机床爬行故障分析

数控机床进给系统爬行与振动故障分析发布时间：2021-06-04T04:35:56.217Z 来源：《中国科技人才》2021年第9期作者：王森[导读] 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行，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，忽快忽慢的运动现象称为爬行。

而当其以高速运行时，移动部件有会出现明显的振动。

中国航发西安动力控制科技有限公司 710077摘要：本文通过对数控设备发生爬行与振动故障原因的分析，总结了一些解决此类问题的方法。

关键词：数控设备；振动；维修1：前言在数控设备维修实践中，经常发生机床振动的故障。

但引起的原因多，如何找到故障点，找到真正的振动源，需要对故障现象进行分析和判断。

2：总结通过近几年来对数控机床维修的经验，我对数控机床进给系统爬行与振动故障的检测与维修总结了以下几点：2.1：数控机床进给系统爬行与振动现象及产生的原因：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行，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，忽快忽慢的运动现象称为爬行。

而当其以高速运行时，移动部件有会出现明显的振动。

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，电机继续驱动，贮存能量所产生的弹性力大于静摩擦力时，机床工作台向前蠕动，周而复始的这样运动，产生了爬行的现象。

事实上这只是其中一个原因，产生这种故障的原因还可能是机械进给传动链出现了故障，也可能是电气部分的问题，还可能是机械与电气综合故障所致。

2.2：爬行与振动故障诊断与排除：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有关因素。

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。

有关数控机床的爬行因素与解决技巧分析爬行属于复杂摩擦自激振动的现象,出现这一现象的原因,主要是因为摩擦面上的摩擦系数的变化和传动机构的刚度不足。

当驱动件开始以匀速运动的时候时,工作台尚没有动,而驱动力也没有达到所需克服的静摩擦力,所以就会压缩弹簧继续移动,弹簧的压缩量加大,工作台所受的驱动力随之增大,当驱动力超过静摩擦力时,开始移动此时静摩擦转化为动摩擦,摩擦系数迅速下降,使移动的速度增大。

随着弹簧的伸长,弹力在减小,当弹力等于动摩擦力时,系统处于平衡状态。

但由于惯性,工作台仍以较大的速度移动,弹力进一步减小,当其小于动摩擦力时,加速度为负值,工作台的惯性不能克服摩擦力时,便停止运动,驱动件再重新压缩弹簧,上述现象重复循环,就出现了时走时停的爬行现象。

又因为摩擦系数的变化是非线性的,在弹簧重新被压缩的过程中,工作台的速度尚未降至零时,弹力有可能大于动摩擦力,使它的速度再次增大,这就出现了或快或慢的爬行现象。

1、机床产生爬行的因素分析机床的爬行和振荡故障一般情况下都是发生在进给伺服系统和机械部分。

产生爬行的原因除了机械方面一些不可消除的弹性变形、传动间隙、摩擦阻力等因素外,伺服系统的相关参数也是不可忽视的。

伺服系统分为直流和交流两种,这里只介绍直流伺服系统引起的爬行。

主要引起伺服系统爬行的有四种情况:传动机械装太大;速度环的振动;位置环所引起的输出电压的不稳定;可调定位器过大导致的电压的失真输出。

2、解决技巧及措施分析2.1 闭环伺服系统造成的爬行很多的数控伺服系统都是采用半闭环装置,而全闭环伺服系统通常都是在局部半闭环系统不发生振荡的前提下进行参数调整,因此两者大同小异,这里只探讨全闭环情况下的参数优化。

在伺服系统中有参考的标准值,例如FANUC-OC系列为3000,西门子3系统为1666,出现爬行可降低增益,但不能降太多,因此要保证系统的稳态误差。

负载惯量比一般设置在发生爬行时所示参数的70%左右,如不能消除故障,不宜继续降低该参数值。

数控镗铣床爬行故障原因分析与处理针对数控镗铣床产生爬行故障的原因进行了深入分析，并重点对数控龙门镗铣床产生爬行故障的原因进行了分析，提出了排除故障的具体措施和方法。

标签：数控镗铣床爬行摩擦系数静压区毛细管节流器1 机床的爬行故障机床的爬行故障是机床低速运动时的一种复杂的自激振动现象，经常发生在轧辊磨、龙门刨、镗铣床等设备上，是一种大型设备常见故障。

它的存在对机床的低速进给有很大影响，在机械加工过程中，将严重影响加工质量，将导致工件表面切削的不连续甚至更大的缺陷。

这种故障还会导致机床达不到加工工艺要求，无法正常使用。

于此同时，爬行故障也会对机床的检验工作产生不良的影响，甚至导致检验工作无法正常进行。

导致爬行故障发生的原因很多也很复杂。

机床液压系统的稳定性，以及机床零部件表面加工质量等多种因素都产生机床“爬行”现象，最终使机床的表面粗糙度、加工精度和定位精度等收到较大影响。

2 机床爬行故障的原因及排除方法在理想化条件下，我们可以将机床的导轨和工作台看做一个简单的力学模型。

如图所示。

1-工作台驱动原件，2-工作台，3-机床导轨，4-传动系统环节。

由于工作台2和机床导轨3之间存在有摩擦力，因此当驱动元件1由左向右向工作台2运动时，在传动系统环节就会发生一个微小的弹性变形，这就会使得工作台2在运动上产生滞后性，也就是说驱动原件与工作台2的运动有一定的时间间隔。

