爬行现象
数控机床进给系统爬行与振动故障的检测与维修
作者：轴承供应商网 发布时间：2009-6-6 9:39:29 文字选择：大 中 小 浏览次数：27
轴承及轴承相关技术文章（轴承供应商网提供） 关键字：轴承,数控机床 摘要：数控机床是机械、液压、电气和计算机技术高度集成的一体化产品，其故障的发生也多数是机械、液压、电气等方面的综合反映。分析数控机床进给系统的爬行与振动现象产生原因，阐述故障的诊断与维修，并通过实例说明诊断与维修技术方法。关键词：数控机床；爬行；振动；维修 1数控机床进给系统爬行与振动现象及其产生原因 在驱动移动部件低速运行过程中，数控机床进给系统会出现移动部件开始时不能启动，启动后又突然作加速运动，而后又停顿，继而又作加速运动，移动部件如此周而复始忽停忽跳、忽慢忽快的运动现象称为爬行。而当其以高速运行时，移动部件又会出现明显的振动。 对于数控机床进给系统产生爬行的原因，一般认为是由于机床运动部件之间润滑不好，导致机床工作台移动时静摩擦阻力增大；当电机驱动时，工作台不能向前运动，使滚珠丝杠产生弹性变形，把电机的能量贮存在变形上；电动机继续驱动，贮存的能量所产的弹性力大于静摩擦力时，机床工作台向前蠕动，周而复始地这样运动，产生了爬行的现象。 事实上这只是其中的一个原因，产生这类故障的原因还可能是机械进给传动链出现了故障，也可能是进给系统电气部分出现了问题，或者是系统参数设置不当的缘故，还可能是机械部分与电气部分的综合故障所造成。 2爬行与振动故障的诊断与排除 对于数控机床出现的爬行与振动故障，不能急于下结论，而应根据产生故障的可能性，罗列出可能造成数控机床爬行与振动的有关因素，然后逐项排队，逐个因素检查，分析、定位和排除故障。查到哪一处有问题，就将该处的问题加以分析，看看是否是造成故障的主要矛盾，直至将每一个可能产生故障的因素都查到。最后再统筹考虑，提出一个综合性的解决问题方案，将故障排除。 排除数控机床进给系统爬行与振动故障的具体方法如下： 2.1对故障发生的部位进行分析 爬行与振动故障通常需要在机械部件和进给伺服系统查找问题。因为数控机床进给系统低速时的爬行现象往往取决于机械传动部件的特性，高速时的振动现象又通常与进给传动链中运动副的预紧力有关。另外，爬行和振动问题是与进给速度密切相关的，因此也要分析进给伺服系统的速度环和系统参数。 2.2机械部件故障的检查和排除 造成爬行与振动的原因如果在机械部件，首先要检查导轨副。因为移动部件所受的摩擦阻力主要是来自导轨副，如果导轨副的动、静摩擦系数大，且其差值也大，将容易造成爬行。尽管数控机床的导轨副广泛采用了滚动导轨、静压导轨或塑料导轨，如果调整不好，仍会造成爬行或振动。静压导轨应着重检查静压是否建立；塑料导轨应检查有否杂质或异物阻碍导轨副运动，滚动导轨则应检查预紧是否良好。 导轨副的润滑不好也可能引起爬行问题，有时出现爬行现象仅仅就是导轨副润滑状态不好造成的。这时采用具有防爬作用的导轨润滑油是一种非常有效的措施，这种导轨润滑油中有极性添加剂，能在导轨表面形成一层不易破裂的油膜，从而改善导轨的摩擦特性。 其次，要检查进给传动链。在进给系统中，伺服驱动装置到移动部件之间必定要经过由齿轮、丝杠螺母副或其他传动副所组成的传动链。有效提高这一传动链的扭转和拉压刚度，对于提高运动精度，消除爬行非常有益。引起移动部件爬行的原因之一常常是因为对SUNTHAI轴承、丝杠螺母副和丝杠本身的预紧或预拉不理想造成的。传动链太长、传动轴直径偏小、支承和支承座的刚度不够也是引起爬行的不可忽略的因素，因此在检查时也要考虑这些方面是否有缺陷。 另外机械系统连接不良，如联轴器损坏等也可能引起机床的振动和爬行。 2.3进给伺服系统故障的检查和排除 如果爬行与振动的故障原因在进给伺服系统，则需要分别检查伺服系统中各有关环节。