數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)故障維修培訓課件

第五章數(shù)控機床典型結(jié)構(gòu)與維修

第4節(jié)數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)故障維修教師：李爽時間：2014/11/13目錄一、伺服系統(tǒng)概述二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)

主軸驅(qū)動系統(tǒng)、故障形式、故障診斷三、進給伺服系統(tǒng)

進給驅(qū)動系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、故障診斷四、位置檢測裝置一、伺服系統(tǒng)概述1.1伺服系統(tǒng)概念

數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)是指以機床移動部件的位置和速度作為控制量的自動控制系統(tǒng)，又稱隨動系統(tǒng)。

如果說數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的大腦，是發(fā)布“命令”的指揮機構(gòu)，那么伺服系統(tǒng)就是數(shù)控機床的“四肢”，是執(zhí)行機構(gòu)，它忠實而準確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)來的命令，控制數(shù)控機床的運動部件的位置和速度，加工出所需工件的外形和尺寸。

伺服系統(tǒng)機床CNC系統(tǒng)指令動作脈沖頻率脈沖數(shù)量速度位置伺服系統(tǒng)的作用示意圖

伺服控制系統(tǒng)的性能直接影響數(shù)控機床的精度、穩(wěn)定性、可靠性和生產(chǎn)效率，因此伺服系統(tǒng)的性能決定了數(shù)控機床的性能。在實際應(yīng)用中，數(shù)控機床伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率較高，因此充分認識伺服系統(tǒng)的重要性，掌握伺服系統(tǒng)的故障診斷與維修方法是很有必要的。1.2伺服系統(tǒng)組成

數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動控制單元、驅(qū)動元件（如電機）、機械傳動部件、執(zhí)行元件和檢測反饋裝置等組成。驅(qū)動控制單元和驅(qū)動元件組成伺服驅(qū)動系統(tǒng)；機械傳動部件和執(zhí)行元件組成機械傳動系統(tǒng)；檢測元件和反饋電路組成檢測系統(tǒng)。一、伺服系統(tǒng)概述1.3伺服系統(tǒng)的分類

數(shù)控機床伺服系統(tǒng)分類方法有多種。按控制方式的不同，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)和混合控制系統(tǒng)4種。按其作用和控制功能的不同，伺服驅(qū)動系統(tǒng)可分為主軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)和進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)。按電氣控制原理和伺服電機類型的不同，還可分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。根據(jù)控制信號的不同形式，伺服系統(tǒng)可分為模擬控制和數(shù)字控制兩種；按反饋比較控制方式不同，可分為脈沖比較伺服系統(tǒng)、相位比較伺服系統(tǒng)和幅值比較伺服系統(tǒng)。一、伺服系統(tǒng)概述二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)2.1主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述

主軸驅(qū)動系統(tǒng)也叫主傳動系統(tǒng)，是在系統(tǒng)中完成主運動的動力裝置部分。

主軸驅(qū)動系統(tǒng)通過該傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)變成主軸上安裝的刀具或工件的切削力矩和切削速度，配合進給運動，加工出理想的零件。

它是零件加工的成型運動之一，它的精度對零件的加工精度有較大的影響。二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)

隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的主軸驅(qū)動已不能滿足要求?，F(xiàn)代數(shù)控機床對主傳動提出了更高的要求：（1）調(diào)速范圍寬并實現(xiàn)無極調(diào)速

對于具有自動換刀功能的數(shù)控加工中心，為適應(yīng)各種刀具、工序和各種材料的加工要求，對主軸的調(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)的指令自動實現(xiàn)無級調(diào)速，并減少中間傳動環(huán)節(jié)，簡化主軸箱。

（2）恒功率范圍要寬

2.2數(shù)控機床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求（3）具有4象限驅(qū)動能力

要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短。（4）具有位置控制能力

要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動時均可進行自動加、減速控制，并且加、減速時間要短。（5）具有較高的精度與剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低（6）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)2.2數(shù)控機床對主軸驅(qū)動系統(tǒng)的要求1、FANUC（法那科）公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)

從80年代開始，該公司已使用了交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)，直流驅(qū)動系統(tǒng)已被交流驅(qū)動系統(tǒng)所取代。目前三個系列交流主軸電動機為：S系列電動機，額定輸出功率范圍1.5～37KW；H系列電動機，額定輸出功率范圍1.5～22KW；P系列電動機，額定輸出功率范圍3.7～37KW。

