數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障維修

1、第五章第五章 數(shù)控機(jī)床數(shù)控機(jī)床典型結(jié)構(gòu)與維修典型結(jié)構(gòu)與維修 教師：李爽教師：李爽時(shí)間：時(shí)間：2014/11/13v 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、故障形式、故障診斷主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、故障形式、故障診斷v 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、故障診斷進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、故障診斷一、伺服系統(tǒng)概述一、伺服系統(tǒng)概述v1.1伺服系統(tǒng)概念伺服系統(tǒng)概念 是指是指，又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。，又稱隨動(dòng)系統(tǒng)。 如果說(shuō)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的大腦，是發(fā)布如果說(shuō)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的大腦，是發(fā)布“命令命令”的指揮機(jī)的指揮機(jī)構(gòu)，那么伺服系統(tǒng)就是構(gòu)，那么伺服系統(tǒng)就是”，是，是，它忠實(shí)，它忠實(shí)而準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的命令，控制數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件而

2、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來(lái)的命令，控制數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件的位置和速度，加工出所需工件的外形和尺寸。的位置和速度，加工出所需工件的外形和尺寸。 伺服系統(tǒng)機(jī)床CNC系統(tǒng)指令動(dòng)作脈沖頻率脈沖頻率脈沖數(shù)量脈沖數(shù)量速度速度位置位置伺服系統(tǒng)的作用示意圖伺服系統(tǒng)的作用示意圖 伺服控制系統(tǒng)的性能伺服控制系統(tǒng)的性能因此伺服系統(tǒng)的性能因此伺服系統(tǒng)的性能決定了數(shù)控機(jī)床的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)控機(jī)床決定了數(shù)控機(jī)床的性能。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率較高，因此充分認(rèn)識(shí)伺服伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率較高，因此充分認(rèn)識(shí)伺服系統(tǒng)的重要性，掌握伺服系統(tǒng)的故障診斷與維修方系統(tǒng)的重要性，掌握伺服系統(tǒng)的故障診斷與維修方法是

3、很有必要的。法是很有必要的。v1.2伺服系統(tǒng)組成伺服系統(tǒng)組成 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)一般由數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)一般由等組成。等組成。u 驅(qū)動(dòng)控制單元驅(qū)動(dòng)控制單元和和驅(qū)動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)元件組成組成；u 機(jī)械傳動(dòng)部件機(jī)械傳動(dòng)部件和和執(zhí)行元件執(zhí)行元件組成組成；u 檢測(cè)元件檢測(cè)元件和和反饋電路反饋電路組成組成。一、伺服系統(tǒng)概述一、伺服系統(tǒng)概述v1.3伺服系統(tǒng)的分類伺服系統(tǒng)的分類 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)分類方法有多種。數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)分類方法有多種。v 按按，可分為，可分為4種。種。v 按按，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為。v 按按，還可分為，還可分為。v 根據(jù)根據(jù)，伺服系統(tǒng)可分為，伺服系統(tǒng)可分為兩種；兩種；a)

4、 按按，可分為，可分為伺服系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、伺服系伺服系統(tǒng)和統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)。一、伺服系統(tǒng)概述一、伺服系統(tǒng)概述 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也叫主傳動(dòng)系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也叫主傳動(dòng)系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置部分。運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置部分。 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)該主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)該，配合進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加，配合進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加工出理想的零件。工出理想的零件。 它是零件加工的成型運(yùn)動(dòng)之一，它的精度對(duì)零件的它是零件加工的成型運(yùn)動(dòng)之一，它的精度對(duì)零件的有較大的影響。有較大的影響。 隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動(dòng)已不能滿足要求。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床對(duì)主傳動(dòng)提出了更高的要求： 對(duì)于具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控加工中心，

5、為適應(yīng)各種刀具、工序和各種材料的加工要求，對(duì)主軸的調(diào)速范圍要求更高，要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，并減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化主軸箱。 要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加、減速控制，并且加、減速時(shí)間要短。 要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加、減速控制，并且加、減速時(shí)間要短。 從80年代開(kāi)始，該公司已使用了交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)已被所取代。目前三個(gè)系列交流主軸電動(dòng)機(jī)為：S系列電動(dòng)機(jī)，額定輸出功率范圍1.537KW；H系列電動(dòng)機(jī)，額定輸出功率范圍1.522KW；P系列電動(dòng)機(jī)，額定輸出功率范圍3.737KW。 該公司交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)為：采用為處理器

6、控制技術(shù)，進(jìn)采用為處理器控制技術(shù)，進(jìn)行矢量計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)最佳控制。主回路采用晶體管行矢量計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)最佳控制。主回路采用晶體管PWM逆變器，逆變器，使電動(dòng)機(jī)電流非常接近正弦波性。具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸使電動(dòng)機(jī)電流非常接近正弦波性。具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸入接口等功能。入接口等功能。v SIEMENS公司生產(chǎn)的直流主軸電動(dòng)機(jī)有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個(gè)系列，與這四個(gè)系列電動(dòng)機(jī)配套的6RA24、6RA27系列驅(qū)動(dòng)裝置采用晶閘管控制。v 80年代初期，該公司又推出了，功率范圍為3100KW。驅(qū)動(dòng)裝置為6SC650系列交流主軸驅(qū)動(dòng)裝置或6SC611A（SIMODRIVE

7、 611A）主軸驅(qū)動(dòng)模塊，主回路采用晶體管SPWM變頻器控制的方式，具有能量再生制動(dòng)功能。另外，采用為處理器80186可進(jìn)行閉環(huán)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制及磁場(chǎng)計(jì)算，從而完成矢量控制。同過(guò)選件實(shí)現(xiàn)C軸進(jìn)給控制，在不需要CNC的幫助下，實(shí)現(xiàn)主軸的定位控制。 當(dāng)主軸伺服系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通常有三種表現(xiàn)形式：當(dāng)主軸伺服系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通常有三種表現(xiàn)形式： 主軸伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障有：主軸伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障有： v 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，決定了數(shù)控機(jī)床的，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。v步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)電脈沖，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)線位移或角位移的電機(jī)。每來(lái)一個(gè)電脈沖，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。動(dòng)一定角度，帶動(dòng)機(jī)械移動(dòng)一小段距離。 ( 伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。其 伺服電動(dòng)機(jī)可控性好，反應(yīng)迅速。是自動(dòng)控伺服電動(dòng)機(jī)可控性好，反應(yīng)迅速。是自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。常見(jiàn)故障常見(jiàn)故障 當(dāng)