应检查速度调节器、伺服电机或测速发电机、系统插补精度、系统增益、与位置控制有关的系统参数设定有无错误、速度控制单元上短路棒设定是否正确、增益电位器调整有无偏差以及速度控制单元的线路是否良好等环节，逐项检查分类排除。 2.3.1速度调节器的检测 对速度调节器的故障，主要检测给定信号、反馈信号和速度调节器本身是否存在问题。给定信号可以通过由位置偏差计数器出来经D/A转换给速度调节器送出的模拟信号VCMD的检测实现，这个信号是否有振动分量可以通过对伺服板上的插脚用示波器来观察。如果就有一个周期的振动信号，那毫无疑问机床振动是正确的，速度调节器这一部分没有问题，而是前级有问题；然后向D/A转换器或偏差计数器去查找问题，如果我们测量结果没有任何振动的周期性的波形，那么问题肯定出在反馈信号和速度调节器。 2.3.2测速电机反馈信号的检测 反馈信号与给定信号对于调节器来说是完全相同的。因此出现了反馈信号的波动，必然引起速度调节器的反方向调节，这样就引起机床的振动。由于机床在振动，说明机床的速度在激烈的振荡中，当然测速发电机反馈回来的波形也一定是动荡的。这时如果机床的振动频率与电机旋转的速度存在一个准确的比率关系，譬如振动的频率是电机转速的四倍频率。这时我们就要考虑电机或测速发电机有故障的问题。 2.3.3电机检查 当机床振动频率与电机转速成一定比率，首先就要检查一下电动机是否有故障，检查它的碳刷、整流子表面状况，以及检查滚珠SUNTHAI轴承的润滑情况。 另外电动机电枢线圈不良也会引起系统振动。这种情况可以通过测量电动机的空载电流进行确认，若空载电流随转速成正比增加，则说明电动机内部有短路现象。出现本故障一般应首先清理换向器、检查电刷等环节，再进行测量确认。如果故障现象依然存在，则可能是线圈匝间有短路现象，应对电动机进行维修处理。如果没有什么问题，就要检查测速发电机。 2.3.4脉冲编码器或测速发电机的检测 对于脉冲编码器或测速发电机不良的情况，可按下述方法进行测量检查。首先将位置环、速度环断开，手动电动机旋转，观察速度控制单元印制电路板上F/V变换器的电压，如果出现电压突然下跌的波形，则说明反馈部件不良。 测速发电机中常常出现的一个问题是炭刷磨下来的炭粉积存在换向片之间的槽内，造成测速发电机换向片片间短路，一旦出现这样的问题就会引起振动。 2.3.5系统参数的调节 一个闭环系统也可能是由于参数设定不合理而引起系统振荡，消除振荡的最佳方法就是减少放大倍数。在FUNAC的系统中调节RV1，逆时针方向转动，这时可以看出立即会明显变好，但由于RV1调节电位器的范围比较小，有时调不过来，只能改变短路棒，也就是切除反馈电阻值，降低整个调节器的放大倍数。 2.3.6外部干扰的处理 对于固定不变的干扰，可检查F/V变换器、电流检测端子以及同步端的波形，检查是否存在干扰，并采取相应的措施。对于偶然性干扰，只有通过有效的屏蔽、可靠的接地等措施，尽可能予以避免。 采用这些方法后，还做不到完全消除振动，甚至是无效的，就要考虑对速度调节器板更换或换下后彻底检查各处波形。 3故障诊断与维修实例 〖例1〗一台配套FUNAC 11ME系统的加工中心，在长期使用后，X轴作正向运动时发生振动。 故障分析及处理： 伺服进给系统产生振动、爬行的原因主要有以下几种： (1)机械部分安装、调整不良；(2)伺服电动机或速度、位置检测部件不良；(3)驱动器的设定和调整不当；(4)外部干扰、接地、屏蔽不良等等。 为了分清故障部位，考虑到机床伺服系统为半闭环结构，脱开电动机与丝杠的连接后再次开机试验，发现故障仍然存在，因此初步判定故障原因在伺服驱动系统的电气部分。 为了进一步判别故障原因，维修时可更换了X、Y轴的伺服电动机进行试验，结果发现故障转移到了Y轴，由此判定故障原因是由于X轴电动机不良引起的。 利用示波器测量伺服电动机内装式编码器的信号，最终发现故障是由于编码器不良而引起的；更换编码器后，机床恢复正常工作。 