數(shù)控車床螺紋加工常見故障與排除

楊杰 黃榮金

摘 要：數(shù)控車床在目前的加工領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍，通過數(shù)控編程來完成相應(yīng)的加工動(dòng)作，對(duì)于提升整體產(chǎn)品加工質(zhì)量和效率具有重要作用。在數(shù)控車床加工中，螺紋是常見的加工工藝之一，本文主要就螺紋加工原理進(jìn)行介紹，并探究數(shù)控車床螺紋加工故障和排除方法進(jìn)行分析，為提升螺紋加工質(zhì)量，做好故障應(yīng)對(duì)提供一些參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控車床;螺紋加工;常見故障;排除

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.006

1 螺紋加工原理

螺紋主要指的是圓柱面或是圓錐面上沿著螺旋線形成的一種具有同樣的剖面姓張的連續(xù)溝槽，這些螺紋零件主要是應(yīng)用在螺釘制作中的，用來實(shí)現(xiàn)有效的連接、緊固和傳動(dòng)。在螺紋的生產(chǎn)加工中有很多方法應(yīng)用，在數(shù)控車床上進(jìn)行螺紋加工，需要車床通過三爪卡盤加緊圓柱形工件，帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)又帶動(dòng)車刀沿著圓柱軸線方向進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)，刀具的刀尖在工件表面上進(jìn)行切削，就能完成溝槽的工藝。不管是加工哪一種類型的螺紋，車床的主軸和刀具之間都需要保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也及時(shí)主軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，刀具也應(yīng)該均勻的一定一個(gè)導(dǎo)程的距離。相應(yīng)的車床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間，一般不存在機(jī)械方面的聯(lián)系，為了實(shí)現(xiàn)有效的螺紋加工，需要給進(jìn)給私服電機(jī)的脈沖數(shù)和主軸運(yùn)動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)，在主軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，和其相連的脈沖編碼器不斷發(fā)出脈沖傳播給數(shù)控裝置，按照相應(yīng)的插補(bǔ)計(jì)算情況，控制進(jìn)給坐標(biāo)軸伺服系統(tǒng)，這樣就能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速能夠保持一定的比例，就能保證相應(yīng)的螺紋生產(chǎn)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

2 數(shù)控車床螺紋加工故障和排除方法

2.1 亂牙現(xiàn)象和解決方法

在利用數(shù)控車床進(jìn)行螺紋工件的加工中，假使主軸的角位移和Z軸之間的進(jìn)給不能保持同步關(guān)系，就會(huì)導(dǎo)致亂牙現(xiàn)象發(fā)生。這種故障出現(xiàn)的主要原因可能有以下幾點(diǎn)：

第一，主軸編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)設(shè)置出現(xiàn)問題;

第二，主軸編碼器的電源供電功率不足;

第三，主軸編碼器反饋電纜自身可靠性不足，受到一些外部煩擾因素影響;

第四，機(jī)械聯(lián)接出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象;

第五，主軸編碼器自身出現(xiàn)質(zhì)量問題。

故障分析：在一些經(jīng)濟(jì)性主軸變頻控制數(shù)控車床應(yīng)用中，會(huì)外置光電編碼器并配合機(jī)床實(shí)施螺紋加工。相關(guān)的進(jìn)給電機(jī)使用步進(jìn)電機(jī)無編碼器，根據(jù)相關(guān)的故障原因分析得出亂牙問題出現(xiàn)可能是光電編碼器和CNC裝置連接不暢，光電編碼器自身損壞，編碼器和彈性聯(lián)軸件的連接出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象等造成的。

故障解決措施：針對(duì)這種亂牙現(xiàn)象，可以通過拆除光電編碼器來進(jìn)行檢查，判斷光電編碼器是否正常，但是這種方法相對(duì)比較繁瑣，需要對(duì)于機(jī)床外罩和主軸周圍的機(jī)械部件進(jìn)行拆除，所以可以考慮從電氣和信號(hào)連接線等方面進(jìn)行檢查。

