基于机械加工生产中机床爬行现象的研究

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数控机床爬行与振动故障研究

数控机床爬行与振动故障研究

数控机床爬行与振动故障研究摘要本文结合当前数控机床爬行与故障展开了研究和讨论。

旨在说明出现这种故障的原因和引发因子,笔者从实际工作出发,经过大量的研究和分析,对当前数控机床在工作的过程中所出现爬行问题,给出了相应的解析,同时还针对实际情况提供了一些诊断方法和预报技术,为数控机床的维修和调试提供指导依据。

关键词故障分析;数控机床;动态特性数控机床在调试和运行过程中出现的爬行现象是一种经常性的故障,直接对数控机床造成严重的后果,经济损失也是相当引人注目的。

经过大量的研究发现,引发这种故障的主要原因有液压、机械、电气、润滑等很多方面,它们之间都存在着一种紧密的衔接关系,相互紧密地交织在一起。

我们需要在实践中经常性的发现问题,开拓思想,积累经验,逐渐学会剖析故障的能力,最终总结出解决问题的最佳方案。

本文就针对若干种经常性的爬行与振动情况一一进行了研究和解答,同时例举了多种故障元器件和故障表现形式,并拟定和提出了解决此故障的策略和相关意见。

1 摩擦阻力引起的爬行众所周知,机床床身的工作台和导轨导轨面都是依据刮削或磨削的,形成一个平顺而光滑的表面,但是,在事实上这个表面还是呈现着一定程度的微峰,这些微峰以犬牙形状参差不起地镶嵌在表面平台之上。

因为滑动导轨的两个接触面都是通过微峰峰尖接触,所以在它们之间的难免会出现微小的接触面,可想而知,峰尖上所要承受的压力就是向当地高了,在一定程度上已经达到了弹性变形最大值,特别是一些大(重)型的数控机床。

通过实验发现,当接触点发生了塑性变形之后,其金属分子就会产生一定强度的粘着反应,加上微峰之间的交错啮合,在他们相对运行的时候就很容易出现数控机床的爬行和振动现象。

这就是机床运动的两导轨上所出现的摩擦阻力的原因。

如果机床在运行中出现了爬行现象,那么此时一定是在低速运动,两导轨面之间难以形成高速运动时的动压油膜,所以出现了因微峰直接接触的边界润滑。

这个时候两导轨表面的微峰之间能够直接接触,压力比较高,所以直接导致了塑性变形,因运动而引发的接触局部升温,出现了金属分子之间的粘着,通常称为“冷焊”,这个时候两导轨间的摩擦系数是最高的。

机床爬行现象的机理研究

机床爬行现象的机理研究
工具 , 生严 重 的噪声 影 响环境 , 产 甚至 引起 机械 故 障 ,
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)
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一 — 二 。 … …… … …… …… …… …… () 3

机床爬行原因及解决对策

机床爬行原因及解决对策

浅谈机床爬行原因及解决对策[摘要]机床爬行是机床常见的一种非报警性故障,引起爬行的原因是多方面的,包括机械方面、液压方面、电气方面等。

先对爬行问题产生原因进行合理分析,并对消除方法做了细致研究,为修理机床提供方便。

[关键词]机床爬行消除中图分类号:g41 文献标识码:a 文章编号:1009-914x(2013)22-0269-010 引言机床进给系统的运动件,当运行速度低到一定值时,往往不是做连续匀速运动,而是时走时停,忽快忽慢,这种现象称之为爬行。

爬行是机床常见而不正常的运动状态,主要出现在机床各传动系统的执行部件上(如刀架系统、工作台等),且一般在低速运动时出现较多。

运动速度低时,润滑油被压缩,油膜变薄,油楔作用降低,部分油膜破坏,摩擦面阻力发生变化。

通常情况下,轻微程度的爬行有不易发现的振动,显著的爬行则是大幅度的跳动。

1 机床爬行的危害爬行现象是机床低速运行时较易出现的机械故障,主要是由于爬行破坏了系统运动的均匀性,这不仅使被加工件精度和表面质量下降,也会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。

