數(shù)控維修課件 第三節(jié) 進給伺服系

第三節(jié)進給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修一、進給伺服系統(tǒng)概述：1、作用：完成CNC對各坐標軸的位置控制2、組成：進給驅動、位置檢測及機械傳動裝置3、工作過程：程序指令經(jīng)插補運算得位置指令，同時將檢測到的實際位置信號反饋數(shù)控系統(tǒng)構成半或閉環(huán)控制系統(tǒng)，是外環(huán)為位置環(huán)，內環(huán)為速度環(huán)的控制系統(tǒng)。4、驅動裝置結構：（1）、單元式：整個裝置集電源、控制和功率驅動為一體；（2）、模塊式：整個裝置由電源模塊、功率模塊和閉環(huán)控制模塊等組成。三菱MN2驅動裝置（單元模塊）如圖611A驅動裝置（模塊式）如圖二、進給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修（一）步進電機伺服驅動系統(tǒng)1、步進電機的特點：步進電動機是一種將電脈沖信號轉換成相應的機械角位移或直線位移的控制電動機，又稱脈沖電動機。步進電動機伺服系統(tǒng)中，輸入的脈沖數(shù)決定步進電動機的位移量；脈沖頻率決定步進電動機的位移速度；脈沖的相序決定步進電動機的位移方向；步進電動機具有快速啟動、制動和反轉功能。2、步進電動機驅動系統(tǒng)的常見故障及其維修課本P109~110（二、）直流進給伺服系統(tǒng)故障診斷直流進給伺服系統(tǒng)采用晶閘管調速和晶體管脈寬調制方式調速兩種形式。驅動裝置具有多種保護功能，如過速、過電流、過電壓和過載。而電動機采用直流永磁伺服電動機，用鐵氧體作為永磁材料，電樞部分則與普通直流電動機相似，中、小慣量伺服電動機采用晶體管脈寬調制方式(PWM速度控制單元)，大慣量伺服電動機采用晶閘管整流方式(SCR速度控制系統(tǒng))。1、直流（PWM）進給驅動系統(tǒng)的故障診斷與維修（1）直流PWM速度控制系統(tǒng)的工作原理PWM調速是利用脈寬調制器對大功率晶體管的開關時間進行控制。將速度控制信號轉換成一定頻率的方波電壓，加到直流伺服電動機的電樞兩端，通過對方波寬度的控制，改變電樞兩端的平均電壓，從而達到控制電樞電流，進而控制伺服電動機轉速的目的。速度控制單元上有硬件報警(LED報警提示)時故障(1)BRK報警。表示空氣(無熔絲)斷路器跳閘報警。(2)HVAL報警。這是一種過電壓、高電壓報警。(3)HCAL報警。這是高電流、大電流報警(4)OVC報警。過載報警。它在直流伺服和交流伺服單元中都會發(fā)生，原因是：(5)LVAL報警。它表示低電壓報警，電源電壓下跌。(6)TGLS報警。它是測速發(fā)電機斷線、反饋信號斷線報警，(7)DCAL報警。DCAL報警的含義是表示直流回路部分報警(8)VRDY總是不亮。(9)VRDY燈總是亮CRT上有報警顯示的故障分析對于FANUC系統(tǒng)，CRT顯示的伺服報警為400～457號伺服系統(tǒng)錯誤報警和702～704號過熱報警。引起過熱報警的原因有：（1）機床切削條件苛刻及機床摩擦力矩增大，引起主回路中的過載繼電器動作。（2）切削時伺服電動機電流太大或變壓器本身故障，引起伺服變壓器熱控開關動作。(3)伺服電動機電樞內部短路或絕緣不良、電動機永久磁鋼去磁或脫落及電動機制動器不良，引起電動機內的熱控開關動作。CRT和速度控制單元上無報警信息出現(xiàn)時的故障分析

(1)機床失控(飛車)。造成機床失控的原因有下述幾種。①位置檢測器的信號不正常，這很可能是由于連接不良引起的。②電動機和檢測器安裝連接故障，此故障可用診斷號DGN800～804來做進一步判斷。③速度控制單元不良。伺服電動機還可能出現(xiàn)的故障原因及其排除。(1)電動機運行時噪聲過大。(2)伺服電動機不轉。(3)電動機旋轉時有大的沖擊。(4)低速加工時工件加工表面有大的紋波

(5)在運轉、停車或調速時有斷續(xù)或振動現(xiàn)象。(6)快速移動時機床振動，甚至伴隨有大的沖擊或直流伺服單元的保險燒毀。2、晶閘管整流方式SCR速度控制系統(tǒng)的故障診斷利用多個晶閘管可以構成多種整流電路來控制直流伺服電動機，如單相半控橋、單相全控橋、三相半波、三相半控橋、三相全控橋等。印制線路板上指示燈指示故障的診斷

