數(shù)控機床故障診斷與維修 FANUC 教學課件 作者 董曉嵐項目3：進給伺服系統(tǒng)的調(diào)試與維修

項目3：

進給伺服系統(tǒng)的調(diào)試與維修任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定任務3進給伺服系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化設(shè)置任務4進給伺服系統(tǒng)伺服通道FSSB設(shè)定任務5進給伺服系統(tǒng)診斷與報警故障任務6數(shù)控機床返回參考點故障任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.1數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)數(shù)控機床的進給伺服系統(tǒng)屬于位置控制伺服系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)控制進給軸的“位置控制”和“插補”。全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的進給伺服控制系統(tǒng)有三個環(huán)節(jié)，位置環(huán)（外環(huán)）；速度環(huán)（中環(huán)）；電流環(huán)（內(nèi)環(huán)）。在三環(huán)系統(tǒng)中，位置環(huán)的輸出是速度環(huán)的輸入；速度環(huán)的輸出是電流環(huán)的輸入；電流環(huán)的輸出直接控制功率變換單元，這三個環(huán)的反饋信號都是負反饋。對數(shù)控進給伺服系統(tǒng)的要求不只是靜態(tài)特性，如：停止時的定位精度、穩(wěn)定度，更重要的是要求進給伺服剛性好，響應性快，運動的穩(wěn)定性好，分辨率高，這樣才能高速、高精度地加工出表面光滑的高質(zhì)量工件。任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.2FANUCβi系列伺服系統(tǒng)構(gòu)成FANUCβi系列伺服系統(tǒng)由以下組件構(gòu)成：1）伺服放大器模塊SVM；

2）AC線路濾波器；3）連接電纜（FSSB）；4）伺服電動機；5）熔斷器；6）電源變壓器。任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.3FANUCβi系列伺服單元的連接數(shù)據(jù)總線控制電源伺服單元上電回路伺服電機動力電源連接伺服電機反饋的連接急停與MCC連接急?；芈返倪B接任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.4FANUCβi系列伺服單元接口FANUCβi系列伺服單元接口功能如下：L1、L2、L3：主電源輸入端接口，三相交流電源200V、50/60Hz。U、V、W：伺服電動機的動力線接口。DCC、DCP：外接DC制動電阻接口。CX29：主電源MCC控制信號接口。CX30：急停信號（*ESP）接口。CXA20：DC制動電阻過熱信號接口。CX19A：DC24V控制電路電源輸入接口。連接外部24V穩(wěn)壓電源。CX19B：DC24V控制電路電源輸出接口。連接下一個伺服單元的CX19A。C0P10A：伺服高速串行總線（FSSB）接口。與下一個伺服單元的C0P10B連接（光纜）。C0P10B：伺服高速串行總線（FSSB）接口。與CNC系統(tǒng)的C0P10A連接（光纜）。JX5：伺服檢測板信號接口。JF1：伺服電動機內(nèi)裝編碼器信號接口。CX5X：伺服電動機編碼器為絕對編碼器的電池接口。任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.1數(shù)控系統(tǒng)采樣周期伺服系統(tǒng)控制流程從數(shù)控系統(tǒng)一個采樣周期伺服控制中，可以看出FANUC進給伺服系統(tǒng)的工作流程如下：移動指令MCMD將指令送入位置控制環(huán)，經(jīng)過“脈沖分配器”的輸出指令脈沖與反饋脈沖經(jīng)過位置“誤差寄存器”（診斷300#）比較后將差值送入“比較項”（增益回路Kp，參數(shù)1825#）輸出速度指令VCMD到速度環(huán)，再經(jīng)過與速度反饋數(shù)據(jù)TSA的比較進入“誤差放大器”，之后進行“速度環(huán)積分控制（K1V/S）”或“速度環(huán)比例控制（K2V）”處理，并與“電機轉(zhuǎn)子位置信息θ（格雷碼C1、C2、C4、C8）”產(chǎn)生“力矩指令（TCMD）”進入電流控制環(huán)節(jié)，最終進行脈寬調(diào)制處理，形成PWMA-PWMF脈寬調(diào)制信號，并經(jīng)過1/F接口處理將其轉(zhuǎn)換為串行光電信號，通過COP10A光纜將脈寬調(diào)制信號送到伺服放大器上。任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.2進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定在進行進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定之前首先需要確定信息有：數(shù)控系統(tǒng)類型

