數(shù)控機床進給驅(qū)動系統(tǒng)的故障診斷及其維修

第三章進給驅(qū)動系統(tǒng)

的故障診斷與維修

3.1對伺服進給系統(tǒng)的要求1.調(diào)速范圍寬

2.定位精度高

3.有足夠的傳動剛性和高的速度穩(wěn)定性4.快速響應(yīng)，無超調(diào)為了保證生產(chǎn)率和加工質(zhì)量，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，因為數(shù)控系統(tǒng)在啟動、制動時，要求加、減加速度足夠大，縮短進給系統(tǒng)的過渡過程時間，減小輪廓過渡誤差。

5.低速大轉(zhuǎn)矩，過載能力強一般來說，伺服驅(qū)動器具有數(shù)分鐘甚至半小時內(nèi)1.5倍以上的過載能力，在短時間內(nèi)可以過載4～6倍而不損壞。6.可靠性高

要求數(shù)控機床的進給驅(qū)動系統(tǒng)可靠性高、工作穩(wěn)定性好，具有較強的溫度、濕度、振動等環(huán)境適應(yīng)能力和很強的抗干擾的能力。7.對電機的要求1）從最低速到最高速電機都能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在低速如0.1r/min或更低速時，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。2）電機應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6倍而不損壞。3）為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。4）電機應(yīng)能承受頻繁啟、制動和反轉(zhuǎn)。3.2數(shù)控機床進給驅(qū)動系統(tǒng)的基本形式數(shù)控機床所采用的伺服進給系統(tǒng)按控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制以及混合控制4種。無位置反饋裝置的伺服進給系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。使用步進電機（包括電液脈沖馬達）作為伺服執(zhí)行元件，是其最明顯的特點。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，數(shù)控裝置輸出的脈沖，經(jīng)過步進驅(qū)動器的環(huán)形分配器或脈沖分配軟件的處理，在驅(qū)動電路中進行功率放大后控制步進電機，最終控制了步進電機的角位移。步進電機再經(jīng)過減速裝置（或直接連接）帶動了絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠將角位移轉(zhuǎn)移。因此，控制步進電機的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速，就可以間接控制移動部件的移動速度與位移量。如圖3-1為開環(huán)控制驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖3-1開環(huán)控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖為半閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。圖3-2半閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖圖3-3全閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖采用開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，但是由于系統(tǒng)對移動部件的實際位移量不進行檢測，因此無法通過反饋自動進行誤差檢測和校正。步進電機的步距角誤差、齒輪與絲杠等部件的傳動誤差,最終都將影響被加工零件的精度；特別是在負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過電動機輸出轉(zhuǎn)矩時，將導(dǎo)致步進電機的“失步”，使加工無法進行。因此，開環(huán)控制僅適用于加工精度要求不高，負(fù)載較輕且變化不大的簡易、經(jīng)濟型數(shù)控機床上。采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床，電氣控制與機械傳動間有明顯的分界，因此調(diào)試維修與故障診斷較方便且機械部分的間隙摩擦死區(qū)剛度等非線性環(huán)節(jié)都在閉環(huán)以外，因此系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好。伺服電機和光電編碼器通常做成一體，電動機和絲杠間可以直接聯(lián)接或通過減速裝置聯(lián)接；位置檢測單位和實際最小移動單位間的匹配，可以通過數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)（電子齒輪比）進行設(shè)置。它具有傳動系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低、性能價格比高等特點，從而在數(shù)控機床上得到廣泛應(yīng)用。如圖3-2為半閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床的特點是：機床移動部件上直接安裝有直線位移檢測裝置，檢測裝置檢測最終位移輸出量。實際位移值被反饋到數(shù)控裝置或伺服驅(qū)動中，它可以直接與輸入的指令位移值進行比較，用誤差進行控制，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。從理論上說，對于這樣的閉環(huán)系統(tǒng)，其運動精度僅取決于檢測裝置的檢測精度，它與機械傳動的誤差無關(guān)，顯然，其精度將高于半閉環(huán)系統(tǒng)。而且它可以對傳動系統(tǒng)的間隙、磨損自動補償，其精度保持性要比半閉環(huán)系統(tǒng)好得多。圖3-3為全閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。由于閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作特點，它對機械結(jié)構(gòu)以及傳動系統(tǒng)的要求比半閉環(huán)更高，傳動系統(tǒng)的剛度、間隙、導(dǎo)軌的爬行等各種非線性因素將直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時甚至產(chǎn)生振蕩。解決以上問題的最佳途徑是采用直線電動機作為驅(qū)動系統(tǒng)的執(zhí)行器件。采用直線電動機驅(qū)動，可以完全取消傳動系統(tǒng)中將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的環(huán)節(jié)，大大簡化機械傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了所謂的“零傳動”。它從根本上消除了傳動環(huán)節(jié)對精度、剛度、快速性、穩(wěn)定性的影響，故可以獲得比傳統(tǒng)進給驅(qū)動系統(tǒng)更高的定位精度、快進速度和加速度。

