動平衡機常見故障與維修方法
1.動平衡機電氣控制原理及常見故障分類
(1) 動平衡機電氣控制原理
動平衡機與普通機床相比，其核心功能是透過對旋轉零件產生的不平衡量進行資料檢測、濾波、分析和計算，最後透過切削或鑽孔的方式去掉不平衡量從而使零件達到動平衡。這一特殊功能的實現，主要由一臺專用的工控機和一套專用的動平衡軟體來進行控制。機床其他輔助動作，一般由另一套PLC來進行處理。
圖2? 動平衡機電氣控制原理
圖2所示為控制系統電氣框圖。其中，計算機控制系統是一臺特殊的工控機，除了具有普通工控機的功能外，還包含了對零件不平衡量進行的資料檢測、濾波、分析、計算以及對切削進給系統發出進給指令等。它也是動平衡機控制系統最核心的功能單元。
振動感測器是用於檢測不平衡系統產生振動時的振動量和相位角，為計算機控制系統提供唯一有效的資料來源，也是動平衡機最關鍵的部件之一。
主軸調速系統實現對主軸及零件轉速的精確控制，根據需要變換零件轉速;伺服系統用於對零件不平衡量切削的精確控制;PLC則對機床所有動作的邏輯關係進行管理和控制。
日本KOKUSAI動平衡機的部分功能部件如圖3所示。
(2)動平衡機常見故障分類 PLC單元
動平衡機的故障大致可分為控制類故障和誤差類故障兩大類。控制類故障主要是電氣和機械執行部件硬體方面的故障，如：計算機控制系統、操作顯示單元、PLC、調速系統、伺服系統、伺服電動機和迴轉油缸，以及其他機械執行部件如擺架等硬體故障。其中，計算機控制系統方面的故障又包括計算機硬體故障和軟體故障兩個方面。誤差類故障主要表現為動平衡系統的校準、測量和去重等誤差較大或無法正常進行。
控制類故障的處理方法與普通數控機床類似，主要是對硬體進行診斷、更換或調整。而誤差類故障由於沒有報警，往往需要對過程進行跟蹤分析，透過微調控制引數、工藝引數、機床靜態特性等方法進行處理。本文重點介紹誤差類故障的分析與處理方法。
圖3? 日本KOKUSAI動平衡機組圖
2.動平衡機誤差類故障的處理
動平衡機誤差類故障主要包括校準類故障、測量類故障、切削控制類故障和動平衡系統切削曲線方面的故障等。
(1)校準類和檢測類故障的分析與處理
所謂校準類故障是指機床在進行檢測系統校準時出現的故障，主要表現為：機床無法按照廠家規定流程完成動平衡機檢測系統的校準。出現校準類故障的機率並不高，一般問題出現在如下幾個方面：
① 振動感測器方面的故障：故障原因主要為振動感測器鬆動、損壞或線路接觸不良等。由於振動感測器是動平衡機振動量的直接檢測元件，也是計算機處理系統的資料來源，因此，其效能好壞和緊固狀態將直接影響到動平衡機資料採集的準確性。
②校準件(或零件)夾緊方面的故障：由於工件未夾緊導致零件(標準件)旋轉時發生擺動，產生額外的不平衡量，使機床不能有效進行校準或者在測量零件時明顯出現誤差。
④ 機床底座鬆動導致床身沒有達到水平：由於床身沒有達到水平，零件或標準件旋轉時引起機床共振，干擾了振動感測器的資料採集，從而導致系統校準或測量時產生誤差。
⑤ 零件旋轉轉速不當導致資料採集異常，這一點也是最容易被忽略的。零件或工件的轉速不同，產生的振動量也不同。在進行系統校準時，要求測量件的轉速在規定的範圍內，否則，校準資料會有很大誤差。同樣，校準不準確，對加工零件不平衡量的計算也就會產生很大誤差。
⑥標準件或配重砝碼生鏽導致校準出現偏差，這一點也是容易被忽略的。因此對校準和砝碼的保管要引起重視。
(2)機床加工零件後進行檢測，出現新的不平衡
這一類故障也是出現機率最高的故障。出現這類故障後首先要判別不平衡量是出現在同一方向還是相反的方向，現象不同處理方法也不同。產生這類故障的原因有以下幾個方面：
①切削餘量不足，未消除原有不平衡。這種情況不平衡量會出現在同一個方向，一般透過提高切削進給比例係數或重新校準可以得到快速解決。
②切削餘量過大，導致相反方向出現不平衡。這種情況首先要對系統進行校準，其次透過降低切削進給比例係數來減少切削進給量。這種情況下出現的不平衡點的相位角一般是對稱的，表明相位角檢測沒有問題。
④不平衡量相位計算異常導致新的不平衡產生，如果透過多次去重加工，新的不平衡點的相位角在不斷變化，則可能是系統相位檢測出現誤差。檢查或更換感測器，必要時微調系統的相位角引數。
⑤毛坯質點分佈不均勻導致零件去重誤差：個別毛坯質點分佈不均勻，去重計算量不匹配，直接導致去重誤差。
3.系統程式或校準曲線方面的故障
早期的動平衡機控制軟體一般屬於DOS版本。每一個去重量的計算是根據“切削曲線”來近似確定的。“切削曲線”是預先設定的5～10個不同的不平衡量對應不同的去重量而模擬產生的曲線。該曲線可以根據毛坯質點分佈的變化進行調整。如果產品毛坯批次更換，毛坯質點發生較大變化，原來的“切削曲線”已不再適應，需要進行“切削曲線”的調校，否則會出現大批零件去重不合格。此外，當機床使用年限長久，主軸等旋轉部件自身的不平衡量加大，無法進行校準時，對“切削曲線”進行調校也是必須的。