其危害主要包括如下:1.1 影响机床的加工精度机械加工时,可使加工表面出现明显刀痕,并影响表面粗糙度。

1.2 影响机床的定位精度在定位精度要求较高的数控系统中很难实现精确定位,不能保证位置度。

1.3 造成工具的损害运动的不稳定会造成加工负载的突变,并损害刀具,降低机床的使用寿命。

1.4 易造成机械故障在液压系统中,活塞杆运动不稳定,极易造成系统的倾斜,使其机械卡死。

2 爬行原因分析2.1 机械系统的原因在机械传动链中,轴与齿轮、凸轮与杠杆、丝杠与丝母等,在受力时会产生弯曲、扭转及接触变形,从而引起机床的爬行。

如丝杠丝母副的丝杠直径较小,丝母壳体壁厚较薄,可以产生爬行,对于重型机床,采用丝杠丝母副极易产生爬行。

再者,传动链较长也会使机床产生爬行。

2.2 液压系统的原因在液压传动系统中,混入油液中的空气是产生爬行的主要原因。

机床爬行的产生原因及消除

机床爬行的产生原因及消除

中国石油大学(华东)现代远程教育毕业设计(论文)题目:机床爬行的产生原因及消除学习中心:威海学习中心年级专业:网络07春机械设计及其自动化学生姓名:焉德强学号:0790784002 指导教师:林秀娟职称:讲师导师单位:威海职业学院中国石油大学(华东)远程与继续教育学院论文完成时间:2008 年11 月01 日摘要:机床工作过程中产生爬行的原因有液压系统和机械系统两方面的,液压系统方面的原因是油液中侵入了空气或产生空穴,以及控制阀件磨损而出现太大的间隙;机械系统方面产生爬行的原因是摩擦力的变化。

文章探讨了液压系统侵入空气产生爬行的机理及其消除方法和机械系统因摩擦力变化产生爬行的解决方法。

关键词:液压油, 摩擦, 润滑,爬行爬行是机床上常见而不正常的运行状态,它主要出现在机床各传动系统的执行零部件上,比如刀架、与油缸连在一起的工作台等,且一般在低速运行时出现较多,因速度低时,润滑油被压缩、润滑油膜变薄、油楔作用降低、部分油膜破坏,使摩擦面的摩擦阻力发生变化。

通常情况下,轻微程度的爬行是不易察觉的振动,显著的爬行则是大距离的跳动。

当机床运动执行件出现爬行时,不仅会破坏液压系统工作的稳定性,产生冲击,同时也会影响机床的精度和被加工工件的精度。

比如磨床出现爬行时,会使磨工件的表面粗糙度增大;坐标镗床出现爬行,会使精确定位难以实现。

严重的爬行还能引起机床振动,损害机床及其工模具。

因此,为了避免爬行的产生,必须分析清楚产生爬行的原因,一旦出现爬行现象,就要采取措施加以排除。

爬行是一种故障,它是在传动系统的刚性不足,驱动力与负载摩擦阻力波动变化的情况下形成的,体现在机床液压系统侵入空气、液压元件的间隙与机械装置本身都可能引起这种故障。

1液压系统侵入空气引起的爬行及消除方法1.1空气侵入液压系统的方式及危害空气侵入液压系统的方式是多种多样的,比如液压系统是由各液压元件组成,各种元件的零件之间,为达到连续的、断续和往复运动,需要有一定的配合间隙,而空气就从间隙中侵入,各元件之间的连接密封不严,且受到振动影响,接头螺帽松动,故而空气由此而入,元件中的零件由于同轴或直线度不好、线垫厚薄不均、螺钉没有均匀抓紧而造成泄漏,油泵吸油管和系统回油管在油池中没有隔开或靠在一起,回油飞溅,搅成泡沫,使油泵吸油管吸入空气,油泵吸油管处的滤油器被污物堵塞或滤油器孔太密、油液不足或吸油管侵入油池太少,导致吸油不畅,在吸油区形成局部真空而产生空穴,回油管的出油口在油面上,当机床停用时,空气就乘机而入,设计不合理,回油路中没有背压或背压很小,密封件损坏等,导致油缸左右油腔同时互通且通回油。

有关数控机床的爬行因素与解决技巧分析

有关数控机床的爬行因素与解决技巧分析

有关数控机床的爬行因素与解决技巧分析有关数控机床的爬行因素与解决技巧分析摘要本文通过对导致数控机床爬行的因素进行分析与总结,采用逐步检查的方法进行故障的诊断及排除,并通过一定的经验和技巧来解决故障,以希能给机床的维修人员提供参考和借鉴。

关键字数控机床;爬行;故障;技巧中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号1674-6708100-0115-02在经济飞速开展的今天,数控机床作为一个先进生产力的代表,已经在工业生产中占有很重要的位置,具有不可估量的作用。

但随着时间的推移,较早被使用在生产一线的数控机床的投入时间较长,设备中的各个环节都出现老化的迹象,久而久之就会出现一些故障,较为常见的就是机床爬行问题。

这就需要针对爬行问题进行深入的分析,并根据实地情况总结出解决故障的方法。

1 数控机床爬行的表现形式数控机床爬行简单来说数控机床进给伺服系统在做低速或微量位移运动时,移动部件出现速度不均匀,即时走时停或时快时慢的现象。

这种现象不会有报警提示,是一种无报警系统故障,一定要引起工作人员和维修人员的重视。

数控机床如果出现爬行现象,其具有很严重的危害,不仅会使加工的精度达不到标准,还有可能损坏工具,产生噪音,严重的情况下引起整个机床的故障,使加工过程不能顺利地进行,不能按时完成加工任务。

