數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)嘯叫聲原因分析范文
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摘要：通過對數(shù)控車床運(yùn)行過程中出現(xiàn)的嘯叫的問題進(jìn)行分析，以西門子操作系統(tǒng)為例，通過理論分析與實(shí)踐案例探討在軟件和硬件方面解決這個(gè)問題的辦法。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；嘯叫；分析；探討
隨著中國制造業(yè)的快速崛起，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用將更加廣泛，但是如果數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，將會(huì)給生產(chǎn)企業(yè)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和信譽(yù)損失。然而，在大多情況下，人們只注重?cái)?shù)控機(jī)床各項(xiàng)常見故障的維修，遇到刀架移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)嘯叫這樣的問題卻束手無策，一般設(shè)備說明書和相關(guān)資料也無從談及。通過對數(shù)控機(jī)床嘯叫進(jìn)行分析，探討解決方案，希望對數(shù)控機(jī)床維修有所幫助。
首先要區(qū)分是機(jī)械方面的原因還是電氣原因造成嘯叫。聽嘯叫聲是尖叫的高頻聲還是低頻的沉悶叫聲，如果是低頻的聲音，主要可能是因?yàn)闄C(jī)械共振，一般從機(jī)械方面著手。可以查閱相關(guān)數(shù)據(jù)參考。以西門子840DSL為例，找到移動(dòng)出現(xiàn)嘯叫的那個(gè)方向軸，查看該伺服電機(jī)電流，初步判斷電流是否過大，如圖1所示。如果電流超出正常值時(shí)，機(jī)械故障的可能性大。再查看嘯叫軸的跟隨誤差，如果過大，說明機(jī)械移動(dòng)和電氣指令值不一致。一般會(huì)有報(bào)警提示（圖2）。機(jī)械部分振動(dòng)原因有以下4點(diǎn)：（1）電機(jī)與絲杠的聯(lián)軸節(jié)或者電機(jī)與變速裝置的連接是否牢固，是否同心，可以調(diào)整連軸器上的調(diào)整螺絲，使之同心，觀察聲音有無變化。檢查絲杠與絲母之間是否有比較大的運(yùn)動(dòng)間隙，或者潤滑不良，需要仔細(xì)檢查絲杠是否有拉傷。（2）絲杠兩端固定軸承，推力球軸承和深溝球軸承兩種，用力轉(zhuǎn)動(dòng)，檢查軸承是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常。（3）另外，比如像磨床這類設(shè)備導(dǎo)軌采用液壓油浮動(dòng)，有可能是各點(diǎn)供油壓力未調(diào)整好，導(dǎo)致導(dǎo)軌不平衡滑動(dòng)，爬行產(chǎn)生的振動(dòng)。（4）如果聲音屬于高頻尖叫，主要考慮電氣參數(shù)問題。雖然之前的參數(shù)沒有改動(dòng)過，但機(jī)械負(fù)載可能發(fā)生變化或者扭矩發(fā)生變化。需要調(diào)整機(jī)床的剛性。剛性是機(jī)械系統(tǒng)的固有屬性，伺服系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)整必須依照機(jī)械系統(tǒng)的的狀況，通俗地講就是調(diào)整伺服系統(tǒng)的剛性與之配合，伺服系統(tǒng)剛性太硬，跟蹤速度快，定位快，但易引起機(jī)械的振動(dòng)和嘯叫，剛性太軟，則跟蹤速度慢、定位慢，實(shí)際應(yīng)用是根據(jù)情況調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，伺服都有位置環(huán)增益，速度環(huán)增益，前饋，積分時(shí)間常數(shù)等一些參數(shù)，多半是因?yàn)閰?shù)設(shè)置的問題，可能需要修改的參數(shù)有位置增益和位置積分時(shí)間、速度增益和速度積分時(shí)間，一般不用修改轉(zhuǎn)矩的控制器，還有一種可能是因?yàn)閰?shù)設(shè)置有誤需要檢查。以西門子840DSL為例，首先查看伺服驅(qū)動(dòng)的位置增益，如圖3所示。可以適當(dāng)調(diào)整增益MD32200，再移動(dòng)相關(guān)軸，還有速度增益P1460。
2伺服的調(diào)節(jié)方法
（1）將位置環(huán)增益即先設(shè)在較低值，然后在不產(chǎn)生異常響聲（嘯叫）和振動(dòng)的前提下，逐漸增加速度環(huán)的增益至最大值。（2）逐漸降低速度環(huán)增益值，同時(shí)加大位置環(huán)增益。在整個(gè)響應(yīng)無超調(diào)、無振動(dòng)的前提下，將位置環(huán)增益設(shè)至最大。（3）速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)取決于定位時(shí)間的長短，在機(jī)械系統(tǒng)不振動(dòng)的前提下，盡量減小此值。（4）隨后對位置環(huán)增益、速度環(huán)增益及積分時(shí)間常數(shù)進(jìn)行微調(diào)，找到最佳值。一般伺服電機(jī)如果性能要求不是太高的情況下適當(dāng)?shù)陌褏?shù)調(diào)的軟一些，這樣適用性會(huì)提高，如果對軌跡精確度要求高的話，參數(shù)就要慢慢調(diào)，需要慢慢摸索。
3伺服驅(qū)動(dòng)自動(dòng)優(yōu)化
出現(xiàn)嘯叫時(shí)也可以進(jìn)行伺服驅(qū)動(dòng)自動(dòng)優(yōu)化。優(yōu)化時(shí)，確認(rèn)需要優(yōu)化的軸處于安全位置。如果不處于安全位置，在JOG模式中將軸移動(dòng)到其行程中間位置。根據(jù)提示確認(rèn)。伺服驅(qū)動(dòng)自動(dòng)優(yōu)化如圖4所示。
4結(jié)束語
數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代高新技術(shù)機(jī)、電、光、氣一體化的結(jié)晶，電氣復(fù)雜管路交叉林立，使用中出現(xiàn)的各種振動(dòng)和嘯叫原因很多，需要仔細(xì)甄別，需要工程技術(shù)人員和維修工程師的不斷摸索，才能取得好的效果。
參考文獻(xiàn)
［1］西門子（中國）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).SINUMERIK840DSL調(diào)試手冊［Z］.2017.
作者：姚鐵明 單位：中車貴陽車輛有限公司