從原理上說，數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)應(yīng)包括從位置指令脈沖給定到實際位置輸出的全部環(huán)節(jié)，即包括位置控制、速度控制、驅(qū)動電動機、檢測元器件等部分。但在很多系統(tǒng)中，為了制造方便，通常將伺服系統(tǒng)的位置控制部分與CNC裝置制成一體，所以，人們平時習(xí)慣上所說的機床伺服進給系統(tǒng)，一般是指伺服進給系統(tǒng)的速度控制單元、伺服電動機、檢測元器件部分，而不包括位置控制部分。3.3.1、步進電機的工作原理

步進電機是一種能將數(shù)字脈沖以軸步進一個步距角增量，因此，步進電機能很方便地將電脈沖轉(zhuǎn)換為角位移，具有較好的定位精度，無漂移和無積累定位誤差的優(yōu)點，能跟蹤一定頻率范圍的脈沖列，可作同步電動機使用，廣泛地應(yīng)用于各種小型自動化設(shè)備及儀器。3.3

步進驅(qū)動系統(tǒng)3.3.2步進電機的分類：按轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原理可分為:

1.反應(yīng)式步進電機;2.永磁式步進電機;3.混合式步進電機；

可變磁阻式步進電機又稱為反應(yīng)式步進電機，工作原理是由改變電動機的定子和轉(zhuǎn)子的軟鋼齒之間的電磁引力來改變定子和轉(zhuǎn)子的相對位置，這種電動機結(jié)構(gòu)簡單、步距角小。

永磁式步進電機的轉(zhuǎn)子鐵心上裝有多條永久磁鐵，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動與定位是由定、轉(zhuǎn)子之間的電磁引力與磁鐵磁力共同作用的。與反應(yīng)式步進電機相比，相同體積的永磁式步進電動機轉(zhuǎn)矩大，步距角也大。

混合式步進電機結(jié)合了反應(yīng)式步進電機和永磁式步進電機的優(yōu)點，采用永久磁鐵提高電動機的轉(zhuǎn)矩，采用細(xì)密的極齒來減小步距角，是目前數(shù)控機床上應(yīng)用最多的步進電動機。從控制繞組數(shù)量上可分為:1.二相步進電機。2.三相步進電機。3.四相步進電機。4.五相步進電機。5.六相步進電機。從運動的型式上可分為：1.旋轉(zhuǎn)步進電機。2.直線步進電機。3.平面步進電機。（一）.驅(qū)動電路：

(a)(b)(c)VDCVDCVDC步進電機繞組的驅(qū)動電路，單極性電流一般采用下圖<a>雙管串聯(lián)電路,雙極性電流一般采用下圖<b>的H橋電路;對于三相混合式步進電機則采用三相逆變橋電路,<c>3.3.3步進電機的驅(qū)動電路、控制方式及接線圖

（二）步進電動機繞組電流控制電路

（三）.步進電機的接線圖（一）步距角和步距誤差：

轉(zhuǎn)子每步轉(zhuǎn)過的空間機械角度，即步距角β為

β=360°/Z*N

其中Z-轉(zhuǎn)子齒數(shù)，N-運行拍數(shù)。步進電機每走一步，轉(zhuǎn)子實際的角位移與設(shè)計的步距角存在有步距誤差。連續(xù)走若干步時，上述誤差形成累積值。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一圈后，回至上一轉(zhuǎn)的穩(wěn)定位置，因此步進電機步距的誤差不會長期積累。步進電機步距的積累誤差，是指一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)步距積累誤差的最大值，步距誤差和積累誤差通常用度、分或者步距角的百分比表示。影響步距誤差和積累誤差的主要因素有:齒與磁極的分度精度；鐵心迭壓及裝配精度；各相矩角特性之間差別的大??；氣隙的不均勻程度等。（四）步進電機的主要特性：（二）靜態(tài)矩角特性和最大靜轉(zhuǎn)矩特性：

