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=https://www.wendangku.net/doc/a71685633.html,]【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

没有任何振动的周期性的波形。那么问题肯定出在其他两个部分。我们可以去观察测速发电机的波形，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一定也是动荡不已的。但是我们可以看到，测速发电机反馈的波形中是否出现规律的大起大落，十分混乱现象。这时，我们最好能测一下机床的振动频率与电机旋转的速度是否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。因为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，以及机械振动的情况，并要检查滚珠轴承的润滑的情况，整个这个检查，可不必全部拆卸下来，可通过视察官进行观察就可以了，轴承可以用耳去听声音来检查。如果没有什么问题，就要检查测速发电机。测速发电机一般是直流的。测速发电机就是一台小型的永磁式直流发电机，它的输出电压应正比于转速，也就是输出电压与转速是线性关系。只要转速一定，它的输出电压波形应当是一条直线，但由于齿槽的影响及整流子换向的影响，在这直线上附着一个微小的交变量。为此，测速反馈电路上都加了滤波电路，这个滤波电路就是削弱这个附在电压上的交流分量。测速发电机中常常出现的一个毛病就是炭刷磨下来的炭粉积存在换向片之间的槽内，造成测速发电机片间短路，一旦出现这样的问题就避免不了这个振动的问题。这是因为这个被短路的元件一会在上面支路，一会在下面支路，一会正好处于换向状态，这3种情况就会出现3种不同的测速反馈的电压。在上面支路时，上面支路由于少了一个元件，电压必然要小，而当它这个元件又转到了下面支路时，下面的电压也小，这时不论在上面支路，还是在下面支路中，都必然使这两条支路的端电压下降，且有一个平衡电流流过这两条并联的支路，又造成一定的电压降。当这个元件处于换向，正好它也处于短路，这时上下两个支路没有短路元件，电压得以恢复，且也无环流。这样，与正常测速发电机状态一样。为此，三种不同情况下电压做了一个周期地变化，这个电压反馈到调节器上时，势必引起调节器的输出也做出相应地，周期地变化。这是仅仅说了一个元件被短路。特别严重时有一遍换向片全部被碳粉给填平了，全部短路，这样就会更为严重的电压波动。反馈信号与给定信号对于调节器来说是完全相同的。所以，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。这种情况发生时，非常容易处理，只要把电机后盖拆下，就露出测速发电机的整流子。这时不必做任何拆卸，只要用尖锐的勾子，小心地把每个槽子勾一下，然后用细砂纸光一下勾起的毛刺，把整流片表面再用无水酒精擦一下，再放上炭刷就可以了。这里特别要注意的是用尖锐的勾子去勾换向片间槽口时，别碰到绕组，因为绕组线很细，一旦碰破就无法修复，只有重新更换绕组。再一个千万不要用含水酒精去擦，这样弄完了绝缘电阻下降无法进行烘干，这样就会拖延修理期限。除了我们上面讨论过这些引起振动的原因外，还可能是系统本身的参数引起的振荡。众所周知；一个闭环系统也可能由于参数设定不好，而引起系统振荡，但最佳的消除这个振荡方法就是减少它的放大倍数，在FANUC的系统中调节RV1，逆时钟方向转动，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。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。在这个实例中，出现爬行时，电机是在低速，一旦提高速度就震起来，这时电流就可能出现过流报警。产生这种报警的原因是机床工作台面为了迅速跟限反馈信号的变化而变化，必须有一个很大的加速度才行，这个加速度就是由电机的转矩给出的。电机转矩的变化来响应这个速度给定信号（实际上是反馈信号）的变化。转矩就是电流信号。大的转矩，就是大的电流信号造成的，在电流环中出现了一个电流的激烈变化，从而出现了过电流现象。在振动时不报警，而在振动加大时，