首先對(duì)于光電編碼器和CNC裝置之間的連接線和電源進(jìn)行檢查，在主軸通電旋轉(zhuǎn)后用示波器進(jìn)行光電編碼器進(jìn)行檢測(cè)，得出相應(yīng)的波形圖，通過分析波形圖來判斷光電編碼器是否存在問題。

其次，在波形信號(hào)表明光電編碼器受到外部干擾影響的情況下，打開急停按鈕后，發(fā)現(xiàn)光電編碼器輸出DC5V，此時(shí)可以考慮使用相關(guān)的主軸盤動(dòng)，如果示波器顯示正常，則表明這種情況下引起的螺紋加工亂牙現(xiàn)象主要是電氣干擾引起的，而主軸調(diào)速所使用的變頻器則是主要的干擾源。

2.2 加工不執(zhí)行問題和解決方法

在數(shù)控車床螺紋加工中，相關(guān)的數(shù)控系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)的加工程序的工程中，會(huì)出現(xiàn)停滯螺紋加工，且沒有相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，這種狀況出現(xiàn)一般是因?yàn)镃NC裝置找不到主軸同步脈沖造成的。分析這類故障的主要原因包括以下幾點(diǎn)：

第一，主軸編碼器的零脈沖故障，根部無法及時(shí)發(fā)出零脈沖;

第二，主軸編碼器自身出現(xiàn)電纜故障問題;

第三，CMC系統(tǒng)零脈沖檢測(cè)電路故障;

第四，CMC設(shè)定了檢測(cè)主軸速度的信號(hào)，但是主軸速度達(dá)到信號(hào)未輸出或是信號(hào)檢測(cè)不到。

故障解決措施：針對(duì)加工不執(zhí)行的問題，采用的解決措施主要是想對(duì)于主軸編碼器反饋的信號(hào)電纜進(jìn)行檢查，判斷編碼器電纜是否存在斷路情況，如果存在則需要進(jìn)行及時(shí)更換。如果沒有，可以使用示波器檢查主軸編碼器Z脈沖有沒有正常發(fā)出，如果沒有正常發(fā)出，則需要對(duì)于主軸編碼器進(jìn)行及時(shí)更換，如果發(fā)出脈沖，則可以使用交換的方法，判斷相關(guān)的系統(tǒng)板是否存在故障和問題，進(jìn)而進(jìn)行進(jìn)一步的部件更換。

2.3 加工精度不足合計(jì)解決辦法

在數(shù)控車床的螺紋加工中，可能會(huì)出現(xiàn)車刀刃口打磨不光滑、切削液不合理、切削速度和工件材料不匹配等原因造成整體螺紋加工的精度不足問題，這種情況出現(xiàn)的主要原因有以下幾點(diǎn)：

第一，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比較緩慢;

第二，主軸和脈沖編碼器沒有實(shí)現(xiàn)剛性聯(lián)結(jié);

第三，主軸和進(jìn)給伺服參數(shù)設(shè)置存在問題;

第四，編碼器聯(lián)結(jié)出現(xiàn)松動(dòng)。

故障解決措施：針對(duì)加工螺紋的精度問題，要合理使用伺服電機(jī)，一般要選用高精度的路沃恩快速電機(jī)。要做好伺服電機(jī)冒充編碼器的安裝檢查工作，保證緊固性，并做好相關(guān)伺服參數(shù)的調(diào)整，保證整體加工條件優(yōu)化。

3 總結(jié)

數(shù)控車床螺紋加工是目前螺紋加工的主要場(chǎng)所和技術(shù)方法，在進(jìn)行加工的過程中可能會(huì)出現(xiàn)一些故障問題，影響螺紋工件的加工質(zhì)量，對(duì)此，需要針對(duì)相關(guān)的編碼器進(jìn)行有效的檢查，做好設(shè)備安裝調(diào)試工作等，保證最佳的加工狀態(tài)。

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