伺服系統(tǒng)故障診斷與維修

第4章

伺服系統(tǒng)的故障診斷及維修4.1伺服系統(tǒng)

數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是以直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，習(xí)慣上又稱(chēng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它接受來(lái)自數(shù)控裝置的位移、速度指令，經(jīng)變換、調(diào)節(jié)和放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，轉(zhuǎn)化為各進(jìn)給軸及主軸的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，是聯(lián)系數(shù)控裝置(CNC)和機(jī)床的中間環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。

4.1.1伺服系統(tǒng)工作原理半閉環(huán)伺服系統(tǒng)機(jī)械執(zhí)行部件電機(jī)實(shí)際位置反饋位置/速度檢測(cè)與反饋+位置調(diào)節(jié)位置控制單元-CNC插補(bǔ)指令速度控制單元速度調(diào)節(jié)+-實(shí)際速度反饋電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電流反饋+-

如圖所示是數(shù)控機(jī)床的半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，反饋信號(hào)取自伺服電機(jī)，通過(guò)采樣其旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測(cè)，而不是直接檢測(cè)最終運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置

全閉環(huán)伺服系統(tǒng)+位置調(diào)節(jié)位置控制單元-CNC插補(bǔ)指令速度控制單元速度調(diào)節(jié)+-實(shí)際速度反饋電流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電流反饋+-速度檢測(cè)與反饋位置檢測(cè)與反饋實(shí)際位置反饋機(jī)械執(zhí)行部件電機(jī)4.1.1伺服系統(tǒng)工作原理如圖所示是數(shù)控機(jī)床的全閉環(huán)伺服系統(tǒng)，位置反饋信號(hào)取自最終運(yùn)動(dòng)部件，直接采樣其直線位移信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。

1.檢測(cè)信號(hào)的反饋形式（1）.轉(zhuǎn)速、位置信號(hào)檢測(cè)、處理分離（2）.轉(zhuǎn)速、位置信號(hào)處理均由CNC完成（3）.

轉(zhuǎn)速、位置信號(hào)處理分離(4).數(shù)字式伺服系統(tǒng)2.數(shù)控機(jī)床對(duì)伺服系統(tǒng)的要求（1）精度高（2）調(diào)速范圍寬（3）快速響應(yīng)（4）低速大轉(zhuǎn)矩4.1.2常用檢測(cè)反饋元件檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床閉環(huán)伺服系統(tǒng)的重要組成部分。它的主要作用是檢測(cè)位移和速度，并發(fā)出反饋信號(hào)。檢測(cè)系統(tǒng)的精度和數(shù)控機(jī)床的加工精度緊密相關(guān)，高精度的數(shù)控機(jī)床必須有高精度的檢測(cè)元件作為保證。1.旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器是一種常用的角位移檢測(cè)元件，由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，且其精度能滿足一般的檢測(cè)要求，因此曾被廣泛應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上。

殼體旋轉(zhuǎn)變壓器本體定子附加變壓器定子附加變壓器原邊線圈附加變壓器轉(zhuǎn)子線圈附加變壓器次邊線圈旋轉(zhuǎn)變壓器本體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸無(wú)刷式旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出為模擬量信號(hào)，精度不如數(shù)字量輸出的檢測(cè)元件，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固、耐熱、耐沖擊、抗干擾、信號(hào)輸出幅度大、成本低，適用于惡劣環(huán)境。

2.旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，用于角位移的測(cè)量，同時(shí)也作為速度檢測(cè)裝置旋轉(zhuǎn)編碼器光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)構(gòu)如圖所示。在一個(gè)圓盤(pán)的圓周上刻有相等間距的線紋，稱(chēng)為圓光柵。圓光柵和工作軸一起旋轉(zhuǎn)。與圓光柵相對(duì)的，平行放置一個(gè)固定的扇形薄片，稱(chēng)為指示光柵。上面制有相差1/4節(jié)距的兩個(gè)狹縫，稱(chēng)為辨向狹縫。此外，還有一個(gè)零位狹縫（一轉(zhuǎn)發(fā)出一個(gè)脈沖）。光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出波形如圖所示，A和B信號(hào)的相位相差90°，經(jīng)放大整形后成為方波形信號(hào)。通過(guò)判斷A、B兩相信號(hào)的相位，可以確定電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，通過(guò)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)，可以知道電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度。格雷碼盤(pán)二進(jìn)制編碼盤(pán)絕對(duì)式旋轉(zhuǎn)編碼器是一種直接編碼、直接測(cè)量的檢測(cè)裝置，它能指示絕對(duì)位置，沒(méi)有累積誤差。二進(jìn)制碼盤(pán)的計(jì)數(shù)圖案的改變按二進(jìn)制規(guī)律變化。格雷碼的計(jì)數(shù)圖案的切換每次只改變一位，誤差可以控制在一個(gè)單位內(nèi)。

型號(hào)分辨率(ppr)絕對(duì)/增量型號(hào)分辨率(ppr)絕對(duì)/增量αiA16000

16000000絕對(duì)βiA6465536(216)絕對(duì)αiA10001000000絕對(duì)αiM4096主軸用編碼器（不帶一轉(zhuǎn)信號(hào)）αiI10001000000增量αiMZ4096主軸用編碼器（帶一轉(zhuǎn)信號(hào)）βiA128131072(217)絕對(duì)αiBZ360000內(nèi)裝主軸用編碼器（帶一轉(zhuǎn)信號(hào)）αiCZ3600000高精度輪廓控制用編碼器（帶一轉(zhuǎn)信號(hào)）FANUC控制用編碼器

型號(hào)中字母“A”表示絕對(duì)值編碼器，字母“I”的為增量式編碼器。FANUC編碼器并沒(méi)有輸出常見(jiàn)的A、B、Z、

并行六脈沖信號(hào)，只有兩根信號(hào)線RD、*RD，這是串行輸出，編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)裝置之間有專(zhuān)門(mén)的通訊協(xié)議，為串行編碼器。由于編碼器是光電元件，在使用過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：編碼器安裝后的徑向跳動(dòng)要小于0.1mm；編碼器安裝環(huán)境不能有強(qiáng)烈的振動(dòng)，避免敲擊；編碼器不能承受過(guò)大的徑向力；編碼器安裝環(huán)境不能有嚴(yán)重的粉塵、油霧污染。

3.光柵尺海德漢公司的封閉式直線光柵尺

光柵尺是高精度的直線位移測(cè)量元件，在高精度的數(shù)控機(jī)床上，常使用光柵尺作為位置檢測(cè)裝置。海德漢封閉式直線光柵尺結(jié)構(gòu)示意圖光柵尺由標(biāo)尺光柵和掃描單元兩部分組成，鋁制外殼可以保護(hù)光柵尺、掃描單元和軌道免受灰塵、切屑和切削液的影響。標(biāo)尺光柵一般安裝在機(jī)床的活動(dòng)部件上，如工作臺(tái)。掃描單元安裝在機(jī)床固定部件上。掃描光柵安裝在掃描單元中。掃描單元的工作原理掃描單元的工作原理LED光源聚光鏡掃描光柵光電池光柵尺I0o