〖例2〗一台配套FUNAC 6ME系统的加工中心，X轴在运动时速度不稳。由运动到停止的过程中，在停止位置出现较大幅度的振荡，有时不能完成定位，必须关机后，才能重新工作。 故障分析及处理： 仔细观察机床的振动情况，发现X轴振荡频率较低，且无异常声。 从振荡现象上看，故障现象与闭环系统参数设定有关，如：系统增益设定过高、积分时间常数设定过大等。检查系统的参数设定、伺服驱动器的增益、积分时间电位器调节等均在合适的范围，且与故障前的调整完全一致，因此可以初步判断X轴的振荡与参数的设定与调节无关。为了进一步验证，维修时在记录了原调整值的前提下，将以上参数进行了重新调节与试验，发现故障依然存在，证明了判断的正确性。 在以上处理的基础上，将参数与调整值重新回到原设定后，对伺服电动机与测量系统进行了检查。首先清理测速发电机和伺服电动机的换向器表面，并用数字表检查测速发电机绕组情况。检查发现，该伺服电动机的测速发电机转子与电动机轴之间的连接存在松动，粘接部分已经脱开；经重新连接后，开机试验，故障现象消失，机床恢复正常工作。 〖例3〗某工件在加工圆弧时，圆弧插补后出现走刀过渡痕迹，加工质量不合格。 故障分析及处理： 经检查发现X轴有爬行现象。经对速度环，位置环调整均无效。检查机械机构时发现工作台未从静压导轨上浮起。进一步检查液压系统时发现工作台支路有泄漏环节，调整泄漏环节后，工作台可浮起且X轴爬行现象消失，加工质量合格。 〖例4〗配FUNAC 6ME数控系统的立式铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象，表面粗糙高。 故障分析及处理： 在运行测试程序时，直线、圆弧插补时皆无爬行现象，由此确定原因在编程方面。经对加工程序仔细检查后发现该加工曲线是由众多小段圆弧组成的，而编程时又使用了正确定位检查G61指令，将程序中的G61取消，改用G64后，爬行现象消除。 4结论 数控机床是一个完整的有机整体，机械、电气、液压的控制存在相互联系和相互影响。因此分析解决爬行与振动故障时，应有整体概念和经验，这样才能有效解决实际问题。 如果故障既有机械部件的原因，又有进给伺服系统的原因，而且很难分辨出引起这一故障的主要矛盾，就要进行多方而的检测，耐心细致地分析和诊断，直至找出故障根源。若故障的根源是综合性因素造成的，只有采取综合的排除故障的方法才能解决。[url=http://www.mechnet.com.cn]【MechNet】[/url]
数控机床中有很多明显的不正常现象，但在有一些经济数控系统中，却没有报警，即使有时出现报警，报警的信息表明也不是你所看到不正常现象的报警。机床出现爬行与振动就是一个明显的例子。机床以低速运行时，机床工作台是蠕动着向前运动；机床要以高速运行时，就出现震动。 关于机床爬行有的书上写着：由于润滑不好，而使机床工作台移动时摩擦阻力增大。当电机驱动时，工作台不向前运动，使滚珠丝杠产生弹性变形，把电机的能量贮存在变形上。电动机继续驱动，贮存的能量所产的弹性力大于静摩擦力时，机床工作台向前蠕动，周而复始地这样运动，而产生了爬行的现象。然而事实并非如此，仔细看一下导轨面润滑的情况，就可以断定不是这个问题。 机床爬行和振动问题是属于速度的问题。既然是速度的问题就要去找速度环，我们知道机床的速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的。特别应该着重指出，速度调节器的时间常数，也就是速度调节器积分时间常数是以毫秒计的，因此，整个机床的伺服运动是一个过渡过程，是一个调节过程。 凡是与速度有关的问题，只能去查找速度调节器。因此，机床振动问题也要去查找速度调节器。可以从以下这些地方去查找速度调节器故障：一个是给定信号，一个是反馈信号，再一个就是速度调节器的本身。 第一个是由位置偏差计数器出来经D／A转换给速度调节器送来的模拟是VCMD，这个信号是否有振动分量，可以通过伺服板上的插脚（FANUC6系统的伺服板是X18脚）来看一看它是否在那里振动。如果它就是有一个周期的振动信号，那毫无疑问机床振动是正确的，速度调节器这一部分没有问题，而是前级有问题，向D／A转换器或偏差计数器去查找问题。如果我们测量结果