所謂靜態(tài)是指電機不改變通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子不動時的工作狀態(tài)?？蛰d時，步進電機某相通以直流電流時，該相對應(yīng)的定、轉(zhuǎn)子齒對齊，這時轉(zhuǎn)子無轉(zhuǎn)矩輸出。如在電機軸上加一順時針方向的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，步進電機轉(zhuǎn)子則按順時針方向轉(zhuǎn)過一個小角度θ，稱為失調(diào)角,這時轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩T與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等。矩角特性是描述步進電機穩(wěn)態(tài)時，電磁轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角θ之間關(guān)系的曲線，或稱為靜轉(zhuǎn)矩特性。T0步進電機矩角特性

（三）啟動慣頻特性在負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML=0的條件下，步進電動機由靜止?fàn)顟B(tài)突然啟動，不丟步地進入正常運行狀態(tài)所允許的最高啟動頻率，稱為啟動頻率或突跳頻率，超過此值就不能正常啟動。啟動頻率與機械系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量有關(guān)，包括步進電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，加上其它運動部件折算至步進電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量。下圖表示啟動頻率與負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量之間的關(guān)系。隨著負(fù)載慣量的增加，起動頻率下降。若同時存在負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML；則起動頻率將進一步降低。在實際應(yīng)用中，由于ML的存在，可采用的啟動頻率要比慣頻特性還要低。（四）步進電機矩頻特性：

矩頻特性是用來描述步進電機連續(xù)穩(wěn)定運行時輸出轉(zhuǎn)矩寫連續(xù)運行頻率之間的關(guān)系曲線。矩頻特性曲線上每一頻率所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為動態(tài)轉(zhuǎn)矩。動態(tài)轉(zhuǎn)矩除了和步進電機結(jié)構(gòu)及材料有關(guān)外，還與步進電機繞組連接、驅(qū)動電路、驅(qū)動電壓有密切的關(guān)系。下圖是混合式步進電機連續(xù)運行時的典型的矩頻特性曲線。

1.電機不運轉(zhuǎn)

1）驅(qū)動器無供電電壓2）驅(qū)動器保險絲熔斷3）驅(qū)動器報警(過電壓、欠電壓、過電流、過熱)4）驅(qū)動器與電機連線斷線5）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)6）驅(qū)動器使能信號被封鎖7）接口信號線接觸不良8）驅(qū)動器電路故障9）電機卡死或者出現(xiàn)故障10）電動機生銹11）指令脈沖太窄、頻率過高、脈沖電平太低3.3.4步進電機常見故障及分析：2.電機起動后堵轉(zhuǎn)

1）指令頻率太高2）負(fù)載轉(zhuǎn)矩太大3）加速時間太短4）負(fù)載慣量太大5）電源電壓降低

3.電機運轉(zhuǎn)不均勻，有抖動1）指令脈沖不均勻2）指令脈沖太窄3）指令脈沖電平不正確4）指令脈沖電平與驅(qū)動器不匹配5）脈沖信號存在噪聲6）脈沖頻率與機械發(fā)生共振

4.電機運轉(zhuǎn)不規(guī)則，正反轉(zhuǎn)地?fù)u擺

1）指令脈沖頻率與電機發(fā)生共振2）外部干擾

5.電機定位不準(zhǔn)

1）加減速時間太小2）存在干擾噪聲3）系統(tǒng)屏蔽不良

6.電機過熱：1）工作環(huán)境過于惡劣，環(huán)境溫度過高2）參數(shù)選擇不當(dāng)，如電流過大，超過相電流3）電壓過高

7.工作過程中停車：1）驅(qū)動電源故障2）電動機線圈匝間短路或接地3）繞組燒壞4）脈沖發(fā)生電路故障5）雜物卡住

8.噪聲大1）電機運行在低頻區(qū)或共振區(qū)2）純慣性負(fù)載、短程序、正反轉(zhuǎn)頻繁3）磁路混合式或永磁式轉(zhuǎn)子磁鋼退磁后以單步運行或在失步區(qū)4）永磁單向旋轉(zhuǎn)步進電機的定向機構(gòu)損壞9.失步或者多步1）負(fù)載過大，超過電動機的承載能力2）負(fù)載忽大忽小3）負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量過大，啟動時失步、停車時過沖4）傳動間隙大小不均5）傳動間隙產(chǎn)生的零件有彈性變形6）電動機工作在震蕩失步區(qū)7）電路總清零使用不當(dāng)8）干擾9）定、轉(zhuǎn)子相檫10.無力或者是出力降低