(1)如果PRDY燈不亮

(2)如果TGLS燈亮，即發(fā)生測速發(fā)電機斷線報警3．超過速度控制范圍4．速度控制單元保險熔斷故障5．超調6．單脈沖進給時加工精度太差7．在機床運動軸的啟動、運動過程中或在加/減速時爬行故障8．低速波動9．圓弧切削時加工表面出現(xiàn)波紋（三）交流進給伺服系統(tǒng)故障診斷

由于直流電動機有電刷和換向器，易磨損，需經(jīng)常維護。另外，換向器換向時會產(chǎn)生火花，從而使電動機的最高轉速受到限制，也使應用環(huán)境受到限制。而且直流電動機結構復雜，制造困難，所用銅鐵材料消耗大，制造成本高；而交流電動機卻沒有這些缺點。以FANUC系統(tǒng)為例,該公司所用的交流伺服電動機為永磁式三相同步電動機，根據(jù)不同的規(guī)格要求，其永磁材料分別采用鐵氧體、鋁鎳鉆和稀土材料。電動機采用全封閉結構形式，電動機的特點是：1．采用獨特的轉子結構，使其氣隙磁密按正弦分布，從而達到最小的轉矩波動；2．定子采用無機殼結構，有良好的冷卻效果，以及高的加/減速能力，并能減小體積和重量；3．無刷和全封閉的結構形式，使得電動機不需維修，即使在惡劣的使用環(huán)境下仍有很長的壽命。總之，交流伺服電動機性能已達到直流進給伺服電動機的性能。交流伺服電動機配上采用矢量控制方式的伺服單元之后，使整個交流伺服系統(tǒng)具有下述特點：

1．系統(tǒng)在極低速度時仍能平滑地運轉，而且具有迅速的響應；

2．在高速區(qū)有極好的轉矩特性，即特性硬；

3．能將電動機的噪聲和振動抑制到最低的限度；

4．有很高的轉矩/慣量比，所以能很快地啟動和制動；

5．由于采用了高精度的脈沖編碼器進行數(shù)字控制，所以具有高加工精度；

6．由于采用了大規(guī)模的專用集成電路，使零部件減少，因此整個系統(tǒng)顯得結構緊湊，體積小而可靠性高。因此，F(xiàn)ANUC公司現(xiàn)在已用交流進給伺服系統(tǒng)取代了直流進給伺服系統(tǒng)。交流伺服電機的維護交流伺服電動機常見的故障有：

1．接線故障由于接線不當，在使用一段時間后就可能出現(xiàn)一些故障，主要為插座脫焊，端子接線松開引起接觸不良。

2．轉子位置檢測裝置故障當霍爾開關或光電脈沖編碼器發(fā)生故障時，會引起電動機失控，進給有振動。

3．電磁制動故障帶電磁制動的伺服電動機，當電磁制動器出現(xiàn)故障時，會出現(xiàn)得電不松開，失電不制動的現(xiàn)象。

交流伺服電動機故障判斷的方法有：

(1)用萬用表或電橋測量電樞繞組的直流電阻，檢查是否斷路，并用兆歐表查絕緣是否良好。

(2)將電動機與機械裝置分離，用手轉動電動機轉子，正常情況下感覺有阻力，轉一個角度后手放開，轉子有返回現(xiàn)象；如果用手轉動轉子時能連續(xù)轉幾圈并自由停下，該電動機已損壞；如果用手轉不動或轉動后無返回，電動機機械部分可能有故障。三、進給伺服系統(tǒng)的故障形式及診斷方法故障出現(xiàn)后的表現(xiàn)方式：CRT、驅動單元、無1.常見故障超程—進給運動超過軟限位或硬限位，CRT過載—進給運動的負載過大、頻繁正反轉以及傳動鏈潤滑不良等引起，CRT及伺服驅動單元都會有報警信息竄動—測速信號或速度控制信號不穩(wěn)定、接線接觸不良等引起爬行—發(fā)生在起動加速段或低速進給時，一般是由于進給傳動鏈的潤滑不良、伺服系統(tǒng)增益過低及負載過大、聯(lián)軸器松動等引起振動—與進給速度有關，速度環(huán)增益太高或速度反饋有故障；與速度無關，位置環(huán)增益太高或位置反饋有故障；在加速過程中產(chǎn)生，減速時間設定過小伺服電動機不轉—數(shù)控系統(tǒng)速度信號是否輸出；使能信號是否接通；冷卻潤滑條件是否滿足；電磁制動是否釋放；驅動單元故障；伺服電動機故障位置誤差—系統(tǒng)設置的允差過?。凰欧鲆嬖O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不穩(wěn)漂移—當指令值為零時，坐標軸仍移動從而造成位置誤差。通過漂移補償和驅動單元上的零速調整來消除回參考點故障—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致，可用示波器檢測信號；后者是參考點開關擋快位置設置不當引起