机床导轨爬行的起因和解决措施
机床导轨爬行现象的起因和解决措施机制09-**号 ***机床在低速或微量进给运动时,往往保持不了均匀的速度，进入时快时慢、时动时停的不稳定状态，这就是所谓爬行现象。
爬行是一个复杂的摩擦自激振动现象,对其机理的认识,到目前为止依然争论颇多,尚未有统一的微分方程式对其精确描述。
目前主要使用光栅爬行测量系统和激光干涉测量系统分析、测量导轨的爬行问题。
机床在运行过程中经常会遇到爬行问题。
进给运动中的爬行现象破坏了系统运动的均匀性，不仅使被加工件精度和表面质量下降，也会严重影响机床的加工精度、表面粗糙度和定位精度,破坏液压系统工作的稳定性，使机床导轨加速磨损，甚至产生废品和事故。
因此，爬行现象是精密机床及重型机床必须解决的问题，加工工件时应尽量避免它的产生。
我们知道爬行是指机床运动部件慢速动行时的不平稳性，表现为有规律的一停一跃。
这种现象的出现，以磨床居多数，会严重影响工作的表面质量和尺寸精度。
引起爬行的主要原因，是摩擦因数随运动速度的变化和传动系统刚性不足。
机床在实际使用中，爬行现象主要是在传动系统刚性不足，驱动力与负载摩擦阻力波动变化的情况下形成。
机床液压系统侵入空气，液压元件间隙增大及机械装置自身原因都可能引起爬行故障。
出现爬行现象可能由很多原因造成,概括起来包括机械和电气两方面因素。
在解决此故障时要考虑诸多因素,逐一进行排除。
例如，数显机床在出现爬行问题时,要观察电机低速运转有无电流断续现象,电枢回路串接一块电流表,低速运行时观察指针有无摆动,若有摆动则故障多数发生在电气部分。
对于直流调速系统控制的进给轴,又尤以测速机发生故障居多。
在检查测速机时,可以先用万用表测量测速机反馈电压,监测电压是否平稳。
如果反馈电压有波动,首先检查测速机线路有无故障,看看反馈线是否虚连。
另外我们经常忽略的一个问题是检查测速机的屏蔽线是否联接良好,屏蔽线有损坏或者联接不好都有可能使外部信号干扰混入,从而发生爬行现象。
在静态检查测速机时,可以测量测速机的电阻阻值及测速发电机有无匝间断路和短路现象。
机床爬行现象的机理研究
轨 副间存 在 动 、静摩 擦 系数 之 间的差 异 ，而且 静摩 擦
系数 和动 摩擦 系 数本 身也 是 变化 的 ，所 以会产 生速 度
的振 动 。设 主 动件 １以等速 运动 ，经 时间 ｔ ，从 后 动件 的位移 为 ．， ｚ 速度 为 主， 速度 星， 加 则运 动方 程 为 ：
中图 分 类 号 ：Ｔ １ ． Ｇ５ ９ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
的摩 擦 力 由静 摩擦 力 Ｆ 转 化 为动 摩擦 力 。由于 导
机 床进 给 系统低 速 时 出现 爬行 现 象具有 严 重 的危 害 ，它不仅 影 响数控 加工 的精 度 ，而 且还有 可 能损 坏
使 加工 过程 不能顺 利 进行 。爬 行现 象 的产 生不 仅与 机 械 传动 结构 有关 ，而且也 受 到进 给系统 电气 部 分 的影 响 。了解机 床爬 行 的机理 对机 床维 护 和改进 有 着重 大
的现 实意义 ，下 面 笔者从 摩擦 学 的角 度对 这一 现象 进 行分 析研究 。 １ 机床 爬 行现 象的 描述
而复始 ） 是爬行 现 象 。 就
１ １ 爬 行 现 象的 力学模 型描 述 ．
… … … … …
４ 一
静 导 轨 ；—— 弹性 件 ５
图 １ 爬 行 机 理 力 学 模 型
