机械加工生产中机床爬行现象之我见

　　赵国胜?董光宇
　　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解决的问题之一，其危害特别大，我们必须采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和统计分析，从中摸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，本文就机械加工生产中机床爬行现象做一简单的阐述和分析。
　　关键词：机床爬行；机械故障；机械加工
　　数控机床的爬行故障是指进给系统的运动件在运转的过程中运行速度为连续匀速的运动，但是当其运动速度低于标准值时，就会打破匀速运动的规律，表现为时快时慢，忽走忽停，运行过程中存在顿、跳的现象，这种故障就称之为爬行故障。爬行主要在低速运行的情况下在传动系统的执行部件上出现，一般来说，爬行程度较轻微的情况下是不容易被察觉的，明显的爬行会表现为较大距离的跳动。爬行故障可由多种原因引起，排除起来有一定的困难。
　　一、机床爬行故障的危害分析
　　机床出现爬行时，使导轨运动不均匀，从而降低了定位精度和灵敏度，这会严重影响工件表面加工质量，甚至于导致被加工零件的报废；此外还会造成机床运动副的加速磨损；爬行严重时，会使机床失去加工能力。许多专家学者和工业界的同行们通过大量实验和实践经验，提出了一些假说来解释爬行原因，但对爬行的本质和机理，却各有理论。对于此类集机、电、液等先进技术于一体的机械加工设备，产生爬行的因素是很复杂很综合的，机床的机、电、液中任何一个环节出现问题都有可能引起机床爬行，而实际工况中如何消除爬行故障与机床使用维护保养有很大的关系，极为典型的是金属切屑对运动副导轨拉伤到液压油品质等问题对机床爬行故障的起因。
　　二、机床爬行故障的原因分析
　　在设计制造机床时，它的传动机构刚性和工作台导轨承载能力是能都达到使用要求的，出现爬行在实际工作中我们主要考虑的是人力不可控或不容易控制的因素，这主要体现在机床导轨副的精度和静压系统两方面。机床使用时维护保养不好如刮屑板损坏使金属切屑直接进入两导轨面之间或液压油杂质未过滤完全，都很容易造成导轨面拉伤导轨磨损后表面精度不够，低速运动状态下，摩擦力增大而驱动力不足，致使工作台不能保持平稳的运行进而出现爬行故障。另外，静压导轨是依靠静压油腔在两导轨面之间形成具有一定强度的压力油膜，使导轨面间形成液体摩擦减小了摩擦因数，达到使工作台平稳运行的目的。但若导轨面间缺油，致使没有形成油膜或油膜厚度不够，出现干摩擦负载加大，低速运行状态下驱动力不足，机床便出现爬行故障。另外，导轨磨损或静压油腔被破坏均会使油腔不能很好的封油，使液压油膜不达标或者形成不了油膜；而液压油质变坏粘度降低，使静压油膜刚度不够，托不起负载，也是机床出现低速爬行故障的一个原因。
　　三、机床爬行故障的诊断措施
　　（一）检查是否由于滑座静压问题引起爬行
　　检查方法如下，在滑座与底座导轨接触的四个面分别放上百分表，启动油泵，建立静压油膜后观察四个百分表读数。假如四块百分表只有一个或两个读数偏低，说明浮生量不均匀，个别螺旋毛细管堵塞，需要把它拆掉，并逐一检查、清洗，此处要注意螺旋毛细管顺序不要装乱，因为各部分所需压力不同，厂家在出厂前已经调试完毕。假如四块百分表读数都低，说明导轨静压没有建立起来。首先，看压力表示数是否满足条件：压力表示数低，说明在压力表前面油压不够，逐一排除油箱油位是否满足工作要求，油温是否在正常范围，油箱内油液是否混有空气；滤油器、单向阀、液压管路是否堵塞，发现堵塞现象及时清洗或更换；液压泵和电机是否正常工作，液压泵是否由于密封件损坏或密封不可靠而进气；压力表数正常，说明后面减压阀有可能发生以下故障，出口压力很低、阀内泄漏严重、出口压力不稳定，发现以上问题要检查阀芯并清洗减压阀，或更换此阀；发现油路、螺旋毛细管有堵塞处，及时清理。以上油路检查无误，检查是否由于滑座与导轨的间隙问题，导致导轨静压建立不起来。滑座采用恒压闭式静压导轨，导轨间隙过大时，静压油膜刚度小，精度不稳定。间隙过小，会增加附加摩擦，使滑座移动困难。导轨的间隙需要调整到即能建立刚度适合的静压，又能运动自如。滑座静压导轨的两垂直面有一侧导轨面是基准导轨面，与其相对的导轨面是有可调整的镶条，组成的导轨面。因镶条与底座导轨的结合面有1：50的斜度。因此只要前后移動镶条，即可减小或增加导轨间隙。静压油腔开在镶条上，镶条位置的调整不影响静压的建立。此机床设备的镶条是由定位销定位，定位销由内六角螺栓和螺母定位。间隙偏小时，先用小六方扳手向外拧松螺栓，然后逐渐向外微调螺母。调整中随时检查导轨间隙应保持0.04mm塞尺不入，而且进给电机的电流保持没有突然的变化和电流加大的情况。
　　（二）机械传动方面是否正常
　　在检查滑座液压系统后，并无发现导致爬行的原因，这时应排查是否由于滑座进给箱问题造成的爬行现象。经检查发现进给箱中与齿条啮合的齿轮上下微移导致爬行。此台机床滑座进给箱大体结构如下：电机所带轴为I轴→传动轴为II轴→与齿条啮合轴为III轴。调整方法如下：拆掉III轴上的轴盖，取出轴承，可观察到齿轮与轴之间是由涨圈进行固定的，把涨圈一周的螺栓松开；于把II轴的背帽松开，并把II轴上提至无间隙；用扳手逆时针扳紧I轴同时把III轴上涨圈往下打，然后锁死涨圈一周的螺栓；要是调整的好，此时II轴的轴没有上下移动量，并拧紧背帽；最后再检查齿轮与齿条啮合间隙的大小，间隙大时，可适当的修磨调整垫的方法调整进给箱，然后压紧楔块，紧固进给箱固定螺栓。
　　综上所述，本机床滑座爬行问题经常发生，初期维修现场通过大量更换零件，不但未能解决问题，反而使维修工作更加复杂，耽误了生产，造成了浪费；后期通过技术人员的认真分析，使问题明朗化，及时地解决了问题。可见快速、准确地查找、分析是维修爬行故障的重要前提。
　　参考文献：
　　[1]李绍鹏.机械加工生产中机床爬行现象浅析[J].中国科技纵横，2016.
　　[2]赵中敏.控机床低速爬行分析及对策研究[J].中国设备工程，2015.