數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的故障維修

1、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的故障與維修編輯條目11.30314次1人1個字號:大中小我來說兩句(0 前言:伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中具有重要的地位,高性能的伺服系統(tǒng)可以提供靈活、方便、準(zhǔn)確、快速的驅(qū)動。隨著技術(shù)的進(jìn)步和整個工業(yè)的不斷發(fā)展,伺服驅(qū)動技術(shù)也取得了極大的進(jìn)步,伺服系統(tǒng)已進(jìn)入全數(shù)字化和交流化的時代。一、伺服系統(tǒng)的發(fā)展過程(一直流伺服技術(shù)伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過程。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動的電機(jī)類型分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。50年代,無刷電機(jī)和直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化,并在計算機(jī)外圍設(shè)備和機(jī)械設(shè)備上獲得了廣泛的應(yīng)用。70年代則是直流伺服電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛的時代。(二交流伺服技術(shù)從70年代

2、后期到80年代初期,隨著微處理器技術(shù)、大功率高性能半導(dǎo)體功率器件技術(shù)和電機(jī)永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價格比的日益提高,交流伺服技術(shù)交流伺服電機(jī)和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。交流伺服驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動化的基礎(chǔ)技術(shù)之一,并將逐漸取代直流伺服系統(tǒng)。(三交直流伺服技術(shù)的比較直流伺服驅(qū)動技術(shù)受電機(jī)本身缺陷的影響,其發(fā)展受到了限制。直流伺服電機(jī)存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn),在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱,影響了與其連接的其他機(jī)械設(shè)備的精度,難以應(yīng)用到高速及大容量的場合,機(jī)械換向器則成為直流伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的瓶頸。交流伺服電機(jī)克服了直流伺服電機(jī)存在的電刷、換向器等機(jī)械部件所帶來的各

3、種缺點(diǎn),特別是交流伺服電機(jī)的過負(fù)荷特性和低慣性更體現(xiàn)出交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)越性。所以交流伺服系統(tǒng)在工廠自動化等各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。從伺服驅(qū)動產(chǎn)品當(dāng)前的應(yīng)用來看,直流伺服產(chǎn)品正逐漸減少,交流伺服產(chǎn)品則日漸增加,市場占有率逐步擴(kuò)大。在實(shí)際應(yīng)用中,精度更高、速度更快、使用更方便的交流伺服產(chǎn)品已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。二、伺服系統(tǒng)的應(yīng)用隨著市場競爭的日趨激烈,用戶對所需產(chǎn)品提出了更高的技術(shù)要求和更合理的性能價格比。伺服系統(tǒng)以其出色的性能滿足了各種產(chǎn)品制造廠家近乎苛刻的要求,從而能夠?qū)Ξa(chǎn)品的加工過程、加工工藝和綜合性能進(jìn)行改造。在機(jī)電一體化設(shè)備上伺服系統(tǒng)的使用更加廣泛,幾乎工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域都成為伺服系統(tǒng)的應(yīng)

4、用對象。三、伺服系統(tǒng)故障與維修(一主軸驅(qū)動系統(tǒng)的故障與維修1主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給不匹配當(dāng)進(jìn)行螺紋切削或用每轉(zhuǎn)進(jìn)給切削時,會出現(xiàn)停止進(jìn)給,主軸仍然運(yùn)轉(zhuǎn)的故障。主軸有一個每轉(zhuǎn)一個的脈沖的反饋信號,一般為主軸編碼器有問題。2轉(zhuǎn)速偏移指令值3主軸異常噪聲及振動電氣驅(qū)動(在減速過程中發(fā)生、振動周期與轉(zhuǎn)速無關(guān)主軸機(jī)械(恒轉(zhuǎn)速自由停車、振動周期與轉(zhuǎn)速有關(guān)4主軸電動機(jī)不轉(zhuǎn):CNC是否有速度信號輸出;使能信號是否接通、CTR 觀察I/O狀態(tài)、分析PLC梯形圖以確定主軸的啟動條件(潤滑、冷卻主軸驅(qū)動故障:主軸電機(jī)故障。(二進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障與維修1.超程當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動超過由軟件設(shè)定的軟限位或由限位開關(guān)設(shè)定的硬限位時,就會發(fā)

5、生超程報警,一般會在CRT上顯示報警內(nèi)容,根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書,即可排除故障,解除報警。2.過載當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動的負(fù)載過大,頻繁正、反向運(yùn)動以及傳動鏈潤滑狀態(tài)不良時,均會引起過載報警。一般會在CRT上顯示伺服電動機(jī)過載、過熱或過流等報警信息。同時,在強(qiáng)電柜中的進(jìn)給驅(qū)動單元上、指示燈或數(shù)碼管會提示驅(qū)動單元過載、過電流等信息。3.竄動在進(jìn)給時出現(xiàn)竄動現(xiàn)象:測速信號不穩(wěn)定,如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等;速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾;接線端子接觸不良,如螺釘松動等。當(dāng)竄動發(fā)生在由正方向運(yùn)動與反向運(yùn)動的換向瞬間時,一般是由于進(jìn)給傳動鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。4.爬行發(fā)生在起動加速段或低速進(jìn)給時,