I180oI1=I0o－I180o未顯示I90o和I270o掃描單元由光源、聚光鏡、掃描光柵、光敏元件和驅(qū)動(dòng)電路等組成光柵在使用過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：光柵尺在使用過(guò)程中，要避免受到灰塵、油液、冷卻液的污染，造成信號(hào)丟失，影響位置控制精度。光柵尺拆裝時(shí)要用靜力，不能用硬物敲擊，以免引起光學(xué)元件的損壞。4.磁柵尺磁柵又叫磁尺，是一種直線位移檢測(cè)裝置，它由磁性標(biāo)尺、拾磁磁頭和檢測(cè)電路組成。磁柵測(cè)量精度較高、安裝調(diào)整方便，對(duì)使用環(huán)境要求低，如對(duì)周?chē)碾姶艌?chǎng)的抗干擾能力較強(qiáng)，在油污和粉塵較多的場(chǎng)合使用有較好的穩(wěn)定性，長(zhǎng)度在2米以上性價(jià)比優(yōu)勢(shì)愈加明顯。

5.激光尺利用激光干涉的原理，但是比激光干涉儀更適合于工業(yè)應(yīng)用而不是標(biāo)定。適用于半導(dǎo)體、量規(guī)及機(jī)床等精度要求高的場(chǎng)合。4.2FANUC伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷及維修目前，在機(jī)床進(jìn)給伺服中采用的主要是永磁同步交流伺服系統(tǒng)，有模擬形式、數(shù)字形式和軟件形式三種類(lèi)型。常用的交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有變頻驅(qū)動(dòng)和伺服驅(qū)動(dòng)，習(xí)慣上又稱(chēng)為變頻主軸和伺服主軸。

4.2.1FANUC伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1.分類(lèi)

FANUC伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服放大器和伺服電機(jī)，不同系列的伺服放大器產(chǎn)品有一體式和模塊式兩種形式。

2FANUC伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接FANUCαi系列伺服放大器各模塊之間的連接FANUCαi系列伺服放大器各模塊之間的連接示意圖電源模塊PSM主軸放大器模塊SPM伺服放大器模塊SVM2軸型伺服放大器模塊SVM1軸型絕對(duì)式編碼器電池絕對(duì)式編碼器電池至CNCCOP10A至光柵接口板伺服電機(jī)伺服電機(jī)編碼器主軸電機(jī)風(fēng)扇電機(jī)至CNCJA7A電抗器接觸器MCC斷路器1斷路器2電源斷路器3MCC電源急停至CNC控制電源1）.FANUCαi系列伺服放大器電源模塊（PSM）端子及接口STATUS（1位7段LED）：電源模塊狀態(tài)顯示?！啊保弘娫茨K未起動(dòng)就緒?！癘”：電源模塊起動(dòng)就緒?！?”：電源模塊報(bào)警代碼。CX1A：交流200V電壓輸入/輸出端子。CXA2A：模塊信息信號(hào)、+24V-OV及系統(tǒng)急停信號(hào)。與伺服模塊CXA2B連接。CX3：主電源MCC控制信號(hào)的連接器。CX4：ESP急停信號(hào)連接器。L1、L2、L3：電源模塊電源輸入端子（有標(biāo)準(zhǔn)型AC200V和高壓型AC400V）。2）.FANUCαi系列伺服放大器主軸模塊(SPM)端子及接口TBl：直流電源輸入端。該接口與電源模塊直流電源輸出端、伺服模塊的直流輸入端連接。STATUS：用于表示主軸模塊所處的狀態(tài)，出現(xiàn)異常時(shí)，顯示相關(guān)的報(bào)警代碼。CXA2B：直流24V輸入接口。一般該接口與電源模塊的CXA2A連接，接收急停信號(hào)。CXA2A：直流24V輸出接口。一般該接口與下一伺服模塊地CXA2B連接，輸出急停信號(hào)。直流回路連接充電狀態(tài)LED：在該指示燈完全熄滅后，方可對(duì)模塊電纜進(jìn)行各種操作，否則有觸電危險(xiǎn)。JX1A：模塊連接接口。該接口一般與電源的JX1B連接，作通信用。JA7B：通信串行輸入連接接口。該接口與控制單元的JA7A(SPDL—1)接口相連。JA7A：通信串行輸出連接接口。該接口與下一主軸(如果有的話)的JA7B接口連接。JYA2：脈沖發(fā)生器，內(nèi)置探頭和電機(jī)CS軸探頭連接接口。JYA3：主軸位置編碼器接口。3）.FANUCαi系列伺服放大器伺服模塊(SVM)端子及接口BATTERY：伺服電動(dòng)機(jī)絕對(duì)編碼器的電池盒（DC6V）。STATUS：伺服模塊狀態(tài)指示窗口。CX5X：絕對(duì)式編碼器電池接口。C0P10A：伺服高速串行總線（HSSB）輸出接口。與下一個(gè)伺服單元的C0P10B連接（光纜）。C0P10B：伺服高速串行總線（HSSB）輸入接口。與CNC系統(tǒng)的C0P10A連接（光纜）。JX5：伺服檢測(cè)板信號(hào)接口。JF1、JF2：伺服電動(dòng)機(jī)編碼器信號(hào)接口。CZ2L、CZ2M：伺服電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線連接插口。適用與FANUC0iMate系統(tǒng)的βi伺服單元(a)βis系列單軸型伺服單元(b)βiSVSP一體型伺服單元(SVSP)FANUCβi系列伺服單元端子及接口βis系列單軸型伺服單元的連接βiSVSP一體型伺服單元的連接3主軸準(zhǔn)停功能主軸準(zhǔn)停又稱(chēng)為主軸定向，是指主軸周向的準(zhǔn)確定位功能。主軸準(zhǔn)停功能的作用主要有:自動(dòng)換刀的數(shù)控銑鏜類(lèi)機(jī)床,為保證自動(dòng)換刀時(shí)主軸停止在某一固定的位置上（刀柄上的鍵槽必須與主軸的凸鍵對(duì)準(zhǔn)）；在精鏜時(shí)為不使刀尖劃傷已加工的表面,退刀時(shí)要讓刀尖在固定位置退出加工表面一個(gè)微小量。通過(guò)主軸外接編碼器實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停控制。主軸電機(jī)與主軸之間可以采用任意傳動(dòng)比，主軸具有剛性攻絲功能。主軸定向是對(duì)主軸位置的簡(jiǎn)單控制,可以選用以下幾種元件作為位置信號(hào):SPMJYA2JYA3主軸電機(jī)主軸電機(jī)內(nèi)裝Mi或Mzi編碼器主軸直連或采用1：1傳動(dòng)的齒輪、齒形帶連接任意傳動(dòng)比α位置編碼器用主軸外接編碼器實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停2）通過(guò)主軸電機(jī)內(nèi)裝編碼器實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)?？刂?，主軸電動(dòng)機(jī)與主軸必須直連或采用1：1傳動(dòng)比的齒輪、齒形帶連接。主軸電機(jī)內(nèi)裝Mzi編碼器主軸主軸電機(jī)JYA2SPM直連或采用1：1傳動(dòng)的齒輪、齒形帶連接用主軸電機(jī)內(nèi)裝編碼器實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停3）通過(guò)外裝主軸一轉(zhuǎn)信號(hào)（接近開(kāi)關(guān)）和電機(jī)內(nèi)裝傳感器實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)?？刂?主軸電機(jī)與主軸之間可以采用任意傳動(dòng)比。JYA3SPMJYA2外部一轉(zhuǎn)信號(hào)（接近開(kāi)關(guān)）任意傳動(dòng)比主軸主軸電機(jī)主軸電機(jī)內(nèi)裝Mi或MZi編碼器用外部一轉(zhuǎn)信號(hào)和主軸電機(jī)內(nèi)裝編碼器實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停準(zhǔn)停指令M19經(jīng)CNC譯碼后，經(jīng)PLC的DECB指令分配到R0002.3，如圖所示。F45.1是主軸停止的檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)主軸實(shí)際速度小于參數(shù)4024的設(shè)定值時(shí)，該位為“1”，G70.6為“1”，向CNC發(fā)出定向指令信號(hào)。如果主軸手動(dòng)控制準(zhǔn)停有效，而自動(dòng)(M19)無(wú)效時(shí)，可以通過(guò)系統(tǒng)梯形圖，查看主軸準(zhǔn)停信號(hào)G70.6為1及M19執(zhí)行的條件是否滿足。