動平衡機常見故障與維修方法
1.動平衡機電氣控制原理及常見故障分類
(1) 動平衡機電氣控制原理
動平衡機與普通機床相比，其核心功能是透過對旋轉零件產生的不平衡量進行資料檢測、濾波、分析和計算，最後透過切削或鑽孔的方式去掉不平衡量從而使零件達到動平衡。這一特殊功能的實現，主要由一臺專用的工控機和一套專用的動平衡軟體來進行控制。機床其他輔助動作，一般由另一套PLC來進行處理。
圖2? 動平衡機電氣控制原理
圖2所示為控制系統電氣框圖。其中，計算機控制系統是一臺特殊的工控機，除了具有普通工控機的功能外，還包含了對零件不平衡量進行的資料檢測、濾波、分析、計算以及對切削進給系統發出進給指令等。它也是動平衡機控制系統最核心的功能單元。
振動感測器是用於檢測不平衡系統產生振動時的振動量和相位角，為計算機控制系統提供唯一有效的資料來源，也是動平衡機最關鍵的部件之一。
主軸調速系統實現對主軸及零件轉速的精確控制，根據需要變換零件轉速;伺服系統用於對零件不平衡量切削的精確控制;PLC則對機床所有動作的邏輯關係進行管理和控制。
日本KOKUSAI動平衡機的部分功能部件如圖3所示。
(2)動平衡機常見故障分類 PLC單元
動平衡機的故障大致可分為控制類故障和誤差類故障兩大類。控制類故障主要是電氣和機械執行部件硬體方面的故障，如：計算機控制系統、操作顯示單元、PLC、調速系統、伺服系統、伺服電動機和迴轉油缸，以及其他機械執行部件如擺架等硬體故障。其中，計算機控制系統方面的故障又包括計算機硬體故障和軟體故障兩個方面。誤差類故障主要表現為動平衡系統的校準、測量和去重等誤差較大或無法正常進行。
控制類故障的處理方法與普通數控機床類似，主要是對硬體進行診斷、更換或調整。而誤差類故障由於沒有報警，往往需要對過程進行跟蹤分析，透過微調控制引數、工藝引數、機床靜態特性等方法進行處理。本文重點介紹誤差類故障的分析與處理方法。
圖3? 日本KOKUSAI動平衡機組圖
2.動平衡機誤差類故障的處理
動平衡機誤差類故障主要包括校準類故障、測量類故障、切削控制類故障和動平衡系統切削曲線方面的故障等。
(1)校準類和檢測類故障的分析與處理
所謂校準類故障是指機床在進行檢測系統校準時出現的故障，主要表現為：機床無法按照廠家規定流程完成動平衡機檢測系統的校準。出現校準類故障的機率並不高，一般問題出現在如下幾個方面：
① 振動感測器方面的故障：故障原因主要為振動感測器鬆動、損壞或線路接觸不良等。由於振動感測器是動平衡機振動量的直接檢測元件，也是計算機處理系統的資料來源，因此，其效能好壞和緊固狀態將直接影響到動平衡機資料採集的準確性。
②校準件(或零件)夾緊方面的故障：由於工件未夾緊導致零件(標準件)旋轉時發生擺動，產生額外的不平衡量，使機床不能有效進行校準或者在測量零件時明顯出現誤差。
④ 機床底座鬆動導致床身沒有達到水平：由於床身沒有達到水平，零件或標準件旋轉時引起機床共振，干擾了振動感測器的資料採集，從而導致系統校準或測量時產生誤差。
⑤ 零件旋轉轉速不當導致資料採集異常，這一點也是最容易被忽略的。零件或工件的轉速不同，產生的振動量也不同。在進行系統校準時，要求測量件的轉速在規定的範圍內，否則，校準資料會有很大誤差。同樣，校準不準確，對加工零件不平衡量的計算也就會產生很大誤差。
⑥標準件或配重砝碼生鏽導致校準出現偏差，這一點也是容易被忽略的。因此對校準和砝碼的保管要引起重視。
(2)機床加工零件後進行檢測，出現新的不平衡
這一類故障也是出現機率最高的故障。出現這類故障後首先要判別不平衡量是出現在同一方向還是相反的方向，現象不同處理方法也不同。產生這類故障的原因有以下幾個方面：
①切削餘量不足，未消除原有不平衡。這種情況不平衡量會出現在同一個方向，一般透過提高切削進給比例係數或重新校準可以得到快速解決。
②切削餘量過大，導致相反方向出現不平衡。這種情況首先要對系統進行校準，其次透過降低切削進給比例係數來減少切削進給量。這種情況下出現的不平衡點的相位角一般是對稱的，表明相位角檢測沒有問題。
④不平衡量相位計算異常導致新的不平衡產生，如果透過多次去重加工，新的不平衡點的相位角在不斷變化，則可能是系統相位檢測出現誤差。檢查或更換感測器，必要時微調系統的相位角引數。
⑤毛坯質點分佈不均勻導致零件去重誤差：個別毛坯質點分佈不均勻，去重計算量不匹配，直接導致去重誤差。
3.系統程式或校準曲線方面的故障
早期的動平衡機控制軟體一般屬於DOS版本。每一個去重量的計算是根據“切削曲線”來近似確定的。“切削曲線”是預先設定的5～10個不同的不平衡量對應不同的去重量而模擬產生的曲線。該曲線可以根據毛坯質點分佈的變化進行調整。如果產品毛坯批次更換，毛坯質點發生較大變化，原來的“切削曲線”已不再適應，需要進行“切削曲線”的調校，否則會出現大批零件去重不合格。此外，當機床使用年限長久，主軸等旋轉部件自身的不平衡量加大，無法進行校準時，對“切削曲線”進行調校也是必須的。