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數控機床是機械、液壓、電氣和計算機技術高度集成的一體化產品，其故障的發生也多數是機械、液壓、電氣等方面的綜合反映。當數控機床產生爬行或振動等故障時，我們也需要分別從這三方面尋找故障原因，只有準確的找到故障原因，才能夠精準的排除故障。

一、什么是爬行與振動
在驅動移動部件低速運行過程中，數控機床進給系統會出現移動部件開始時不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，移動部件如此周而復始忽停忽跳、忽慢忽快的運動現象稱為爬行。而當其以高速運行時，移動部件又會出現明顯的振動。

對于數控機床進給系統產生爬行的原因，一般認為是由于機床運動部件之間潤滑不好，導致機床工作臺移動時靜摩擦阻力增大；當電機驅動時，工作臺不能向前運動，使滾珠絲杠產生彈性變形，把電機的能量貯存在變形上；電動機繼續驅動，貯存的能量所產的彈性力大于靜摩擦力時，機床工作臺向前蠕動，周而復始地這樣運動，產生了爬行的現象。

事實上這只是其中的一個原因，產生這類故障的原因還可能是機械進給傳動鏈出現了故障，也可能是進給系統電氣部分出現了問題，或者是系統參數設置不當的緣故，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成。

二、爬行與振動的產生機理

1、爬行原理

爬行是一種非常復雜的物理現象，但可以將其簡化為直線運動傳動系統的力學模型,如圖1所示。

在這個彈性機械系統中，主動件1作等速運動，速度為V。從動件3與它有彈性件2和阻尼器5相連，并沿著固定平面移動。開始時從動件3相對于平面4靜止不動，主動件1向右移動使彈性件2壓縮，其彈性力逐漸增大。當彈性力超過從動件3與平面4之間的最大靜摩擦力時，從動件3向右快速滑動，此時從動件3所受的摩擦力，由靜摩擦力變為動摩擦力。由于靜摩擦力小于動摩擦力所以會引起從動件3運動的加速度。當從動件3向右滑動到某個位置時，所受到的動摩擦力和彈性件2向右的張力相等，從動件3將停止下來。然后在經過一段時間，彈性件2重新受壓，又強迫從動件3再次向右滑動，運動將這樣重復下去。雖然主動件1做勻速運動，而從動件3由于靜摩擦力和動摩擦力的交替作用產生了不均勻的間歇運動，即出現爬行現象。

2、振動原理

圖2所示為間隙的物理模型，若輸出構件的慣量比輸入構件慣量小得多時，運動顯然被摩擦所控制，當輸出被輸入驅動時，兩構件保持接觸并以相同速度一起移動，直到輸入構件反向為止。反向后，輸出構件保持原狀態（靜止不動）直到輸入構件與另一面接觸，間隙消失為止。

從另一個極端情況來說，若輸出構件的摩擦小到可以忽略時，則慣量成為機械鏈動態特性的決定因素。輸入構件越過間隙后保持與輸出構件接觸，驅動輸出構件以相同速度運動，直至輸入構件達到最大速度為止，這是輸出構件以輸入構件所能達到的最大速度恒速滑行，并逐漸與輸入構件脫離接觸。輸入構件反向后，當輸出構件已移出間隙b時，將被輸入構件另一側阻止，輸出構件將再度承擔輸入構件的速度。

三、爬行與振動故障的排除

對于數控機床出現的爬行與振動故障，不能急于下結論，而應根據產生故障的可能性，羅列出可能造成數控機床爬行與振動的有關因素，然后逐項排隊，逐個因素檢查，分析、定位和排除故障。查到哪一處有問題，就將該處的問題加以分析，看看是否是造成故障的主要矛盾，直至將每一個可能產生故障的因素都查到。最后再統籌考慮，提出一個綜合性的解決問題方案，將故障排除。

1、對故障發生的部位進行分析

爬行與振動故障通常需要在機械部件和進給伺服系統查找問題。因為數控機床進給系統低速時的爬行現象往往取決于機械傳動部件的特性，高速時的振動現象又通常與進給傳動鏈中運動副的預緊力有關。另外，爬行和振動問題是與進給速度密切相關的，因此也要分析進給伺服系統的速度環和系統參數。

2、機械部件故障的檢查和排除

造成爬行與振動的原因如果在機械部件，首先要檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副，如果導軌副的動、靜摩擦系數大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數控機床的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果調整不好，仍會造成爬行或振動。靜壓導軌應著重檢查靜壓是否建立；塑料導軌應檢查有否雜質或異物阻礙導軌副運動，滾動導軌則應檢查預緊是否良好。

導軌副的潤滑不好也可能引起爬行問題，有時出現爬行現象僅僅就是導軌副潤滑狀態不好造成的。這時采用具有防爬作用的導軌潤滑油是一種非常有效的措施，這種導軌潤滑油中有極性添加劑，能在導軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導軌的摩擦特性。

其次，要檢查進給傳動鏈。在進給系統中，伺服驅動裝置到移動部件之間必定要經過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。有效提高這一傳動鏈的扭轉和拉壓剛度，對于提高運動精度，消除爬行非常有益。引起移動部件爬行的原因之一常常是因為對軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊或預拉不理想造成的。傳動鏈太長、傳動軸直徑偏小、支承和支承座的剛度不夠也是引起爬行的不可忽略的因素，因此在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷。

另外機械系統連接不良，如聯軸器損壞等也可能引起機床的振動和爬行。

3、進給伺服系統故障的檢查和排除

如果爬行與振動的故障原因在進給伺服系統，則需要分別檢查伺服系統中各有關環節。應檢查速度調節器、伺服電機或測速發電機、系統插補精度、系統增益、與位置控制有關的系統參數設定有無錯誤、速度控制單元上短路棒設定是否正確、增益電位器調整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好等環節，逐項檢查分類排除。

對速度調節器的故障，主要檢測給定信號、反饋信號和速度調節器本身是否存在問題。給定信號可以通過由位置偏差計數器出來經D/A轉換給速度調節器送出的模擬信號VCMD的檢測實現，如果就有一個周期的振動信號，那毫無疑問機床振動是正確的，速度調節器這一部分沒有問題，而是前級有問題；然后向D/A轉換器或偏差計數器去查找問題，如果我們測量結果沒有任何振動的周期性的波形，那么問題肯定出在反饋信號和速度調節器。