4FANUC伺服有關(guān)參數(shù)的設(shè)置1).伺服初始化的準(zhǔn)備

首先確認(rèn)以下基本數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行初始化工作。數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)。伺服電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、規(guī)格、電機(jī)代碼。電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝的脈沖編碼器的型號(hào)、規(guī)格。伺服系統(tǒng)是否使用外部位置檢測(cè)器件，如使用，需要確認(rèn)其規(guī)格型號(hào)。電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)的工作臺(tái)移動(dòng)距離。機(jī)床的檢測(cè)單位及數(shù)控系統(tǒng)的指令單位。2).伺服初始化的步驟

選擇MDI方式，按下功能鍵。按下軟鍵[SETING]顯示設(shè)置數(shù)據(jù)畫(huà)面，用光標(biāo)鍵移動(dòng)光標(biāo)到PARAMETERWRITE。按軟鍵[OPRT]和[1:ON]使參數(shù)寫(xiě)入開(kāi)關(guān)置1，于是參數(shù)可以寫(xiě)入。此時(shí)，CNC出現(xiàn)報(bào)警P/S[No.100]。OFFSETSETTING確認(rèn)PRM31111的＃0（SVS）=1,才可以顯示伺服設(shè)定畫(huà)面。按功能鍵，再按擴(kuò)展鍵，找到軟鍵

[SV-PRM]。按

[SV-PRM]軟鍵，顯示伺服設(shè)定畫(huà)面。SYSTEM初始設(shè)定位電機(jī)代碼AMR功能CMR指令倍乘比進(jìn)給齒輪比N/M

電機(jī)型號(hào)α2/5000iα4/3000iα8/3000iα12/3000iα22/3000iα30/3000iα40/3000i電機(jī)代號(hào)155(255)173(273)177(377)193(293)197(297)203(303)207(307)例3.1

機(jī)床直線軸的分辨率為1μm，電機(jī)和絲桿的傳動(dòng)比為1，計(jì)算進(jìn)給齒輪比N/M。例3.2

對(duì)于機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸，電機(jī)和旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)之間的減速比為1/10，工作臺(tái)的分辨率為1/1000度,計(jì)算進(jìn)給齒輪比N/M。

電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)360/10度，工作臺(tái)每旋轉(zhuǎn)1度所需脈沖數(shù)為1000，則電機(jī)一轉(zhuǎn)所需脈沖數(shù)為36000。所以，進(jìn)給齒輪比N/M=36000/1000000=36/1000移動(dòng)方向速度脈沖數(shù)、位置脈沖數(shù)速度脈沖數(shù)、位置脈沖數(shù)的設(shè)定參考計(jì)數(shù)器3）.伺服FSSB設(shè)定按功能鍵system?？梢源蜷_(kāi)放大器設(shè)定畫(huà)面和軸設(shè)定設(shè)定畫(huà)面。FANUC伺服系統(tǒng)通過(guò)FANUC串行伺服總線FSSB光纜（或高速串行伺服總線HSSB）與CNC控制單元連接，需要設(shè)定參數(shù)PRM1023、1905、1910～1919、1936、1937。

伺服FSSB的設(shè)定方法有手動(dòng)設(shè)定和自動(dòng)設(shè)定之分，由PRM1902的＃0（FMD）的值決定。FMD=1：手動(dòng)設(shè)定方式,上述參數(shù)需要手工設(shè)定；FMD=0：自動(dòng)設(shè)定方式。

伺服放大器設(shè)定畫(huà)面

軸設(shè)定畫(huà)面在FSSB自動(dòng)設(shè)定時(shí)，伺服放大器必須通電，否則不能正確設(shè)定，如果設(shè)置不正確，則會(huì)引起報(bào)警。

4）.伺服調(diào)整

按功能鍵system，再按擴(kuò)展鍵，按軟鍵[SV-PRM],找到軟鍵

[SV-TUN]。按

[SV-TUN]軟鍵，顯示伺服調(diào)整畫(huà)面。該畫(huà)面中參數(shù)，對(duì)機(jī)床的性能有重要影響，必需仔細(xì)調(diào)整。4.2.2FANUC伺服系統(tǒng)故障診斷及維修伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障表現(xiàn)形式有三種：在LCD或操作面板上顯示報(bào)警內(nèi)容或報(bào)警信息；在驅(qū)動(dòng)裝置上用報(bào)警燈或數(shù)碼管顯示故障內(nèi)容；伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作不正常但無(wú)任何報(bào)警信息。1.FANUC主軸伺服系統(tǒng)的故障診斷及維修主軸伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障有：外界干擾過(guò)載主軸定位抖動(dòng)主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給不匹配轉(zhuǎn)速偏離指令值主軸異常噪聲及振動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)例3.3

某臺(tái)數(shù)控車(chē)床通電起動(dòng)后出現(xiàn)750報(bào)警，經(jīng)多次斷電通電起動(dòng)都出現(xiàn)該報(bào)警。故障分析：

CNC開(kāi)機(jī)時(shí)，如果串行主軸放大器（SPM）沒(méi)有達(dá)到正常的起動(dòng)狀態(tài)，發(fā)生此報(bào)警。此報(bào)警不是在CNC系統(tǒng)（帶有主軸放大器）正常起動(dòng)后發(fā)生的。是在電源接通過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)引發(fā)的?？赡艿脑虬ǎ航佑|不良、接線不良、或電纜的連接錯(cuò)誤；CNC開(kāi)機(jī)時(shí)主軸放大器處于報(bào)警狀態(tài)；參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤；CNC的印刷電路板故障；主軸放大器故障。處理方法：根據(jù)維修手冊(cè)說(shuō)明，首先檢查光纜的連接和走向，盡量避免外部電磁干擾。經(jīng)過(guò)重新插接后，再通電起動(dòng)，未出現(xiàn)750報(bào)警。例3.4某臺(tái)數(shù)控車(chē)床主軸有轉(zhuǎn)速，但LCD速度無(wú)顯示。故障分析：LCD上的速度顯示是根據(jù)主軸編碼器的反饋信號(hào)計(jì)算并顯示的?？赡艿脑虬ǎ褐鬏S編碼器損壞；主軸編碼器電纜脫落或斷線；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不正確；編碼器反饋接口不對(duì)或者沒(méi)有選擇主軸控制的有關(guān)功能。處理方法：由于該機(jī)床已正常使用一段時(shí)間，故重點(diǎn)針對(duì)前兩項(xiàng)可能的原因進(jìn)行檢查。經(jīng)檢查，是主軸編碼器的接頭松脫所致。例3.6

