數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：為提高螺紋加工質量，分析了數控車床螺紋加工故障的原因，并針對故障產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量問題。
關鍵詞：數控車床；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，特別是數控車床本身的影響，造成螺紋零件的加工質量問題，主要表現為螺紋“亂牙”、螺牙不完整、節(jié)距不準等現象。若機床維修人員能掌握數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，為準確有效解決數控車床螺紋加工問題提供了理論指導。
1 、數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“亂牙”現象。理論分析認為，數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]。由于大部分數控車床采用變頻器作為主軸調速裝置，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控系統(tǒng)的數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)現主軸編碼器與主軸驅動器之間連接不良，經過重新連接后，機床能正常執(zhí)行螺紋加工程序。
2、 數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 參數故障及排除
數控機床的正常工作必須依賴正確合適的參數設置。不合理的參數設置往往很難實現機床預定功能。為保證螺紋車削加工不出現故障，對參數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、螺紋指數加/減速時間常數、電子齒輪比、步距角、傳動比等參數設置的正確性與匹配性 。例如在
FANUC 0i TD 數控系統(tǒng)中，與螺紋車削有關的參數PRM24#2，該參數可設置“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)或驅動器故障及排除
系統(tǒng)或驅動器故障主要原因是系統(tǒng)或驅動器失步造成的。排除故障的方法則可通過打百分表判斷或者利用系統(tǒng)或驅動器上顯示的脈沖數進行判斷；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。
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。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，還必須注意檢查數控系統(tǒng)內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，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螺紋加工的異常情況。
3 、結束語
數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、經濟性好。在加工過程中，出現螺紋加工質量也比較常見。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、驅動器、參數設置等因素，先易后難，逐項解決。
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