星＋ （ 主一 １ 一 点 ｌ一 ｌ） （ ） （ ｚ ＋ Ｆ一口 一 Ｏ 。 主）
… … … … … … … … … … … … … …
Ａ￥ ｓｎ ｔ 。 … … …… …… … …… …… …… …… （ ） ）ｉｗ］ ２
一 — 二 。 … …… … …… …… …… …… （） ３
“爬行”现象的另一种解释
— —
启动 前液 压 缸工作 腔 长度 ， ｍ；
４ — 活塞 环型 腔 面积 ， — ｍ
１ 液 压 系统 爬 行 现 象 解 释
２ 能量观念的液压 系统爬 行现象解释
一
般认 为 液压 系统 中爬行 的产 生 与系 统 的摩 擦 面
摩擦 力 特 性 、 动 系 统 的 刚 传
度 、 行 元 件 运 动 速 度 有 执
刹
２ ０ ８￣ ０
一 ）２ ／ 。然 后 这
部分 动能 又逐 渐转 化 为 右 腔 液 压 弹簧 势 能 ， 作 台运 工 动速度 回到开始 的 ， 当这 部 分 势 能 释放 时 就 促 使工 作 台速 度 降低 ， 在一 定情 况 下甚 至为零 ， 图 ２。实 际 见 ｆ 上 对 于左 腔而 言液 压 弹簧势 能 的累积 就是 左腔 压力 的
ｃ ａ ｇ． ｈ ｎ ｅ
Ｋｅ ｗｏｒ ：Ｃｒ ｗｌ ｙ ｄｓ ａ ；Ｅｎｅｇ ；Ｈｙ ｒ ｕ ｉ ｙ ｔｍ ；Ｍａｆ ｎ ｔ ｎ ｒ ｙ ｄ ａ ｌ Ｓ ｓｅ ｃ ｌ ｕ ｃｉ ｏ
爬行 现 象是液 压 系 统 常见 故 障 之一 ， 液压 系统 执 行 元件 产生 爬 行 时 会 严 重 影 响 液 压 系统 的 运 行 平 稳
超长重型板式链爬行现象的分析与解决
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Sheji y械 股 份 有 限 公 司（以 下 简 称“ 徐 工 ”）18# 厂房内泵车总装线属于超长且重载的重型单驱动双板链。泵 车总装线在设计之初考虑到双板链线的爬行问题，经过大量 调研论证，得出造成板链爬行现象的因素如下：（1）牵引链条 轨道的平整度；（2）链条本身侧向导轮的布置方式；（3）初始张 力的设置。
成本，将用于牵引链返回的侧向导轮间隔布置。这种布置方式 一般 应 用 于 轻 型 的 板 式 链 ，因为 轻 型 链子 的 张 紧 机 构 容 易 将 链子张紧起来，达到初张力要求，不会发生后链节推前链节的 情况，从而避免了链条爬行现象的发生。但对于重载板式链尤 其是 超 长 输 送 的 重 载 板 式 链 ，这 种 侧 向导 轮 间 隔 布 置 方 式 就 不 适 用，因 为 重 型 板 式 链 的 张 紧 机 构 不 能 轻 易将 链 条 张 紧 至 合理的张力范围。若重型板式链链条侧向导轮间隔布置，容易 出现后链节推前链节现象，链条就会爬行，如图2、图3所示。
图1 泵车总装线
2 爬行现象产生原因
超长重型板式链产生爬行现象有以下几方面的原因： 2.1 牵引链条轨道的平整度问题
牵引链轨道在制作或安装过程中由于片架加工精度未达 到要求或安装累积误差等原因导致了轨道水平度及直线度未 达到要求，就会出现牵引链滚子在轨道上颠簸爬行的现象。因 此在设备片架制作时，需严格规定好轨道支撑梁的误差范围； 在轨道安装阶段，每相邻单位数量的片架横梁（轨道支撑梁） 上表面（轨道支撑面）均应控制在误差范围内；此外，需在轨道 与横梁支撑面支架上设置钢性调整垫片，用来调整轨道水平 度与直线度。 2.2 链条侧向导轮的布置方式
基于西门子802D数控系统的机床进给爬行的模型分析及改进措施
Ｏ 前 言
数控 机床进给 系统 的运动 部件 （ 如工 作 台 、 座 ） 滑 在低速运行 时 （ ０ ０ ｍ ｍ ｎ 时 ， 往不 是 做连 续 如 ５ｍ ／ ｉ） 往 的匀速运动 ， 而是表现 为开始不能运 动 ， 而后 又突然 加
１ 机床运 动插补轴运 动的动态分析