該公司交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)的特點為：①采用為處理器控制技術(shù)，進行矢量計算，從而實現(xiàn)最佳控制。②主回路采用晶體管PWM逆變器，使電動機電流非常接近正弦波性。③具有主軸定向控制、數(shù)字和模擬輸入接口等功能。二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)2.3常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹2、SIEMENS（西門子）公司主軸驅(qū)動系統(tǒng)

SIEMENS公司生產(chǎn)的直流主軸電動機有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個系列，與這四個系列電動機配套的6RA24、6RA27系列驅(qū)動裝置采用晶閘管控制。

80年代初期，該公司又推出了1PH5和1PH6兩個系列的交流主軸電動機，功率范圍為3～100KW。驅(qū)動裝置為6SC650系列交流主軸驅(qū)動裝置或6SC611A（SIMODRIVE611A）主軸驅(qū)動模塊，主回路采用晶體管SPWM變頻器控制的方式，具有能量再生制動功能。另外，采用為處理器80186可進行閉環(huán)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩控制及磁場計算，從而完成矢量控制。同過選件實現(xiàn)C軸進給控制，在不需要CNC的幫助下，實現(xiàn)主軸的定位控制。二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)2.3常用的主軸驅(qū)動系統(tǒng)介紹

驅(qū)動系統(tǒng)包括主軸驅(qū)動器和主軸電動機。數(shù)控機床主軸的無級調(diào)速則是由主軸驅(qū)動器完成。

主軸驅(qū)動系統(tǒng)分為直流驅(qū)動系統(tǒng)和交流驅(qū)動系統(tǒng)，目前數(shù)控機床的主軸驅(qū)動多采用交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)，即交流主軸電動機配備變頻器或主軸伺服驅(qū)動器控制的方式。二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)2.4主軸驅(qū)動系統(tǒng)的分類

（1）直流主軸驅(qū)動裝置

直流主軸電動機的結(jié)構(gòu)與永磁式伺服電動機不同，要求能輸出大的功率，所以一般是他磁式。為縮小體積，改善冷卻效果，以免電動機過熱，常采用軸向強迫風冷或采用熱管冷卻技術(shù)。

（2）交流主軸驅(qū)動裝置①交流異步伺服系統(tǒng)②交流同步伺服系統(tǒng)二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)

當主軸伺服系統(tǒng)發(fā)生故障時，通常有三種表現(xiàn)形式：CRT或操作面板上顯示報警內(nèi)容或報警信息；在主軸驅(qū)動裝置上用報警燈或數(shù)碼管顯示主軸驅(qū)動裝置的故障；主軸工作不正常，但無任何報警信息。

主軸伺服系統(tǒng)常見故障有：

(1)過載(2)轉(zhuǎn)速偏離指令值(3)主軸定位抖動(4)主軸振動或噪聲太大(5)主軸轉(zhuǎn)速與進給不匹配

(6)外界干擾2.5主軸伺服系統(tǒng)故障診斷二、主軸驅(qū)動系統(tǒng)（1）外界干擾

故障現(xiàn)象：主軸在運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)隨機和無規(guī)律性的振動或轉(zhuǎn)動。

原因分析：主軸速度指令信號或反饋信號受到電磁波、供電線路或信號傳輸干擾而出現(xiàn)誤動作。

檢查方法：令主軸轉(zhuǎn)速指令為零，觀察主軸是否有往復(fù)擺動，或通過調(diào)整零速平衡和漂移補償看故障能否消除。

2.5主軸伺服系統(tǒng)故障診斷（2）過載

故障現(xiàn)象：主軸電動機過熱、主軸驅(qū)動裝置顯示過電流報警等

原因分析：切削用量過大，主軸頻繁正、反轉(zhuǎn)，主軸潤滑不良造成軸承咬死或軸承預(yù)緊力過大、電動機冷卻系統(tǒng)不良或內(nèi)置溫控元件失效、動力連線接觸不良等，主軸伺服系統(tǒng)和CNC裝置通過檢測，顯示過載報警。