1）驅(qū)動電源故障2）電動機繞組內(nèi)部發(fā)生錯誤3）電動機繞組碰到機殼，發(fā)生相間短路或者線頭脫落4）電動機軸斷5）電動機定子與轉(zhuǎn)子之間的氣隙過大6）電源電壓過低

11.不能啟動1）工作方式不對2）驅(qū)動電路故障3）遙控時，線路壓降過大4）安裝不正確，或電動機本身軸承、止口等故障使電動機不轉(zhuǎn)5）N、S極接錯6）長期在潮濕場所存放，造成電動機部分生銹

驅(qū)動保護電路開關(guān)電源FPGA顯示、按鍵26LS32EPROMM26LS31光耦光耦光耦285DSP(ADSP2181)X25163電平變換16C550AD7888IPMPMSM三相220V單相220V編碼器輸出信號輸出輸入脈沖接口RS232串行接口模擬接口編碼器輸入接口6PG+光耦3.4.1進給伺服原理原理及接線圖3.4進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)伺服驅(qū)動器一般硬件框圖伺服驅(qū)動控制結(jié)構(gòu)圖伺服系統(tǒng)主回路的接線圖松下伺服驅(qū)動器I/F速度控制接線圖松下伺服驅(qū)動器I/F位置控制接線圖松下伺服驅(qū)動器I/F轉(zhuǎn)矩控制接線圖三洋伺服系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)連接圖松下伺服系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)連接圖

西門子伺服系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)連接圖3.4.2參數(shù)設(shè)置位置比例增益

①設(shè)定位置環(huán)調(diào)節(jié)器的比例增益。②設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大，相同頻率指令脈沖條件下，位置滯后量越小。但數(shù)值太大可能會引起振蕩或超調(diào)。③參數(shù)數(shù)值由具體的伺服系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。

2.速度比例增益

①設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的比例增益。②設(shè)置值越大，增益越高，剛度越大。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載值情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。③在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較大的值。

3.速度積分時間常數(shù)①設(shè)定速度調(diào)節(jié)器的積分時間常數(shù)。②設(shè)置值越小，積分速度越快。參數(shù)數(shù)值根據(jù)具體的伺服驅(qū)動系統(tǒng)型號和負(fù)載情況確定。一般情況下，負(fù)載慣量越大，設(shè)定值越大。③在系統(tǒng)不產(chǎn)生振蕩的條件下，盡量設(shè)定較小的值。3.4.3進給伺服系統(tǒng)各類故障的反映形式機床進給伺服系統(tǒng)的故障按機床提供的報警形式大致可分為三類：1）CRT或操作面板上顯示報警內(nèi)容，它是利用軟件的診斷程序來實現(xiàn)。2）利用進給伺服驅(qū)動單元上的硬件（如發(fā)光二極管或數(shù)碼管指示，保險絲熔斷等）顯示報警驅(qū)動單元的故障。3）進給運動不正常，但沒有任何報警指示。

1.進給伺服系統(tǒng)出錯報警故障這類故障的起因，大多是速度控制單元方面的故障引起的，或是主控制印制線路板與位置控制或伺服信號有關(guān)部分的故障?？筛鶕?jù)報警所顯示的內(nèi)容去排除。3.4.4進給伺服常見報警

2.

檢測元件（測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓器或脈沖編碼器等）或檢測信號方面引起的故障例如：某數(shù)控機床顯示“主軸編碼器斷線”。引起的原因有：①電機動力線斷線。如果伺服電源剛接通，尚未接到任何指令時，就發(fā)生這種報警，則由于斷線而造成故障可能性最大。②伺服單元印制線路板上設(shè)定錯誤，如將檢測元件脈沖編碼器設(shè)定成了測速發(fā)電機等。③沒有速度反饋電壓或時有時斷，這可用顯示其來測量速度反饋信號來判斷，這類故障出檢測元件本身存在故障外，多數(shù)是由于連接不良或接通不良引起的。④由于光電隔離板或中間的某些電路板上劣質(zhì)元器件所引起的。當(dāng)有時開機運行相當(dāng)長一段時間后，出現(xiàn)“主軸編碼器斷線”，這是，重新開機，可能會自動消除故障。