2 数控机床产生爬行现象的因素分析爬行现象其实是数控机床中一种比拟常见的,而又没有报警提示的故障,引起这种现象的原因有许多,比方机械方面的故障、电气故障、润滑故障或者是系统参数设置问题以及人为操作的因素等等。

2.1进给伺服控制系统导致的爬行进给伺服系统是一个控制位置及速度的系统,它是由位移指令和位置检测反应信号来进行位置的控制、速度的调节的,如果进给伺服系统中的速度调节器出现问题,就会使机床的运动失去了过度过程的控制,会失去调节。

因此进给伺服控制系统是一个精度高,结构复杂、本钱高,同时又存在很多不稳定因素的系统,所以进给伺服系统就可能导致机床爬行的产生。

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

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 。

数控机床进给系统爬行与振动现象及其产生原因

数控机床进给系统爬行与振动现象及其产生原因

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。

磨床的低速运动的爬行

磨床的低速运动的爬行

对未来研究的展望
进一步研究磨床低速运动爬行 的机理和影响因素,探索更加 有效的抑制方法和技术。
结合现代控制理论和技术,开 发更加智能和高效的磨床控制 系统,提高加工精度和表面质 量。
加强与工业界的合作,将研究 成果应用于实际生产中,推动 磨床技术的进步和发展。
THANKS FOR WATCHING
通过增加润滑油循环量,提高润滑效 果,减少低速时的摩擦阻力。
保持润滑油的清洁度和新鲜度,避免 因润滑油老化而引起的爬行问题。
优化机械结构
01
02
03
改进轴承设计
优化轴承的结构设计,提 高轴承的承载能力和稳定 性,减少因轴承问题引起 的低速爬行。
调整导轨间隙
适当调整导轨的间隙,确 保导轨在运动过程中具有 足够的灵活性和稳定性。
爬行现象的普遍性
• 磨床低速运动的爬行现象在许多磨床中都存在,特别是在一些大规格、高精度的磨床中更为明显。这种现象不仅出现在新 磨床上,而且在磨床使用一段时间后也可能出现。因此,对磨床低速运动的爬行现象进行研究具有重要的实际意义。
02 磨床低速运动爬行的原因
流体动力润滑理论的局限性
流体动力润滑理论在高速运动时能提供较好的润滑效果,但在低速运动时,由于润 滑油膜的形成和保持受到限制,润滑效果不佳。
05 结论
对磨床低速运动爬行的认识
磨床低速运动的爬行是一种常见的现象, 通常表现为机床在低速时的不稳定运动, 可能导致加工精度下降和表面质量受损。
解决磨床低速爬行问题的方法包括优 化机床设计、改善传动系统性能、提 高阻尼比和采用先进的控制技术等。
爬行现象的产生与机床传动系统的阻尼、 刚度和机床的动态特性有关,同时也受到 工件、刀具和冷却液等因素的影响。
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障类型 、 产生原因及防止措施归纳如下 :
21 机床 液压 系统 引发 的爬行 故 障 .
在磨床 、 龙门铣床 、 门刨床 、 龙 镗床 、 镗铣 床等机 床中, 因液压系统问题最容易引起爬行故障 。
( ) 生原 因 1产
方面 ,由于油缸与活塞的配合 面间的密封不 良, 或磨损间隙过大 , 或油缸内孑被拉伤 , L 或油缸两端 盖 的密封 圈磨损 与老 化等 所 引起 泄漏 。当油 箱 、 缸 油 或者 管接 头密封 不 严时 , 易造 成油 泵 从 泄漏 处 大 量 吸 收空 气 ; 另一方 面 , 回油 管 离油 面较 近 , 当油 泵 吸 因 或
摘 要: 机床爬行现 象是机床常见故障之 一 , 也是机械加 工 中难 以分 析和解 决的问题之一 , 其危 害特 另 大 , 们 必须采 1 我 j
取有 效措施加 以防范。 多年来 , 通过 对机械加 工中机床 产生爬行现 象时的观察 、 了解 、 实验和统 计分析与研 究 , 中摸 从 索 出其 产生爬行 时的一些规律 , 找到 了引起爬行的主要原 因和解决 办法。这里就其产生的机理、 常见 类型、 产生原 因及
1 概 述