檢查方法：采用常規(guī)檢查法針對上述部位逐一進行檢查。采取措施：保持主軸電機通風系統(tǒng)良好，保持過濾網(wǎng)清潔；檢查動力線接線端子接觸情況，按設(shè)備操作規(guī)程正確合理操作和維護保養(yǎng)設(shè)備。2.5主軸伺服系統(tǒng)故障診斷（3）主軸定位抖動

故障現(xiàn)象：主軸在準停時發(fā)生抖動

原因分析：產(chǎn)生原因因?qū)崿F(xiàn)準停的方式不同而異，主軸準停有三種實現(xiàn)方式：

（1）機械準?？刂?，定位抖動多為定位機械執(zhí)行機構(gòu)不到位，定位盤松動或有間隙引起；

（2）磁性傳感器的電氣準?？刂?，定位抖動多為傳感器和發(fā)磁體之間間隙發(fā)生變化或傳感器失靈引起。

（3）編碼器型的準?？刂?，由于編碼器的污染引起靈敏度下降或連接松動也會造成定位抖動。

此外主軸定位有一個減速過程，如果減速或增益系數(shù)設(shè)置不當，會引起主軸定位抖動。檢查方法：根據(jù)定位方式不同，主要檢查各定位、減速檢測元件的工作狀況和安裝固定情況，核對減速或增益系數(shù)設(shè)置值等采取措施：保證定位元件運轉(zhuǎn)靈活，檢測元件穩(wěn)定可靠。2.5主軸伺服系統(tǒng)故障診斷（4）主軸轉(zhuǎn)速與進給不匹配故障現(xiàn)象：當進行螺紋切削或用每轉(zhuǎn)進給指令切削時，會出現(xiàn)停止進給，主軸仍繼續(xù)運轉(zhuǎn)的故障或加工螺紋出現(xiàn)亂牙現(xiàn)象。原因分析：進行螺紋加工要求主軸與進給嚴格保持主軸轉(zhuǎn)一圈刀具進給一個螺紋導程的關(guān)系，而這必須依靠主軸上的脈沖編碼器進行檢測反饋信息。若編碼器或連接電纜有問題，會引起上述故障。檢查方法：1.CRT畫面有報警顯示。

2.通過CRT調(diào)用機床數(shù)據(jù)或I/O狀態(tài)，觀察編碼器的信號線的

通斷狀態(tài)。

3.取消主軸與進給的同步配合，即用每分鐘進給指令代替每

轉(zhuǎn)進給來執(zhí)行程序，觀察故障是否消失。采取措施：更換、維修編碼器，檢查電纜接線情況及編碼器安裝是否松

動，特別注意信號線的防干擾措施。2.5主軸伺服系統(tǒng)故障診斷（5）轉(zhuǎn)速偏離指令值故障現(xiàn)象：主軸轉(zhuǎn)速超過技術(shù)要求所規(guī)定的指令值范圍原因分析：電動機負載過大引起轉(zhuǎn)速降低或低速極限值設(shè)定太小，造成主軸電機過載。CNC系統(tǒng)輸出的主軸轉(zhuǎn)速模擬量（通常為0—+-10V）沒有達到與轉(zhuǎn)速指令對應(yīng)的值。測速裝置有故障或速度反饋信號斷線。主軸驅(qū)動裝置故障，導致速度控制單元錯誤輸出。檢查方法：（1）空載運轉(zhuǎn)主軸，檢測比較實際轉(zhuǎn)速值與指令值，判斷故障是否由負載過大引起。（2）檢查速度反饋裝置及電纜，調(diào)節(jié)速度反饋量的大小，使實際主軸轉(zhuǎn)速達到指令值。（3）檢查信號電纜的連接情況，調(diào)整有關(guān)參數(shù)使CNC系統(tǒng)輸出的模擬量與轉(zhuǎn)速指令值相對應(yīng)。采取措施：更換、維修損壞的部件、調(diào)整的關(guān)參數(shù)2.5主軸伺服系統(tǒng)故障診斷（6）主軸異常噪聲及振動原因分析：首先要區(qū)別異常噪聲及振動發(fā)生在主軸機械部分還是在電氣驅(qū)動部分。在減速過程中發(fā)生一般是又驅(qū)動裝置造成的，如交流驅(qū)動中的再生回路故障。在恒轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生，可通過觀察主軸電動機自由停車過程中是否有噪音和振動的來區(qū)別，如存在，則主軸機械部分有問題檢查方法：檢查振動周期是否與轉(zhuǎn)速有關(guān)。如無關(guān)，一般是主軸驅(qū)動裝置未調(diào)整好；如有關(guān)，應(yīng)檢查主軸機械部分是否良好，測速裝置是否不良。2.5主軸伺服系統(tǒng)故障診斷（7）主軸電動機不轉(zhuǎn)原因分析：