3.過熱報警故障這里所述的過熱是指伺服單元、變壓器及伺服電機等的過熱。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過大，引起主回路中的過熱繼電器動作。2）切削時，伺服電機電流太大或變壓器本身故障，引起伺服變壓器熱控開關(guān)動作。3）伺服電機電耦內(nèi)部短路或絕緣不良、電機永久磁鋼去磁或脫落及電機制動器不良，引起電機的熱控開關(guān)動作。4）驅(qū)動器參數(shù)增益不當(dāng)或驅(qū)動器與電機參數(shù)匹配不當(dāng)。

例如：某直流伺服電機過熱報警，可能原因有：①過負(fù)荷?？梢酝ㄟ^測量電機電流是否超過額定值來判斷。②電機線圈絕緣不良。可用500V絕緣電阻表檢查電樞線圈與機殼之間的絕緣電阻。如果在1MΩ以上，表示絕緣正常，否則應(yīng)清理換向器表面的炭刷粉末等。③電機線圈內(nèi)部短路?？尚断码姍C，測電機空載電流，如果此電流與轉(zhuǎn)速成正比變化，則可判斷為電機線圈內(nèi)部短路。應(yīng)清掃換向器表面，如表面上有油更易引起此故障。④電機磁鐵退磁?？赏ㄟ^快速旋轉(zhuǎn)電機時，測定電機電樞電壓是否正常。如電壓低且發(fā)熱，則說明電機已退磁。應(yīng)重新充磁。⑤制動器失靈。當(dāng)電機帶有制動器時，如電機過熱則應(yīng)檢查制動器動作是否靈活。⑥CNC裝置的有關(guān)印制線路板不良。

4.電機過載

i）機床負(fù)荷異常，引起電機電流超過額定值。這可以用檢查電動機電流來判斷。此時需要變更切削條件，減輕機床負(fù)荷。

ii）印制電路板設(shè)定錯誤。亦即應(yīng)確定電動機過載的設(shè)定是否正確。iii）印制線路板不良。iv）對于交流伺服來說，沒有脈沖編碼器反饋信號也會引起電機過載報警。

v）起動扭矩超過最大扭矩或者負(fù)載有沖擊現(xiàn)象；電機振動或抖動。vi）電機或編碼器配線異常（配線不良或連接不良）。

vii)編碼器有故障（反饋脈沖與電動機轉(zhuǎn)角不成比例變化，而有跳躍）

5.伺服單元過電流報警

i）伺服驅(qū)動器的電路板與熱開關(guān)連接不良。ii）U、V、W與地線連接錯誤，或它們之間存在短路。iii）伺服驅(qū)動器故障（電流反饋電路、功率晶體管或者電路板故障)。

iv）因負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量大并且高速旋轉(zhuǎn)，動態(tài)制動器停止，制動電路故障。v）伺服驅(qū)動器的安裝方法（方向、與其他部分的間隔）不適合。vi）負(fù)載是否過大，是否超出再生處理能力等。

vii）伺服驅(qū)動器的風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動

6.伺服單元過電壓報警

i）負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量過大（再生能力不足）。

ii）內(nèi)部或外接的再生放電電路故障（包括接線斷開或破損等）。iii）加減速時間過小，在降速過程中引起過電壓。

iv）檢查AC電源電壓（是否有過大的變化）。

7.伺服單元欠電壓報警

i）電源容量太小或AC電源電壓過低。

ii）伺服驅(qū)動器的保險絲熔斷。iii）沖擊電流限制電阻斷線（電源電壓是否異常，沖擊電流限制電阻是否過載）。

iv）伺服ON信號提前有效。

v）電機主電路用電纜短路。vi）發(fā)生瞬時停電。vii）整流器件損壞或伺服驅(qū)動器故障。

8.速度單元的斷路器斷開報警1）干擾。有時速度單元受外界的干擾影響，斷路器自動斷開。2）機床負(fù)荷異常。這可以用示波器檢查機床在快速進給時的電動機電流是否超過額定值來判斷機床負(fù)荷是否異常。3）速度控制單元內(nèi)整流用二級管模塊不好。4）印制電路板不好或印制板與速度控制單元之間的連接不好。

