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数控机床论文:数控机床伺服系统常见故障的诊断与处
理
【摘 要】:结合实际工作中数控机床的故障现象,分析了伺
服系统几类故障的原因及应对措施,并总结出了对于伺服系
统故障的一般处理方法,对数控工程技术人员有一定的参考
指导意义。
【关键词】:数控机床;伺服系统;故障现象;分析与处理
Fault Diagnosis and Treatment of CNC Machine Tool
Servo System
Abstract:In combination with numerical control machine
tool fault phenomenon , this paper analyzes several types of
servo systemfailure and relative measures and sums up the
dealing method of the general failure in the system , which
provides a reference for NCtechnician.
Key words:CNC machine tools;servo system;fault
phenomenon;analysis and processing.
数控机床产生的故障繁多,故障的诊断维修需要工程技
术人员了解、掌握多门学科的相关知识。现就数控机床伺服
进给系统常见故障的诊断分析与处理方法作一阐述。
1 超程
当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关设
定的硬限位时,就会发生超程报警,一般会在 CRT 上显示报
警内容。具体故障现象有两种情况:一是系统出错,提示某轴
硬件超程,原因可能是零件过大,不适合在此机床上加工或
者伺服的超程回路短路,这两种原因的排除措施分别为重新
考虑加工此零件的条件和检验超程回路,避免超程信号的误
输入;二是系统报警,提示某轴软超程,原因可能是程序错误
或刀具位置有误,排除措施是重新编制程序或重新对刀。
2 过载
当进给运动的负载过大,频繁正、反向运动以及传动链
润滑状态不良时,均会引起过载报警[1]。一般会在 CRT 上
显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。同时,在强
电柜中的进给驱动单元上、指示灯或数码管会提示驱动单元
过 载 、 过 电 流 等 信 息 。 具 体 故 障 原 因 见 表 1 。
3 窜动
在进给时出现窜动现象的原因如下:
1)测速信号不稳定,如测速装置故障、测速反馈信号干
扰等;
2)速度控制信号不稳定或受到干扰;
3)接线端子接触不良,如螺钉松动等。当窜动发生在由
正方向运动与反向运动的换向瞬间时,一般是由于进给传动
链的反向间隙或伺服系统增益过大所致,紧固螺钉或调整间
隙和增益能解决此故障。
4 爬行
在启动加速段或低速进给时发生爬行现象,产生原因可
能有进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低、外加
负载过大或联轴器的机械传动有故障,应通过听工作时的声
音、检查伺服的增益参数、校核工作负载和目测联轴器的外
形检查,根据具体情况做好机床润滑、依参数说明书正确设
置相应参数、改善切削条件或更换联轴器接触故障。
5 机床出现振动
机床在高速运行时,可能产生振动,设备出现过流报警。
机床振动问题一般属于速度问题,而机床速度的整个调节过
程是由速度调节器来完成的,即凡是与速度有关的问题,应
该先检查速度调节器,从给定信号、反馈信号及速度调节器
本身这三方面去查找故障。
例:一台配套某系统的加工中心,进给加工过程中,发现
x 轴有振动现象。
分析与处理:加工过程中坐标轴出现振动、爬行现象与多
种原因有关,故障可能是机械传动系统的原因,亦可能是伺
服进给系统的调整与设定不当等[1]。
为了判定故障原因,将机床操作方式置于手动,用手摇
脉冲发生器控制 x 轴进给,发现 x 轴仍有振动现象。在此方
式下,通过较长时间的移动,x 轴速度单元上 OVC 报警灯亮。
证明 x 轴伺服驱动器发生了过电流故障,根据以上现象,分
析可能的原因如下:1)负载过重;2)机械传动系统不良;3)位置
环增益过高;4)伺服不良等。
维修时通过互换法,确认故障原因出在直流伺服上。卸
下 x 轴,经检查发现 6 个电刷中有两个的弹簧已经烧断,造
成了电枢电流不平衡,使输出转矩不平衡。另外,发现的轴
承亦有损坏,故而引起 x 轴的振动与过电流。更换轴承与电
刷后,机床恢复正常。
6 伺服电动机不转
数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外,还有使
能控制信号,一般为 DC 24 V 继电器线圈电压[1]。伺服电
动机不转,常用诊断方法有:
1)检查数控系统是否有速度控制信号输出。
2)检查使能信号是否接通。通过 CRT 观察 I/O 状态,分
析机床 PLC 梯形图(或流程图),以确定进给轴的起动条件,
如润滑、冷却等是否满足。
3)对带电磁制动的伺服电动机,应检查电磁制动是否释
放。
4)进给驱动单元故障。
5)伺服电动机故障。例:一台配套某系统的进口立式加工
中心,在加工过程中发现某轴不能正常移动。
分析与处理:通过机床电气原理图分析,该机床采用的是
HSV—16 型交流伺服驱动。现场分析、观察机床动作,发现
运行程序后,测量其输出的速度信号和位置控制信号均正常。
在观察 PLC 状态,发现伺服允许信号没有输入。
对照“刀库给定值转换/定位控制”板原理图逐级测量,
最终发现该板上的模拟开关(型号 DG201)已损坏,更换同型
号备件后,机床恢复正常工作。
7 位置误差
当伺服轴运动超过位置允许误差时,数控系统就会产生
位置误差过大的报警,包括跟随误差、轮廓误差和定位误差
等 。 主 要 原 因 及 排 除 方 法 见 表 2 。
8 漂移
当指令值为零时,坐标轴仍移动,从而造成位置误差。
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南抖北快东卫
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