１ １ 模型 的建 立 ． 在数控 机床 中 ， 一般 定义 工作 台在 、 方 向为 直 】 ， 线运 动轴 ， 单独 由两 个 电机带 动 滚珠 丝杠 带 动工 作 并
ｔ ｅ ｄ ｓ ｎ ｏ Ｃ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ，ｍａ ｕａ ｔ ｒ ｇ ａ ｄ ｍａｎ ｅ ａ ｃ ． ｈ ｅ ｉ ｆＣＮ ｃ ｉ ｅ ｔｏ ｓ ｇ ｎ ｆｃ ｕ ｉ ｎ ｉ ｔｎ ｎ ｅ ｎ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ＣＮＣ ｍａ ｈ ｎ ｏ ｌ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏｓ；ｃ ａ ｉ ｇ；８ ２Ｄ ｓ ｓｅ ｒｗｌｎ ０ ＮＣ ｙ ｔｍ
摘要： 数控机床爬行 问题是提高机床加工精度 的重要研 究课题 之一 ， 本文 基于产 生数控 机床爬 行现象 的原理 对 机床产生爬行原 因进行 了理论 分析 ， 并建立 了爬行 的数 学模 型。在对爬 行原因进行 合理分析 的同时提 出了解决数 控 机床爬行现象 的有效措施 ， 以市场上较为流行 的西 门子 ８ ２ 并 ０ Ｄ数控系统 为例 ， 阐述 了如何通过 相关 的机 床参 数改 善 进给爬行现象 。该项研究对数控机 床的设计 、 制造和维修具有重要 意义。 关键词 ： 数控 机床 ； 爬行 ；０ Ｄ数控 系统 ８２
动 中的轴 、 齿轮 、 丝杆 、 螺母 、 凸轮与 杠杆 等 ， 受力 会 产 生弯曲变形 。这样 ， 当主运动件作匀 速运动 时 ， 由于运 动件与导轨之 间的摩擦阻力 的变化 以及传动件 的刚性 不足 ， 将使工作 件产生时走 时停 的现象 ， 即爬行 。
大型机床重载低速爬行现象机理分析与处理对策
Ｔ ＡＮ Ｇ Ｊ ｕ ｎ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ，Ｄ ｅ ｙ ａ ｎ ｇ Ｓ ｉ —
第 ２期 ２ ０ １ ４年 ２月
组 合 机 床 与 自 动 化 加 工 技 术
Ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｒ Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ Ｔｏ ｏ ｌ＆ Ａｕｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｉ ｎ ｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｉ ｑ ｕｅ
Ｎｏ ． ２ Ｆｅ ｂ．２ ０ ｌ ４
唐 俊 （ 四川工程 职 业技术 学院 机 电工程 系 四川 德 阳 ６ １ ８ ０ ０ ０ ）
摘要 ： 大型机 床 因其 工作 特 点常 出现 低速 重载 爬行 、 进 给 系统 不稳 定 等现 象。通 过 对 大型 机 床 进 给
பைடு நூலகம்
系统机 床爬行 形 成的机 理分析 、 并 应 用动 力 学 对进 给 系统 建 立数 学建模 ， 经理 论 分 析找 出了进 给 系 统产 生爬行 的主要 因素 ， 指 出了减 少甚 至 消除 了爬 行现 象 的途径 ， 通 过 采 用 多 油腔 的 恒流 静 压技 术 对工作 台导轨 进行 设计 ， 并详 细说 明 了计算 方法 ， 提 高 了进给 系统 的运行 精度 与稳 定性 。
关键词 ： 大型机床 ； 爬行机 理 ； 临界 速度 中图分 类号 ： Ｔ Ｈ１ ３ ７； Ｔ Ｇ ５ ０ ２ 文献标 识 码 ： Ａ
关于液压缸爬行现象数学模型的建立研究
生原因 ， 提 出改 善措施 ， 对 液压 缸技 术 的发展 就显得 非