例：0iMate-D伺服電動機型號名稱

例：βi4/4000電機內(nèi)置編碼器種類

例：αiA1000分離式檢測器的有無

例：無電動機每轉(zhuǎn)1圈機床移動量：

例：10mm/每轉(zhuǎn)1圈機床的檢測單位

例：0.001mmNC的指令單位

例：0.001mm任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟在急停狀態(tài)下接通電源，設(shè)NO.3111#0=1，顯示伺服設(shè)定畫面;電機號設(shè)定（NO.2020）：讀取伺服電機標簽上電機規(guī)格號和電動機型號名，電動機型號實例;設(shè)定AMR（電樞倍增比）：設(shè)定為“00000000”;設(shè)定CMR（指令倍乘比）：CMR決定由CNC輸入伺服的移動量的指令倍率;任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟設(shè)定柔性進給變比N/M（電子齒輪比或柔性齒輪比或F.FC)：確定機床的檢測單位。常設(shè)值;設(shè)定電機轉(zhuǎn)動方向：設(shè)定值是對著電動機軸一側(cè)看電機旋轉(zhuǎn)方向：111逆時針旋轉(zhuǎn)；-111順時針旋轉(zhuǎn);設(shè)定速度脈沖數(shù)、位置脈沖數(shù);設(shè)定參考計數(shù)器的容量;關(guān)閉NC電源，并再次接通，則伺服參數(shù)自動設(shè)定。任務3進給伺服系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化設(shè)置3.3.1進給伺服系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整畫面一般用戶都忽略FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供的進給伺服系統(tǒng)調(diào)整畫面，其實這方面的調(diào)整對機床的性能很重要，必需根據(jù)實際機床的狀況仔細調(diào)整。調(diào)整畫面按鍵：按[SYSTEM][SV-PRM][SV-TUN]。任務3進給伺服系統(tǒng)調(diào)整與優(yōu)化設(shè)置3.3.2FANUC0iD數(shù)控系統(tǒng)常用伺服系統(tǒng)調(diào)整參數(shù)參數(shù)號符號含義1815#1OPT位置檢測器是否用絕對脈沖編碼器1815#5APC是否使用分離型脈沖編碼器或直線尺1825各軸的伺服環(huán)增益1826各軸到位寬度1827各軸切削進給的到位寬度1828各軸移動中的最大允許位置偏差量1829各軸停止中的最大允許位置偏差量1830各軸關(guān)斷時允許的最大位置偏差1851各軸反相間隙補償量1620每個軸的快速移動直線加/減速的時間常數(shù)T每個軸的快速移動鈴型加/減速的時間常數(shù)（T1）1621每個軸快速移動的鐘型加／減速時間常數(shù)1622各軸加減速時間常數(shù)1624每軸的手動連續(xù)進給指數(shù)函數(shù)形加減速時間常數(shù)1625每軸的手動連續(xù)進給指數(shù)形加減速FL速度任務4進給伺服系統(tǒng)伺服通道FSSB設(shè)定FANUC數(shù)控系統(tǒng)通過高速串行總線(FSSB)與伺服放大器連接。FSSB用一條光纜串聯(lián)數(shù)控裝置三個主要的功能部件:CNC；伺服放大器；光柵尺，并承接3者之間的數(shù)據(jù)雙向傳輸。3.4.1FANUCFSSB伺服通道設(shè)定1)AMP設(shè)定畫面AMP參數(shù)設(shè)定畫面任務4進給伺服系統(tǒng)伺服通道FSSB設(shè)定3.4.1FANUCFSSB伺服通道設(shè)定2)AXIS設(shè)定畫面AXIS設(shè)定畫面任務5進給伺服系統(tǒng)診斷與報警故障3.5.1進給伺服系統(tǒng)自動運行診斷

FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供了進給伺服系統(tǒng)的自動運行診斷畫面,監(jiān)測數(shù)控機床伺服軸的各個動作的運行情況，CNC診斷畫面中000～016診斷號是與自動運行有關(guān)信號監(jiān)控，任何一位為1的時候，均會影響零件加工的自動運行。任務5進給伺服系統(tǒng)診斷與報警故障3.5.2數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)控制診斷FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供伺服系統(tǒng)控制診斷畫面，發(fā)生伺服報警時，診斷畫面上顯示出報警的細節(jié)，根據(jù)信息查找伺服報警的原因，采取適當?shù)拇胧?。按鈕：按SYSTEM鍵。按[診斷]軟鍵、顯示診斷畫面。任務5進給伺服系統(tǒng)診斷與報警故障3.5.3進給伺服系統(tǒng)的常見故障超程過載竄動爬行振動伺服電機不轉(zhuǎn)位置誤差漂移任務6數(shù)控機床返回參考點故障3.6.1數(shù)控機床返回參考點（REF）動作要在機床上進行零件的自動加工，必須建立起機床坐標系（MCS），回參考點就是為了建立機床坐標系而進行的操作。進行回參考點操作，把機床自動、準確地移動到固定點上，在這個位置上換刀以及進行工件坐標系（WCS）設(shè)定。任務6數(shù)控機床返回參考點故障3.6.2減速檔塊方式返回參考點階段1：尋找減速檔塊