6、一般是由于進(jìn)給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是:伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器,由于聯(lián)接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷,如裂紋等,造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動與伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動不同步,從而使進(jìn)給運(yùn)動忽快忽慢,產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。5.振動機(jī)床以高速運(yùn)行時,可能產(chǎn)生振動,這時就會出現(xiàn)過流報警。機(jī)床振動問題一般屬于速度問題,所以就應(yīng)去查找速度環(huán);而機(jī)床速度的整個調(diào)節(jié)過程是由速度調(diào)節(jié)器來完成的,即凡是與速度有關(guān)的問題,應(yīng)該去查找速度調(diào)節(jié)器,因此振動問題應(yīng)查找速度調(diào)節(jié)器。主要從給定信號、反饋信號及速度調(diào)節(jié)器本身這三方面去查找故障。6.伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)數(shù)控系統(tǒng)至進(jìn)給驅(qū)動單元除了速度控制

7、信號外,還有使能控制信號,一般為DC+24V繼電器線圈電壓。伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn),常用診斷方法有:檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出;檢查使能信號是否接通。通過CRT觀察I/O狀態(tài),分析機(jī)床PLC梯形圖(或流程圖,以確定進(jìn)給軸的起動條件,如潤滑、冷卻等是否滿足;對帶電磁制動的伺服電動機(jī),應(yīng)檢查電磁制動是否釋放;進(jìn)給驅(qū)動單元故障;伺服電動機(jī)故障。7.位置誤差當(dāng)伺服軸運(yùn)動超過位置允差范圍時,數(shù)控系統(tǒng)就會產(chǎn)生位置誤差過大的報警,包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主要原因有:系統(tǒng)設(shè)定的允差范圍小;伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng);位置檢測裝置有污染;進(jìn)給傳動鏈累積誤差過大;主軸箱垂直運(yùn)動時平衡裝置(如平衡液壓缸等不穩(wěn)

8、。8.漂移當(dāng)指令值為零時,坐標(biāo)軸仍移動,從而造成位置誤差。通過誤差補(bǔ)償和驅(qū)動單元的零速調(diào)整來消除。9.回參考點(diǎn)故障有找不到和找不準(zhǔn)參考點(diǎn)兩種故障。前者主要是回參考點(diǎn)減速開關(guān)產(chǎn)生的信號或零標(biāo)志脈沖信號失效所導(dǎo)致,可以用示波器檢測信號;后者是參考點(diǎn)開關(guān)擋塊位置設(shè)置不當(dāng)引起,只要重新調(diào)整即可。(三數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的移動定位是由位置伺服系統(tǒng)來完成的。位置伺服系統(tǒng)一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制。(半閉環(huán)控制的特點(diǎn)就是任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障都可能導(dǎo)致系統(tǒng)定位不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定或失效。診斷定位故障環(huán)節(jié)就成為維修的關(guān)鍵。根據(jù)伺服系統(tǒng)的控制原理和系統(tǒng)接口的特性,對系統(tǒng)進(jìn)行分解判斷,已成為行之有效的方法。下面主要介紹了位置環(huán)和速度

9、環(huán)診斷方法。1 位置環(huán)故障診斷如果位置伺服系統(tǒng)的位置反饋和速度反饋各自采用一個反饋器件,可以斷開位置環(huán)的控制作用,讓速度環(huán)單獨(dú)運(yùn)行,以便判斷故障出自位置環(huán)還是速度環(huán)。斷開位置環(huán)的控制作用,可以采用兩種方法:1機(jī)械斷開,即斷開位置反饋編碼器與伺服電動機(jī)之間的傳動連接。2電氣斷開,即斷開位置反饋編碼器與系統(tǒng)的連接。在位置開環(huán)狀態(tài)下進(jìn)行維修測試時,不允許給被測試軸任何方式的移動指令,否則將引起伺服電動機(jī)失控。如果位置反饋和速度反饋由一只反饋元件完成,位置反饋信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變?yōu)樗俣瓤刂菩盘?則要根據(jù)系統(tǒng)硬件具體特性和故障信息作出靈活判斷。2 速度環(huán)故障診斷在速度開環(huán)的方式下,對速度控制單元進(jìn)行測試。該方法需要對系統(tǒng)硬件較熟悉,以避免誤操作損壞部件。3電流環(huán)是