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螺紋加工機床

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數(shù)控車床螺紋加工常見故障與排除
2017-7-17  來源:江西機電職業(yè)技術學院  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的解決措施。實踐表明,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。

        關鍵詞:數(shù)控車床;螺紋加工;機床維修

        隨著機械制造工藝的發(fā)展,零件上帶有螺紋的情況比較常見,利用數(shù)控車床進行螺紋的切削加工是一種常見的方式[1]。然而在實際加工過程中,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)距不準等現(xiàn)象。若機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。本文結合維修實踐,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,為準確有效解決數(shù)控車床螺紋加工問題提供了理論指導。

        1 、數(shù)控車床螺紋加工故障維修實例

        1.1 螺紋加工“亂牙”的故障維修

        一臺安裝 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,在螺紋的起始段出現(xiàn)“亂牙”現(xiàn)象。理論分析認為,數(shù)控車床在加工螺紋時,利用主軸的旋轉運動和 Z 軸的直線進給運動配合進行,關鍵點是要保證主軸旋轉與 Z 軸進給的同步[2]。由于大部分數(shù)控車床采用變頻器作為主軸調(diào)速裝置,對于不同的負載,主軸的啟動時間、啟動速度、轉速等都不同,且不穩(wěn)定,從而導致主軸與進給軸在螺紋切削的起始段很難實現(xiàn)同步,起螺紋“亂牙”。針對此故障,可以從編程或工藝兩個方面加以排除。編程方面可以采用在主軸正轉 M03 指令后,螺紋加工指令 G92 前增加暫停指令G04,目的是等待主軸轉速穩(wěn)定后,再進行螺紋加工;而工藝方面的方法則是更改螺紋加工的起始點,大約設置 3 mm ~ 5 mm的前導距離,同樣也能保證刀具在與工件接觸時,主軸轉速已經(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

一臺配備華中世紀星數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床在自動加工時不執(zhí)行螺紋車削程序,程序無誤。理論分析認為,數(shù)控車床在加工螺紋時,是利用主軸的旋轉運
動和 Z 軸的直線進給運動配合進行的,主軸的旋轉運動通過主軸編碼器進行測量。在這臺機床上,主軸能正常旋轉與變速,但是機床的顯示屏不能正常顯示主軸轉速,檢查線路連接發(fā)現(xiàn)主軸編碼器與主軸驅(qū)動器之間連接不良,經(jīng)過重新連接后,機床能正常執(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)連接錯誤、斷開、接觸不良,編碼器信號線受干擾等。排除此類故障主要圍繞編碼器信號最終是否反饋回數(shù)控系統(tǒng)來進行。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線是否斷開、排除干擾源或使用帶屏蔽的信號線等方法。

        2.2 參數(shù)故障及排除

數(shù)控機床的正常工作必須依賴正確合適的參數(shù)設置。不合理的參數(shù)設置往往很難實現(xiàn)機床預定功能。為保證螺紋車削加工不出現(xiàn)故障,對參數(shù)的檢查應包括檢查快速移動速度設置、線性加/減速時間常數(shù)、螺紋指數(shù)加/減速時間常數(shù)、電子齒輪比、步距角、傳動比等參數(shù)設置的正確性與匹配性 。例如在
FANUC 0i TD 數(shù)控系統(tǒng)中,與螺紋車削有關的參數(shù)PRM24#2,該參數(shù)可設置“0”或者“1”,當該值設為“0”時,Z 軸進給時不檢測“主軸速度到達”信號;若設置為“1”則 Z 軸進給時檢測“主軸速度到達”信號[3]。為保證螺紋切削時不“亂牙”則應將該值設置為“1”.

        2.3 系統(tǒng)或驅(qū)動器故障及排除

        系統(tǒng)或驅(qū)動器故障主要原因是系統(tǒng)或驅(qū)動器失步造成的。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)動器上顯示的脈沖數(shù)進行判斷;使程序空運行,查看刀架返回到加工起始點后百分百有無變動,如果沒有變動,再檢查參數(shù)。

        2.4 傳動鏈機械故障及排除

        傳動鏈機械故障包含的因素很多,如電動機、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鏈機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,主要應檢測定位精度是否合格;絲桿間隙及參數(shù)補償值有沒有將間隙消除;電動機軸承、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;主軸及刀具、夾具安裝是不是正確、刀具對刀及刀補值設定是否正確等。

        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 的值必須設置為螺紋的導程,否則出錯;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]。刀具安裝不正確會造成
加工出來的螺紋牙型角傾斜,安裝時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編程操作人員的技能培訓,提高人員的工藝、編程和操作水平。嚴格按照操作規(guī)程及編程操作說明書進行編程和操作機床等。

        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;檢查主軸轉速是否穩(wěn)定,如果不穩(wěn)定則要考慮有無外部干擾,并進行排除;檢查螺紋切削時機床性能是否超負荷,應確保機床各項性能指標都在合理的范圍內(nèi),因為每一種配置的機床的主軸轉速和螺距的乘積都有一個上限,如果超過這一上限就可能出現(xiàn)螺紋加工的異常情況。

        3 、結束語

        數(shù)控車床加工螺紋是機械制造中廣泛采用的加工工藝,其加工效率高、經(jīng)濟性好。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,維修人員應該按照數(shù)控機床故障診斷和維修的思路和原則,先機械后電氣[6],檢查編程操作、系統(tǒng)連接、機械傳動鏈、主軸編碼器、驅(qū)動器、參數(shù)設置等因素,先易后難,逐項解決。
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