畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)各種故障的診斷與維修

1、實(shí)訓(xùn)報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)各種故障的診斷與維修論文系專另ij:機(jī)電工程系業(yè)：數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)學(xué)生姓名:班級(jí)學(xué)號(hào):指導(dǎo)教師:2011年10月20日數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)各種故障的診斷與維修論文進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能，直接影響了加工工件的精 度。對(duì)它做好良好的維護(hù)與維修，是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵。本章主要內(nèi)容：對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作一半的介紹；介紹步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的原理和主要特性作簡(jiǎn)單介紹后，列出了步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要故 障及排除，并列出相應(yīng)維修實(shí)例。一一簡(jiǎn)介了進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，列出了進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要報(bào)警及處理、主要故障 及排除，并列出了維修實(shí)例。一、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述

2、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能，決定了數(shù)控機(jī)床的檔次，因 此，在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷程中，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制和發(fā)展總是放在首要的位置。數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，是通過(guò)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械執(zhí)行部件，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床 精確的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種位置隨動(dòng)與定位系統(tǒng)，它的作用是快 速、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)命令，精確地控制機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)。它 的性能決定了數(shù)控機(jī)床的許多性能，如最高移動(dòng)速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求1. 調(diào)速范圍要寬調(diào)速范i韋irn是指進(jìn)給電動(dòng)機(jī)提供的最低轉(zhuǎn)速nmin和最高轉(zhuǎn)速nmax之.比，b|j： rn

3、=nmi n/nmaxo在各種數(shù)控機(jī)床中，由于加工用刀具、被加工材料、主軸轉(zhuǎn)速以及零件加工工藝要求的 不同，為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，就要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須具有足夠?qū)?的無(wú)級(jí)調(diào)速范圍（通常大于1 ： 1 0000）。尤其在低in）時(shí)，要仍能平滑運(yùn)動(dòng)而無(wú)爬行現(xiàn)象。 240m24m 脈沖當(dāng)暈為1卩m/p情況下，最先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給速度從0/min連續(xù)可調(diào)。 但對(duì)于一般的數(shù)控機(jī)床，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在0/min進(jìn)給速度下工作就足夠了。2. 定位精度要高使用數(shù)控機(jī)床主要是為了：保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定性、一致性，減少?gòu)U品率；解決復(fù)雜曲 面零件的加工問(wèn)題；解決復(fù)雜零件的加工精度問(wèn)題，縮短制造周期

4、等。數(shù)控機(jī)床是按預(yù)定 的程序自動(dòng)進(jìn)行加工的，避免了操作者的人為誤差，但是，它不可能應(yīng)付事先沒(méi)有預(yù)料到 的情況。就是說(shuō)，數(shù)控機(jī)床不能像普通機(jī)床那樣，可隨時(shí)用手動(dòng)操作來(lái)調(diào)整和補(bǔ)償各種因 素對(duì)加工精度的影響。因此，要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有較好的靜態(tài)特性和較高的剛度，從而 達(dá)到較高的定位精度，以保證機(jī)床具有較小的定位誤差與重復(fù)定位誤差（目前進(jìn)給伺服系 統(tǒng)的分辨率可達(dá)lum或0.lum,甚至0.02 um）；同時(shí)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)還耍具有較好的動(dòng)態(tài) 性能，以保證機(jī)床具有較高的輪廓跟隨精度。3. 快速響應(yīng)，無(wú)超調(diào)為了提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速 響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信

5、號(hào)的響應(yīng)要快。一方面，在啟、制動(dòng)時(shí)，要求加、減加速度 足夠大，以縮短進(jìn)給系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程時(shí)間，減小輪廓過(guò)渡誤差。一般電動(dòng)機(jī)的速度從零變 到最髙轉(zhuǎn)速，或從最高轉(zhuǎn)速降至零的時(shí)間在200ms以內(nèi)，甚至小于兒十毫秒。這就要求進(jìn) 給系統(tǒng)要快速響應(yīng)，但又不能超調(diào)，否則將形成過(guò)切，影響加工質(zhì)量；另一方面，當(dāng)負(fù)載 突變吋，要求速度的恢復(fù)吋i'可也要短，且不能有振蕩，這樣才能得到光滑的加工表面。要求進(jìn)給電動(dòng)機(jī)必須具有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能小的機(jī)電時(shí)間常數(shù)和 起動(dòng)電壓。電動(dòng)機(jī)具有4000r/s2以上的加速度。4. 低速大轉(zhuǎn)矩，過(guò)載能力強(qiáng)數(shù)控機(jī)床要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有非常寬的調(diào)速范圍，例如在加工曲線

6、和曲面吋，拐角位置 某軸的速度會(huì)逐漸降至零。這就要求進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在低速時(shí)保持恒力矩輸出，無(wú)爬行現(xiàn) 象，并且具有長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)較強(qiáng)的過(guò)載能力，和頻繁的起動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)能力。一般，伺服驅(qū) 動(dòng)器具有數(shù)分鐘甚至半小時(shí)內(nèi)1.5倍以上的過(guò)載能力，在短時(shí)間內(nèi)可以過(guò)載4-6倍而不損 壞。5. 可靠性高數(shù)控機(jī)床，特別是自動(dòng)生產(chǎn)線上的設(shè)備要求具有長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定工作的能力，同時(shí)數(shù) 控機(jī)床的維護(hù)、維修也較復(fù)雜，因此，耍求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定 性好，具有較強(qiáng)的溫度、濕度、振動(dòng)等環(huán)境適應(yīng)能力，具有很強(qiáng)的抗干擾的能力。二、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本形式進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為開環(huán)和閉環(huán)控制兩種控制方式，根據(jù)控制方式，我們把進(jìn)

7、給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 分為步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。開環(huán)控制與閉環(huán)控制的主要區(qū)別為是否采用了位 置和速度檢測(cè)反饋元件組成了反饋系統(tǒng)。閉環(huán)控制一般采用伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件，根 據(jù)位置檢測(cè)元件所處在數(shù)控機(jī)床不同的位置，它可以分為半閉環(huán)、全閉環(huán)和混合閉環(huán)三種。1. 開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)無(wú)位置反饋裝置的控制方式就稱為開環(huán)控制，采用開環(huán)控制作為進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，則稱開環(huán) 數(shù)控系統(tǒng)。一般使用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包括電液脈沖馬達(dá)）作為伺服執(zhí)行元件。所以也叫步 進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在開壞控制系統(tǒng)中，數(shù)控裝置輸出的脈沖，經(jīng)過(guò)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的壞形分配器或 脈沖分配軟件的處理，在驅(qū)動(dòng)電路屮進(jìn)行功率放大后控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，最終控制步進(jìn)電動(dòng) 機(jī)的角位移

8、。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)再經(jīng)過(guò)減速裝置（一般為同步帶，或直接連接）帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)， 通過(guò)絲杠將角位移轉(zhuǎn)換為移動(dòng)部件的直線位移。因此，控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速，就 可以間接控制移動(dòng)部件的移動(dòng)，俗稱位移量。圖4 -1為開環(huán)控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。采用開壞控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本較低，但是由于系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的實(shí) 際位移量不進(jìn)行檢測(cè)，因此無(wú)法通過(guò)反饋?zhàn)詣?dòng)進(jìn)行誤差檢測(cè)和校正。另外，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 步距角誤差、齒輪與絲杠等部件的傳動(dòng)誤差，最終都將影響被加工零件的精度。特別是在 負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過(guò)輸出轉(zhuǎn)矩吋，將導(dǎo)致的“丟步”，使加工出錯(cuò)。因此，開環(huán)控制僅適用于加工 精度要求不高，負(fù)載較輕且變化不大的簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)型

