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数控机床出现丢步现象的原因与解决方案

  【编者按】一台简易数控车床出现丢步。现象是:"Z轴出现丢步,程序G00设定时出现丢步,当用G01设定进给量时则没有丢步的现象。针对数控机床出现丢步现象,本文提出了解决方案。


  一台简易数控车床出现丢步。现象是:"Z轴出现丢步,程序G00设定时出现丢步,当用G01设定进给量时则没有丢步的现象。"所谓丢步,即步进电机在接到步进电源的输出后,没有旋转到步进电源输出的脉冲数(步数),缺少的步数就是丢失的步数,属于失步的一种。失步包括丢步和越步两种现象。造成失步的原因很多,在一些经济型数控机床开环系统中经常出现,概乎原因,我想有两种,软件故障和硬件故障。(参阅数控机床故障排除与机械维修的解决方案

  1)软件故障即系统故障,包括NC机床数据设定不当和系统加工程序参数设定不当。

  1、重新设置丝杠反向间隙补偿值。这个数据非常实用,特别是机床使用几年后,丝杠有一定磨损,用这个数据来补偿丝杠间隙保证加工精度。(我认为)最简易的测量方法是:将千分表固定在一机床平面上,用手轮正向反向移动工作台或刀架,观察表针的变化,多测几个点,取中间值。

  2、合理设定步进电机转子较长的启动加速时间,以便获得足够的能量,防止丢步;合理设定步进电机转子较长的减速时间,防止出现越步或过冲现象。

  3、降低系统的快速速率(G00的速率),,减少脉冲频率。

  4、有时合理的细分歩距角也能解决失步的问题。这里需要指出,细分不是步进电机的细分,而是步进电机驱动器的细分。细分的目的是减少步进电机的低频振动,增加电机工作时的平稳性,提高电机的输出扭矩,提高步进电机精度,在加工圆弧时效果尤为明显,但相应的机床运行速度就会降低,所以这个数据并不是越高越好。

  5、调整用户零件加工程序。可以适当提高主轴转速,降低走刀量,减小切削深度。

  特别注意:当我们将NC数据改动后,系统必须重新启动,重新确认一次,方能执行。

  2)硬件故障也可分两个方面:机械故障和电气故障。

  1、机械故障的原因较多,也最难查找。

  比如:① 检查丝杠是否轴向窜动,双头螺母是否预紧。

  ② 在某一段,丝母与丝杠间隙是否过大或溜板镶条 是否太紧、太松。

  ③ 丝杠有无弯曲变形,丝杠导槽内有无铁屑、油泥等异物。

  ④ 检查联轴器或传动齿轮是否松动或异物卡住。

  2、电气故障:

  ① 在传动链的适当部位安装反馈元件,如编码器、光栅尺等,彻底消除丢步的现象,但成本太高。

  ② 建议采用大功率的步进电机,增加输出扭矩,或者采用性能较好的混合式步进电机、交流伺服电机等方 法,但成本会增高,我们还需权衡利弊。

  ③ 驱动器故障:驱动器是把控制器发出的信号再处理放大输给步进电机。如文章开头所例,我们可以将X 轴与Z轴驱动器交换对接,若Z轴工作正常,可以判定Z轴驱动器出现故障。首先检查接线是否松动、折断,其次取下驱动板,在了解基本原理的情况下,用万用表检测限流电阻、稳压二极管等易损电子元件。同时,还可以检测一下功放电路有无断线、击穿等现象。
  ④ 控制器故障:控制器是控制脉冲方式的,可以进行程序的控制输出,它发出的信号进入步进电机驱动器后,会由驱动器转换成强电流信号,带动电机运转。

  看系统有没有受到干扰,找出干扰源,降低干扰。我们可以选用较好的双纹屏蔽线代替普通导线、加电源滤波器或采用光电隔离器等措施降低干扰。

  3)其他原因造成丢步,比如工件硬度太高、刀具磨损严重、刀具参数设定不当、外界强电干扰、电机负载过重等等,具体情况具体分析。


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