數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的故障維修

1、數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的故障與維修編輯條目11.30314次1人1個字號:大中小我來說兩句(0 前言:伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床設備中具有重要的地位,高性能的伺服系統(tǒng)可以提供靈活、方便、準確、快速的驅(qū)動。隨著技術(shù)的進步和整個工業(yè)的不斷發(fā)展,伺服驅(qū)動技術(shù)也取得了極大的進步,伺服系統(tǒng)已進入全數(shù)字化和交流化的時代。一、伺服系統(tǒng)的發(fā)展過程(一直流伺服技術(shù)伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過程。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動的電機類型分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。50年代,無刷電機和直流電機實現(xiàn)了產(chǎn)品化,并在計算機外圍設備和機械設備上獲得了廣泛的應用。70年代則是直流伺服電機的應用最為廣泛的時代。(二交流伺服技術(shù)從70年代

2、后期到80年代初期,隨著微處理器技術(shù)、大功率高性能半導體功率器件技術(shù)和電機永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價格比的日益提高,交流伺服技術(shù)交流伺服電機和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導產(chǎn)品。交流伺服驅(qū)動技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)領域?qū)崿F(xiàn)自動化的基礎技術(shù)之一,并將逐漸取代直流伺服系統(tǒng)。(三交直流伺服技術(shù)的比較直流伺服驅(qū)動技術(shù)受電機本身缺陷的影響,其發(fā)展受到了限制。直流伺服電機存在機械結(jié)構(gòu)復雜、維護工作量大等缺點,在運行過程中轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱,影響了與其連接的其他機械設備的精度,難以應用到高速及大容量的場合,機械換向器則成為直流伺服驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的瓶頸。交流伺服電機克服了直流伺服電機存在的電刷、換向器等機械部件所帶來的各

3、種缺點,特別是交流伺服電機的過負荷特性和低慣性更體現(xiàn)出交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)越性。所以交流伺服系統(tǒng)在工廠自動化等各個領域得到了廣泛的應用。從伺服驅(qū)動產(chǎn)品當前的應用來看,直流伺服產(chǎn)品正逐漸減少,交流伺服產(chǎn)品則日漸增加,市場占有率逐步擴大。在實際應用中,精度更高、速度更快、使用更方便的交流伺服產(chǎn)品已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。二、伺服系統(tǒng)的應用隨著市場競爭的日趨激烈,用戶對所需產(chǎn)品提出了更高的技術(shù)要求和更合理的性能價格比。伺服系統(tǒng)以其出色的性能滿足了各種產(chǎn)品制造廠家近乎苛刻的要求,從而能夠?qū)Ξa(chǎn)品的加工過程、加工工藝和綜合性能進行改造。在機電一體化設備上伺服系統(tǒng)的使用更加廣泛,幾乎工業(yè)生產(chǎn)的所有領域都成為伺服系統(tǒng)的應

4、用對象。三、伺服系統(tǒng)故障與維修(一主軸驅(qū)動系統(tǒng)的故障與維修1主軸轉(zhuǎn)速與進給不匹配當進行螺紋切削或用每轉(zhuǎn)進給切削時,會出現(xiàn)停止進給,主軸仍然運轉(zhuǎn)的故障。主軸有一個每轉(zhuǎn)一個的脈沖的反饋信號,一般為主軸編碼器有問題。2轉(zhuǎn)速偏移指令值3主軸異常噪聲及振動電氣驅(qū)動(在減速過程中發(fā)生、振動周期與轉(zhuǎn)速無關主軸機械(恒轉(zhuǎn)速自由停車、振動周期與轉(zhuǎn)速有關4主軸電動機不轉(zhuǎn):CNC是否有速度信號輸出;使能信號是否接通、CTR 觀察I/O狀態(tài)、分析PLC梯形圖以確定主軸的啟動條件(潤滑、冷卻主軸驅(qū)動故障:主軸電機故障。(二進給伺服系統(tǒng)的故障與維修1.超程當進給運動超過由軟件設定的軟限位或由限位開關設定的硬限位時,就會發(fā)

5、生超程報警,一般會在CRT上顯示報警內(nèi)容,根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書,即可排除故障,解除報警。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.竄動在進給時出現(xiàn)竄動現(xiàn)象:測速信號不穩(wěn)定,如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等;速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾;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。4.爬行發(fā)生在起動加速段或低速進給時,

6、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。5.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,即凡是與速度有關的問題,應該去查找速度調(diào)節(jié)器,因此振動問題應查找速度調(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。6.伺服電動機不轉(zhuǎn)數(shù)控系統(tǒng)至進給驅(qū)動單元除了速度控制

7、信號外,還有使能控制信號,一般為DC+24V繼電器線圈電壓。伺服電動機不轉(zhuǎn),常用診斷方法有:檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出;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;對帶電磁制動的伺服電動機,應檢查電磁制動是否釋放;進給驅(qū)動單元故障;伺服電動機故障。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:系統(tǒng)設定的允差范圍小;伺服系統(tǒng)增益設置不當;位置檢測裝置有污染;進給傳動鏈累積誤差過大;主軸箱垂直運動時平衡裝置(如平衡液壓缸等不穩(wěn)

8、。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.回參考點故障有找不到和找不準參考點兩種故障。前者主要是回參考點減速開關產(chǎn)生的信號或零標志脈沖信號失效所導致,可以用示波器檢測信號;后者是參考點開關擋塊位置設置不當引起,只要重新調(diào)整即可。(三數(shù)控機床坐標軸的移動定位是由位置伺服系統(tǒng)來完成的。位置伺服系統(tǒng)一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制。(半閉環(huán)控制的特點就是任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障都可能導致系統(tǒng)定位不準確、不穩(wěn)定或失效。診斷定位故障環(huán)節(jié)就成為維修的關鍵。根據(jù)伺服系統(tǒng)的控制原理和系統(tǒng)接口的特性,對系統(tǒng)進行分解判斷,已成為行之有效的方法。下面主要介紹了位置環(huán)和速度

9、環(huán)診斷方法。1 位置環(huán)故障診斷如果位置伺服系統(tǒng)的位置反饋和速度反饋各自采用一個反饋器件,可以斷開位置環(huán)的控制作用,讓速度環(huán)單獨運行,以便判斷故障出自位置環(huán)還是速度環(huán)。斷開位置環(huán)的控制作用,可以采用兩種方法:1機械斷開,即斷開位置反饋編碼器與伺服電動機之間的傳動連接。2電氣斷開,即斷開位置反饋編碼器與系統(tǒng)的連接。在位置開環(huán)狀態(tài)下進行維修測試時,不允許給被測試軸任何方式的移動指令,否則將引起伺服電動機失控。如果位置反饋和速度反饋由一只反饋元件完成,位置反饋信號經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變?yōu)樗俣瓤刂菩盘?則要根據(jù)系統(tǒng)硬件具體特性和故障信息作出靈活判斷。2 速度環(huán)故障診斷在速度開環(huán)的方式下,對速度控制單元進行測試。該方法需要對系統(tǒng)硬件較熟悉,以避免誤操作損壞部件。3電流環(huán)是