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數控機床抖動典型故障分析及解決辦法
  發布者:admin 發布時間:2021/7/23 閱讀:397

針對數控機床抖動故障的實際案例,簡單說明其原因及解決辦法。


1    序言


1臺意大利FIDIA五軸龍門加工中心的Z軸采用伺服電動機通過同步齒形帶驅動絲杠的傳動方式,并且將海德漢光柵尺作為位置反饋以實現全閉環控制。在Z軸停止后經常出現抖動的現象,抖動位置不固定且無規律。


2    故障分析


仔細觀察,發現Z軸停止后,首先是Z軸伺服電動機出現嘯叫,繼而引起整個滑枕抖動。由于該軸采用全閉環控制,Z軸停止的時候并非是絕對停止,而是處于動態位置調整,因此懷疑由于閉環控制振蕩而造成機床抖動。


先后檢查伺服電動機安裝是否緊固、同步齒形帶是否通脹緊、絲杠兩端支撐軸承支座是否松動、絲杠導軌的潤滑情況以及平衡缸壓力情況,均未發現明顯問題。


3    解決辦法


1)嘗試優化Z軸速度環控制參數,通過調整速度環增益和積分時間,使速度環的動態特性匹配當前的機械狀態。在FIDIA數控系統BRUCO驅動管理軟件中(見圖1),將Z軸參數S05002(速度環增益)由6調整到4,抖動消失。但是采用該方法會降低速度環響應速度,影響Z軸動態特性。


圖片

圖1  BRUCO軟件


2)借助三軸加速度傳感器,對Z軸的振動數據進行記錄和分析。將傳感器安裝在絲杠螺母和伺服電動機上,執行Z軸循環往復運動程序,分別記錄Z軸振動狀態。


循環執行程序如下:


G01 F10000;以F=10000mm/min進給速度運行

Z0;移動到Z=0

G04 H4;暫停4s

Z-200.;移動到Z=200mm

G04 H4

Z0

G04 H4

Z-200.

G04 H4

……

……

M30;程序結束


對絲杠螺母處和伺服電動機處進行測量,結果如圖2、圖3所示。



圖片圖2  絲杠螺母振動頻譜


圖片圖3  伺服電動機振動頻譜


通過對圖2、圖3的測量結果進行分析,發現抖動的時候,伺服電動機和絲杠螺母處的振動頻率均在633Hz左右,且振動加速度最大?赏ㄟ^使用FIDIA系統濾波器功能,將該振動頻率抑制和衰減,參數設置(見圖4)完后激活該濾波器功能,重新運行測試,抖動消失。


圖片
圖4  濾波器參數設置界面



4    結束語


以上兩種方法均能解決機床抖動的問題。但第二種采用三軸加速度傳感器測出振動頻率的方法,通過使用數控系統濾波器,可以在不降低Z軸動態特性的情況下同時解決抖動問題。因此建議使用第二種方法。


濟南數控模具科技研究所


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