立式加工中心系统原因造成爬行和振动的原因及排除方法

立式加工中心系统原因造成爬行和振动的原因及排除方法

众所周知，对于立式加工中心来说，有两项功能部件是其关键部件。一是CNC数控系统及伺服控制装置；二是刀库及自动换刀装置。机床在这两种先进部件的控制下，可以实现高度自动化的加工能力。可在工件一次装夹的情况下，集中对其钻、镗、铰、铣和攻丝等多种工序进行全自动化的加工。基本上可以实现工件在单台加工设备上一次完成全部或者大部分的加工内容。

国盛加工中心根据CNC数控系统的控制形式不同，立式加工中心有三种数控类型，一种是开环控制性；另一种是半闭环控制性；最后一种是全闭环控制性。开环控制的机床不带位置检测装置，只按照数控装置的指令脉冲进行工作，因而精度极低。这种控制形式早已淘汰；无论是半闭环控制还是全闭环控制的机型，在反馈控制系统中，不管出于什么原因，只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因而控制精度更高，是现在主流的立式加工中心配置。

我们知道，在工件加工过程中，机床的爬行和振动是造成工件加工精度超差和表面粗糙度不理想的主要原因。对于传统加工设备，造成这种故障的原因主要是机械间隙过大造成。对于立式加工中心等数控类加工机床，出现爬行和振动除了因为机械间隙过大以外，还有可能是因为CNC数控系统或者伺服控制装置故障造成。笔者就多年从事山东华强精密机床股份有限公司一线加工的经验，简单介绍一下，立式加工中心系统原因造成爬行和振动的原因及排除方法。

一、数控系统造成机床爬行和振动的原因

机床在长时间使用或者保养不够及时时，都会出现传动间隙增大、弹性变形以及摩擦阻力变大等现象，这些故障超过其临界点时会对机床的正常运行造成严重的影响。其中爬行和振动就是典型的表现。

立式加工中心配置有CNC数控系统，对于上述情况一般情况下，可以通过补偿的功能予以消除。不过，如果间隙量过大或者伺服系统故障时，数控系统的补偿功能也无能为力了。简单来说，系统方面引起的机床爬行和振动主要有下面几个原因造成：

一是伺服系统可调定位器太大引起的电压输出失真造成；

二是位置环不良引起输出电压不稳定造成；

三是位置环自身振动原因造成的整个进给振动；

因磨损造成的机械间隙以及由于伺服电机联轴器松动造成的爬行，一般可以通过人工紧固、调节或者更换予以消除，上述伺服控制系统故障以及由伺服电机自身原因造成的故障，一般都可通过优化数控系统和伺服控制系统的参数进行排除。

二、数控系统造成爬行和振动的排除方法

前面我们立式加工中心配置有CNC数控系统，因而机械方面的间隙和伺服系统自身都可以通过系统优化以及间隙补偿予以消除，简单来说较为行之有效的措施主要包括：

1、采用高频抑制功能

当立式加工中心机械间隙过大，数控系统会因机械上某些振荡原因产生反馈信号中含有高频谐波，使得输出转矩量不恒定，从而产生振动。对于这种高频振荡情况，我们可在速度环上加入一个转矩滤波器。从而达到消除高频振荡的效果。国盛加工中心。

2、采用机械反馈功能

一般情况下，位置检测主要来自位置编码器，速度反馈直接来自电机编码器。如因机械环节引起的弹性振荡故障，可以采用机械反馈环节来调整系统参数，这样可达到很好的消振效果。