9.停機誤差過大或運行時誤差過大報警

i）位置偏差設(shè)置錯誤。因此要認(rèn)真檢查參數(shù)的設(shè)定值。

ii）超調(diào)。在數(shù)控系統(tǒng)中加/減速時間里，如果電動機沒有流過加減速時必要的電流，從而使位置控制回路的誤差增加。當(dāng)用示波器觀察速度控制單元的指令波形，應(yīng)使超調(diào)量在5％以下。為了消除本報警，可加大數(shù)控系統(tǒng)的加減速時間和加大速度控制單元的增益。

iii）輸入電源電壓太低。

iv）連接不良。如測速機信號線、電機動力線等的連接不良均會引起誤差過大。

v）數(shù)控系統(tǒng)的位置控制部分和速度控制部分的故障。

vi）如果是直流伺服電動機，則電機的碳刷接觸不良也會引起誤差過大。10.漂移補償量過大報警

i）連接不良。這里指的連接有兩個方面。一是電動機動力線連接不良，二是電動機和檢測元件之間的連接不良。

ii）CNC系統(tǒng)中有關(guān)漂移量補償?shù)膮?shù)設(shè)定錯誤引起的。

iii）速度控制單元CNC裝置的主板的位置控制部分有故障。3.4.5進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)常見故障及處理

1.位置跟蹤誤差超差報警1）電機過載2）伺服變壓器過熱3）伺服變壓器保護熔斷器熔斷4）輸入電源電壓太低5）伺服驅(qū)動器與CNC之間的信號電纜連接不良6）干擾7）參數(shù)設(shè)置不當(dāng)（位置偏差值設(shè)定錯誤）8）伺服電機不良9）電機的動力線和反饋線連接故障10）速度控制單元故障以及系統(tǒng)主板的位置控制部分故障11）伺服參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或錯誤12)編碼器不良13）連接不良引起14）機械傳動系統(tǒng)引起

2.工作過程中，振動或爬行

1）電動機負(fù)載過重。2）機械傳動系統(tǒng)不良。

3）位置環(huán)增益過高。4）伺服電動機不良。5）外部干擾、接地、屏蔽不良等等。例1：一臺配套某系統(tǒng)的加工中心，進給加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸有振動現(xiàn)象。分析與處理過程：加工過程中坐標(biāo)軸出現(xiàn)振動、爬行現(xiàn)象與多種原因有關(guān)，故障可能是機械傳動系統(tǒng)的原因，亦可能是伺服進給系統(tǒng)的調(diào)整與設(shè)定不當(dāng)?shù)鹊取?/p>

維修時通過互換法，確認(rèn)故障原因出在直流伺服電動機上。卸下X軸電動機，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)6個電刷中有2個的彈簧已經(jīng)燒斷，造成了電樞電流不平衡，使電動機輸出轉(zhuǎn)矩不平衡。另外，發(fā)現(xiàn)電動機的軸承亦有損壞，故而引起Y軸的振動與過電流。更換電動機軸承與電刷后，機床恢復(fù)正常。例2：配套某系統(tǒng)的加工中心，在長期使用后，手動操作Z軸時有振動和異常響聲，并出現(xiàn)“移動過程中”Z軸誤差過大”報警。利用手動轉(zhuǎn)動機床Z軸，發(fā)現(xiàn)絲杠轉(zhuǎn)動困難，絲杠的軸承發(fā)熱。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)Z軸導(dǎo)軌無潤滑，造成Z軸摩擦阻力過大；重新修理Z軸潤滑系統(tǒng)后，機床恢復(fù)正常。

3.運動失控（飛車）

1）位置檢測、速度檢測信號是否為正反饋。2）電動機或位置編碼器故障。3）主板、速度控制單元故障。

4.機床定位精度或加工精度差

機床定位精度或加工精度差可分為定位超調(diào)、單脈沖進給精度差、定位點精度不好、圓弧插補加工的圓度差等情況。

1）加/減速時間設(shè)定過小。2）電動機與機床的連接部分剛性差或連接不牢固。3）機械傳動系統(tǒng)存在爬行或松動。4）伺服系統(tǒng)的增益不足。5）位置檢測器件（編碼器、光柵）不良。6）速度控制單元控制板不良。7）機床反向間隙大、定位精度差。8）位置環(huán)增益設(shè)定不當(dāng)。9）各插補軸的檢測增益設(shè)定不良。10）感應(yīng)同步器或旋轉(zhuǎn)變壓器的接口板調(diào)整不良。11）絲杠間隙或傳動系統(tǒng)間隙過大。

