凌坤电气：进给伺服系统的常见故障诊断维修

      根据经验，进给伺服系统的故障约占整个数控系统故障的1/3。故障报警现象有三种：一是利用软件诊断程序在CRT 上显示报警信息，二是利用伺服系统上的硬件(如发光二极管、熔丝熔断等)显示报警，三是没有任何报警指示。     1、软件报警形式     现代数控系统都具有对进给驱动进行监视、报警的能力。在CRT 上显示进给驱动的报警信号大致可分为以下三类。     (1) 伺服进给系统出错报警。这类报警的起因，大多是速度控制单元方面的故障引起的，或是主控制印制电路板内与位置控制或伺服信号有关部分的故障。     (2) 检测出错报警。它是指检测元件(测速发电机、旋转变压器或脉冲编码器)或检测信号方面引起的故障。     (3) 过热报警。这里所说的过热是指伺服单元、变压器及伺服电动机过热。总之，可根据CRT 显示器上显示的报警信号，参阅该数控机床维修说明书中“各种报警信息产生的原因”的提示进行分析判断，找出故障，将其排除。     2、硬件报警形式     硬件报警形式包括速度单元上的报警指示灯和熔丝熔断以及各种保护用的开关跳开等报警。报警指示灯的含义随速度控制单元设计上的差异也有所不同，一般有下述几种。     (1) 大电流报警。此时多为速度控制单元上的功率驱动元件(晶闸管模块或晶体管模块)损坏。检查方法是在切断电源的情况下，用万用表测量模块集电极和发射极之间的阻值。如阻值小于10Ω，表明该模块已损坏。当然速度控制单元的印制电路板故障或电动机绕组内部短路也可引起大电流报警，但后一种故障较少发生。     (2)高电压报警。产生这类报警的原因是输入的交流电源电压达到了额定值的110%，甚至更高或电动机绝缘能力下降，或速度控制单元的印制电路板不良。     (3) 电压过低报警。大多是由于输入电压低于额定值的85%或是伺服变压器二次绕组与速度单元之间的连接不良引起的。     (4) 速度反馈断线报警。此类报警多是由伺服电动机的速度或位置反馈线接触不良或连接器接触不良引起的。如果此类报警是在更换印制电路板之后出现，则应先检查印制电路板上的设定是否有误，例如误将脉冲编码设定为测速发电机。     (5) 保护开关动作。此时应首先分清是何种保护开关动作，然后再采取相应措施解决。如伺服单元上热继电器动作时，应先检查热继电器的设定是否有误，然后再检查数控机床工作时的切削条件是否太苛刻或数控机床的摩擦力矩是否太大。如变压器热动开关动作，但此时变压器并不热，则是热动开关失灵；如果变压器很热，用手只能接触几秒，则要检查电动机负载是否过大。这可以在减轻切削负载条件下，再检查热动开关是否动作。如仍发生动作，应在空载低速进给的条件下测量电动机电流，如已接近电流额定值，则需要重新调整数控机床。产生上述故障的另一原因是变压器内部短路。     (6) 过载报警。造成过载报警的原因有机械负载不正常，速度控制单元上电动机电流的上限值设定得太低。永磁电动机上的永久磁体脱落也会引起过载报警，如果不带制动器的电动机空载时用手转不动或转动轴时很费劲，即说明永久磁体脱落。     (7) 速度控制单元上的熔丝熔断或断路器跳闸。发生此类故障的原因很多，除机械负荷过大和接线错误外(仅发生在重新接线之后)，主要原因如下：     ① 速度控制单元的环路增益设定过高。     ② 位置控制或速度控制部分的电压过高或过低引起振荡(如速度或位置检测元件故障，也可能引起振荡)。     ③ 电动机故障(如电动机去磁，将会引起过大的励磁电流)。     ④ 相间短路(当速度控制单元的加速或减速频率太高时，由于流经扼流圈的电流延迟，可能造成相间短路，从而熔断熔丝，此时需适当降低工作频率)。     3、无报警显示的故障     这类故障多以数控机床处于不正常运动状态的形式出现，但故障的根源却在进给驱动系统。常见故障如下。     (1) 直流伺服电动机不转。这类故障的可能原因如下：     ① 电动机永久磁铁脱落，此时用手很难转动电动机转子。     ② 对于带制动器的电动机，可能由于通电后电磁制动片未能脱开或是制动器用的整流器损坏，使制动器失灵。     (2) 数控机床失控(飞车现象)。其原因如下：     ① 位置传感器或速度传感器的信号反相，或者是电枢线反接，使整个系统变成正反馈；     ② 速度指令不正确。     ③ 位置传感器或速度传感器没有反馈信号。     ④ 计算机或伺服控制板有故障。     ⑤ 电源板有故障而引起的逻辑混乱。     (3) 数控机床振动。此时应首先确认振动周期与进给速度是否成比例变化，如果成比     例变化，则故障的起因是数控机床、电动机、检测器不良，或是系统插补精度差，检测增益太高；如果不成比例变化，且数值大致固定时，则故障的起因是与位置控制有关的系统参数设定错误，速度控制单元上短路棒设定错误或增益电位器调整不好，以及速度控制单元的印制电路不良。     (4) 伺服超差。故障影响因素如下。     ① 计算机与驱动放大模块之间或计算机与位置检测器之间或驱动放大器与伺服电动机之间的连线是否正确、可靠。     ② 位置检测器的信号及相关的D/A转换电路是否有问题。     ③ 驱动放大器输出电压是否有问题。     ④ 电动机轴与数控机床间的传动机构是否有问题。     ⑤ 位置环增益是否符合要求。     (5) 数控机床停止时，有关进给轴振动。可检查以下部位。     ① 高频脉动信号是否符合要求。     ② 伺服放大器速度环的补偿是否合适。     ③ 位置检测用编码盘的轴、联轴器、齿轮系是否啮合良好，有无松动现象。     (6) 数控机床过冲。数控系统的参数(快速移动时间常数)设定的大小或速度控制单元上的速度环增益设定太低都会引起数控机床过冲。另外，如果电动机和进给丝杠间的刚性太差，如间隙太大或传动带的张力调整不好也会造成此故障。     (7) 数控机床移动时噪声过大。如果噪声源来自电动机，可能的原因是电动机换向器表面的粗糙度高或有损伤，油、液、灰尘等侵入电刷槽或换向器和电动机有轴向窜动。     (8) 快速移动坐标轴时数控时机床出现振动，有时还伴有大的冲击。这种现象多是由于伺服电动机尾部测速发电机的电刷接触不良引起的。     (9) 圆柱度超差。两轴联动加工外圆时圆柱度超差，且加工时象限稍一变化精度就不一样，则多是由于进给轴的定位精度太差所致，需要调整机床精度差的轴。如果是在坐标轴的45�方向超差，则多是由于位置增益或检测增益调整不好造成的。