9、數(shù)控機(jī)床上。2. 半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)所示為半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)給控制框圖。半閉環(huán)位置檢測(cè)方式一般將位置檢測(cè)元件安裝在 電動(dòng)機(jī)的軸上（通常已由電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家安裝好），用以精確控制電動(dòng)機(jī)的角度，然后通 過(guò)滾珠絲杠等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將角度轉(zhuǎn)換成工作臺(tái)的直線位移，如果滾珠絲杠的精度足夠高， 間隙小，精度要求一般可以得到滿足。而且傳動(dòng)鏈上有規(guī)律的誤差（如間隙及螺距誤差） 可以由數(shù)控裝置加以補(bǔ)償，因而可進(jìn)一步提高精度，因此在精度要求適中的中、小型數(shù)控 機(jī)床上半閉環(huán)控制得到了廣泛的應(yīng)用。半閉環(huán)方式的優(yōu)點(diǎn)是它的閉環(huán)環(huán)路短（不包括傳動(dòng)機(jī)械），因而系統(tǒng)容易達(dá)到較高的位置增 益，不發(fā)生振蕩現(xiàn)象。它的快速性也好，動(dòng)態(tài)精度高，傳動(dòng)

10、機(jī)構(gòu)的非線性因素對(duì)系統(tǒng)的影 響小。但如果傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的誤差過(guò)大或誤差不穩(wěn)定，則數(shù)控系統(tǒng)難以補(bǔ)償。例如由傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的扭曲變形所引起的彈性變形，因其與負(fù)載力矩有關(guān)，故無(wú)法補(bǔ)償。由制造與安裝所引起 的重復(fù)定位誤差，以及由于環(huán)境溫度與絲杠溫度的變化所引起的絲杠螺矩誤差也不能補(bǔ)償。 因此要進(jìn)一步提高精度，只有采用全閉環(huán)控制方式。3 全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)所示為全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給控制框圖。全閉環(huán)方式直接從機(jī)床的移動(dòng)部件上獲収位置的 實(shí)際移動(dòng)值，因此其檢測(cè)精度不受機(jī)械傳動(dòng)精度的影響。但不能認(rèn)為全閉環(huán)方式可以降低 對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求。因閉環(huán)環(huán)路包括了機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它的閉環(huán)動(dòng)態(tài)特性不僅與傳動(dòng)部件 的剛性、慣性有關(guān)，而且還取決

11、于阻尼、油的粘度、滑動(dòng)面摩擦系數(shù)等因素。這些因素對(duì) 動(dòng)態(tài)特性的影響在不同條件下還會(huì)發(fā)生變化，這給位置閉環(huán)控制的調(diào)整和穩(wěn)定帶來(lái)了困難, 導(dǎo)致調(diào)整閉環(huán)環(huán)路時(shí)必須要降低位置增益，從而對(duì)跟隨誤差與輪廓加工誤差產(chǎn)生了不利影 響。所以采用全閉環(huán)方式時(shí)必須增大機(jī)床的剛性，改善滑動(dòng)面的摩擦特性，減小傳動(dòng)間 隙，這樣才有可能提高位置增益。全閉環(huán)方式廣泛應(yīng)用在精度要求較高的大型數(shù)控機(jī)床上。由于全閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，它對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)以及傳動(dòng)系統(tǒng)的要求比半閉環(huán)更高，傳 動(dòng)系統(tǒng)的剛度、間隙、導(dǎo)軌的爬行等各種非線性因素將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)甚 至產(chǎn)生振蕩。解決以上問(wèn)題的最佳途經(jīng)是采用直線電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的執(zhí)行器

12、件。采用直線電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)，可以完全取消傳動(dòng)系統(tǒng)川將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的環(huán)節(jié)，大大簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了所謂的“零傳動(dòng)”。它從根本上消除了傳動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)精度、剛度、快速性、穩(wěn) 定性的影響，故可以獲得比傳統(tǒng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更高的定位精度、快進(jìn)速度和加速度全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)給控制框圖4.混合式閉環(huán)控制所示為混合閉環(huán)控制?；旌祥]環(huán)方式釆用半閉環(huán)與全閉環(huán)結(jié)合的方式。它利用半閉環(huán)所 能達(dá)到的高位置增益，從而獲得了較高的速度與良好的動(dòng)態(tài)特性。它又利用全閉環(huán)補(bǔ)償半 閉環(huán)無(wú)法修正的傳動(dòng)誤差，從而提高了系統(tǒng)的精度?；旌祥]環(huán)方式適用于重型、超重型數(shù) 控機(jī)床，因?yàn)檫@些機(jī)床的移動(dòng)部件很重，設(shè)計(jì)時(shí)提高剛性較困難。三、步

13、進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)故障及排除步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，包括有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理簡(jiǎn)介及分類1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)原理簡(jiǎn)介步進(jìn)電動(dòng)機(jī)流行于70年代，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制容易、維修方面，且控制為全數(shù)字化; 是一種能將數(shù)字脈沖轉(zhuǎn)化成一個(gè)步距角增量的電磁執(zhí)行元件；能很方便地將電脈沖轉(zhuǎn)換為 角位移，具有較好的定位精度，無(wú)漂移和無(wú)積累定位誤差的優(yōu)點(diǎn)，能跟蹤一池頻率范圍的 脈沖列，可作同步電動(dòng)機(jī)使用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，除功率驅(qū)動(dòng)電路之外，其它部分 均可由軟件實(shí)現(xiàn)，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。因此，至今國(guó)內(nèi)外對(duì)這種系統(tǒng)仍在進(jìn)一步開發(fā)。 由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)基本上是用開壞系統(tǒng)，精度不高，不能應(yīng)用于中高檔數(shù)控機(jī)床； 步進(jìn)電

14、動(dòng)機(jī)耗能大，速度低（遠(yuǎn)不如交、直流電動(dòng)機(jī)）。因此，目前步進(jìn)電動(dòng)機(jī)僅用于小 容量、低速、精度要求不高的場(chǎng)合，如經(jīng)濟(jì)型數(shù)控，打印機(jī)、繪圖機(jī)等計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種同步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)同其它電動(dòng)機(jī)一樣，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子為 激磁場(chǎng)，其激磁磁場(chǎng)為脈沖式，即磁場(chǎng)以一定頻率步進(jìn)式旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子則隨磁場(chǎng)一步一步前 進(jìn)。2. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分類步進(jìn)電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理可分為反應(yīng)式、永磁式及混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；從控制繞組 數(shù)量上可分為二相、三相、四相、五相、六相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；從電流的極性上可分為單極性 和雙極性步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；從運(yùn)動(dòng)的型式上可分為旋轉(zhuǎn)、直線、平面步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路控制方式和應(yīng)用舉例

15、1. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路控制方式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組的驅(qū)動(dòng)電路，單極性電流一般采用雙管串聯(lián)電路，雙極性電流一般采用的 h橋電路;對(duì)于三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則采用三相逆變橋電路。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2. 開環(huán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用舉例-50806a以sh五相步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器為例，步進(jìn)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置的基本接口。3. 百格拉公司步進(jìn)電機(jī)wd 3-007的血板接線：wd3-007步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的血板接線圖控制信號(hào)說(shuō)明：pu lse：脈沖信號(hào)輸入端，每一個(gè)脈沖的上升沿使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。dir：方向信號(hào)輸入端，如“dir”為低電平，電機(jī)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；“dir ”為高電 平電機(jī)按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。cw：正轉(zhuǎn)信號(hào)，每個(gè)脈沖使電機(jī)正向轉(zhuǎn)

16、動(dòng)一步。ccw：反轉(zhuǎn)信號(hào)，每個(gè)脈沖使電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)一步。reset：復(fù)位信號(hào)，如復(fù)位信號(hào)為低電平時(shí)，輸入脈沖信號(hào)起作用，如果復(fù)位信號(hào)為高電 平時(shí)就禁止任何有效的脈沖，輸入信號(hào)無(wú)效，電機(jī)無(wú)保持扭矩。readd y:輸入報(bào)警信號(hào)：ready是繼電器開關(guān)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器正常工作時(shí)繼電器閉合，當(dāng)驅(qū) 動(dòng)器工作異常吋繼電器斷開。繼電器允許最高輸入電壓和電流是：35 vdc, lomawl w 200ma,電阻性負(fù)載。如用該繼電器，要把他串聯(lián)到cnc的某輸入端。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器正常工作 時(shí)繼電器閉合，外部24vdc通過(guò)繼電器輸入到cnc輸入端，否則外部24vdc無(wú)法輸入到 cnc輸入端。？注意：pu lse+與cw+, p