出现了过电流报警。

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。此外，液压元

机床爬行与振动

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。如果我们测量结果没有任何振动的周期性的波形。那么问题肯定出在其他两个部分。我们可以去观察测速发电机的波形，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一定也是动荡不已的。但是我们可以看到，测速发电机反馈的波形中是否出现规律的大起大落，十分混乱现象。这时，我们最好能测一下机床的振动频率与电机旋转的速度是否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。因为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，以及机械振动的情况，并要检查滚珠轴承的润滑的情况，整个这个检查，可不必全部拆卸下来，可通过视察官进行观察就可以了，轴承可以用耳去听声音来检查。如果没有什么问题，就要检查测速发电机。测速发电机一般是直流的。测速发电机就是一台小型的永磁式直流发电机，它的输出电压应正比于转速，也就是输出电压与转速是线性关系。只要转速一定，它的输出电压波形应当是一条直线，但由于齿槽的影响及整流子换向的影响，在这直线上附着一个微小的交变量。为此，测速反馈电路上都加了滤波电路，这个滤波电路就是削弱这个附在电压上的交流分量。 测速发电机中常常出现的一个毛病就是炭刷磨下来的炭粉积存在换向片之间的槽内，造成测速发电机片间短路，一旦出现这样的问题就避免不了这个振动的问题。这是因为这个被短路的元件一会在上面支路，一会在下面支路，一会正好处于换向状态，这3种情况就会出现3种不同的测速反馈的电压。在上面支路时，上面支路由于少了一个元件，电压必然要小，而当它这个元件又转到了下面支路时，下面的电压也小，这时不论在上面支路，还是在下面支路中，都必然使这两条支路的端电压下降，且有一个平衡电流流过这两条并联的支路，又造成一定的电压降。当这个元件处于换向，正好它也处于短路，这时上下两个支路没有短路元件，电压得以恢复，且也无环流。这样，与正常测速发电机状态一样。为此，

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。有时还要借助于示波器等检测手段观看电机运转时反馈的波形状态好坏。 分析完爬行现象产生的机理后，我们便要设法避免它的产生。目前较为常用的有改善导轨摩擦特性和降低驱动阻力这两种方法。改善导轨摩擦特性就是降低摩擦阻力和减小静、动摩擦系数之差。而驱动阻力的主要组成部分是导轨副的摩擦阻力，和正压力成正比，所以设计时应尽量减轻运动部件的重量。在维修上，主要应排除因零件质量或装配不善而引起的附加阻力。 在实际工作中，只要能够针对产生原因合理地采用有效地方法和措施，便可将机床运动中的爬行现象降低到最小的极限，从而保证机床的正常工作，我们也可更好的利用机床。

