数控机床伺服系统故障及其诊断

     1 数控伺服系统常见故障分析

     数控机床伺服系统的常见故障如下：      1.1 超程      数控机床中发生超程现象有两种类型：一种是硬超程，另一种是软超程 对于硬超程，则表示行程开关碰到了超程位置处的行程挡块 解除硬超程，需在点动工作方式下，按住“超程解除”键不放，再按超程的反方向进给键，使工作台（铣床）或刀架（车床）向超程的反方向移动，直至 超程 指示灯灭为止 对于软超程，是指进给轴实际位置超出了机床参数中设定的进给轴极限位置 这种超程的解决方法需要联系厂家有关的维修人员，进行参数的更改。

     1.2 过载      数控系统的过载现象，主要是由于机床进给运动的负载过大，频繁正反向运动，以及进给传动的润滑状态和过载检测电路不良时都会引起过载报警 这种故障现象一般会在CRT上显示伺服电机过载，过热或过流的报警或在电柜的进给驱动单元上，用指示灯或数码管提示驱动单元过载、过流信息。     1.3 爬行     爬行通常发生在机械部分和进给伺服系统，在数控伺服系统中，如果进给速度及位置控制系统的增益发生变化，过低就容易产生爬行现象 数控机床进给伺服系统所驱动的移动部件在低速运行过程中，出现加工工件不能启动，启动后又突然做加速运动，然后又停顿，继而又做加速运动，如此重复很多次 这种加工工件一停一动，一快一慢的运动现象，称为爬行 在启动加速段或低速进给时发生爬行现象，产生原因可能有伺服系统增益过低 系统参数设置不当和进给系统的电气部分出现了问题等。     1.4 振动     数控机床伺服系统的振动主要与进给速度有关，机床在高速运行时很容易出现振动现象 如果与进给速度无关，那么振动一般与位置控制系统的增益或位置反馈故障有关，产生原因可能有位置系统的增益过大，或系统在加减速时间设定过小造成。     1.5 伺服电机不转     数控伺服系统进给单元主要能够控制两种信号，一种是速度控制信号，另一种是使能控制信号，这两种信号是相辅相成，其中使能信号是进给动作的前提，可以根据信号连接说明，判断信号是否接通 也可以通过PLC来检测主轴时候转到，数控系统是否有速度控制信号 这样可以同时检查进给单元故障，检查伺服电机故障。     1.6 位置误差     数控伺服系统产生位置误差的主要原因有系统设定的允差范围过小 伺服系统增益设置不当 位置检测装置有污染，进给传动链累积误差过大和主轴箱垂直运动时平衡装置不稳 这主要是由于伺服系统的运动超过所限定的最大误差值时，就容易发生报警现象。      2 伺服系统故障维修实例

     例 1：故障现象:某一台数控加工中心，配套FANUC7M系统，开机时，CRT显示ALMOSALM 07报警分析与处理过程:首先检查数控机床的机械系统，发现没有任何故障，然后再检测伺服驱动系统，发现 X轴速度控制单元上的TGLS报警灯亮 经过分析认为可能发生故障的原因有测速发电机或脉冲编码器不良 电动机电枢线断线或连接不良或速度控制单元不良，经过速度测量仪测量 检查X轴速度控制单元，没有发现异常现象；其中伺服电动机与CNC数控系统和速度控制单元的连接线路基本正确，这说明该故障与速度控制单元或电动机有关 首先确定是否和电动机有关系，采用的方法是：维修时首先通过互换X,Y轴速度控制单元的控制板，发现故障现象不变，初步判定故障在伺服电动机或电动机内装的测量系统上，由于故障与伺服电动机有关，因此再次维修时，更为同一型号，同一类型的电动机，结果发现故障随着伺服电动机转移。将X轴电动机拆下，通过加入直流电，单独旋转电动机，电动机转动平稳 调速正常，表明电动机本身无故障 用示波器测量测速发电机输出波形，发现波形异常 拆下测速发电动机检查，发现测速发电机电刷弹簧已经断裂，引起了接触不良通过清扫测速发电机，并更换电刷后，机床恢复正常      例 2：故障现象:某卧式数控加工中心配套FANUC 6M系统，在自动加工过程中，偶然出现ALM401 ALM42报警分析与处理过程:FANUC6M出现ALM401报警是表示X轴Y轴和Z轴停止的位置偏差过大，ALM421是Y轴位置跟随超差报警 由于是偶然性的故障，首先，判断其他机械系统和数控系统没有问题，其次，断定伺服驱动系统本身无损坏；根据机床操作人员反映，在机床手动 回参考点工作时，均无故障发生。为了确定故障原因，维修时对Y轴编制了空运行试验程序，经多次试验确认：故障多发生在快进起动与停止时，发生故障时，速度控制单元上HVAL报 警指示灯亮，表明驱动系统存在过电压 在测量速度控制单元输入电源，发现输入电压正确；检查直流母线上的制动电阻 斩波管均未损坏，初步判定故障是由于负载过大引起的。由于该机床Y轴采用了液压平衡系统，因此分析机械负载过重可能与液压系统的调定压力值有关系，经过检查液压系统，发现平衡液压缸的压力调整过低；重新调正平衡系统压力后，故障现象消失，机床恢复正常。      总结      从以上列举的少量的数控机床的故障诊断及维修实例中可以看到，检查伺服系统的故障首先应该分析数控系统报警信息以及伺服系统的报警指示，仔细观察故障现象，根据伺服系统的工作原理和机床的电气原理图，对可疑的故障点逐一检查排除，在有条件的情况下采取互换法，最终确认故障原因，从而排除机床故障，提高数控机床的使用效率。