17、 ulse與cw-, dir與ccw對(duì)應(yīng)同一個(gè)接線口，按控制方式不 同給11!的兩種定義名稱。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要特性1. 步距角和步距誤差轉(zhuǎn)子每步轉(zhuǎn)過(guò)的空間機(jī)械角度，即步距角p =360°其中z2 轉(zhuǎn)子齒數(shù)，n運(yùn)行拍數(shù)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每走一步，轉(zhuǎn)子實(shí)際的角位移與設(shè)計(jì)的步距角存在有步距誤差。連續(xù)走若干 步時(shí)，上述誤差形成累積值。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一圈后，回至上一轉(zhuǎn)的穩(wěn)定位置，因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 步距的誤差不會(huì)長(zhǎng)期積累。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)步距的積累誤差，是指一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)步距積累誤差的 最大值，步距誤差和積累誤差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影響步距誤差和積 累誤差的主要因素有:齒與磁極的分度精度；鐵心迭壓及裝配

18、精度；各相矩角特性之間差別 的大??；氣隙的不均勻程度等。2靜態(tài)矩角特性和最大靜轉(zhuǎn)矩特性所謂靜態(tài)是指電動(dòng)機(jī)不改變通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)的工作狀態(tài)?？蛰d時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)某 相通以直流電流時(shí)，該相對(duì)應(yīng)的定、轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，這時(shí)轉(zhuǎn)子無(wú)轉(zhuǎn)矩輸出。如在電動(dòng)機(jī)軸上 加一順時(shí)針?lè)较虻呢?fù)載轉(zhuǎn)矩，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子則按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度0 ,稱為失 調(diào)角，這吋轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩t與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等。矩角特性是描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩 與失調(diào)角8之間關(guān)系的曲線，或稱為靜轉(zhuǎn)矩特性。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩角特性3. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性矩頻特性是用來(lái)描述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩寫連續(xù)運(yùn)行頻率z間的關(guān)系曲 線。矩頻特性曲線上每一頻率所

19、對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩除了和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié) 構(gòu)及材料有關(guān)外，還與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組連接、驅(qū)動(dòng)電路、驅(qū)動(dòng)電壓冇密切的關(guān)系。所示的 并聯(lián)繞組和串聯(lián)繞組的矩頻特性圖。是混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)的典型的矩頻特性曲 線。(a)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)矩頻特性4. 啟動(dòng)慣頻特性在負(fù)載轉(zhuǎn)矩ml二0的條件下，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)由靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動(dòng)，不丟步地進(jìn)入正常運(yùn)行 狀態(tài)所允許的最咼啟動(dòng)頻率，稱為啟動(dòng)頻冷或突跳頻率，超過(guò)此值就不能j£常啟動(dòng)。啟動(dòng) 頻率與機(jī)械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量有關(guān)，包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，加上其它運(yùn)動(dòng)部件折 算至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。表示啟動(dòng)頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的關(guān)系。隨著負(fù)載慣 量的增加，

20、起動(dòng)頻率下降。若同時(shí)存在負(fù)載轉(zhuǎn)矩ml；則起動(dòng)頻率將進(jìn)一步降低。在實(shí)際應(yīng) 用中，由于ml的存在，可采用的啟動(dòng)頻率要比慣頻特性還要低。四、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置常見(jiàn)故障及排除正如前所述，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)是開環(huán)控制系統(tǒng)中最常選用的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)較簡(jiǎn)單，調(diào)試、維修、使用都很方便，工作可靠，成本低廉。在一般要求精度不太高的 機(jī)床上曾得到廣泛應(yīng)用。使用過(guò)程中，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)如下故障：1. 電動(dòng)機(jī)過(guò)熱報(bào)警。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)過(guò)熱的報(bào)警綜述故障現(xiàn)象可能原因排除措施有些系統(tǒng)會(huì)報(bào)警，顯示電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。用手摸電動(dòng)機(jī)，會(huì)明顯感覺(jué)溫度不正常，甚至燙手 工作環(huán)境過(guò)于惡劣，環(huán)境溫度過(guò)高重新考慮機(jī)床應(yīng)用條件，改善工作環(huán)境參數(shù)選擇不

21、當(dāng)，如電流過(guò)大，超過(guò)相電流根據(jù)參數(shù)說(shuō)明書，重新設(shè)置參數(shù)電壓過(guò)髙建議穩(wěn)壓電源2. 工作中，尖叫后不轉(zhuǎn)，具體情況為加工或運(yùn)行過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)發(fā)出刺耳 的尖叫聲。步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器尖叫后不轉(zhuǎn)的故障原因及排除綜述故障現(xiàn)象可能原因排除措施驅(qū)動(dòng)器或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)發(fā)出刺耳的尖叫聲，然后電動(dòng)機(jī)停止不轉(zhuǎn)輸入脈沖頻率太高，引起堵轉(zhuǎn)降低輸入脈沖頻率輸入脈沖的突調(diào)頻率太高降低輸入脈沖的突調(diào)頻率輸入脈沖的升速曲線不夠理想引起堵轉(zhuǎn)調(diào)整輸入脈沖的升速曲線3. 工作過(guò)程屮停車，在工作正常的狀況下，發(fā)生突然停車的故障。引起此故障的可能原 因見(jiàn)工作過(guò)程中停車的故障綜述可能原因檢查步驟排除措施驅(qū)動(dòng)電源故障用萬(wàn)用表測(cè)量驅(qū)動(dòng)電源的輸出更

22、換驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電路故障發(fā)生脈沖電路故障電動(dòng)機(jī)故障繞組燒壞更換電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)線圈匝間短路或接地用萬(wàn)用表測(cè)暈線圈間是否短路雜物卡住可目測(cè)消除外界的干擾因素4. 工作噪聲特別大，仔細(xì)觀察加工或運(yùn)行過(guò)程中，還有進(jìn)二退一現(xiàn)象。工作噪聲特別大的故障原因及排除綜述故障現(xiàn)象可能原因排除措施低頻旋轉(zhuǎn)時(shí)有進(jìn)二退一現(xiàn)象，高速上不去檢查相序正確連接動(dòng)力線電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在低頻區(qū)或共振區(qū)分析電動(dòng)機(jī)速度及電動(dòng)機(jī)頻率后，調(diào)整加工切削參數(shù)純慣性負(fù)載、正反轉(zhuǎn)頻繁重新考慮次機(jī)床的加工能力電動(dòng)機(jī)故障磁路混合式或永磁式轉(zhuǎn)子磁鋼退磁后以單步運(yùn)行或在失步區(qū)更換電動(dòng)機(jī)如永磁單向旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的定向機(jī)構(gòu)損壞更換電動(dòng)機(jī)5. 無(wú)力或者是出力降低或稱“悶車

23、”，即在工作過(guò)程中，某軸有可能突然停止，俗稱“悶 車”，可能原因見(jiàn)?！皭炣嚒钡目赡茉蚣芭懦胧┕收喜课豢赡茉蚺懦胧?qū)動(dòng)器端故障電壓沒(méi)有從驅(qū)動(dòng)器輸出來(lái)檢查驅(qū)動(dòng)器，確保有輸出驅(qū)動(dòng)器故障更換驅(qū)動(dòng)器電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)部發(fā)生錯(cuò)誤電動(dòng)機(jī)端故障電動(dòng)機(jī)繞組碰到機(jī)殼，發(fā)生相間短路或者線頭脫落電動(dòng)機(jī)軸斷更換電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙過(guò)大專業(yè)電動(dòng)機(jī)維修人員調(diào)整好氣隙或更換電動(dòng)機(jī)外部故障電壓不穩(wěn)重新考慮負(fù)載和切削條件會(huì)造成“悶車”的原因可能是：負(fù)載過(guò)大或切削條件惡劣重新考慮負(fù)載和切削條件6. 電動(dòng)機(jī)一開始就不轉(zhuǎn)。造成此故障的可能原因及排除措施見(jiàn)電動(dòng)機(jī)已開始就不轉(zhuǎn)的故障綜述故障部位可能原因排除措施步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器

