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數控車床螺紋加工常見故障與排除

2017-7-17 來源：江（jiāng）西機電（diàn）職業（yè）技術（shù）學院作者：盧卓

摘要：為提高（gāo）螺紋加（jiā）工質（zhì）量，分析了數（shù）控車床螺紋加工故障的原因，並針對（duì）故障產生的原因提出了相應的解決措施。實踐表明，維（wéi）修人員（yuán）掌握數控車床加工（gōng）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（jiā）工；機床維修

隨著機械製造工藝的發展，零件上帶有螺紋的情（qíng）況比較常見，利用數控車床進行螺紋的切削加工是一種（zhǒng）常見（jiàn）的方（fāng）式[1]。然而在實（shí）際加工過程中，由於多種因素的影（yǐng）響，特別是數控車床本身的影響，造成螺紋零（líng）件的加工質量問題，主要表（biǎo）現為螺紋“亂牙”、螺牙不完整、節距不準等現象。若（ruò）機床維修人員能掌握數控車床加工螺紋常（cháng）見故障及排除（chú）方法，將能有（yǒu）效加以解（jiě）決。本文結合維修實踐，分析了螺紋加工質量問題（tí）的原因並針對性地提出排除方法（fǎ），為準確有效解決數控（kòng）車床螺紋加工問題提供了理論指導。

1 、數控車床螺紋（wén）加（jiā）工故障維修實例

1.1 螺紋（wén）加工“亂牙”的故障維（wéi）修

一台安裝 FANUC 0i 係統的數控車床，在用 G92命令車削軸類零件上的螺紋時，在螺紋的起始段出（chū）現“亂牙”現象。理論分析認為，數控車床在加工螺紋時，利用主（zhǔ）軸的旋轉（zhuǎn）運動（dòng）和 Z 軸的直線進給運動配合進行，關鍵點是（shì）要保證主軸旋轉（zhuǎn）與 Z 軸進（jìn）給的同（tóng）步[2]。由於大部分數控車床采用變頻器作為主（zhǔ）軸調速裝置（zhì），對於不同的負載，主軸（zhóu）的啟動時（shí）間、啟動速度（dù）、轉速等都不同，且不穩定，從（cóng）而導致主軸與進給軸（zhóu）在螺紋切（qiē）削的起始段（duàn）很難實現同步，起螺（luó）紋“亂牙（yá）”。針對此故障，可以從編程或工藝（yì）兩個方麵加以排（pái）除。編程方麵可以（yǐ）采用在（zài）主軸正轉 M03 指令後，螺紋加工指（zhǐ）令 G92 前增加暫停指令G04，目的是等待（dài）主軸轉速穩定（dìng）後，再進行螺紋加工；而工藝方麵（miàn）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（shí），主軸轉速（sù）已經穩定。采用上述兩種方法都可以保證螺紋車削不發生“亂牙”問題。

1.2 數控車（chē）床不執行螺紋（wén）車（chē）削指令的故障（zhàng）維修

一台配備華中世紀星數控係統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（wù）。理論（lùn）分析（xī）認為，數控（kòng）車（chē）床在加工螺紋時，是利（lì）用主軸（zhóu）的旋轉運

動和 Z 軸的（de）直線進給運動配合進行的，主軸的旋轉運（yùn）動通過主軸編碼器進行測量。在（zài）這（zhè）台機床上，主軸能正常旋轉與變速，但是機床的顯示屏不（bú）能正（zhèng）常顯示主軸轉速，檢查線路（lù）連接發現主軸編碼器與主軸驅動器之間連（lián）接不良，經過重新連接後，機（jī）床能正常執行螺紋加（jiā）工程序。

2、數控車床（chuáng）螺紋加工故（gù）障原（yuán）因及解決措施

2.1 主（zhǔ）軸編碼器故障及排除

這類故障原因主要包括主軸編（biān）碼器自身損（sǔn）壞（huài），編碼（mǎ）器與係統連接（jiē）錯誤（wù）、斷（duàn）開、接觸不良，編碼（mǎ）器信號線受幹擾等。排除此類故障主要圍繞編碼器信號最終是否反饋回數控（kòng）係統來進行。例如采（cǎi）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（biān）碼器信號線是否斷開、排除幹擾源或使用帶（dài）屏蔽的信號線等方法。