CNC系統(tǒng)至主軸驅(qū)動裝置除了轉(zhuǎn)速模擬量控制信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24V繼電器線圈電壓；主軸驅(qū)動裝置故障；主軸電動機故障。檢查方法：檢查CNC系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出；檢查能使信號是否接通。通過CRT觀察I/O狀態(tài)，分析機床PLC圖形（或流程圖），以確定主軸的啟動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足。2.5主軸伺服系統(tǒng)故障診斷三、進給伺服系統(tǒng)3.1

進給驅(qū)動系統(tǒng)概述

進給驅(qū)動系統(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)控機床的檔次，因此，在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷程中，進給驅(qū)動系統(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，是通過進給驅(qū)動系統(tǒng)來驅(qū)動機械執(zhí)行部件，最終實現(xiàn)機床精確的進給運動的。

數(shù)控機床的進給驅(qū)動系統(tǒng)是一種位置隨動與定位系統(tǒng)，它的作用是快速、準確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運動命令，精確地控制機床進給傳動鏈的坐標運動。它的性能決定了數(shù)控機床的許多性能，如最高移動速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。3.2數(shù)控機床對進給驅(qū)動系統(tǒng)的要求（1）調(diào)速范圍要寬；（2）定位精度要高；（3）快速響應(yīng)，無超調(diào)；（4）低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強；（5）可靠性高；三、進給伺服系統(tǒng)3.3進給驅(qū)動系統(tǒng)的分類按執(zhí)行元件的類別，可分為：步進電動機、直流電動機、交流電動機進給驅(qū)動系統(tǒng)；按有無檢測元件和反饋環(huán)節(jié)，可分為為開環(huán)、閉環(huán)控制兩類。

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反饋元件組成了反饋系統(tǒng)。開環(huán)控制一般采用步進電動機作為驅(qū)動元件，沒有位置和速度反饋控制回路。閉環(huán)控制一般采用伺服電動機作為驅(qū)動元件，根據(jù)位置檢測元件所處在數(shù)控機床不同的位置，它可以分為半閉環(huán)、全閉環(huán)和混合閉環(huán)三種。三、進給伺服系統(tǒng)步進驅(qū)動系統(tǒng)簡單來說，包括有步進電動機和步進驅(qū)動器。步進電機是利用電磁鐵的作用原理，將脈沖信號轉(zhuǎn)換為線位移或角位移的電機。每來一個電脈沖，步進電機轉(zhuǎn)動一定角度，帶動機械移動一小段距離。特點:

(1)來一個脈沖，轉(zhuǎn)一個步距角。

(2)控制脈沖頻率，可控制電機轉(zhuǎn)速。

(3)改變脈沖順序，可改變轉(zhuǎn)動方向。（1）步進電動機驅(qū)動的進給系統(tǒng)

步進電動機驅(qū)動的進給系統(tǒng)優(yōu)點：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，無漂移和無積累定位誤差的優(yōu)點，能跟蹤一定頻率范圍的脈沖列，可作同步電動機使用。缺點：①由于步進電動機基本上是用開環(huán)系統(tǒng)，精度不高，不能應(yīng)用于中高檔數(shù)控機床；②步進電動機耗能大，速度低(遠不如交、直流電動機)。因此，目前步進電動機僅用于小容量、低速、精度要求不高的場合，如經(jīng)濟型數(shù)控，打印機、繪圖機等計算機的外部設(shè)備。（2）伺服電動機驅(qū)動的進給系統(tǒng)伺服電動機可分為兩類：