某臺(tái)數(shù)控機(jī)床，使用主軸準(zhǔn)停功能時(shí)（M19）停止的位置每次都不同。故障原因分析：

如果準(zhǔn)停過(guò)程中出現(xiàn)隨機(jī)偏差，可能的原因有：主軸機(jī)械出現(xiàn)故障、主軸檢測(cè)裝置與機(jī)械連接不良、定向裝置與系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定不一致、檢測(cè)裝置一轉(zhuǎn)信號(hào)不良和主軸模塊故障。處理方法：參照前面講過(guò)的三種主軸準(zhǔn)停方式，該機(jī)床采用輸出為正弦波信號(hào)的主軸編碼器作為反饋元件，即方式1。檢查主軸編碼器的電源線和信號(hào)線都沒(méi)有斷線的情況，檢查機(jī)械及連接正常，當(dāng)用示波器檢查編碼器的輸出信號(hào)波形時(shí)，發(fā)現(xiàn)A通道波形不正常，有時(shí)周期相差很大，有時(shí)輸出無(wú)波形。經(jīng)更換編碼器后機(jī)床工作正常。例3.7

數(shù)控車(chē)床在進(jìn)行負(fù)荷試驗(yàn)的“重切削試驗(yàn)”時(shí)，發(fā)生負(fù)載過(guò)大，主軸停車(chē)現(xiàn)象。分析與處理過(guò)程：

實(shí)際上并非切削負(fù)載過(guò)大，而是主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定過(guò)低，主電機(jī)的相應(yīng)轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于額定轉(zhuǎn)速，電機(jī)運(yùn)行在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，但電機(jī)的輸出功率遠(yuǎn)低于額定功率，當(dāng)此輸出功率遠(yuǎn)低于切削所需功率時(shí)就會(huì)發(fā)生上述現(xiàn)象，在負(fù)載試驗(yàn)時(shí)必須使主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速盡可能接近額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率都會(huì)接近其額定轉(zhuǎn)矩和額定功率。例3.8

主軸電機(jī)發(fā)熱，特別是主軸電機(jī)的軸端明顯溫度過(guò)高，主軸高速時(shí)出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警，且主軸運(yùn)動(dòng)時(shí)主軸電機(jī)內(nèi)有機(jī)械摩擦聲音。分析與處理過(guò)程：

通常主軸電機(jī)與主軸之間通過(guò)齒型帶連接，特別是為了伺服主軸能夠進(jìn)行彈性攻絲或剛性攻絲，經(jīng)常將齒型帶的張緊力調(diào)得很大，因而施加在軸端的徑向力也大。伺服主軸電機(jī)對(duì)于施加在其軸端的徑向力是有嚴(yán)格要求的，下圖是某主軸電機(jī)允許的軸端懸臂力。徑向力越大，允許的電機(jī)軸承的使用壽命越短。由此可以看出，對(duì)于數(shù)控機(jī)床的使用范圍一定不要超出機(jī)床允許的技術(shù)指標(biāo)。比如一臺(tái)高主軸轉(zhuǎn)速的數(shù)控機(jī)床可應(yīng)用于模具加工，但是利用這臺(tái)機(jī)床進(jìn)行強(qiáng)力切削，則會(huì)影響電機(jī)的使用壽命。同樣一臺(tái)低主軸轉(zhuǎn)速的機(jī)床，長(zhǎng)期使用極限速度進(jìn)行高速加工，同樣會(huì)影響電機(jī)的使用壽命。

某主軸電機(jī)允許的軸端徑向力

2.FANUC進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障診斷及維修進(jìn)給伺服系統(tǒng)常見(jiàn)故障有：超程過(guò)載竄動(dòng)爬行振動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)位置誤差漂移回參考點(diǎn)故障例3.9

一臺(tái)XK755數(shù)控銑床，采用FANUC0i-MC數(shù)控系統(tǒng)。在加工過(guò)程中，突然出現(xiàn)“X+、X-、Y+、Y-硬限位”報(bào)警，而實(shí)際上機(jī)床在正常的加工范圍內(nèi)。分析與處理過(guò)程：根據(jù)上述現(xiàn)象，估計(jì)線路接觸不良或斷路可能性最大，測(cè)量電器柜中接線排上供給限位電路的24V電壓，壓值正常。按照線路走向逐一查找，在用手旋動(dòng)床體右側(cè)的一個(gè)線路插頭時(shí)，發(fā)現(xiàn)屏幕上報(bào)警瞬間消失，在松手間報(bào)警復(fù)現(xiàn)。于是，拆下該插接頭，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)里面焊接的兩根導(dǎo)線已經(jīng)脫落，在用手向里面旋動(dòng)的過(guò)程中可以讓導(dǎo)線斷路的兩端碰觸，所以有上述變化現(xiàn)象。重新焊接好接頭后，機(jī)床恢復(fù)正常。例3.10某臺(tái)數(shù)控車(chē)床在運(yùn)行過(guò)程中突然出現(xiàn)Z軸414號(hào)報(bào)警。分析與處理過(guò)程：

按照維修說(shuō)明書(shū)上的說(shuō)明，利用NC系統(tǒng)的診斷功能查看診斷號(hào)200的狀態(tài)顯示200.4（HCA）為“1”，表示Z軸伺服放大器電流異常，關(guān)斷機(jī)床電源檢查Z軸電機(jī)的絕緣及相之間的阻抗，結(jié)果對(duì)地絕緣少于500Ω.將電機(jī)動(dòng)力接頭取下發(fā)現(xiàn)電機(jī)插座已燒壞，進(jìn)一步檢查分析燒壞的原因是插頭進(jìn)水。此后將插座拆下，進(jìn)一步檢查電機(jī)內(nèi)部相之間的阻抗及絕緣都在正常范圍內(nèi)，將插座更換后機(jī)床恢復(fù)正常。例3.11某臺(tái)臥式加工中心，當(dāng)NC系統(tǒng)電源起動(dòng)后接通伺服電源后顯示器顯示410號(hào)報(bào)警，同時(shí)顯示Y軸出現(xiàn)故障。分析與處理過(guò)程：

經(jīng)斷電后再起動(dòng)報(bào)警不再出現(xiàn)，但是后來(lái)問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，有時(shí)幾次斷電再起動(dòng)仍出現(xiàn)該報(bào)警，直到后來(lái)只要送電起動(dòng)總是出現(xiàn)該報(bào)警，此報(bào)警具體內(nèi)容為位置誤差過(guò)大，超過(guò)1829參數(shù)設(shè)定的值，將伺服參數(shù)重新設(shè)定仍不能排除故障。該機(jī)床為四個(gè)NC軸，配置兩個(gè)相同的雙軸驅(qū)動(dòng)模塊，將兩個(gè)模塊調(diào)換后，原先Y軸410號(hào)報(bào)警變成第四軸410號(hào)報(bào)警，此現(xiàn)象說(shuō)明這個(gè)模塊出現(xiàn)故障，將該模塊更換后再未出現(xiàn)410號(hào)報(bào)警。例3.12某臺(tái)臥式加工中心三個(gè)幾何坐標(biāo)配有直線光柵，當(dāng)Z軸快速移到某段位置時(shí)偶然出現(xiàn)445報(bào)警，低速移動(dòng)時(shí)不報(bào)警。分析與處理過(guò)程：