24、與電動(dòng)機(jī)連線斷線確定連線正常保險(xiǎn)絲是否熔斷更換保險(xiǎn)絲當(dāng)動(dòng)力線斷線時(shí)，二線式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的，但三相五線制電動(dòng)機(jī)仍可轉(zhuǎn)動(dòng)，但 力矩不足。確保動(dòng)力線的連接正常驅(qū)動(dòng)器報(bào)警（過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流、過(guò)熱）按相關(guān)報(bào)警方法解除驅(qū)動(dòng)器使能信號(hào)被封鎖通過(guò)plc觀察是否使能信號(hào)正常驅(qū)動(dòng)器電路故障最好用交換法，確定是否驅(qū)動(dòng)器電路故障，更換驅(qū)動(dòng)器電路板或驅(qū)動(dòng)器接口信號(hào)線接觸不良重新連接好信號(hào)線系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)如：工作方式不對(duì)依照參數(shù)說(shuō)明書，重新設(shè)置相關(guān)參數(shù)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)卡死主要是機(jī)械故障，排除卡死的故障原因，經(jīng)驗(yàn)證，確保電動(dòng)機(jī)正常后，方可繼續(xù)使用長(zhǎng)期在潮濕場(chǎng)所存放，造成電動(dòng)機(jī)部分生銹更換步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)故障

25、指令脈沖太窄、頻率過(guò)高、脈沖電平太低會(huì)出現(xiàn)尖叫后不轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，按尖叫后不轉(zhuǎn)的故障處理外部故障安裝不正確一般發(fā)生在新機(jī)調(diào)試時(shí)，重新安裝調(diào)成電動(dòng)機(jī)本身軸承等故障重新進(jìn)行機(jī)械的調(diào)整7. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步或多步，此故障引起的可能現(xiàn)象是工作過(guò)程中，配置步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 某軸突然停頓，而后，又繼續(xù)走動(dòng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步或多步的可能原因及排除措施可能原因檢查步驟排除措施負(fù)載過(guò)大，超過(guò)電動(dòng)機(jī)的承載能力重新調(diào)整加工程序切削參數(shù)負(fù)載忽大忽小是否毛坯余量分配不均勻等調(diào)整加工條件負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)大，啟動(dòng)時(shí)失步、停車時(shí)過(guò)沖可在不正式加工的條件下進(jìn)行試運(yùn)行，判斷是否有此想象發(fā)生重新考慮負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量傳動(dòng)間隙大小不均進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)精

26、度的檢驗(yàn)進(jìn)行螺距誤差補(bǔ)償傳動(dòng)間隙產(chǎn)生的零件有彈性變形重新考慮這種材料的工件的加工方案電動(dòng)機(jī)工作在震蕩失步區(qū)分析電動(dòng)機(jī)速度及電動(dòng)機(jī)頻率調(diào)整加工切削參數(shù)電路總清零使用不當(dāng)干擾處理好接地，做好屏蔽處理電動(dòng)機(jī)故障，如定、轉(zhuǎn)子相擦有的嚴(yán)重的情況，聽聲咅度可以感覺(jué)出來(lái)更換電動(dòng)機(jī)8. 運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有抖動(dòng)，反映在加工中是加工的工件有振紋，表面光潔度差。 數(shù)控裝置顯示時(shí)有時(shí)無(wú)或抖動(dòng)的故障綜述可能原因檢查步驟排除措施指令脈沖不均勻用示波是觀察指令脈沖從數(shù)控系統(tǒng)找故障，去排除指令脈沖太窄指令脈沖電平不正確用萬(wàn)用表觀測(cè)指令脈沖電平指令脈沖電平與驅(qū)動(dòng)器不匹配用萬(wàn)用表測(cè)量指令脈沖電平后比較，是否與驅(qū)動(dòng)器匹配確實(shí)電平能兀配

27、脈沖信號(hào)存在噪聲用示波器觀測(cè)脈沖信號(hào)注意觀察電平是否變化頻繁脈沖頻率與機(jī)械發(fā)生共振可目測(cè)調(diào)節(jié)數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)，避免共振9. 電動(dòng)機(jī)定位不準(zhǔn)。反映在加工屮的故障就是加工工件尺寸有問(wèn)題?？赡茉蚣肮收吓?除措施見(jiàn)電動(dòng)機(jī)定位不準(zhǔn)的故障綜述可能原因檢查步驟排除措施加減速時(shí)間太小根據(jù)參數(shù)說(shuō)明書，重新設(shè)置好參數(shù)指令信號(hào)存在干擾噪聲利用示波器，檢查指令信號(hào)是否正常如果示波器顯示，信號(hào)只是受到小幅度的變化，可加注磁環(huán)或抗干擾的元器件，同時(shí)處 理好接地，做好屏蔽處理系統(tǒng)屏蔽不良五、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障及維修常見(jiàn)故障見(jiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障綜述故障現(xiàn)象可能原因排除措施電動(dòng)機(jī)尖叫cnc屮與伺服驅(qū)動(dòng)有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)引起

28、的正確設(shè)置參數(shù)電動(dòng)機(jī)不能旋轉(zhuǎn)保險(xiǎn)絲是否熔斷更換保險(xiǎn)絲動(dòng)力線短線確保動(dòng)力線連接良好參數(shù)設(shè)置不當(dāng)依照參數(shù)說(shuō)明書，重新設(shè)置相關(guān)參數(shù)電動(dòng)機(jī)卡死主要是機(jī)械故障，排除卡死的故障原因，經(jīng)驗(yàn)證，確保電動(dòng)機(jī)正常后，方可繼續(xù)使用 生銹或故障更換步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱異常動(dòng)力線r、s、t連線不搭配正確連接r、s、t線步進(jìn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)維修實(shí)例：例1：加工大導(dǎo)程螺紋時(shí)，出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。0.01mm2000mm3000mm故障診斷和處理過(guò)程：開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床的cnc裝置的脈沖 當(dāng)量一般為，z坐標(biāo)軸g 00指令速度一般為/min/min。開環(huán)控制的數(shù)控車床的主軸結(jié)構(gòu) 一般有兩類：一類是由普通車床改造的數(shù)控車床，主軸的機(jī)械結(jié)構(gòu)不變

29、，仍然保持換檔有 級(jí)調(diào)速；另一類是采用通用變頻器控制數(shù)控車床主軸實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。這種主軸無(wú)級(jí)調(diào)速的 數(shù)控車床在進(jìn)行大導(dǎo)程螺紋加工吋，進(jìn)給軸會(huì)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)，這是高速低轉(zhuǎn)矩特性造成的。 10mm3000mm 如果主軸無(wú)級(jí)調(diào)速的數(shù)控車床加工導(dǎo)程的螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速選擇30 or/min,那么刀架沿z坐標(biāo)軸需要用/min的進(jìn)給速度配合加工，z坐標(biāo)軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn) 速和負(fù)載轉(zhuǎn)矩是無(wú)法達(dá)到這個(gè)要求的，因此會(huì)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。如果將主軸轉(zhuǎn)速降低，刀架 沿z坐標(biāo)軸加工的速度減慢，z坐標(biāo)軸步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩增大，螺紋加工的問(wèn)題似乎可以 得到改善，然而由于主軸采用通用變頻器調(diào)速，使得主軸在低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩變小，主軸會(huì) 產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)。