5.超速1）測速反饋連接錯誤，如：被接成正反饋或斷線。2）在全閉環(huán)系統(tǒng)中，聯(lián)軸器、電動機與工作臺的連接不良，造成速度檢測信號不正確或無速度檢測信號。3）位置控制板發(fā)生故障，是來自F/V轉(zhuǎn)速的速度反饋信號為輸入到速度控制單元。4）速度控制單元設(shè)定不當(dāng)。

5）系統(tǒng)參數(shù)（最高運行速度）設(shè)置過低。

6.竄動

1）測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等。2）速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾。3）接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當(dāng)竄動發(fā)生在由正向運動向反向運動的瞬間，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。

7.爬行

1）進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良。2）伺服系統(tǒng)增益設(shè)置過低。3）外加負(fù)載過大。4）連軸器有裂紋或松動。

8.伺服電動機不轉(zhuǎn)

1）檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出。2）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），以確定進給軸的啟動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足。3）對帶電磁制動的伺服電動機，應(yīng)檢查電磁制動是否釋放。4）進給驅(qū)動單元故障。5）伺服電動機故障。

9.回參考點故障

1）回參考點減速開關(guān)產(chǎn)生的信號或零位脈沖信號失效。2）脈沖編碼器零標(biāo)志位或光柵尺零標(biāo)志位有故障。3）參考點開關(guān)檔塊位置設(shè)置不當(dāng)。

10.開機后電動機產(chǎn)生尖叫（高頻振蕩）往往是CNC中與伺服驅(qū)動有關(guān)的參數(shù)設(shè)定、調(diào)整不當(dāng)引起的。

11.加工工作尺寸出現(xiàn)無規(guī)律變化1）機械傳動系統(tǒng)的安裝、連接與精度不良。2）伺服進給系統(tǒng)的設(shè)定與調(diào)整不當(dāng)。3）干擾。4）彈性連軸器未能鎖緊。

12.伺服電動機開機后即自動旋轉(zhuǎn)1）位置反饋的極性錯誤。2）由于外力使坐標(biāo)軸產(chǎn)生了位置偏移。3）驅(qū)動器、測速發(fā)電機、伺服電動機或系統(tǒng)位置測量回路不良。

13.定位超調(diào)（位置“過沖”現(xiàn)象）1）加減速時間設(shè)定過小2）位置環(huán)比例增益設(shè)置過大3）速度環(huán)比例增益設(shè)置過大4）速度環(huán)積分時間設(shè)置過小3.4.6交流伺服電機常見故障1.定子繞組斷路或匝間短路。2.軸鎖死、軸竄動、軸變形。3.編碼器故障。4.電機轉(zhuǎn)子退磁。5.制動器故障。6.進油、進水、銹蝕。

3.4.7進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)日常維護（一）安裝注意事項1）伺服單元應(yīng)置于密封的強電柜內(nèi)2）安裝伺服單元時應(yīng)考慮到容易維修檢查和拆卸3）電機的安裝要遵循下列原則:i）安裝面要平，有足夠的剛性。ii）安裝位置盡可能使檢修作業(yè)容易進行。iii)出入電機冷卻風(fēng)口的空氣要充分，安裝位置要盡可能使冷卻部分的檢修清潔工作容易進行。

iv)電機應(yīng)安裝在灰塵少、濕度不高場所，環(huán)境溫度應(yīng)在40℃以下。v)電機應(yīng)安裝遠(yuǎn)離切削液和油的位置。（二）使用檢查1）伺服系統(tǒng)啟動前的檢查

i）檢查伺服單元和電動機的信號線、動力線等的連接是否正確，是否松動以及絕緣是否良好。

ii)強電柜和電機是否可靠接地。

iii)電機電刷的安裝是否牢靠，電機安裝螺栓是否完全擰緊。2）使用時的檢查

i)運行時電柜門要關(guān)閉

ii)檢查速度指令值與電機轉(zhuǎn)速是否一致

iii)電機有否發(fā)出異常聲音和異常振動

iv)軸承溫度是否