該報(bào)警具體內(nèi)容為伺服軟件檢測(cè)到位置反饋斷線，后來(lái)50%快速時(shí)也開(kāi)始出現(xiàn)報(bào)警，到后來(lái)該報(bào)警出現(xiàn)越來(lái)越頻繁，經(jīng)過(guò)光柵重新調(diào)整仍不能解決問(wèn)題，交換信號(hào)電纜也未能排除故障，而且出現(xiàn)報(bào)警時(shí)的位置也不在某一段，再后來(lái)X軸也偶然出現(xiàn)445號(hào)報(bào)警，更換驅(qū)動(dòng)器模塊仍無(wú)效，打開(kāi)導(dǎo)軌防護(hù)罩檢查導(dǎo)軌的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良，幾乎沒(méi)有潤(rùn)滑油，檢查潤(rùn)滑裝置，油箱中已經(jīng)沒(méi)有潤(rùn)滑油了（經(jīng)檢查，液位檢測(cè)器出現(xiàn)故障，未產(chǎn)生潤(rùn)滑油不足報(bào)警），油箱加滿油，給導(dǎo)軌面上打上足夠的潤(rùn)滑油，先低速來(lái)回移動(dòng)各坐標(biāo)軸，此后再快速移動(dòng)就不再出現(xiàn)445報(bào)警了。例3.13故障現(xiàn)象：外觀表現(xiàn)為伺服電機(jī)發(fā)熱，即使不加工伺服電機(jī)的溫度也很高，電機(jī)表面溫度高于60°C，甚至燙手。有時(shí)在切削、坐標(biāo)軸減速制動(dòng)、坐標(biāo)換向時(shí)出現(xiàn)伺服電機(jī)過(guò)流報(bào)警。

分析與處理過(guò)程：

上述各種跡象表明，伺服驅(qū)動(dòng)器長(zhǎng)時(shí)間提供給伺服電機(jī)高于額定值的電流。要區(qū)分出故障的原因是機(jī)械的問(wèn)題，還是伺服電機(jī)的問(wèn)題，最準(zhǔn)確的方法是將伺服電機(jī)與絲杠的機(jī)械連接斷開(kāi)。連軸節(jié)斷開(kāi)后可能出現(xiàn)兩種情況：

1)如果斷開(kāi)后伺服電機(jī)仍然發(fā)熱或出現(xiàn)過(guò)載報(bào)警，則說(shuō)明伺服電機(jī)內(nèi)部機(jī)械部件故障，比如軸承損壞。這時(shí)需要維修或更換新的伺服電機(jī)。但是這種情況往往說(shuō)明了數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)或者裝配存在問(wèn)題。因?yàn)樗欧姍C(jī)軸承損壞的原因是伺服電機(jī)安裝造成的徑向力超過(guò)了伺服電機(jī)運(yùn)行允許的指標(biāo)。假如只是更換了伺服電機(jī)，但是沒(méi)有采取措施解決徑向力超標(biāo)的問(wèn)題。同樣的故障仍有可能發(fā)生。2)如果伺服電機(jī)與絲杠的連接斷開(kāi)后，伺服電機(jī)的溫度下降至正常，且過(guò)載報(bào)警消失，則說(shuō)明是傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械故障，這時(shí)應(yīng)檢查傳動(dòng)系統(tǒng)。

3)如果這樣的故障發(fā)生在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)調(diào)試階段，還有一種可能的原因，就是伺服電機(jī)選擇錯(cuò)誤，伺服電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩不能滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的需要。例3.14

加工后發(fā)現(xiàn)坐標(biāo)實(shí)際位置偏移，加工出的工件尺寸有明顯問(wèn)題，但是數(shù)控系統(tǒng)上沒(méi)有任何報(bào)警，且數(shù)控系統(tǒng)記錄的實(shí)際位置與零件程序中的指令位置相等分析與處理過(guò)程：對(duì)于采用電機(jī)測(cè)量系統(tǒng)（半閉環(huán)）的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)是根據(jù)伺服電機(jī)內(nèi)置的編碼器來(lái)測(cè)量電機(jī)的角位置，計(jì)算出直線位移。假如由于裝配的原因造成伺服電機(jī)與絲杠的連接不牢，伺服電機(jī)與絲杠之間就可能出現(xiàn)相對(duì)位移。所以加工的位置出現(xiàn)了偏差，且導(dǎo)致零件損壞

判斷此類(lèi)故障的方法是首先做空切削試驗(yàn)，并在特殊位置上設(shè)置位置測(cè)量?jī)x表，觀察位置的重復(fù)性，然后再進(jìn)行切削試驗(yàn)，如果空運(yùn)行位置正確，但實(shí)際切削出現(xiàn)位置誤差，且誤差大小無(wú)規(guī)律。則說(shuō)明伺服電機(jī)與絲杠出現(xiàn)了位移，需要檢修聯(lián)軸節(jié)。例3.15故障現(xiàn)象：配套FANUC0i系統(tǒng)的數(shù)控磨床，開(kāi)機(jī)后出現(xiàn)401號(hào)報(bào)警。分析與處理過(guò)程：

FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)的401號(hào)報(bào)警屬于數(shù)字伺服報(bào)警，該報(bào)警的含義為“X、Z軸伺服放大器未準(zhǔn)備好”。如果一個(gè)伺服放大器的伺服準(zhǔn)備信號(hào)（VRDY）沒(méi)有接通，或者在運(yùn)行中信號(hào)關(guān)斷，發(fā)生此報(bào)警。遇到此報(bào)警通常作如下檢查：首先查看伺服放大器的LED有無(wú)顯示，若有顯示，則故障原因有以下3種可能：伺服放大器至電源模塊之間的電纜斷線。伺服放大器出故障?；宄龉收?。

若伺服放大器的LED無(wú)顯示，則應(yīng)檢查伺服放大器的電源電壓是否正常，電壓正常則說(shuō)明伺服放大器有故障，電壓不正常就基本排除了伺服放大器有故障的可能，應(yīng)繼續(xù)檢查強(qiáng)電電路。

根據(jù)上述排查故障的思路進(jìn)行診斷，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)伺服放大器的LED無(wú)顯示，檢查伺服放大器的輸入電源電壓，發(fā)現(xiàn)+24V的輸入連接線已脫落。重新連接后開(kāi)機(jī)，機(jī)床恢復(fù)正常。4.3西門(mén)子伺服系統(tǒng)故障診斷及維修4.3.1西門(mén)子伺服系統(tǒng)1西門(mén)子伺服系統(tǒng)分類(lèi)611U/UE數(shù)字式伺服驅(qū)動(dòng)器611U/UE是目前常用的數(shù)字式伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。611U是通用型伺服驅(qū)動(dòng)器，是一種功能可以靈活配置的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。611UE是611U伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的另一種形式，其與611U的區(qū)別就在于使用了不同的控制板模塊。611UE中的控制板模塊帶有Profibusdp接口，數(shù)控系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)通訊均通過(guò)Profibus總線完成，另外，611UE伺服驅(qū)動(dòng)可以連接直接測(cè)量系統(tǒng)。2西門(mén)子伺服系統(tǒng)的連接1）.611UE電源模塊的端子及接口U1V1W1主控制回路三相電輸入端口X181工作電源的輸入端口P600M600600V直流電壓輸出端子。X111模塊就緒信號(hào)X121模塊的過(guò)熱信號(hào)。64控制使能輸入63脈沖使能輸入48主回路繼電器，該信號(hào)斷開(kāi)時(shí)，主控制回路電源主繼電器斷開(kāi)NS1/NS2主繼電器閉合使能AS1/AS2主繼電器狀態(tài)9/19/R9是24V輸出電壓，19是24V的地，R為模塊的報(bào)警復(fù)位信號(hào)X151設(shè)備總線，連接后面的模塊。電源模塊指示燈的狀態(tài)綠紅紅黃紅紅15V電平故障外部使能信號(hào)丟失進(jìn)線電源故障5V電平故障模塊就緒，直流母線已充電直流母線過(guò)電壓圖4-31電源模塊指示燈的狀態(tài)2）611UE伺服驅(qū)動(dòng)器的連接7473.273.17253525163996419911248NS1NS224VDC0V連接到PLC輸入端連接到PLC輸出端0V電源模塊端子64/63/48的連接電源模塊端子64/63/48的上、下電時(shí)序