常重要 。 １ 抽 化爬 行模 型
随着 液压行 业 技术 的不 断发 展 ， 人 们 对 于液 压 元 件 的质 量 ， 尤其 是作 为执 行元 件 的液压 缸 ， 所关 注 的细
节 也越 来越 多 。
液 压缸 的爬 行现 象 是 由许 多 因素 引起 的 ， 而 且 各
试 软件 具有 的故 障定 位功 能 、 定 期 维护 提示 报警 功 能 、 设 备维 修分解 组 装 演示 功 能 及 说 明 书展 示 功 能等 “ 交
互式 电子维修 手 段 ” 功 能 更 为满 意 。该 测 试 系 统 可 以
［ ３ ］ 《 气 动工程手册》 编委会 ． 气 动工程手册 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 国际
２ ０ １ ３年 第 ９期
Ｄ ＯＩ ： １Biblioteka ０ ． １ １ ８ ３ ２ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０ － ４ ８ ５ ８ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ ２ ５
液 压 与 气动
８ ７
关 于 液 压 缸 爬 行 现 象 数 学 模 型 的 建 立 研 究
．
王秀 君 ，尹立松 ，范华志 ，李永奇 ， 李小 明
Ｍａ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ Ｃ ｒ ａ ｗｌ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ｎ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｃ ｙ ｌ ｉ ｎ ｄ ｅ ｒ
ＷＡ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ ｕ － ｊ ｕ ｎ ，Ｙ Ｉ Ｎ Ｌ ｉ — ｓ ｏ ｎ ｇ ， Ｆ Ａ Ｎ Ｈ ｕ ａ － ｚ ｈ ｉ ， Ｌ Ｉ Ｙ ｏ ｎ ｇ — ｑ ｉ ， Ｌ Ｉ Ｘ ｉ ａ ｏ — ｍ ｉ ｎ ｇ
基于ADAMS的数控机床爬行现象的仿真分析
图 １ 进给 传 动 机构 的 运动 学 模 型
图 １中 ， ｎ ｌ 为 等效 质量 ， ｋ为 等效 刚 度 ， ｃ ｌ为 等效 粘 性 阻尼 ， Ｆ为导 轨 摩 擦 力 ， ｖ为 等 效 质 量 的 驱 动 速 度 ， ｘ为 等
效 质量 的位 移 。根 据机 械动 力 学 原 理 ，得 系统 的微 分 方
１ ６
现 代 制 造技 术 与 装 备
２ ０ １ ３ 第３ 期总 第 ２ １ ４ 期
基于 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ的数 控 机床爬 行 现象 的仿 真分 析
尹 明 国 兰 兰
（ 内蒙古 科 技 大学 ， 包头 ０ １ ４ ０ １ ０）
摘 要 ： 数 控 机 床 爬 行 故 障 通 常 发 生 在 机 械 部 分 和 进 给 伺 服 系统 部 分 ， 因 为 数 控 机 床 进 给 系统 低 速 时 的 爬
滑 动导 轨 副 的静 动 摩擦 系 数 之差 比较大 。因此 ， 为 了减 小 进 给 系 统 中静 动 摩 擦 系 数 之 差 ，滚珠 丝 杠 螺 母 副 或 静 压
Ａ Ａ ｆ 。 几 ¨ ｆ ＼ ｆ ¨¨ ¨
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丝杠 螺 母 副在 数 控机 床 上 得 到广 泛 的应 用 。
对 其 进 行 求 解 ，推 导 出 不产 生 爬 行 的 临界 速 度 表 达
