E-3-10-數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸無(wú)法精停的故障

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸無(wú)法精停的故障CNCMachineFeedShaftCanNotStopTheFault所屬課程：《數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修》授課教師：林顯新E-3-10一、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給軸精停的意義機(jī)床出現(xiàn)無(wú)法精確停車的故障時(shí)，并且機(jī)床各進(jìn)給軸在未達(dá)到設(shè)定位置時(shí)就停止并且系統(tǒng)、電機(jī)不再伺服跟蹤位置，無(wú)法準(zhǔn)確到達(dá)準(zhǔn)確位置。二、進(jìn)給軸的定位方式三、進(jìn)給軸無(wú)法精停的故障機(jī)床各進(jìn)給軸在未達(dá)到設(shè)定位置時(shí)就停止，而且停止時(shí)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(bào)警。在用激光校對(duì)機(jī)床定位精度后發(fā)現(xiàn)各進(jìn)給軸移動(dòng)定位時(shí)并沒(méi)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(jī)出現(xiàn)；并且系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)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(bào)警。考慮到故障現(xiàn)象特殊性，因此決定從機(jī)床自動(dòng)控制原理開(kāi)始后分析。四、無(wú)法精停故障分析1.由位置插補(bǔ)器給出位置給定值并和位置檢測(cè)環(huán)反饋回的實(shí)際位置值進(jìn)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(hào)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(hào)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(jī)。當(dāng)實(shí)際位置與設(shè)定位置產(chǎn)生偏差時(shí)，位置控制器給出速度指令并逐級(jí)傳導(dǎo)至電流控制器產(chǎn)生電流控制電機(jī)。由于位置控制環(huán)處于整個(gè)控制的最外環(huán)，因此位置環(huán)參數(shù)的變化對(duì)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(huì)影響到外環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性。四、無(wú)法精停故障分析2.電機(jī)上安裝有編碼器通過(guò)傳動(dòng)比計(jì)算得到電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周移動(dòng)的距離我們稱為半閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)，在各數(shù)控軸與導(dǎo)軌平行位置上另外還安裝光柵尺，其移動(dòng)距離等于該軸的實(shí)際移動(dòng)距離我們稱為閉環(huán)測(cè)量系統(tǒng)。由于電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)需要經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳導(dǎo)才能實(shí)現(xiàn)直線移動(dòng)，而機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不可避免的會(huì)產(chǎn)生間隙，從而導(dǎo)致半閉環(huán)與全閉環(huán)測(cè)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(jìn)給軸停止后驅(qū)動(dòng)伺服使能也隨之被撤掉了，分析認(rèn)為是數(shù)控系統(tǒng)的到位夾緊功能生效，導(dǎo)致使能信號(hào)被復(fù)位，進(jìn)而使整個(gè)伺服放大環(huán)節(jié)失效。此時(shí)進(jìn)給軸位置即使沒(méi)到位，系統(tǒng)也會(huì)將跟隨誤差及未移動(dòng)距離復(fù)位，同時(shí)撤除系統(tǒng)伺服使能。這樣就造成了機(jī)床實(shí)際移動(dòng)位置與設(shè)定位置跟隨誤差雖然還存在，但是隨著驅(qū)動(dòng)使能被復(fù)位，系統(tǒng)跟隨誤差也被同時(shí)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(duì)定位精度，反復(fù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)依然沒(méi)能精確停在設(shè)定位置，而是在設(shè)定位置±1mm內(nèi)來(lái)回?cái)[動(dòng)。而且機(jī)床在放松后，各進(jìn)給軸即使不運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)也始終無(wú)法消除跟隨誤差并且無(wú)法精停在一個(gè)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(cè)量系統(tǒng)。清洗數(shù)顯鋼帶及讀數(shù)頭，重新對(duì)讀數(shù)頭進(jìn)行固定，故障消除。六、故障總結(jié)根據(jù)上述的實(shí)驗(yàn)及檢測(cè)結(jié)果，分析認(rèn)為由于第一檢測(cè)系統(tǒng)位置環(huán)(光柵尺測(cè)量系統(tǒng))與第二檢測(cè)系統(tǒng)位置環(huán)(電機(jī)編碼器測(cè)量系統(tǒng))之間間隙過(guò)大，在檢測(cè)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(dòng)。由于存在較大間隙導(dǎo)致位置環(huán)產(chǎn)生超調(diào)，使進(jìn)給軸漂移不能定位，進(jìn)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(wèn)題原因出在間隙過(guò)大，伺服時(shí)位置環(huán)超調(diào)。決定從速度環(huán)入手，增大驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)速度環(huán)積分時(shí)間常數(shù)，減少軸運(yùn)動(dòng)時(shí)的過(guò)沖，增加速度環(huán)剛性。數(shù)字控制系統(tǒng)一般有三個(gè)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