少了一個元件,電壓必然要小,而當它這個元件又轉(zhuǎn)到了下面支路時,下面的電壓也小,這時不論在上面支路,還是在下面支路中,都必然使這兩條支路的端電壓下降,且有一個平衡電流流過這兩條并聯(lián)的支路,又造成一定的電壓降。當這個元件處于換向,正好它也處于短路,這時上下兩個支路沒有短路元件,電壓得以恢復,且也無環(huán)流。這樣,與正常測速發(fā)電機狀態(tài)一樣。為此,三種不同情況下電壓做了一個周期地變化,這個電壓反饋到調(diào)節(jié)器上時,勢必引起調(diào)節(jié)器的輸出也做出相應地,周期地變化。這是僅僅說了一個元件被短路。特別嚴重時有一遍換向片全部被碳粉給填平了,全部短路,這樣就會更為嚴重的電壓波動。
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