在回參方式REF下，按軸移動鍵，軸以快速（No.1420設(shè)定）移動尋找減速檔塊，當撞上減速檔塊后按設(shè)定低速（No.1425設(shè)定）移動，進入階段2。

階段2：與零脈沖同步

當減速檔塊釋放后，開始尋找零脈沖，并在柵格位置停止。同時返回參考點結(jié)束信號被送出。1個柵格的距離等于檢測單位×參考計數(shù)器容量。任務6數(shù)控機床返回參考點故障3.6.6返回參考點的故障診斷思路故障類型1：找不到參考點

返回參考點減速開關(guān)產(chǎn)生的信號或零標志信號失效。診斷時，先搞清返回參考點方式，再對照故障現(xiàn)象，先內(nèi)后外和信號追蹤法查找故障部位。1）外—機床外部的擋塊和開關(guān)，查PLC或接口狀態(tài)。2）內(nèi)—零標志，示波器查信號。故障類型2：找不準參考點

參考點開關(guān)擋塊位置設(shè)置不當引起，需重新調(diào)整即可。任務6數(shù)控機床返回參考點故障3.6.7返回參考點常見故障案例故障1：機床返回參考點發(fā)生位置偏移(1)偏離參考點一個柵格距離(2)偏離參考點任意位置，即偏離一個隨機值(3)微小偏移故障2：機床在返回參考點時發(fā)出超程報警(1)無減速動作(2)返回參考點過程中有減速，以切斷速度移動(或改

變方向移動)到觸及限位開關(guān)而停機。(3)返回參考點過程有減速，且有返回參考點標記指

定的返回基準脈沖出現(xiàn)后的制動到零速時的過程，

但未到參考點就觸及限位開關(guān)而停機。謝謝！任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.1數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)全閉環(huán)位置控制進給伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖返回任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.2FANUCβi系列伺服系統(tǒng)構(gòu)成FANUCβi系列伺服系統(tǒng)的構(gòu)成返回任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.3FANUCβi系列伺服單元的連接FANUCβi系列伺服單元綜合連接圖返回任務1FANUCΒI系列伺服單元的連接3.1.4FANUCβi系列伺服單元接口SVM1-4iandSVM1-20i/SVM1-40iandSVM1-80i返回FANUCβi系列伺服單元接口圖任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.1數(shù)控系統(tǒng)采樣周期伺服系統(tǒng)控制流程數(shù)控系統(tǒng)采樣周期伺服控制圖返回任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟1.在急停狀態(tài)下接通電源，設(shè)定NO.3111#0=1，顯示伺服設(shè)定畫面：伺服設(shè)定畫面返回任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟2.電機號設(shè)定（NO.2020）：電動機型號表返回設(shè)定值是對著電動機軸一側(cè)看電機旋轉(zhuǎn)方向：111逆時針旋轉(zhuǎn)；-111順時針旋轉(zhuǎn)。任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟5.設(shè)定柔性進給變比N/M。通過電動機每轉(zhuǎn)的移動量和“柔性進給變比”的設(shè)定，確定機床的檢測單位。使用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)時：

外部脈沖當量分子(N)

外部脈沖當量分母(M)

電機每轉(zhuǎn)-圈機床移動距離或角度所對應的內(nèi)部脈沖當量10000(數(shù)字伺服和11型伺服)

或電機每轉(zhuǎn)-圈機床移動距離或角度所對應的內(nèi)部脈沖當量

電機每轉(zhuǎn)-圈反饋到數(shù)控裝置的脈沖數(shù)(模擬伺服)

或

電機每轉(zhuǎn)-圈機床移動距離或角度所對應的內(nèi)部脈沖當量

數(shù)控裝置所發(fā)脈沖數(shù)(/脈沖伺服或步進單元)返回任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟5.設(shè)定柔性進給變比N/M。返回柔性進給變比常設(shè)定值任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟6.設(shè)定電機轉(zhuǎn)動方向：機床正方向移動方向設(shè)定返回任務2進給伺服系統(tǒng)初始化參數(shù)設(shè)定3.2.3進給伺服系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定步驟8.設(shè)定參考計數(shù)器的容量：使用柵格信號回參考點及使用無擋塊回參考點設(shè)定參數(shù)時，為了以電動機每轉(zhuǎn)為1次的比例生成柵格信號，需要設(shè)定參考計數(shù)器的容