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数控镗铣床爬行故障原因分析与处理
2011-06-21 14:19:22 来源:《中小企业管理与科技·上旬刊》 作者:许宁 杜晓莤 【 】 浏览:2867次 评论:0
  摘要:针对数控镗铣床产生爬行故障的原因进行了深入分析,并重点对数控龙门镗铣床产生爬行故障的原因进行了分析,提出了排除故障的具体措施和方法。
  关键词:数控镗铣床 爬行 摩擦系数 静压区毛细管节流器
  
  1 机床的爬行故障
  机床的爬行故障是机床低速运动时的一种复杂的自激振动现象,经常发生在轧辊磨、龙门刨、镗铣床等设备上,是一种大型设备常见故障。它的存在对机床的低速进给有很大影响,在机械加工过程中,将严重影响加工质量,将导致工件表面切削的不连续甚至更大的缺陷。这种故障还会导致机床达不到加工工艺要求,无法正常使用。于此同时,爬行故障也会对机床的检验工作产生不良的影响,甚至导致检验工作无法正常进行。导致爬行故障发生的原因很多也很复杂。机床液压系统的稳定性,以及机床零部件表面加工质量等多种因素都产生机床 “爬行”现象,最终使机床的表面粗糙度、加工精度和定位精度等收到较大影响。
  2 机床爬行故障的原因及排除方法
  在理想化条件下,我们可以将机床的导轨和工作台看做一个简单的力学模型。如图所示。1-工作台驱动原件,2-工作台,3-机床导轨,4-传动系统环节。
  由于工作台2和机床导轨3之间存在有摩擦力,因此当驱动元件1由左向右向工作台2运动时,在传动系统环节就会发生一个微小的弹性变形,这就会使得工作台2在运动上产生滞后性,也就是说驱动原件与工作台2的运动有一定的时间间隔。这时如果工作台2继续向右运动,当传动环节因运动产生的弹性形变所产生的力大于导轨和工作台之间所产生的摩擦力时(KX>F静),由于KX>F静>F动,对工作台2进行受力分析可知,工作台2受到的合外力水平向右,这时工作台2加速向右运动,当系统处于受力在短时间平衡时,工作台2速度达到最大值,之后系统形变量逐渐减小,当KX<F动时,也就是当工作台的合外力向左时,工作台2变开始做减速运动,直到达到平衡,工作台反复重复上面的过程,直到工作台达到某一个驱动速度时,工作台的震动停止开始进入稳定的工作状态。综合以上过程可知机床的爬行由停顿-滑动-停顿三个部分组成。机床在产生爬行时存在一个临界速度,爬行区域的临界变速可用下式表示。
  公式归结为:
  VK-工作台的爬行临界速度;ΔF-动静摩擦力差值;K0-传动系统的当量刚度;m-工作台及加工零件质量;φ-由导轨和传动系统阻尼比ζ决定的系数。
  从上面的公式中我们可以看出,爬行故障产生的原因可以归结为以下几个方面:①传动系统4刚度越差,越容易产生爬行;②导轨间摩擦系数较大时易产生爬行;③传动系统阻尼越小越易产生爬行;④运动件(包括工作台和工件)质量越大,越容易产生。由上面的公式我们可以看出,动摩擦系数的增大vk会响应的减小,在这种情况下机床就会产生爬行现象。起床润滑效果的好坏会使得动摩擦系数响应地发生改变,如果润滑效果差,动摩擦系数变会响应变大。在实际生产中,导致动摩擦系数f的增大的主要原因有两个。
  2.1 机床导轨被键入的机床切屑液。由于机床导轨处有大量的润滑油,这就会使得润滑油混入导轨液体的可能性大大增加,一旦混入,这些切削液变会与润滑油一起回流入静压油箱。一旦发生混入,我们可以在油箱的游标上清楚地看到分层现象,这是由于润滑油的比重要小于切削液的比重,这就会使得大多数的切削液沉积到油箱的底部,在润滑油与切削液之间的地方,正好是油泵吸油管所在的位置,当润滑系统的油泵工作时,润滑油和切削液变会一起被吸入油泵中,当这种混合液被输送到导轨处时,就会使得切削液与X轴的润滑油结合,这样会导致润滑油的润滑效果变差,从而导致动摩擦系数增大,动摩擦系数的改变量减小,由公式可以得出,临界速度也会随之变小。x轴产生爬行。解决办法,我们可以在加工过程中,我们可以使用适当的遮挡方法,来避免切削液的混入x轴导轨中。一旦发现混入了切削液,我们可以采取一下方法来排除故障。首先我们要更换静压油箱中的润滑油,润滑油更换后,反复运动工轴滑板,这样可以完全从静压区、导轨上排出润滑油和切削液的混合液。排出后,从新更换润滑油,故障排除。
  2.2 毛细节流器的堵塞会影响各个静压区的压力,使之产生压力差,从而使得滑板各点上浮的大小产生差别。动摩擦系数增大,变化量变小,临界速度也随之发生变化,导致爬行故障的发生。解决办法:首先打开毛细节流器的阀门,取出异物,再将毛细节流管从新安装。安装好后,开通机床,测试各个静压力区的压力值,使之达到0.5-0.9MPa,当压力值超过或者低于这个区间,我们可以通过调节毛细节流器的长度把压力值调到这个0.5-0.MPa。同时,我们可以采取定期更换更细的过滤网的方法防止再次堵塞的发生。
  3 结束语
  控机床作为高精尖的装备,要找到发生故障的原因并进行正确处理,需要须遵循其特定规律。这就对机床的维修人员提出了更高的要求,维修人员应熟练掌握它的控制原理,在工作中不断摸索,积累经验,以便发生故障时做到及时准确的址理,确保数控设备。
  参考文献:
  [1]王侃夫.数控机床故障诊断及维护[M].北京:机械工业出版社,2002.
  [2]孙汉卿.数控机床维修技术[M].北京:机械工业出版社,2000.
  [3]李军伟.全自动液压伺服压力机控制系统的研制[M].广州:广州机械科学院出版社,2004,39-40.
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Tags:数控镗铣床 爬行 摩擦系数 静压区毛细管节流器 责任编辑:草木含羞

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