这时如果工作台2继续向右运动，当传动环节因运动产生的弹性形变所产生的力大于导轨和工作台之间所产生的摩擦力时（KX＞F静），由于KX＞F 静＞F动，对工作台2进行受力分析可知，工作台2受到的合外力水平向右，这时工作台2加速向右运动，当系统处于受力在短时间平衡时，工作台2速度达到最大值，之后系统形变量逐渐减小，当KX＜F动时，也就是当工作台的合外力向左时，工作台2变开始做减速运动，直到达到平衡，工作台反复重复上面的过程，直到工作台达到某一个驱动速度时，工作台的震动停止开始进入稳定的工作状态。

造成数控机床爬行的原因可能是：【一】动摩擦系数影响临界速度分析动摩擦系数f增大的原因，主要有以下两个方面：（1）导轨润滑油混入了切削液。

分析原因：油泵吸油管正好在切削液与润滑油之间，所以泵在工作时，就把切削液与润滑油同时吸入，使切削液与润滑油混合，造成润滑油的运动粘度降低，继而使静压导轨静压区压力变小。

由此，动摩擦系数f增大，Δf随之减小，临界速度V减小，X轴产生爬行。

（2）部分静压分配阀中的毛细管节流器堵塞。

分析原因：部分毛细管节流器堵塞后，各个静压区压力值相差较大，造成X轴滑座各点上浮量不同。

由此，动摩擦系数f增大，Δf随之减小，临界速度V减小，x轴产生爬行。

Δf是静摩擦系数和动摩擦系数之差。

【二】进给系统刚性影响临界速度分析原因：①联接紧固件松动；②传动齿轮齿条间隙较大；③齿轮与轴以及轴与轴承配合间隙过大。

以上是以“X轴方向静压导轨”故障为例说明，其他轴与其大同小异。

如果是普通贴塑导轨，也应该是以上两条主要原因造成的。

金属切削机床爬行因素分析与消除措施来源：中国论文下载中心[ 09-11-15 10:50:00 ] 作者：范国权编辑：studa20-【摘要】本文重点分析金属切削机床爬行故障形成因素及消除措施。

【关键词】爬行因素分析液压系统机床机床工作台或拖板在运动中出现时走时停、或快或慢的现象称为爬行。

所谓爬行就是指时走时停非匀速的运动,表现轻微时为目光不易察觉的颤振,表现严重时为大距离的间歇冲动。

如:坐标镗床难以实现精确定位及微量进给,个别情况还可能出现扎刀、飞蹦工件等。

机床爬行时,移动部件突然跳动移位的大小称爬行量,较大的爬行量可采用百分表直接顶在执行部件上表针移动的刻度变化值,而较轻微的爬行量则可以采用精密仪器检测。

机床的爬行影响着加工工件的质量和表面粗糙度,并且还会造成机床摩擦副的加速磨损,缩短机床零件的使用寿命,所以必须及时消除。

机床产生爬行的原因有单一性的,也有综合性的。

一、机理分析引起爬行的原因很多,但主要有以下两个方面。

很多操机小伙伴应该都遇到过一个现象，那就是加工中心在进给时时快时慢，难以进行零件加工，尤其是使用年头较长的机床更容易出现这种状况，这种现象就是所谓的工作台爬行，那出现加工中心工作台爬行怎么回事呢？下面为大家介绍具体原因与解决方法。

一、加工中心工作台爬行原因引起加工中心工作台爬行的主要原因，是摩擦因数随运动速度的变化和传动系统刚性不足。

加工中心在实际使用中，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。

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。

1、导轨副调整不当：加工中心工作台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。

尽管现在加工中心导轨副广泛采用了滚动导轨、静压导轨或塑料导轨，但如果调整不好，仍会造成爬行或振动。

2、导轨副润滑不好：加工中心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。

3、传动链不良：引起加工中心工作台爬行的原因之一常常是因为对轴承、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。

除了以上三种原因外，如果加工中心的机械系统连接不良，如联轴器损坏等，也可能引起工作台爬行和振动问题，所以在检修时应该多方面的考量，而不是仅顶着导轨去解决问题。

二、加工中心工作台爬行的解决方法想要解决加工中心工作台爬行问题，主要方法就是改善导轨的摩擦特性、降低驱动阻力，可以采取以下措施：1、改善导轨摩擦特性的方法（1）重新加工导轨滑动面：从降低摩擦阻力的角度看，导轨滑动面的磨削加工比刮削好，一般上导轨面用碗形砂轮端面磨削，下导轨面用盘形砂轮周边磨削，可获得较的效果；其次是下导轨面用碗形砂轮端面磨削，上导轨面刮研。