2.2 參（cān）數故障及排除

數控機床的正常工作必須依賴正確合適的（de）參數設置。不合理的參數設置往往很難（nán）實現（xiàn）機床預定功能。為保證螺紋車削加工不出現故（gù）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（shù）、螺紋（wén）指數加/減速時間常數（shù）、電子齒輪比、步距角、傳動比等參（cān）數設置的正確性與（yǔ）匹配性（xìng）。例如在

FANUC 0i TD 數控係統中，與（yǔ）螺紋車削有關的參數PRM24#2，該參數可設置“0”或者（zhě）“1”，當該值設為“0”時，Z 軸進給時不檢測“主軸速度到（dào）達（dá）”信號（hào）；若設置為“1”則（zé） Z 軸進（jìn）給時檢（jiǎn）測“主軸速度到達”信號[3]。為保（bǎo）證螺紋切（qiē）削時不“亂牙”則（zé）應將該（gāi）值設（shè）置為“1”.

2.3 係統（tǒng）或驅動（dòng）器故（gù）障（zhàng）及排除

係統或（huò）驅動器（qì）故障（zhàng）主要原因是係統或驅動器失步造成的。排除故障的方法則可（kě）通過打百分表判斷或者利用係統或驅動（dòng）器上顯示的（de）脈衝數進行判斷；使程序空運行，查（chá）看刀（dāo）架返回到加工起始點後百分百有無變動，如果沒有（yǒu）變動，再檢查參（cān）數。

2.4 傳動鏈機械故障及排除

傳動鏈機械（xiè）故障包含的因（yīn）素很多，如電動機、絲杆、軸承、刀架等的製造安（ān）裝誤差、定位精度等[4]。造成螺紋（wén）加工誤差（chà）的傳動鏈機械故（gù）障（zhàng）原因往往有一定的隱蔽性，比較（jiào）難檢測和發現（xiàn）。解決此類故障引（yǐn）起螺紋加工問題，主要應檢測定位精度是（shì）否合格；絲杆間隙及參數補償值有沒有（yǒu）將間隙消除；電動機軸承、阻尼盤是否有問題、絲杆軸承（chéng）、滾珠有無問題；刀架定（dìng）位精度、加載後有沒有鬆動；主軸及刀具、夾具安裝（zhuāng）是不是正確、刀具對刀及刀補值設定是否正（zhèng）確等。

2.5 編程操作（zuò）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（xù）不（bú）正確和車刀安裝不正確故障。程序不正確主要（yào）是螺紋加工指令中各參數值（zhí）給定不正確，例如螺紋加工指令（lìng）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（duì）稱中心線與工件（jiàn）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（xié），安裝時必須采取措施保證對稱中（zhōng）心線與工件軸線垂直，並（bìng）使刀尖與工件中心高度一致。排除這類故障的（de）措施主要是加強編程操作人員（yuán）的技能培訓，提（tí）高人員的工藝、編程（chéng）和（hé）操作（zuò）水平。嚴格按照操作（zuò）規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（jí）排除

除上述（shù）故障外，還必須（xū）注意檢查數控係統內部螺紋（wén）指令接收信號電（diàn）路是否有故障，如果（guǒ）有故障，則（zé）一般需要返廠維（wéi）修或者更換係統主板；檢查（chá）主軸轉速是否穩定，如果不穩定則要（yào）考慮有無外（wài）部幹擾，並進行排除；檢查螺紋切削時（shí）機床性能是（shì）否（fǒu）超負荷，應確保機床（chuáng）各項性能指標都在合理的範（fàn）圍內，因為每一種配（pèi）置的機床（chuáng）的主軸轉速和（hé）螺距的乘積都有一個上限（xiàn），如果超過這（zhè）一上限就（jiù）可能出（chū）現螺紋加工的異（yì）常情況。

3 、結束語

數控車床加工螺紋是機械製造中廣泛采用的（de）加工工藝，其加工效率高、經濟性好。在加（jiā）工過（guò）程中，出現螺（luó）紋（wén）加（jiā）工質量也比較常見。為快速有效診斷和排除故障，維修人員（yuán）應（yīng）該按照數控機床故障診斷和維修的思路和原則（zé），先機械後電氣[6]，檢查編程操作、係統（tǒng）連（lián）接、機械傳動鏈、主軸編碼器、驅動器、參數設置等因素，先（xiān）易後難，逐項解決。

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