電源模塊的端子48、63、64分別連接主電路繼電器、脈沖使能、控制使能，這些信號(hào)的連接正確與否、上下電時(shí)序是否滿足要求，直接關(guān)系到伺服驅(qū)動(dòng)器能否正常、安全地工作，611UE伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)使能信號(hào)的時(shí)序要求如圖所示。制動(dòng)時(shí)，必須先斷T48，后斷總電源開(kāi)關(guān)，否則將損壞電源模塊。

611UE主要接口信號(hào)的連接Profibus總線的連接611UE和CNC之間通過(guò)Profibus總線連接，CNC是總線的主設(shè)備，611UE和802D系統(tǒng)的I/O接口模塊PP72/48是從設(shè)備，總線上的每一個(gè)設(shè)備都有自己的總線地址，因此對(duì)各個(gè)部件在總線上的連接順序沒(méi)有要求，總線始端和末端的兩個(gè)設(shè)備的終端電阻應(yīng)撥到ON，如圖所示。611UE的總線地址可以通過(guò)伺服調(diào)整軟件SimoComU設(shè)定。

3611UE伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)設(shè)置及優(yōu)化1）.總線地址配置

802D具有一個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊，該數(shù)據(jù)塊允許使用參數(shù)MD11240選擇611UE驅(qū)動(dòng)和PP72/48I/O模塊的配置，如表所示。該參數(shù)正確設(shè)置后，611UE控制模塊的X423總線接口插件上，總線狀態(tài)指示燈由紅色變成綠色，如果仍然是紅色則需要檢查總線的連接。

611UE伺服驅(qū)動(dòng)器的總線地址數(shù)控系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)器之間通過(guò)總線連接，掛接在總線上的每一個(gè)設(shè)備都有唯一的總線地址，因此，需要正確設(shè)置611UE伺服驅(qū)動(dòng)器的地址，系統(tǒng)才能與驅(qū)動(dòng)器建立物理聯(lián)系

2）.使用SimocomU進(jìn)行611UE的參數(shù)設(shè)定

SimocomU是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的用于調(diào)試611U/611UE的一個(gè)軟件工具。利用SimoComU可設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的基本參數(shù)：設(shè)定與電機(jī)和功率模塊匹配的基本參數(shù)。利用SimoComU可實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的優(yōu)化：根據(jù)伺服電機(jī)實(shí)際拖動(dòng)的機(jī)械部件，對(duì)611UE速度控制器的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化。利用SimoComU還可以監(jiān)控驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行狀態(tài)：電機(jī)實(shí)際電流和實(shí)際扭矩。操作步驟步驟一在斷電的情況下，用RS232電纜連接PC的COM口與611UE上的X471端口步驟二驅(qū)動(dòng)器上電，在611UE的液晶窗口顯示：“A1106”,表示驅(qū)動(dòng)器沒(méi)有數(shù)據(jù)；R/F紅燈亮；總線接口模塊上的紅燈亮。步驟三從WINDOWS的“開(kāi)始”中找到驅(qū)動(dòng)器調(diào)試工具SimoComU，并啟動(dòng)。步驟四軟件啟動(dòng)后，選擇連機(jī)方式步驟五進(jìn)入連接畫(huà)面，自動(dòng)進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定畫(huà)面，在軟件的提示下進(jìn)行參數(shù)設(shè)定設(shè)定驅(qū)動(dòng)器的名稱(chēng)輸入PROFIBUS地址選擇驅(qū)動(dòng)器所配電機(jī)的型號(hào)選擇編碼器型號(hào)選擇運(yùn)行模式4.3.2西門(mén)子伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障診斷及維修

和FANUC伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一樣，西門(mén)子伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障表現(xiàn)形式也有三種：在LCD或操作面板上顯示報(bào)警內(nèi)容或報(bào)警信息；在驅(qū)動(dòng)裝置上用報(bào)警燈或數(shù)碼管顯示故障內(nèi)容；伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作不正常但無(wú)任何報(bào)警信息。發(fā)生伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)的故障時(shí)，可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的報(bào)警信息、驅(qū)動(dòng)器電源模塊的狀態(tài)指示燈、控制板模塊的R/F指示燈、控制板模塊的6只數(shù)碼管所顯示的信息來(lái)判斷故障原因。611UE控制板模塊上的6只數(shù)碼管顯示如圖所示。用SIMCOMU和611U/UE聯(lián)機(jī)后在界面的右下角可以顯示電機(jī)電流和負(fù)載率，驅(qū)動(dòng)器有報(bào)警時(shí)也可以在SIMCOMU上看到報(bào)警號(hào)及報(bào)警內(nèi)容。左邊兩位顯示“E”和1個(gè)連字號(hào)“—”：驅(qū)動(dòng)器有1個(gè)故障，如圖(a)。左邊兩位顯示“E”和3個(gè)連字號(hào)“三”：驅(qū)動(dòng)器有多個(gè)故障，按“＋”鍵可以顯示其他故障號(hào)，如圖(b)。左邊第一位顯示“E”，第二位無(wú)顯示：驅(qū)動(dòng)器有報(bào)警，如圖(c)。第三位顯示“A”：故障或報(bào)警發(fā)生在A軸模塊。顯示“B”：故障或報(bào)警發(fā)生在B軸模塊。右邊三位為故障、報(bào)警號(hào)顯示，對(duì)應(yīng)的報(bào)警內(nèi)容可以參考611UE相關(guān)說(shuō)明書(shū)。數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是關(guān)鍵部件，也是故障率較高的部件，一旦模塊損壞，維修成本較高，因此，使用中要重視伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的日常維護(hù)和保養(yǎng)，避免故障發(fā)生。例如：伺服驅(qū)動(dòng)器的安裝環(huán)境要注意防塵、避免振動(dòng)；導(dǎo)電的粉塵、切屑會(huì)引起驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部短路，嚴(yán)重時(shí)燒毀模塊；直流母線的連接螺釘一定要擰緊，不能產(chǎn)生松動(dòng)；空氣中的油霧、水汽都會(huì)對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生影響，因此，伺服驅(qū)動(dòng)器應(yīng)該安裝在密閉、防塵的電氣柜中。編碼器的更換如果伺服電機(jī)編碼器故障，需要更換時(shí)參照以下方法：(1)卸開(kāi)電機(jī)后蓋及編碼器的后蓋；(2)松開(kāi)編碼器的安裝螺絲；(3)

旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸,使編碼器轉(zhuǎn)子上的標(biāo)志和編碼器殼上的標(biāo)志重合；(4)卸下編碼器,注意在裝卸的時(shí)候盡量使用特制螺絲頂出來(lái),以免損壞編碼器；(5)安裝新的編碼器，使編碼器的兩個(gè)標(biāo)志重合。在此過(guò)程中,要保證電機(jī)的轉(zhuǎn)子不動(dòng)；按以上相反的順序安裝編碼器。例3.16配備802D數(shù)控系統(tǒng)和611UE伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)控銑床，通電后顯示用戶報(bào)警700012：“驅(qū)動(dòng)電源模塊未就緒”，各軸不能動(dòng)作。分析與處理過(guò)程：該報(bào)警為用戶報(bào)警，由機(jī)床生產(chǎn)廠家編制的PLC程序控制，根據(jù)報(bào)警內(nèi)容，檢查611UE電源模塊的端子72和73.1，端子73.1有24V電壓，端子72沒(méi)有電壓，說(shuō)明電源模塊的內(nèi)部觸點(diǎn)沒(méi)有接通。經(jīng)進(jìn)一步檢查該模塊內(nèi)部狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)大功率器件已經(jīng)燒壞，所以電源模塊不能正常工作，功率模塊也就不能正常工作。經(jīng)再仔細(xì)檢查，故障是由于機(jī)床電器柜內(nèi)進(jìn)水導(dǎo)致電源模塊短路造成的。例3.17一臺(tái)配置802D系統(tǒng)的數(shù)控立車(chē)，出現(xiàn)Z軸25050輪廓監(jiān)控報(bào)警，X軸正常。具體故障現(xiàn)象是，只要按下操作面板上的+Z、－Z鍵，就立即發(fā)生25050Z軸輪廓監(jiān)控報(bào)警。分析與處理過(guò)程：

該報(bào)警是由于Z軸的指令位置與編碼器反饋回的實(shí)際位置偏差過(guò)大，超過(guò)了MD36400中存儲(chǔ)的值，系統(tǒng)終止程序運(yùn)行，發(fā)出報(bào)警。如果是新投入運(yùn)行的機(jī)床，首先檢查參數(shù)MD36400設(shè)置是否太小，檢查速度環(huán)、位置環(huán)的增益設(shè)置是否合理；對(duì)于已經(jīng)正常運(yùn)行一段時(shí)間的機(jī)床，則首先檢查機(jī)械傳動(dòng)部件是否能夠平滑運(yùn)行，有無(wú)卡死或阻力過(guò)大的現(xiàn)象，編碼器的電纜是否出現(xiàn)了松動(dòng)；而對(duì)于帶抱閘的垂直軸，則首先檢查抱閘是否打開(kāi)。

由于滾珠絲杠不具有自鎖功能，所以，為了平衡垂直軸的重力，防止電機(jī)斷電時(shí)，垂直軸在重力作用下滑落，造成事故，機(jī)床的垂直軸電機(jī)帶有抱閘和平衡裝置，當(dāng)打開(kāi)電源，伺服電機(jī)使能就緒后，抱閘線圈通電，抱閘打開(kāi)；否則，抱閘線圈斷電，抱閘把電機(jī)軸抱住，防止下滑。該機(jī)床的Z軸電機(jī)帶抱閘，抱閘線圈由24V直流電壓控制。經(jīng)檢查，該故障是由于抱閘線圈的24V進(jìn)線在電柜的接線端子上松動(dòng)造成的。例3.18配套802D系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，機(jī)床起動(dòng)后，手動(dòng)方式下按點(diǎn)動(dòng)鍵＋X和-X，X軸原地抖動(dòng)，工作臺(tái)無(wú)法移動(dòng)。出現(xiàn)25030、25040、25050，電機(jī)溫度升高。分析與處理過(guò)程：

將電機(jī)和機(jī)械部分脫開(kāi)，故障依舊，排除機(jī)械部分故障的可能。由于該機(jī)床在故障前X軸運(yùn)行正常，排除參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤可能。由于故障前該機(jī)床剛經(jīng)過(guò)搬遷，考慮接線故障，經(jīng)檢查，電機(jī)動(dòng)力電纜和伺服驅(qū)動(dòng)器功率模塊U/V/W端子的連接順序錯(cuò)誤。正常連接時(shí)，U/V/W應(yīng)該一一對(duì)應(yīng)，不能調(diào)換相序。例3.19配套802D系統(tǒng)的數(shù)控車(chē)床，在工作過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)加工工件的X向尺寸出現(xiàn)無(wú)規(guī)律的變化。分析與處理過(guò)程：數(shù)控機(jī)床的加工尺寸不穩(wěn)定通常與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝、連接、精度以及伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)定與調(diào)整有關(guān)。首先檢查系統(tǒng)的電子齒輪比、編碼器脈沖數(shù)等參數(shù)的設(shè)置，經(jīng)檢查以上參數(shù)的設(shè)定無(wú)誤，排除了參數(shù)設(shè)定不當(dāng)引起故障的原因。檢查X軸電機(jī)和刀架之間的機(jī)械連接，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在機(jī)床上利用百分表測(cè)量X軸的定位精度，發(fā)現(xiàn)絲杠每移動(dòng)一個(gè)螺距，X向的實(shí)際位置總是增加幾十微米，而且此誤差不斷累積。為了進(jìn)一步判定故障部位，拆下X軸伺服電機(jī)，并在軸端劃線做上標(biāo)記，利用手動(dòng)增量進(jìn)給方式移動(dòng)X軸，檢查發(fā)現(xiàn)X軸每次增量移動(dòng)一個(gè)螺距時(shí)，軸轉(zhuǎn)動(dòng)均大于360°。同時(shí)，在以上檢測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)伺服每次轉(zhuǎn)動(dòng)到某一固定的角度上時(shí)，均出現(xiàn)“突跳”現(xiàn)象，考慮到“突跳”僅在某一固定的角度產(chǎn)生，且在無(wú)“突跳”區(qū)域，運(yùn)動(dòng)距離與軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度相符。因此，可以進(jìn)一步確認(rèn)故障與測(cè)量系統(tǒng)的電纜連接、系統(tǒng)的接口電路無(wú)關(guān)。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)可以判定故障是由于X軸的位置編碼器不良引起的。更換編碼器后，機(jī)床恢復(fù)正常。例3.20配備611U伺服系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)顯示A613報(bào)警，電機(jī)發(fā)燙。關(guān)機(jī)重起后報(bào)警依然。分析與處理過(guò)程：電機(jī)中的溫度傳感器通過(guò)編碼器信號(hào)線把電機(jī)的溫度傳給611U控制板模塊，當(dāng)實(shí)際溫度高于驅(qū)動(dòng)器參數(shù)P607設(shè)定的溫度時(shí)，產(chǎn)生A613報(bào)警。引起該報(bào)警的原因有：電機(jī)頻繁起動(dòng)、制動(dòng)；電機(jī)過(guò)載；溫度傳感器故障；電機(jī)參數(shù)設(shè)置不正確；電機(jī)散熱風(fēng)扇故障等，設(shè)置驅(qū)動(dòng)器參數(shù)P1601的bit3=1，可以屏蔽電機(jī)溫度監(jiān)控功能。對(duì)于該機(jī)床的驅(qū)動(dòng)過(guò)流報(bào)警，首先關(guān)閉機(jī)床電源，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，電機(jī)軸無(wú)法旋轉(zhuǎn)；脫開(kāi)電機(jī)和絲杠之間的聯(lián)接，手動(dòng)盤(pán)整，用力旋轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)軸一步一步稍有轉(zhuǎn)動(dòng)。把電機(jī)上的動(dòng)力電纜插頭旋下，電機(jī)軸旋轉(zhuǎn)自如。由此判斷動(dòng)力電纜有問(wèn)題。經(jīng)檢查，加工過(guò)程中，該軸電機(jī)隨工作臺(tái)移動(dòng)，動(dòng)力電纜在移動(dòng)過(guò)程中長(zhǎng)期受到拉力，有時(shí)會(huì)被其他機(jī)械部件卡住，絕緣層發(fā)熱后受積壓，造成相間短路，使得電機(jī)過(guò)流。更換動(dòng)力電纜后，報(bào)警消除。4.4主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)故障診斷及維修4.4.1主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)概述