30、對(duì)于主軸保持換檔變速的開環(huán)控制的數(shù)控車床，在加工大導(dǎo)程螺紋時(shí)，主軸可以低速正 常運(yùn)行，大導(dǎo)程螺紋加工的問(wèn)題可以得到改善，但是光潔度受到影響。如果在加工過(guò)程中, 切削進(jìn)給量過(guò)大，也會(huì)出現(xiàn)z坐標(biāo)軸堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象。例2：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的常見(jiàn)故障一一功率管損壞。故障診斷和處理過(guò)程：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的常見(jiàn)故障為功率管損壞。功率管損壞的原 因主要是功率管過(guò)熱或過(guò)流造成的。要重點(diǎn)檢查提供功率管的電壓是否過(guò)高，功率管散熱 環(huán)境是否良好，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的連線是否可靠，有沒(méi)有短路現(xiàn)象等， 如有故障要逐一排除。為了改善步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的高頻特性，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元一般采用大于80v交流電壓供電 （以前有5

31、0v）,經(jīng)過(guò)整流后，功率管上承受較高的直流工作電壓。如果步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單 元接入的電壓波動(dòng)范圍較大或者有電氣干擾、散熱環(huán)境不良等原因，就可能引起功率管損 壞。對(duì)于開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床，重要的指標(biāo)是可靠性。因此，可以適當(dāng)降低步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū) 動(dòng)單元的輸入電壓，以換取步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定性和可靠性。例3：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的啟動(dòng)、停車影響工件的精度。故障診斷和處理過(guò)程：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，其繞組線圈的通、斷電流是有一定順序的。 以一個(gè)五相卜拍步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為例，啟動(dòng)時(shí)，a相線圈通電，然后各相線圈按照a-ab-b- bc-*c->cd->d->de->e->ea-*a所示順序通電。我

32、們稱a相為初始相，因?yàn)槊看沃匦峦?的吋候，總是a相處于通電狀態(tài)。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，通電的狀態(tài)是其中的某 個(gè)狀態(tài)。這時(shí)機(jī)床斷電停止運(yùn)行時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在該狀態(tài)初結(jié)朿。當(dāng)機(jī)床再次啟動(dòng)通電工 作時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又從a向開始，與前次結(jié)束不一定是同相，這兩個(gè)不同的狀態(tài)會(huì)使偏轉(zhuǎn) 若干個(gè)步距角，工作臺(tái)的位置產(chǎn)生偏差，cnc對(duì)此偏差是無(wú)法進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。?shù)控機(jī)床在批量加工零件時(shí)，如果因換班斷電停車或者有其他原因斷電停車更換加工零 件，根據(jù)上述的原因，這吋所加工的零件尺寸會(huì)有偏差。解決這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)檢測(cè)步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的初始相信號(hào)，使機(jī)床在初始相處斷電停車來(lái)解決。另一種解決方法是在 數(shù)控機(jī)床上安裝機(jī)床

33、回參考點(diǎn)來(lái)解決。六、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)介紹1進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)控制單元，驅(qū)動(dòng)單元，機(jī)械傳動(dòng)部件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)和檢測(cè) 反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)單元組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 組成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。檢測(cè)元件和反饋電路組成檢測(cè)裝置，也稱檢測(cè)系統(tǒng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的任務(wù)就是要完成各坐標(biāo)軸的位置控制。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的程序指令及 數(shù)據(jù)，經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算后得到位置控制指令，同時(shí)，位置檢測(cè)裝置將實(shí)際位置監(jiān)測(cè)信號(hào)反饋于 數(shù)控系統(tǒng)，構(gòu)成全閉環(huán)或半閉環(huán)的位置控制。經(jīng)位置比較后，數(shù)控系統(tǒng)輸出速度控制指令 至各坐標(biāo)軸的驅(qū)動(dòng)裝置，經(jīng)速度控制單元驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)滾珠絲杠傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

34、伺 服電動(dòng)機(jī)上的反饋裝置將轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋回系統(tǒng)與速度控制指令比較，構(gòu)成速度反饋控制。 因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)實(shí)際上是外環(huán)為位置環(huán)、內(nèi)環(huán)為速度環(huán)的控制系統(tǒng)。對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng) 的維護(hù)及故障診斷將落實(shí)到位置環(huán)和速度環(huán)上。組成這兩個(gè)環(huán)的具體裝置有：用于位置檢 測(cè)的有光柵、光電編碼器、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器和磁柵等；用于轉(zhuǎn)速檢測(cè)的有測(cè)速發(fā) 電動(dòng)機(jī)或光電編碼器等。2. 進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的分類按伺服進(jìn)給系統(tǒng)使用的伺服類型，半閉環(huán)、閉環(huán)數(shù)控機(jī)床常用的伺服進(jìn)給系統(tǒng)可以分直 流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)兩大類。在20世紀(jì)7 0年代至80年代的數(shù)控機(jī)床上, 一般均采用直流伺服驅(qū)動(dòng)；從80年代中、后期起，數(shù)控機(jī)床上多采用

35、交流伺服驅(qū)動(dòng)。下面 將分別按直流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)闡述其維修與維護(hù)的相關(guān)知識(shí)。七、直流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的介紹fanu c公司直流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)從1980年開始，fanuc公司陸續(xù)推出了小慣量l系列、中慣量m系列和大慣量h系列 的直流伺服電動(dòng)機(jī)。中、小慣量伺服電動(dòng)機(jī)采用pwm速度控制單元，大慣量伺服電動(dòng)機(jī) 采用晶閘管速度控制單元。驅(qū)動(dòng)裝置具有多重保護(hù)功能，如過(guò)速、過(guò)電流、過(guò)電壓和過(guò)載 等。八、交流伺服系統(tǒng)1 常用交流伺服系統(tǒng)介紹1） fanuc公司交流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)fanuc公司在80年代中期推出了晶體管pwm控制的交流驅(qū)動(dòng)單元和永磁式三相交流同 步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)有s系列、l系列、sp系列

36、和t系列，驅(qū)動(dòng)裝置有a系列交流驅(qū)動(dòng)單元 等。2交流伺服系統(tǒng)的組成交流伺服系統(tǒng)主要由下列幾個(gè)部分構(gòu)成。（1）交流伺服電動(dòng)機(jī)?？煞譃橛来沤涣魍剿欧妱?dòng)機(jī)，永磁無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)、感 應(yīng)伺服電動(dòng)機(jī)及磁阻式伺服電動(dòng)機(jī)；（2）pwm功率逆變器。可分為功率晶體管逆變器、功率場(chǎng)效應(yīng)管逆變器、igbt逆變器 （包括智能型igbt逆變器模塊）等。320f（3）微處理器控制器及邏輯門陣列。可分為單片機(jī)、dsp數(shù)字信號(hào)處理器、dsp+cpu、多功能 dsp （如 tm s240）等；（4）位置傳感器（含速度）。可分為旋轉(zhuǎn)變壓器、磁性編碼器、光電編碼器等；（5）電源及能耗制動(dòng)電路；（6）鍵盤及顯示電路；（7）接口電

37、路。包括模擬電壓、數(shù)字i/o及串口通訊電路（8）故障檢測(cè)，保護(hù)電路。交流伺服系統(tǒng)組成3. 交流伺服電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)介交流伺服電動(dòng)機(jī)可依據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的不同，分為感應(yīng)式（或稱異步）交流伺服電動(dòng) 機(jī)、永磁式同步電動(dòng)機(jī)、永磁式無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)、和磁阻同步交流伺服電動(dòng)機(jī)。這些 電動(dòng)機(jī)具有相同的三相繞組的定子結(jié)構(gòu)。感應(yīng)式交流伺服電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子電流由滑差電勢(shì)產(chǎn)生，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，其 主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)刷，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、造價(jià)低、免維護(hù)，對(duì)環(huán)境要求低，其主磁通用激磁電流產(chǎn)生, 很容易實(shí)現(xiàn)弱磁控制，高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到45倍的額定轉(zhuǎn)速；缺點(diǎn)是需要激磁電流，內(nèi)功率 因數(shù)低，效率較低，轉(zhuǎn)子散熱閑難，要求較大的伺服驅(qū)動(dòng)器容量