伺服電動機又稱執(zhí)行電動機。其功能是將輸入的電壓控制信號轉(zhuǎn)換為軸上輸出的角位移和角速度，驅(qū)動控制對象。交流伺服電動機直流伺服電動機

伺服電動機可控性好，反應(yīng)迅速。是自動控制系統(tǒng)和計算機外圍設(shè)備中常用的執(zhí)行元件。伺服電動機驅(qū)動的進給系統(tǒng)3.4進給驅(qū)動系統(tǒng)的組成驅(qū)動裝置——接受CNC等發(fā)出的指令，經(jīng)過功率放大后，驅(qū)動電動機旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速的大小由指令控制。執(zhí)行元件——步進電動機/直流電動機/交流電動機。傳動機構(gòu)——減速裝置和滾珠絲杠檢測元件及反饋電路——速度反饋和位置反饋，有旋轉(zhuǎn)變壓器、光電編碼器和光柵等。3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例常見故障

當進給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,通常有三種表現(xiàn)形式：在CRT或操作面板上顯示報警內(nèi)容或報警信息，在進給伺服驅(qū)動單元上用報警燈或數(shù)碼管顯示驅(qū)動單元故障；進給運動不正常，但無任何報警信息

。（1）超程

當進給運動超過由軟件設(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)生超程報警。產(chǎn)生原因常見有三種：編程不當，當工件坐標系沒設(shè)定或沒調(diào)用刀補，應(yīng)運行如G00X100.Y100；容易出現(xiàn)起程。操作不當，如在JOG方式回參考點，對刀錯誤，刀補值設(shè)定錯誤，刀架離參考點太近就進行手動反回參考點容易出現(xiàn)超程。出現(xiàn)減速開關(guān)失靈、參數(shù)設(shè)置不合理等造成回不到參考點故障也會出現(xiàn)超程。

3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例（

2）過載

當進給運動的負載過大，頻繁正、反向運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上顯示伺服電動機過載、過熱或過流等報警信息。同時，在強電柜中的進給驅(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。3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例（3）竄動

在進給時出現(xiàn)竄動現(xiàn)象：①測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等；②速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾；③接線端子接觸不良，如螺釘松動等。

當竄動發(fā)生在由正方向運動與反向運動的換向瞬間時，一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。

3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例（

4）爬行

發(fā)生在起動加速段或低速進給時，一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負載過大等因素所致。

尤其要注意的是：伺服電動機和滾珠絲杠聯(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)動與伺服電動機的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進給運動忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例（5）機床出現(xiàn)振動

機床以高速運行時，可能產(chǎn)生振動，這時就會出現(xiàn)過流報警。機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。3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例

（6）伺服電動機不轉(zhuǎn)

伺服電動機不轉(zhuǎn)，常用診斷方法有：①檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出；②檢查使能信號是否接通。通過CRT觀察I/O狀態(tài)，分析機床PLC梯形圖(或流程圖)，以確定進給軸的起動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；③對帶電磁制動的伺服電動機，應(yīng)檢查電磁制動是否釋放；④進給驅(qū)動單元故障；⑤伺服電動機故障。3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例（7）位置誤差

當伺服軸運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：

①系統(tǒng)設(shè)定的允差范圍?。?/p>

②伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當；

③位置檢測裝置有污染；

④進給傳動鏈累積誤差過大；

⑤主軸箱垂直運動時平衡裝置(如平衡液壓缸等)不穩(wěn)。3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例（8）漂移

當指令值為零時，坐標軸仍移動，從而造成位置誤差。通過誤差補償和驅(qū)動單元的零速調(diào)整來消除。（9）機械傳動部件的間隙與松動

在數(shù)控機床的進給傳動鏈中，常常由于傳動元件的鍵槽與鍵之間的間隙使傳動受到破壞，因此，除了在設(shè)計時慎重選擇鍵聯(lián)結(jié)機構(gòu)之外，對加工和裝配必須進行嚴查。在裝配滾珠絲杠時應(yīng)當檢查軸承的預(yù)緊情況，以防止?jié)L珠絲杠的軸向竄動，因為游隙也是產(chǎn)生明顯傳動間隙的另一個原因。

3.5進給伺服系統(tǒng)的常見故障及診斷實例四、位置檢測元件4.1數(shù)控機床對檢測元件要求

位置檢測裝置是數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的重要組成部分。它的作用是檢測位移和速度，發(fā)送反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制。數(shù)控機床的加工精度主要由檢測系統(tǒng)的精度決定。不同類型的數(shù)控機床，對位置檢測元件，檢測系統(tǒng)的精度要求和被測部件的最高移動速度各不相同。2023/7/842對檢測元件的要求：（1）壽命長，可靠性要高，抗干擾能力強。（2）滿足精度、速度和測量范圍的要求。（3）使用維護方便，適合機床的工作環(huán)境。（4）易于實現(xiàn)高速的動態(tài)測量和處理，易于實現(xiàn)自動化。（5）成本低。2023/7/8444.2位置檢測裝置的分類1、從檢測的信號分