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

机床爬行故障分析

中国高新技术企业 机床爬行故障分析 文／李洁裴晓光周立军 【摘要】数控机床的系统爬行问题是很普遍的现象，在机床中经常出现，甚至在有些数控机床中还没有报 警。 【关键词】爬行振动测速 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。但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。 一、概述 机床爬行和振动问题是属于速度的问题。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。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。 二、排除故障的方法 机床振动问题是速度调节器问题，只能从速度调节器入手。可以从下面这些方面查找爬行故障：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。 １．给定信号问题 给定信号是由位置偏差计数器出来经数模转换器Ｄ／Ａ转换给速度调节器送来的模拟给定ＶＣＭＤ，这个信号是否有振动分量，可以通过伺服板上的插脚（西门子８系统的伺服板是５６号线）来看一看它是否在那里有振动。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，速度调节器本身没有问题，而是给定有问题，向Ｄ／Ａ转换器或偏差计数器去查找问题或者是给定的外部元件问题。如果我们测量结果没有任何振动的周期性的波形。那么问题肯定出在其他两个部分。 ２．反馈信号问题 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，以及机械振动的情况，并要检查滚珠轴承的润滑的情况，整个这个检查，可不必全部拆卸下来，可通过视觉进行观察就可以了，轴承可以用耳去听声音来检查。如果没有什么问题，就要检查测速发电机。 我们再用示波器去观察测速发电机的波形，可以看到，测速发电机反馈的波形中是否出现规律的大起大落，十分混乱现象。这时，我们最好能测一下机床的振动频率与电机旋转的速度是否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。 测速发电机就是一台小型的永磁式直流发电机，它的输出电压应正比于转速，也就是输出电压与转速是线性关系。只要转速一定，它的输出电压波形应当是一条直线，但由于齿槽的影响及整流子换向的影响，在这直线上附着一个微小的交变量。为此，测速反馈电路上都加了滤波电路，这个滤波电路就是削弱这个附在电压上的交流分量。 测速发电机中常常出现的一个毛病就是炭刷磨下来的炭粉积存在换向片之间的槽内，造成测速发电机片间短路，一旦出现这样的问题就避免不了这个振动的问题。这是因为这个被短路的元件一会在上面支路，一会在下面支路，一会正好处于换向状态，这３种情况就会出现３种不同的测速反馈的电压。在上面支路时，上面支路由于少了一个元件，电压必然要小，而当它这个元件又转到了下面支路时，下面的电压也小，这时不论在上面支路，还是在下面支路中，都必然使这两条支路的端电压下降，且有一个平衡电流流过这两条并联的支路，又造成一定的电压降。当这个元件处于换向，正好它也处于短路，这时上下两个支路没有短路元件，电压得以恢复，且也无环流。这样，与正常测速发电机状态一样。为此，三种不同情况下电压做了一个周期地变化，这个电压反馈到调节器上时，势必引起调节器的输出也做出相应地，周期地变化。这是仅仅说了一个元件被短路。特别严重时有一组换向片全部被碳粉给填平了，全部短路，这样就会更为严重的电压波动。 反馈信号与给定信号对于调节器来说是完全相同的。所以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。 这种情况发生时，非常容易处理，只要把电机后盖拆下，就露出测速发电机的整流子。这时不必做任何拆卸，只要用尖锐的勾子，小心地把每个槽子勾一下，然后用细砂纸光一下勾起的毛刺，把整流片表面再用无水酒精擦一下，再放上炭刷就可以了。这里特别要注意的是用尖锐的勾子去勾换向片间槽口时，别碰到绕组，因为绕组线很细，一旦碰破就无法修复，只有重新更换绕组。再一个千万不要用含水酒精去擦，这样弄完了绝缘电阻下降无法进行烘干，这样就会拖延修理期限。 除了我们上面讨论过这些引起振动的原因外，还可能是系统本身的参数引起的振荡。我们知道一个闭环系统也可能由于参数设定不好，而引起系统振荡，但最佳的消除这个振荡方法就是减少它的放大倍数，在ＦＡＮＵＣ的系统中调节ＲＶ１，逆时钟方向转动，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。 ３．速度调节器问题 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。故障也能消除。 在这个实例中，出现爬行时，电机是在低速，一旦提高速度就震起来，这时可能出现过流报警。产生这种报警的原因是机床工作台面为了迅速跟随反馈信号的变化而变化，必须有一个很大的加速度才行，这个加速度就是由电机的转矩给出的。电机转矩的变化来响应这个速度给定信号（实际上是反馈信号）的变化。转矩就是电流信号。大的转矩，就是大的电流信号造成的，在电流环中出现了一个电流的激烈变化，从而出现了过电流现象．在振动时不报警，而在振动加大时，出现了过电流报警。 三、结语 由于数控机床是机电一体化产品，这里边影响机床正常工作的因素很多，除了电气方面的问题之外，机械方面的问题也与电气的问题混在一起，这种情况就十分难以分辨出到底哪个因素在这个问题中的比重占有多少。这些相关的因素是制约我们迅速查出故障的重要因素。 （作者单位系第一重型机械集团公司有限责任公司设备维修分公司 阿城继电器股份有限公司 河北省质检站） 科技论坛６８ －－

