数控机床伺服系统故障分析与排除

    1 数控机床伺服系统的工作原理     伺服系统是一种反馈控制系统 ,它以指令脉冲为输人给定值与输出被测量进行比较 ,利用比较后的偏差值对系统进行自动调节 ,以消除偏差,使被调量跟踪给定值。所以伺服系统的运动来源于偏差信号 ,必须具有反馈回路,始终处于过渡过程状态。在运动过程中实现力的放大。伺服系统须有一个不断输人能量的能源 ,外加负载可视为系统的扰动输入。     2 数控机床伺服系统的故障分析与排除     伺服系统的故障原因由多方面的因素构成,相同的故障表现 ,往往有多种不同的原因,而同一种原因,往往会引发不同的故障,要在这样复杂的情况下,快速、准确地诊断并排除各种故障,就需要有丰富的实践工作经验和较强的综合分析能力。

   以下对主轴伺服系统、进给伺服系统、位置检测系统的故障进行分析。    2.1主轴伺服系统故障    当主轴伺服系统发生故障时,通常有3种表现形式：     2.1.1在CPT或操作面板上显示报警内容或报警信息,     2.1.2在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障;     2.1.3 主轴工作不正常,但无任何报警信息     2.1.4主轴伺服系统常见的故障现象、造成原因及排除方法 主轴转速与指令为零,主轴仍往复转动,调整零速平衡和漂移补偿主轴仍转动。造成这种故障的原因，电磁干扰、屏蔽和接地不好。排除方法检查电源进线、电路线。     2.2主轴转速与指示值不符     原因是CNC输出的0V一士10V 转速模拟量偏离转速指令对应的数值。排除方法检查CNC模拟量输出。如正常则检查CNC和变频器模拟量的参数加不正常则检查模拟量输出电缆线的连接是否松动。     2.3 主轴有噪声,有振动原因:在减速中发生,一般是由驱动装置造成 ;可通过修复驱动装置来排除此类故障。在主轴恒速时,反馈信号正常,可通过观察电动机在 自由停车过程中如有此故障则属干机械故障,一般是主轴部件损坏或磨损。更换损坏或磨损零件可消除此类故障。如果振动周期与转速无关 ,一般是主轴驱动装置未调整好,如果有关 , 是机械故障或测速装置故障。检查修复主轴机械部分或测速装置。     2.4 主轴电机不转

    造成原因:CNC没有速度控制信号输出速度信号传输有故障、使信号没有接通、主轴启动条件不满足 、主轴驱动装置故障、主轴电动机故障。可以通过检查修复CNC装置、线路、冷却润滑情况 ,电动机等排除故障 。     2.5过载报警     造成此故障的原因有:切削量过大、主轴频繁正反转、电机冷却不良、主轴电机与主轴驱动装置的连线断开或接触不良。解决方法是重新调整切削量、检查修复电机内部风扇、电机与驱动装置的连线等。     2.6 主轴转速与进给不匹配     造成此故障的原因有:脉冲编码器有故障、反馈信号异常。解决方法是修复或更换脉冲编码器脸查反馈回路。     2.7 主轴定位抖动     造成此故障的原因有:准停装置有故障减速或增益参数设置不当。解决方法是调整定位液压缸活塞移动的限位开关位置 ,调整发磁体和磁传感器之间的间隙到1.5±0.5mm.

    3 进给伺服系统故障     当进给伺服系统发生故障时 ,通常有3种表现形式:

    (1)在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息;     (2) 在进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱动单元的故障;     (3)进给运动不正常,但无任何报警信息。进给伺服系统常见的故障现象、原因及排除方法:

     1)飞车。造成此故障的原因有:电动机与脉冲编码器连接错误腔制单元有故障。解决方法:检查电机与编码器的连接脸查控制单元。

     2) 振动。造成此故障的原因有：如振动周期与进给速度有关,一般是该轴的速度环增益太高或速度反馈有故障 ;可通过检查速度反馈元件、位置反馈元件以及反馈信号线来排除故障加与进给速度无关,一般是位置环增益 太高或位置反馈有故障 ;通过检查电动机及位置检测元件可排除此故障 ;振动如果是在加减速时产生 ,是由于加减速时间设定过小。解决办法重新调整加减速时间。     3）加工圆时轮廓超差。造成故障的原因有：进给轴的机械调整不佳机械间隙大、进给轴的位置增益不一致。 解决办法：调整进给轴的机械间隙。     4）超程。造成故障的原因有：进给运动超过软限位或硬限位有干扰、加工程序不妥。解决办法：检查限位开关;是否有干扰源;检查加工程序。     5）过载。造成故障的原因有：运动的负载过大 、频繁正反向运动以及进给运动传动链润滑状态不良。解决办法：检查润滑;电机电源连线 ;电动机内线等。     6）窜动。造成故障的原因有：干扰、控制信号不稳定、测速元件有故障、伺服系统增益过大、进给轴反向间隙过大。解决办法：检查有无千扰源;修复测速元件;调整进给轴的反向间隙至合适 。     7） 爬行。造成故障的原因有：伺服系统增益过低、负载大、进给传动链润滑不良。解决办法：检查导轨副以及润滑、进给传动链。    8）伺服电机不转。造成故障原因有：数控系统故障 、使能信号不通、进给驱动单元故障、伺服电机故障。解决办法：检查数控系统有无信号输出、信号是否接通、伺服电机。

   9）位置误差。造成故障原因有：与进给轴运动有关的机械松动、电气干扰、系统设定允差范围小伺服系统增益设定不当、进给轴间隙补偿设定不当、输入电源电压过低、位置检测信号不良、数控系统的位置控制与速度控制部分有故障。解决办法：分析清楚原因,对对应故障部位进行检测与修复。    10） 回参考点故障。造成故障的原因有：回参考点减速开关产生的信号或零位脉冲信号失效、参考点开关档块位置设置不当。解决办法：检查脉冲编码器标志位或光栅、重新调整挡块位置 。

     4 位置检测系统故障     数控机床伺服系统最终是以位置控制为目的,对于闭环控制的伺服系统 ,位置检测元件的精度直接影响到机床的位置精度。目前常用的位置检测元件有光栅、光电编码器、感应同步器 、旋转变压器磁栅尺等。当位置控制出现故障时,往往在CRT显示报警信号及报警信息。大多数情况下,若正在运动着的轴实际 位置超过参数所设定的允差值,则产生轮廓误差监视报警 ;若机床坐标轴定位时的实际位置与给定位置之差超过参数设定的允差值 ,则产生静态误差监视报警;若位置检测硬件有故障,则产生测量装置监控报警等。      结语     在实际维修现场,还会有更加复杂的故障原因,这就要求我们维修人员多动脑筋 ,灵活运用维修知识 ,而且要细心。在实践中若能接合“黄金分割法”进行分段检测则会事半功倍,使我们的维修效率和设备使用率得以提尚 。