直線型回轉(zhuǎn)型

2、從傳感器輸出信號分模擬式

數(shù)字式直線感應(yīng)同步器、長光柵、長磁柵、激光干涉儀旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵、圓磁柵、編碼盤光柵檢測裝置、脈沖編碼盤旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器（1）直接測量

直接測量是將直線型檢測裝置安裝在移動部件上，用來直接測量工作臺的直線位移，作為全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋信號，而構(gòu)成位置閉環(huán)控制。其優(yōu)點是準確性高、可靠性好，缺點是測量裝置要和工作臺行程等長，所以在大型數(shù)控機床上受到一定限制。（2）間接測量

它是將旋轉(zhuǎn)型檢測裝置安裝在驅(qū)動電機軸或滾珠絲杠上，通過檢測轉(zhuǎn)動件的角位移來間接測量機床工作臺的直線位移，作為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋用。優(yōu)點是測量方便、無長度限制。缺點是測量信號中增加了由回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的傳動鏈誤差，從而影響了測量精度。3.

直接測量和間接測量（1）增量式測量

在輪廓控制數(shù)控機床上多采用這種測量方式，增量式測量只測相對位移量，如測量單位為0.001mm，則每移動0.001mm就發(fā)出一個脈沖信號，其優(yōu)點是測量裝置較簡單，任何一個對中點都可以作為測量的起點，而移距是由測量信號計數(shù)累加所得，但一旦計數(shù)有誤，以后測量所得結(jié)果完全錯誤。

（2）絕對式測量

絕對式測量裝置對于被測量的任意一點位置均由固定的零點標起，每一個被測點都有一個相應(yīng)的測量值。測量裝置的結(jié)構(gòu)較增量式復(fù)雜，如編碼盤中，對應(yīng)于碼盤的每一個角度位置便有一組二進制位數(shù)。顯然，分辨精度要求愈高，量程愈大，則所要求的二進制位數(shù)也愈多，結(jié)構(gòu)就愈復(fù)雜。4.增量式測量和絕對式測量用于位置檢測的有光柵、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)速檢測的有測速發(fā)電動機或光電編碼器等。4.2

常用的位置檢測元件

（1）光柵

光柵利用光的透射、衍射原理，通過光敏元件測量莫爾條紋移動的數(shù)量來測量機床工作臺的位移量。一般用于機床數(shù)控系統(tǒng)的閉環(huán)控制。光柵主要由標尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。透射光柵測量系統(tǒng)原理如圖所示，它由光源、透鏡、標尺光柵、指示光柵、光敏元件和信號處理電路組成。2023/7/848（2）旋轉(zhuǎn)變壓器

旋轉(zhuǎn)變壓器又稱分解器，是一種控制用的微電機，它將機械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關(guān)系的電信號的一種間接測量裝置。

（3）光電脈沖編碼器

工作原理：當光電碼盤隨工作軸一起轉(zhuǎn)動時，光源通過聚光鏡，透過光電碼盤和光欄板形成忽明忽暗的光信號，光敏元件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過信號處理電路的整形、放大、分頻、計數(shù)、譯碼后輸出或顯示。

2023/7/851

（4）感應(yīng)同步器

感應(yīng)同步器與旋轉(zhuǎn)變壓器一樣，是利用電磁耦合原理，將位移或轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)化成電信號的位置檢測裝置。

按其運動形式和結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為旋轉(zhuǎn)式（或稱圓盤式）和直線式兩種。前者用來檢測轉(zhuǎn)角位移，用于精密轉(zhuǎn)臺，各種回轉(zhuǎn)伺服系統(tǒng)；后者用來檢測直線位移，用于大型和精密機床的自動定位，位移數(shù)字顯示和數(shù)控系統(tǒng)中，兩者工作原理和工作方式相同。

2023/7/852（5）磁尺磁尺由磁性標尺，磁頭和檢測電路組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。

祝大家學習愉快！謝謝觀看/歡迎下載BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH最易