變頻器的基本構(gòu)成框圖運(yùn)行指令～M3～控制電路整流器逆變器變頻主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括CNC或伺服驅(qū)動(dòng)器的主軸控制部分、變頻器、三相異步電機(jī)。和交流伺服系統(tǒng)相比，變頻系統(tǒng)只有速度環(huán)和電流環(huán)，沒(méi)有位置環(huán)。因此變頻系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)調(diào)速而不能進(jìn)行位置控制。

電源進(jìn)線狀態(tài)指示燈操作面板插座控制信號(hào)端子電機(jī)動(dòng)力線端子變頻器外形圖市場(chǎng)上的通用變頻器產(chǎn)品很多，西門(mén)子的MicroMaster4（MM4）系列、日立L100系列、三菱的FR-S5OO系列等。變頻主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩低，易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，因此采用變頻主軸的機(jī)床，常采用變速箱機(jī)械調(diào)速和變頻器電氣調(diào)速相結(jié)合的方法，擴(kuò)大主軸的調(diào)速范圍、提高主軸低速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩，充分發(fā)揮主軸電機(jī)的切削功率。1數(shù)控機(jī)床主軸的機(jī)械換檔主軸換檔的控制過(guò)程當(dāng)加工程序中出現(xiàn)換檔指令M41、M42或M43時(shí)，經(jīng)指令譯碼，傳輸給PMC，經(jīng)PMC程序處理后，主軸以換檔速度運(yùn)行，通過(guò)PMC輸出信號(hào)控制外部執(zhí)行元件，可以采用液壓撥叉撥動(dòng)齒輪換檔，也可以通過(guò)控制電磁離合器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔，換檔到位后，傳感器把相應(yīng)的到位信號(hào)輸入PMC，PMC根據(jù)輸入的不同檔位信號(hào)，對(duì)G28.1和G28.2編碼,并傳輸給CNC，CNC根據(jù)指令速度、檔位信息、以及參數(shù)PRM3741/3742/3743/3744中設(shè)置的各檔最高速度，計(jì)算控制電壓的大小，并輸出給變頻器，實(shí)現(xiàn)主軸速度的控制。

程序執(zhí)行換擋指令M代碼（如M41、M42、M43）PMC執(zhí)行M代碼，輸出控制離合器或電磁閥線圈。（如Y0.1、Y0.2、Y0.3）主軸電動(dòng)機(jī)以換擋速度進(jìn)行換擋PMC檢測(cè)到擋位信號(hào)(如X1.1、X1.2、X1.3)通過(guò)PMC把擋位到達(dá)信號(hào)G28.2、G28.1輸出到CNC系統(tǒng)CNC根據(jù)參數(shù)PRM3741/3742/3743/3744控制主軸模塊實(shí)現(xiàn)主軸速度控制主軸換檔的控制過(guò)程主軸檔位信號(hào)編碼G28.2G28.1檔位主軸各檔最高速度參數(shù)001#3741012#3742103#3743114#37442主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)的連接和控制系統(tǒng)的連接2).變頻器主電路的連接電機(jī)的Y型和△型接線3).控制信號(hào)的連接FR-S52O變頻器控制主軸電機(jī)原理圖在數(shù)控機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，變頻器接收CNC或伺服放大器主軸模塊的指令信號(hào)（模擬電壓），另外，數(shù)控系統(tǒng)或PLC發(fā)出控制主軸正反轉(zhuǎn)的信號(hào)給變頻器。

3主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置MM4變頻器的參數(shù)訪問(wèn)級(jí)別在完成正確的連接之后，需對(duì)數(shù)控系統(tǒng)及變頻器作正確的配置。首先在數(shù)控系統(tǒng)中設(shè)置主軸有關(guān)參數(shù)，然后設(shè)置變頻器參數(shù)。變頻器在使用中能否滿足傳動(dòng)系統(tǒng)的要求，變頻器的參數(shù)設(shè)置非常重要，如果參數(shù)設(shè)置不正確，會(huì)導(dǎo)致變頻器不能正常工作。

P1300控制方式的選擇常見(jiàn)的負(fù)載類(lèi)別有三種速度變化，但轉(zhuǎn)矩基本不變的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如傳送帶、起重機(jī)、擠壓機(jī)、壓縮機(jī)等。隨著轉(zhuǎn)速的降低，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的平方減小的負(fù)載。如風(fēng)機(jī)、各種液體泵等。轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小的恒功率負(fù)載。如軋機(jī)、機(jī)床主軸等。參數(shù)值線性v/f控制拋物線特性v/f控制矢量控制矢量轉(zhuǎn)矩控制P1300022022快速調(diào)試

在使用變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)前，必須進(jìn)行快速調(diào)試?？焖僬{(diào)試前，確認(rèn)電機(jī)參數(shù)和加減速時(shí)間。變頻器在參數(shù)中需要設(shè)定電機(jī)的功率、電流、電壓、轉(zhuǎn)速、最大頻率，這些參數(shù)可以從電機(jī)銘牌中直接得到，如圖所示。

P0010=1快速調(diào)試P0100選擇工作地區(qū)，以確定功率的單位及頻率0功率KW，頻率50HZ1功率hp，頻率60HZ2功率KW，頻率60HZP0304電機(jī)額定電壓P0305電機(jī)額定電流P0307電機(jī)額定功率P0310電機(jī)額定頻率P0311電機(jī)額定速度P0700選擇命令源1操作面板2模擬量輸入端子、數(shù)字量輸入端子P1000選擇頻率設(shè)定值1用操作面板控制頻率2模擬設(shè)定值P1080電機(jī)最小頻率P1082電機(jī)最大頻率P1120斜坡上升時(shí)間P1121斜坡下降時(shí)間P3900結(jié)束快速調(diào)試0不進(jìn)行電機(jī)計(jì)算1進(jìn)行電機(jī)計(jì)算，并把其他參數(shù)復(fù)位為默認(rèn)值（推薦）2進(jìn)行電機(jī)計(jì)算和I/O復(fù)位3進(jìn)行電機(jī)計(jì)算，不進(jìn)行I/O復(fù)位快速調(diào)試流程圖轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量設(shè)置不當(dāng)會(huì)使得系統(tǒng)振蕩，調(diào)速精度也會(huì)受到影響。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量公式：

J=T/（dω/dt）計(jì)算得出電機(jī)與負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。設(shè)置參數(shù)P0341(電動(dòng)機(jī)的慣量)與參數(shù)P0342(驅(qū)動(dòng)裝置總慣量/電動(dòng)機(jī)慣量的比值)，這樣可以提高變頻器的調(diào)速性能。

4.4.2主軸變頻調(diào)速系統(tǒng)故障診斷及維修如果變頻器出現(xiàn)故障，斷電以后不能馬上進(jìn)行檢修，因?yàn)殡娫撮_(kāi)關(guān)剛斷開(kāi)時(shí)，變頻器的電源輸入線、直流回路端子和電機(jī)端子上仍然可能帶有危險(xiǎn)電壓，因此，斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)以后還必須等待5分鐘，保證電路放電完畢后，再進(jìn)行操作。變頻器面板上的指示燈和顯示器，可以指示變頻器的工作狀態(tài)、故障代碼和報(bào)警信息，幫助用戶判斷故障原因。

例3.21某配套FANUC0i-C的數(shù)控車(chē)床，執(zhí)行主軸換檔指令M41/42時(shí)，