液压马达在低速时产生爬行现象的原因

液压马达在低速时产生爬行现象的原因 液压马达在低速时产生爬行现象的原因是： (1)摩擦力的大小不稳定。通常的摩擦力是随速度增大而增加的，而对静止和低速区域工作的马达内部的摩擦阻力，当工作速度增大时非但不增加，反而减少，形成了所谓“负特性”的阻力。 另一方面，液压马达和负载是由液压油被压缩后压力升高而被推动的，因此，可用图4-1(a)所示的物理模型表示低速区域液压马达的工作过程：以匀速v0推弹簧的一端(相当于高压下不可压缩的工作介质)，使质量为m的物体(相当于马达和负载质量、转动惯量)克服“负特性”的摩擦阻力而运动。当物体静止或速度很低时阻力大，弹簧不断压缩，增加推力。 只有等到弹簧压缩到其推力大于静摩擦力时才开始运动。一旦物体开始运动，阻力突然减小，物体突然加速跃动，其结果又使弹簧的压缩量减少，推力减小，物体依靠惯性前移一段路程后停止下来，直到弹簧的移动又使弹簧压缩，推力增加，物体就再一次跃动为止，形成如图所示的时动时停的状态，对液压马达来说，这就是爬行现象。 液压马达爬行的物理模型 (2)泄漏量大小不稳定。 液压马达的泄漏量不是每个瞬间都相同，它也随转子转动的相位角度变化作周期性波动。由于低速时进入马达的流量小，泄漏所占的比重就增大，泄漏量的不稳定就会明显地影响到参与马达工作的流量数值，从而造成转速的波动。当马达在低速运转时，其转动部分及所带的负载表现出的惯性较小，上述影响比较明显，因而出现爬行现象。 实际工作中，一般都期望最低稳定转速越小越好。 7.最高使用转速液压马达的最高使用转速主要受使用寿命和机械效率的限制，转速提高后，各运动副的磨损加剧，使用寿命降低，转速高则液压马达需要输入的

机床爬行现象的分析及消除方法

机床爬行现象的分析及消除方法 摘要： 机床进给系统的运动件，当其运行速度低到一定值时，往往不是作续匀速运动，而是时走时停、忽快忽慢，这种现象称之为爬行。爬行是机床运动中常见的现象，以磨床居多，严重影响着工作的表面质量和尺寸精度，由于引起其原因复杂，往往不易排除，所以一直被认为是机床运动中最棘手的故障之一。本文简述了机床导轨爬行产生的机理以及消除方法。 关键词：爬行导轨摩擦因数刚性 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），且一般在低速行时出现较多。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察觉的振动，显著的爬行则是大距离地跳动。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。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。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。 一、机床产生爬行的原因 产生爬行的原因可归结为如下几点： （1）摩擦副存在着静动摩擦系数之差。当处于边界摩擦时，动摩擦系数又随滑动速度的增加而降低。这就可能使系统具有负阻尼或零阻尼； （2）运动件的质量较大，因而具有较大的惯性； （3）传动机构的刚度不足。 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。爬行只在低速运行时才会出现，高速时，从动件的速度来不及超过原动件，弹簧始终处于压缩状态，没有放能的阶段，另外，高速时润滑油的油楔作用增大，更接近于液体摩擦，于是静、动摩擦系数之差减小，所以，高速时不会产生爬行现象。事实上，存在明显的临界爬行速度低于此速度时，爬行立即出现；高于此速度时，爬行即消失。产生原因可用实例来说明：假设有一原动件通过弹簧推动另一从动件，当原动件以等速向前运动，通过弹簧推动从件在平面上滑行时，当原动件启动后，首先需压缩弹簧一段距离，直到足以克服从动件的静摩擦力时，从动件才会起动，此时弹簧蓄能。当从动件起动后，由于动摩擦系数小于静摩擦系数，于是使从动件获得一个加速度，此时弹簧放能。如果移动速度很慢，弹簧的压缩量又较大，那么从动件的速度很快就会超过原动件，产生一个跳跃，直到弹簧压力和动摩擦力平衡后，从动件开始减速，但因为惯性，但因为惯性，还会再向前冲一段距离。至此，从动件因为失去了原动力就会停下来，直到原动件重新压缩弹簧到能克服从动件的静摩擦力