38、，電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系復(fù)雜, 耍實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)矩的控制比較困難，電動(dòng)機(jī)非線性參數(shù)的變化影響控制精度，必 須進(jìn)行參數(shù)在線辨識(shí)才能達(dá)到較好的控制效果。永磁同步交流伺服電動(dòng)機(jī)，氣隙磁場(chǎng)由稀土永磁體產(chǎn)生，轉(zhuǎn)矩控制由調(diào)節(jié)電樞的電流實(shí) 現(xiàn)，轉(zhuǎn)矩的控制較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)單，并且能達(dá)到較高的控制精度；轉(zhuǎn)子無(wú)銅、鐵損耗，效 率高、內(nèi)功率因數(shù)高，也具有無(wú)刷免維護(hù)的特點(diǎn)，體積和慣量小，快速性好；在控制上需 要軸位置傳感器，以便識(shí)別氣隙磁場(chǎng)的位置；價(jià)格較感應(yīng)電動(dòng)機(jī)貴。無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)與永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)相同，借助較簡(jiǎn)單的位置傳感器 （如霍爾磁敏開關(guān)）的信號(hào)，控制電樞繞組的換向，控制最為簡(jiǎn)單；由于每個(gè)繞組的換向

39、 都需要一套功率開關(guān)電路，電樞繞組的數(shù)目通常只采用三相，相當(dāng)于只有三個(gè)換向片的直 流電動(dòng)機(jī)，因此運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，造成速度的脈動(dòng)，需要采用速度閉壞才能運(yùn) 行于較低轉(zhuǎn)速，該電動(dòng)機(jī)的氣隙磁通為方波分布，可降低電動(dòng)機(jī)制造成本。有時(shí)，將無(wú)刷 直流伺服系統(tǒng)與同步交流伺服混為一談，外表上很難區(qū)分，實(shí)際上兩者的控制性能是有較 大差別的。磁阻同步交流伺服電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子磁路具有不對(duì)稱的磁阻特性，無(wú)永磁體或繞組，也不產(chǎn) 生損耗；其氣隙磁場(chǎng)rh定子電流的激磁分量產(chǎn)生，定子電流的轉(zhuǎn)矩分量則產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩； 內(nèi)功率因數(shù)較低，要求較大的伺服驅(qū)動(dòng)器容量，也具有無(wú)刷、免維護(hù)的特點(diǎn)；并克服了永 磁同步電動(dòng)機(jī)弱磁控制效果差的

40、缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)弱磁控制，速度控制范圍可達(dá)到0.1 rpm-10000r pm,也兼有永磁同步電動(dòng)機(jī)控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但需要軸位置傳感器，價(jià)格較 永磁同步電動(dòng)機(jī)便宜，但體積較大些。目前市場(chǎng)上的交流伺服電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品主要是永磁同步伺服電動(dòng)機(jī)及無(wú)刷直流伺服電動(dòng)機(jī)。4. 永磁式同步交流伺服電動(dòng)機(jī)控制原理表示永磁同步電動(dòng)機(jī)控制原理框圖.交流伺服系統(tǒng)是一個(gè)多環(huán)控制系統(tǒng)，需要實(shí)現(xiàn)位置、速 度、電流三種負(fù)反饋控制設(shè)置了三個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)位置、速度和電流，三者之間實(shí)行串 級(jí)聯(lián)接，把位置調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作速度調(diào)節(jié)器的輸入，再把速度調(diào)節(jié)器的輸出作為電流調(diào)節(jié) 器的輸入，而把電流調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后，給岀同步電動(dòng)機(jī)三相電

41、壓的瞬時(shí)給定值， 通過(guò)pwm逆變器，實(shí)現(xiàn)對(duì)同步電動(dòng)機(jī)三相繞組的控制.實(shí)測(cè)的三相電流（）瞬時(shí)值，也要通過(guò)坐 標(biāo)反變換，成為實(shí)現(xiàn)電流的反饋控制上述控制框圖，在結(jié)構(gòu)電流為最內(nèi)環(huán),位置為最外環(huán)，形成 了位置、速度、電流的三閉環(huán)控制系統(tǒng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)控制原理框圖九、進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)常見(jiàn)的報(bào)警及處理1. 進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類故障的表現(xiàn)形式當(dāng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通常有三種表現(xiàn)方式： 在crt或操作血板上顯示報(bào)警內(nèi)容和報(bào)警信息，它是利用軟件的診斷程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 利用進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元上的硬件（如：報(bào)警燈或數(shù)碼管指示，保險(xiǎn)絲熔斷等）顯示報(bào) 警驅(qū)動(dòng)單元的故障信息； 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不正常，但無(wú)任何報(bào)警信息。其中前兩類，都

42、可根據(jù)生產(chǎn)廠家或公司提供的產(chǎn)品維修說(shuō)明書中有關(guān)“各種報(bào)警信 息產(chǎn)生的可能原因”的提示進(jìn)行分析判斷，一般都能確診故障原因、部位。對(duì)于第三類故 障，則需要進(jìn)行綜合分析，這類故障往往是以機(jī)床上工作不正常的形式出現(xiàn)的，如機(jī)床失 控、機(jī)床振動(dòng)及工件加工質(zhì)量太差等。伺服系統(tǒng)的故障診斷，雖然由于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的不同，在具體做法上可能有所 區(qū)別，但其基本檢查方法與診斷原理卻是一致的。診斷伺服系統(tǒng)的故障，一般可利用狀態(tài) 指示燈診斷法、數(shù)控系統(tǒng)報(bào)警顯示的診斷法、系統(tǒng)診斷信號(hào)的檢查法、原理分析法的等等。 十、軟件報(bào)警（crt顯示）故障及處理1. 進(jìn)給伺服系統(tǒng)出錯(cuò)報(bào)警故障這類故障的起因，大多是速度控制單元方面的

43、故障引起的，或是主控制印制線路板與位 置控制或伺服信號(hào)有關(guān)部分的故障。例:下表為fanuc pw m速度控制單元的控制板上的 7個(gè)報(bào)警指示燈，分別是brk、hval、hcal、ov c、lval、tgl s以及dcal；在它們下方 還有prdy （位置控制已準(zhǔn)備好信號(hào)）和vrdy （速度控制單元已準(zhǔn)備好信號(hào)）2個(gè)狀態(tài)指 示燈，2. 檢測(cè)元件（測(cè)速發(fā)電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器或脈沖編碼器）或檢測(cè)信號(hào)方面引起的故障。例如：某數(shù)控機(jī)床顯示“主軸編碼器斷線”。引起的原因有： 電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線斷線。如果伺服電源剛接通，尚未接到任何指令時(shí)，就發(fā)生這種報(bào)警， 則由于斷線而造成故障可能性最大。 伺服單元印制線路板上設(shè)定錯(cuò)

44、誤，如將檢測(cè)元件脈沖編碼器設(shè)定成了測(cè)速發(fā)電動(dòng)機(jī)等。 沒(méi)有速度反饋電壓或時(shí)有時(shí)無(wú)，這可用顯示其來(lái)測(cè)量速度反饋信號(hào)來(lái)判斷，這類故障 除檢測(cè)元件本身存在故障外，多數(shù)是由于連接不良或接通不良引起的。 由于光電隔離板或中間的某些電路板上劣質(zhì)元器件所引起的。當(dāng)有時(shí)開機(jī)運(yùn)行相當(dāng)長(zhǎng) 一段時(shí)間后，出現(xiàn)“主軸編碼器斷線”，這時(shí)，重新開機(jī)，可能會(huì)自動(dòng)消除故障。3. 參數(shù)被破壞 參數(shù)被破壞報(bào)警表示伺服單元屮的參數(shù)rh于某些原因引起混亂或丟失。引 起此報(bào)警的通常原因及常規(guī)處理故障原因：機(jī)床、檢測(cè)器、不良，插不精度差或檢測(cè)增益設(shè)定太高若插補(bǔ)精度差，振動(dòng)周期可能為位置檢測(cè)器信號(hào)周期的1或2倍；若為連續(xù)振動(dòng)，可能 是檢測(cè)增益