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通 过 上式 可 以看 出驱 动速 度 、静 、动摩 擦 力之 差 、 传
动 刚度 和 移动 部 件 的质 量对 系统 运动 平 稳性 的 影 响 。 根据 图 １ ，用 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ ／ Ｖ ｉ ｅ ｗ模 块 中对 进 给 系统 简化 模
UX02自动线液压系统爬行现象的诊断与排除
因及排除方法。
关键词:爬行现象; 诊断; 排除
中图分类号:TH137
收稿 日期 200 6 - 12- 0 5
执行器低速运动时润滑油油楔作用减弱， Nhomakorabea油膜厚度减小。 这时润滑油选择不当或因油温变化导致润 滑性能差、 润滑油稳定器工作性能差或压力与流量调 整不当、 润滑系统油路堵塞均可使油膜破裂程度加剧
气导轨面刮点不合要求、 过多过少等都会造成油膜破 裂形成局部或大部分的半干摩擦或干摩擦， 从而出现
爬行。而后一因素主要发生在新设备上。 由此看来， 自动线若属润滑条件不良， 本 应为 润滑油温度变化改变润滑油性能、 压力与流量的调 整、 以及润滑油路的堵塞等因素。用手搓捻润滑油
件爬行会在系统中产生相对应现象。 1.4.2 爬行检测及排除 为了避免盲 目地更换阀造成不必要的浪费， 在 对调速阀进行拆卸、 清洗 、 直到更换仍未消除爬行 现象时， 又将单向节流阀出口油管拆下， 使液压缸
检查滑感， 观察油槽内润滑油流速， 检查压力、 流量 (流速过低为压力低、 流量少， 流速过高则为压力高 所致)， 判断润滑油稳定器工作情况， 如有相应问题
行， 并伴有振动及强烈的噪声， 油箱无气泡或气泡
较少。
1.1.1 液压泵连续进气 (1) 爬行现象 压力表显示值较低， 液压缸工作无力， 油面有 气泡， 甚至出现油液发白及尖叫声。 ) ? ( 爬行原因及检测排除 由于液压泵吸油侧油管接头螺母松动而吸气; 密封件损坏或密封不可靠而进气; 油箱内油液不 足， 油面过低， 吸油管在吸油时因液面波浪状导致
机床爬行现象的机理研究
是描 述 爬 行 的 主 要 参
数。
图３ － １曲线
围 设 管 与 修 ２７ ５ 苗 理 维 ０ № ０
— 缝
亟塑
维普资讯
（ ） 差 描述 ３偏
５机械部分 与电气部分的综合故障。 ．
四、 决爬行问题的对 策与方法 解
由于爬行现象较为复杂 ， 通常 —ｚ 曲线及 曲线无简单 —ｔ 明显的规律性 ， 不能给定每一 瞬间机床的偏差程度 。 所以我们通 过 －ｆ 曲线及 曲线确定理想 运动 曲线 （ ４ ， —ｔ 图 ）以此作为与 实际运动曲线的 比较标准 。
１ ． 首先应找 出发生故 障的部位 数控机床可能发生故障的部位有 ： 机械部分 、 电气部分和强
电控制部分 、 进给伺服系统 、 主轴驱动系统 、 数控装 置。 爬行故障 通常产生在机械部分和进给伺服系统部分 ，因为数控机床进给
系统低速时的爬行现象往往取决于机械传动部分的特性 。 另外 ，
式 ！ ， 阻 ； 、生 ， 角 中， Ｖ ｍ 称为 尼比ｃ Ｖ 为 频率； 为 ＝ ｋ ｃ／ Ｊ ｍ ＝ Ａ Ｆ
动、 静摩擦力之差 ；． ｜ 为动静 、 ｓ 柔度修正系数 ， 取值为 １ 将（ ） 。 ２式
对ｔ 进行微分 ， 速度和加速度 计算公式 ： 得
ｌ
生爬行 的机理 ， 对机床的维护和改进有重大的现实意义。
２ ． 爬行现象的运动学描述 根据不 同的爬行类 型 ，可 以用 不同类型 的爬 行 曲线来 描 述， 再根据爬行 曲线确定爬行参 数１ 通 常爬行可描述为 ３种类 ２ １ 。
型。
会时快时慢 ， 至会 出现停顿 ， 甚 即所谓 的爬行现象。
直线运动传动系统的力学模型Ｉ 描述 。 ｌ 味 在这个弹性机械系统 中， 传动机构简化为一个弹性件 （ 刚度