2 故 障类型及解 决对策

状态现象 , 导致不能均匀而平稳地传递 动力 ; 另一方 面 , 因传动机构路线较长 , 是 摩擦阻力较大而抵消 了

根据多年观察分析统计 ,把常见 的机床爬行故
收 稿 日期 :0 2 0 - 8 2 1— 6 0
部分动力 , 导致传动机构动力不足 , 从而 引起 的机
从设计 、 加工 、 装配等方 面 , 提高进给传动机构 导轨面表 面粗糙度增 大 , 摩擦力增大 , 工作 台不能保 系统刚度 , 缩短传 动路 线 , 小摩擦阻力损失 , 减 避免 持匀速运动而引起机床导轨爬行故障。 弹性状态 出现等 。 () 2 防止 措 施 23 机 床载 荷 过 大 引发 的爬 行 故 障 . 保证 润滑可靠 , 加装防护 、 密封装 置 , 导轨经 使
防止措 施加 以归纳 。 对机械加 工生产具有 一定的参考价值 。
关键词 : 机床 ; 爬行 ; 分析 ; 对策 中图分类号 :G5 2 T 0 文献标识码 : B 文章编号 :6 2 5 5 2 1 0 0 7 — 2 1 7 — 4 X【0 0 8 0 2)
机床产生爬行现象是机床常见故障之一 , 也是操 作者最 害怕遇 到的 问题 。因为 , 一旦产生爬 行现象 , 不 仅会影 响到机 床的定 位精度 、工件加工 的精度 和表面 品质 , 而且会造 成摩擦 副 的磨损 加剧 , 响其运 动部 件 影 的使用寿命。在精密、 动化及大型机床上, 自 爬行的危 害更大。是否有爬行现象其是评价机床性能品质的一 个 重要指标 。 根据生产现场实践 ,就其产生的机理 、常见类 型 、产生 原 因及 防止措 施 加 以归纳 ,仅供 同行们 参 考 , 机械 / -_ 产具 有 一定 的参 考价 值 。 对 Jr l: 生
作者简 介 : 刘俊清 (9O )男 , 16 一 , 四川遂宁人 , 讲师 , , 本科 研究方 向: 械制造冷加工 。 机
78
《 装备制造技术  ̄02 2 1 年第 9 期 床爬行故障。 ( ) 止 措施 2 防 或密封不 良、 或机床导轨维护保养不好等原因 , 很容 易造成导轨 面不 同程度 的咬伤近油面时, 使得可压缩性较大 的空气进入 了系 统, 造成油压下降、 动力不足而产生爬行故障。 () 2 防止 措施 机床产生爬行现象是一个很复杂的问题 ,其是 如果拉伤或者磨损较轻 , 则可采用珩磨修复 ; 反 因摩擦 而产 生 的非 线 性 自激 振 动 的现 象 。当机 床 运 2 ] , 配 动部 件 作 低 速运 动 时 ,由于摩 擦 面上 的摩擦 系数 随 之 则 采 用 镗 磨 修 复 1 但 需 要 重 新 配 作 活 塞 , 合 间 着 运 动 速 度 的增 加 而 减 小 和传 动 系 统 的 刚度 不 足 , 隙一般应控制在 0 6 m范围内。在机床启动后 , . 0m 先 当摩擦 面处 于边 界 和混 合 摩擦 状 态 时 ,摩擦 系数 的 将工作台快速往复空运行 1 i 左右使空气从 回油 0 n m 变 化是 非线 性 的【 l 时, 1 。此 虽然 主动 件作 匀速 运 动 , 但 管中排除干净 , 然后再正常运行 , 同时要 注意保持滤 从 动 件往 往 会 出现 时走 时 停 、 快 时慢 的 现象 , 时 这种 油器 的干净 。此外 , 尽可 能将 油泵 安 装 在 油箱 的油 面 现象就称为机床运动部件 的爬行。 以下 , 加长 回油管至油面 以下 2 / , 证油箱 的密 3处 保 机床产生爬行 的原因很多 ,主要与导轨面的摩 封可靠等 。 擦特性 、 材料 、 加工方法 、 载荷 、 本身刚度 、 润滑 油的 22 进给 传 动机构 刚 度不足 引发 的爬 行 故 障 . 摩擦特性 、 进给驱 动系统的振动等有关 , 与机床的 且 ( ) 生原 因 1产 调整 、 修理 、 维护保养及使用也有关 。既有单一的影 方面 , 因其传动部件本 身 、 是 或支架 、 紧固 或 响 因素 , 有综 合 的影 响 因素 。 也 件刚度不足 , 在传动压力作用时 , 出现振动或者弹性
Eq i me t u p n Ma u a t n e h o o y N . 2 1 n f c r gT c n l g o 9, 0 2 i
基 于 机 械 加 工 生产 中机 床 爬 行 现 象 的研 究
刘俊清
( 四川建 筑职 业技 术学 院 机 电工 程 系 , 四川 德 阳 6 80 ) 10 0
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