45、設(shè)定太高。檢查與振動(dòng)周期同步的部分，并找到不良部分更換或維修不良部分，調(diào)整或檢測(cè)增益故障查找的方法例如：當(dāng)機(jī)床以高速運(yùn)行吋，如果產(chǎn)生振動(dòng)，這吋就會(huì)出現(xiàn)過(guò)流報(bào)警。 這種振動(dòng)問(wèn)題一般屬于速度問(wèn)題，所以應(yīng)去查找速度環(huán)，而機(jī)床速度的整個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程是由 速度調(diào)節(jié)器來(lái)完成的。即凡是與速度有關(guān)的問(wèn)題，應(yīng)該去查找速度調(diào)節(jié)器，因此振動(dòng)問(wèn)題 應(yīng)查找速度調(diào)節(jié)器。主要從給定信號(hào)、反饋信號(hào)及速度調(diào)節(jié)器本身這三方面去查找故障。 首先檢查輸給速度調(diào)節(jié)器的信號(hào)，即給定信號(hào)，這個(gè)給定信號(hào)是由位置偏差計(jì)數(shù)器出 來(lái)經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的模擬量vcm d送入速度調(diào)節(jié)器的，應(yīng)查一下這個(gè)信號(hào)是否有振動(dòng)分 量，如它只有一個(gè)周期的振動(dòng)信號(hào)，可以

46、確認(rèn)速度調(diào)節(jié)器沒(méi)有問(wèn)題，而是前級(jí)的問(wèn)題，即 應(yīng)向d/a轉(zhuǎn)換器或位置偏差計(jì)數(shù)器去查找問(wèn)題。如果正常，就轉(zhuǎn)向查測(cè)速發(fā)電動(dòng)機(jī)或伺服 電動(dòng)機(jī)的位置反饋裝置是否有故障或連線錯(cuò)誤。 檢查測(cè)速發(fā)電動(dòng)機(jī)及伺服電動(dòng)機(jī)：當(dāng)機(jī)床振動(dòng)時(shí)，說(shuō)明機(jī)床速度在振蕩，當(dāng)然反饋冋 來(lái)的波形一定也在振蕩，觀察它的波形是否出現(xiàn)有規(guī)律的大起大落。這吋，最好能測(cè)一下 機(jī)床的振動(dòng)頻率與旋轉(zhuǎn)的速度是否存在一個(gè)準(zhǔn)確的比例關(guān)系，如振動(dòng)頻率是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的 四倍頻率，這是就應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)或發(fā)電動(dòng)機(jī)有故障。因振動(dòng)頻率與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成一定比例，首先要檢查電動(dòng)機(jī)有無(wú)故障，如果沒(méi)有問(wèn)題，就 再檢查反饋裝置連線是否正確。 位置控制系統(tǒng)或速度控制單元上的設(shè)定錯(cuò)誤：

47、如系統(tǒng)或位置環(huán)的放大倍數(shù)（檢測(cè)倍率） 過(guò)大，最大軸速度，最大指令值等設(shè)置錯(cuò)誤。 速度調(diào)節(jié)器故障如采用上述方法還不能完全消除振動(dòng)，甚至無(wú)任何改善，就應(yīng)考慮速 度調(diào)節(jié)器本身的問(wèn)題，應(yīng)更換速度調(diào)節(jié)器板或換下后徹底檢測(cè)各處波形。 檢查振動(dòng)頻率與進(jìn)給速度的關(guān)系：如二者成比例，除機(jī)床共振原因外，多數(shù)是因?yàn)閏 nc系統(tǒng)插補(bǔ)精度太差或位置檢測(cè)增益太高引起的，須進(jìn)行插補(bǔ)調(diào)整和檢測(cè)增益的調(diào)整。如 果與進(jìn)給速度無(wú)關(guān)，可能原因有：速度控制單元的設(shè)定與機(jī)床不兀配，速度控制單元調(diào)整 不好，該軸的速度壞增益太大，或是速度控制單元的印制線路板不良。例：一臺(tái)配套某數(shù)控系統(tǒng)的龍門加工屮心，在啟動(dòng)完成、進(jìn)入可操作狀態(tài)后，x軸只要

48、一運(yùn)動(dòng)即出現(xiàn)高頻震蕩，產(chǎn)生尖叫，系統(tǒng)無(wú)任何報(bào)警。分析與處理過(guò)程：在故障出現(xiàn)后，觀察x軸拖板，發(fā)現(xiàn)實(shí)際拖板振動(dòng)位移很??；但觸摸 輸出軸，可感覺(jué)到轉(zhuǎn)子在以很小的幅度、極高的頻率振動(dòng)：且振動(dòng)的噪聲就來(lái)自x軸伺服?？紤]到振動(dòng)無(wú)論是在運(yùn)動(dòng)屮還是靜止時(shí)均發(fā)生，與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，故基木上可以排除測(cè) 速發(fā)電動(dòng)機(jī)、位置反饋編碼器等硬件損壞的可能性。分析可能的原因是cnc中與伺服驅(qū)動(dòng)有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)引起的；且由于機(jī)床振 動(dòng)頻率很高，因此時(shí)間常數(shù)較小的電流環(huán)引起振動(dòng)的可能性較大。市于fanuc 15ma數(shù)控系統(tǒng)采用的是數(shù)字伺服，伺服參數(shù)的調(diào)整對(duì)以直接通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行, 維修時(shí)調(diào)出伺服調(diào)整參數(shù)頁(yè)而，并與機(jī)床隨機(jī)資料

49、屮提供的參數(shù)表對(duì)照，發(fā)現(xiàn)參數(shù) parm185 2> parm1825與提供值不符將上述參數(shù)重新修改后，振動(dòng)現(xiàn)象消失，機(jī)床恢復(fù)正常工作。故障維修實(shí)例：運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)故障維修故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套某系統(tǒng)的加工中心，進(jìn)給加工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)x軸有振動(dòng)現(xiàn)象。分析與處理過(guò)程：加工過(guò)程中坐標(biāo)軸出現(xiàn)振動(dòng)、爬行現(xiàn)象與多種原因有關(guān)，故障可能是 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的原因，亦可能是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的調(diào)整與設(shè)定不當(dāng)?shù)鹊?。為了判定故障原因，將機(jī)床操作方式置于手動(dòng)方式，用手搖脈沖發(fā)生器控制x軸進(jìn)給， 發(fā)現(xiàn)x軸仍有振動(dòng)現(xiàn)象。在此方式下，通過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的移動(dòng)后，x軸速度單元上ovc報(bào)警 燈亮。證明x軸伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)生了過(guò)電流報(bào)警，根據(jù)以上現(xiàn)象，

50、分析可能的原因如下： 負(fù)載過(guò)重。 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)不良。 位置環(huán)增益過(guò)高。 伺服不良，等等。維修時(shí)通過(guò)互換法，確認(rèn)故障原因出在直流伺服上。卸下x軸，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)6個(gè)電刷中 有2個(gè)的彈簧已經(jīng)燒斷，造成了電樞電流不平衡，使輸出轉(zhuǎn)矩不平衡。另外，發(fā)現(xiàn)的軸承 亦有損壞，故而引起x軸的振動(dòng)與過(guò)電流。更換軸承與電刷后，機(jī)床恢復(fù)正常。又例：配套某系統(tǒng)的加工中心，在長(zhǎng)期使用后，手動(dòng)操作z軸時(shí)有振動(dòng)和異常響聲，并 出現(xiàn)“移動(dòng)過(guò)程中” z軸誤差過(guò)大”報(bào)警。為了分清故障部位，考慮到機(jī)床伺服系統(tǒng)為半閉環(huán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)脫開與絲杠的連接，再次 開機(jī)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作正常，故障清楚，從而判定故障原因在機(jī)床機(jī)械部分。利用手動(dòng)轉(zhuǎn)

