E-3-10-數(shù)控機床進給軸無法精停的故障

數(shù)控機床進給軸無法精停的故障CNCMachineFeedShaftCanNotStopTheFault所屬課程：《數(shù)控機床故障診斷與維修》授課教師：林顯新E-3-10一、數(shù)控機床進給軸精停的意義機床出現(xiàn)無法精確停車的故障時，并且機床各進給軸在未達到設(shè)定位置時就停止并且系統(tǒng)、電機不再伺服跟蹤位置，無法準確到達準確位置。二、進給軸的定位方式三、進給軸無法精停的故障機床各進給軸在未達到設(shè)定位置時就停止，而且停止時的定位誤差已經(jīng)超出設(shè)定的系統(tǒng)誤差，但是數(shù)控系統(tǒng)不再伺服也不報警。在用激光校對機床定位精度后發(fā)現(xiàn)各進給軸移動定位時并沒有停在設(shè)定位置上，并且所停位置距設(shè)定位置在±1mm內(nèi)隨機出現(xiàn)；并且系統(tǒng)沒有報警。檢查到位允差為粗停0.04mm精停0.02mm，減小粗停到位允差到0.01mm后現(xiàn)象依舊，而且系統(tǒng)依然不報警。考慮到故障現(xiàn)象特殊性，因此決定從機床自動控制原理開始后分析。四、無法精停故障分析1.由位置插補器給出位置給定值并和位置檢測環(huán)反饋回的實際位置值進行比較后，給出位置偏差值被傳到位置控制器；由位置控制器放大后得到位置的速度給定信號再與速度反饋疊加后得出速度偏差值，將速度偏差值傳給速度控制器；經(jīng)由速度控制器放大信號傳到電流控制器，最終由電流控制器給出電流控制伺服電機。當實際位置與設(shè)定位置產(chǎn)生偏差時，位置控制器給出速度指令并逐級傳導至電流控制器產(chǎn)生電流控制電機。由于位置控制環(huán)處于整個控制的最外環(huán)，因此位置環(huán)參數(shù)的變化對控制系統(tǒng)的影響最大。但是如果內(nèi)環(huán)特性太差不能滿足要求，也會影響到外環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。四、無法精停故障分析2.電機上安裝有編碼器通過傳動比計算得到電機每旋轉(zhuǎn)一周移動的距離我們稱為半閉環(huán)測量系統(tǒng)，在各數(shù)控軸與導軌平行位置上另外還安裝光柵尺，其移動距離等于該軸的實際移動距離我們稱為閉環(huán)測量系統(tǒng)。由于電機轉(zhuǎn)動需要經(jīng)過機械傳動機構(gòu)傳導才能實現(xiàn)直線移動，而機械傳動機構(gòu)不可避免的會產(chǎn)生間隙，從而導致半閉環(huán)與全閉環(huán)測量系統(tǒng)之間存在大小不同的間隙。五、故障診斷方法1.經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)在各進給軸停止后驅(qū)動伺服使能也隨之被撤掉了，分析認為是數(shù)控系統(tǒng)的到位夾緊功能生效，導致使能信號被復(fù)位，進而使整個伺服放大環(huán)節(jié)失效。此時進給軸位置即使沒到位，系統(tǒng)也會將跟隨誤差及未移動距離復(fù)位，同時撤除系統(tǒng)伺服使能。這樣就造成了機床實際移動位置與設(shè)定位置跟隨誤差雖然還存在，但是隨著驅(qū)動使能被復(fù)位，系統(tǒng)跟隨誤差也被同時復(fù)位的現(xiàn)象。五、故障診斷方法2.系統(tǒng)執(zhí)行M功能放松指令后各軸放松。再用激光校對定位精度，反復(fù)檢測發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)依然沒能精確停在設(shè)定位置，而是在設(shè)定位置±1mm內(nèi)來回擺動。而且機床在放松后，各進給軸即使不運動，系統(tǒng)也始終無法消除跟隨誤差并且無法精停在一個固定位置，而是不停的左右漂移，增加位置控制增益系數(shù)，故障消除。五、故障診斷方法3.改從外部著手檢查光柵尺測量系統(tǒng)。清洗數(shù)顯鋼帶及讀數(shù)頭，重新對讀數(shù)頭進行固定，故障消除。六、故障總結(jié)根據(jù)上述的實驗及檢測結(jié)果，分析認為由于第一檢測系統(tǒng)位置環(huán)(光柵尺測量系統(tǒng))與第二檢測系統(tǒng)位置環(huán)(電機編碼器測量系統(tǒng))之間間隙過大，在檢測到位置偏差后，系統(tǒng)給出速度指令向減少位置偏差方向移動。由于存在較大間隙導致位置環(huán)產(chǎn)生超調(diào)，使進給軸漂移不能定位，進而影響位置環(huán)靜態(tài)誤差，即系統(tǒng)剛性不足。但是靠增加位置環(huán)增益系數(shù)效果并不明顯，增加太多又使系統(tǒng)失穩(wěn)?？紤]到問題原因出在間隙過大，伺服時位置環(huán)超調(diào)。決定從速度環(huán)入手，增大驅(qū)動系統(tǒng)速度環(huán)積分時間常數(shù)，減少軸運動時的過沖，增加速度環(huán)剛性。數(shù)字控制系統(tǒng)一般有三個閉環(huán)系統(tǒng)，分別為位置環(huán)、速度環(huán)和電流環(huán)。由于位置環(huán)在最外面，所以一般有關(guān)系統(tǒng)精