51、動(dòng)機(jī)床z軸，發(fā)現(xiàn)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)困難，絲杠的軸承發(fā)熱。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)z軸 導(dǎo)軌無(wú)潤(rùn)滑，造成z軸摩擦阻力過(guò)大；重新修理z軸潤(rùn)滑系統(tǒng)后，機(jī)床恢復(fù)正常。（3）工作臺(tái)移動(dòng)到某處時(shí)岀現(xiàn)緩慢的正反向擺動(dòng)。機(jī)床經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，機(jī)床與伺服驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)z間的配合可能會(huì)產(chǎn)生部分改變，一旦匹配不良，可能引起伺服系統(tǒng)的局部振動(dòng)。例：一臺(tái)配套某系統(tǒng)的加工中心，在長(zhǎng)期使用后，只要工作臺(tái)移動(dòng)到行程的中間段，x 軸即出現(xiàn)緩慢的正、反向擺動(dòng)。分析與處理過(guò)程：由于機(jī)床在其他位置時(shí)工作均正常，因此，系統(tǒng)參數(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)器和 機(jī)械部分應(yīng)無(wú)問(wèn)題?？紤]到機(jī)床已經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，機(jī)床與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)z間的配合可能會(huì)發(fā)生部分改變，一 旦匹配不良，可能引起伺服

52、系統(tǒng)的局部振動(dòng)。根據(jù)fanuc伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)整與設(shè)定說(shuō)明, 維修吋通過(guò)改變x軸伺服單元上的s6、s7、sil. s1 3等設(shè)定端的設(shè)定，消除了機(jī)床的振 動(dòng)。2運(yùn)動(dòng)失控（即飛車）機(jī)床失控的原因與檢查、處理方法項(xiàng)目故障原因檢查步驟措施 位置檢測(cè)、速度檢測(cè)信號(hào)不良檢查連線，檢查位置、速度環(huán)是否為正反饋 位置編碼器故障可以用交換法重新進(jìn)行正確的連接 主板、速度控制單元故障用排除法確定次模塊有故障更換印制電路板3. 機(jī)床定位精度或加工精度差機(jī)床定位精度或加工精度差可分為定位超調(diào)、單脈沖進(jìn)給 精度差、定位點(diǎn)精度不好、圓弧插補(bǔ)加工的圓度差等情況。機(jī)床定位精度和加工精度差的原因與檢查、處理方法、項(xiàng)目、故障原

53、因、檢查步驟、措 施、超調(diào)。 加/減速時(shí)間設(shè)定過(guò)小檢測(cè)起、制動(dòng)電流是否己經(jīng)飽和延長(zhǎng)加/減速時(shí)間設(shè)定 與機(jī)床的連接部分剛性差或連接不牢固檢查故障是否可以通過(guò)減小位置環(huán)增益改善減小位置環(huán)增益或提高機(jī)床的剛性單脈沖精度差 需要根據(jù)不同情況進(jìn)行故障分析檢查定位時(shí)位置跟隨誤差是否正確若正確。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)存在爬行或松動(dòng)檢查機(jī)械部件的安裝精度與定位精度調(diào)整機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)的增益不足調(diào)整速度控制單元扮傻姑娘的相應(yīng)旋鈕，提高速度環(huán)增益提高位置環(huán)、速度環(huán)增益定位精度不良1. 需根據(jù)不同情況進(jìn)行故障分析檢查定位是位置跟隨誤差是否正確若正確。2 .機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)存在爬行或松動(dòng)檢查機(jī)械部件的安裝精度與定位精度調(diào)

54、整機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)3. 位置控制單元不良更換位置控制單元板（主板）更換不良板4. 位置檢測(cè)器件（編碼器、光柵）不良檢測(cè)位置檢測(cè)器件（編碼器、光柵）更換不良位置檢測(cè)期間（編碼器、光柵）5 .速度控制單元控制板不良維修、更換不良板圓弧插補(bǔ)加工的圓度差1需根據(jù)不同情況進(jìn)行故障分析測(cè)量不圓度，檢查周向上是否變形，4 5°方向上是否成橢圓若軸向變形，若45 °方向上成橢圓2. 機(jī)床反向間隙大、定位精度差測(cè)量各軸的定位精度與反向間隙調(diào)整機(jī)床，進(jìn)行定位精度、反向間隙的補(bǔ)償3. 位置環(huán)增益設(shè)定不當(dāng)調(diào)整控制單元，使同樣的進(jìn)給速度下各插補(bǔ)軸的位置跟隨誤差的差值在±1%以內(nèi)調(diào)整位置環(huán)增

55、益以消除各軸間的增益差4. 各插補(bǔ)軸的檢測(cè)增益設(shè)定不良在項(xiàng)目3調(diào)整后，在45°上成橢圓調(diào)整檢測(cè)增益5. 感應(yīng)同步器或旋轉(zhuǎn)變壓器的接口板調(diào)整不良檢查接口板的調(diào)整重新調(diào)整接口板6. 絲杠間隙或傳動(dòng)系統(tǒng)間隙測(cè)量、重新調(diào)整間隙調(diào)整間隙或改變間隙補(bǔ)償值當(dāng)圓弧插補(bǔ)出現(xiàn)45°方向上的橢圓時(shí)，對(duì)以通過(guò)調(diào)整伺服進(jìn)給軸的位置增益進(jìn)行調(diào)整。 坐標(biāo)軸的位置增益由下式計(jì)算：式中v進(jìn)給速度（mm/min）；0.001mm es s位置跟隨誤差（）；kv位置增益（1/s）o位置跟隨誤差可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)檢查。位置跟隨誤差則在速度控制單元上有 相應(yīng)的電位器來(lái)調(diào)節(jié)。注意，參與圓弧插補(bǔ)的兩軸的位置跟隨

56、誤差的差值必須控制在1%以 內(nèi)。十一、位置跟隨誤差超差報(bào)警伺服軸運(yùn)動(dòng)超過(guò)位置允差范圍吋，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生位置誤 差過(guò)大的報(bào)警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。位置跟隨誤差超差報(bào)警的原因及處理、故障原因、檢查步驟、措施。伺服過(guò)載或有故障查看伺服驅(qū)動(dòng)器相應(yīng)的報(bào)警指示燈減輕負(fù)載，讓機(jī)床工作在額定負(fù)載以內(nèi)動(dòng)力線或反饋線連接錯(cuò)誤檢查連線正確連接電動(dòng)機(jī)與反饋裝置的連接線伺服變壓器過(guò)熱查看相應(yīng)的工作條件和狀態(tài)觀察散熱風(fēng)扇是否工作正常，作好散熱措施保護(hù)熔斷器熔斷輸入電源電壓太低用萬(wàn)用表測(cè)量輸入電壓確保輸入電壓正常伺服驅(qū)動(dòng)器與cnc間的信號(hào)電纜連接不良檢查信號(hào)電纜的連接，分別測(cè)量電纜信號(hào)線各引腳的通斷確保信號(hào)電纜傳輸正常檢查屏蔽線處理好地線以及屏蔽層參數(shù)設(shè)置不當(dāng)檢查設(shè)置位置跟隨誤差的參數(shù)，女口：伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng)，位置偏差值設(shè)定錯(cuò)誤或過(guò) 小依參數(shù)說(shuō)明書正確設(shè)置參數(shù)速度控制單元故障都可以用同型號(hào)的備用電路板來(lái)測(cè)試現(xiàn)在的電路板是否有故障如果