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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.第4章 数控机床床进给系系统的故故障诊断断与维修修进给驱动动系统的的性能在在一定程程度上决决定了数数控系统统的性能能，直接接影响了了加工工工件的精精度。对对它做好好良好的的维护与与维修，是是数控机机床的关关键。本本章主要要内容：对数数控机床床进给驱驱动系统统作一半半的介绍绍；介绍绍步进驱驱动系统统的原理理和主要要特性作作简单介介绍后，列出了步进驱动系统的主要故障及排除，并列出相应维修实例。简介介了进给给伺服驱驱动系统统，列出出了进给给伺服驱驱动系统统的主要要
2、报警及及处理、主主要故障障及排除除，并列列出了维维修实例例。4.1 进给驱动动系统概概述进给驱动动系统的的性能在在一定程程度上决决定了数数控系统统的性能能，决定定了数控控机床的的档次，因因此，在在数控技技术发展展的历程程中，进进给驱动动系统的的研制和和发展总总是放在在首要的的位置。数控系统统所发出出的控制制指令，是是通过进进给驱动动系统来来驱动机机械执行行部件，最最终实现现机床精精确的进进给运动动的。数控控机床的的进给驱驱动系统统是一种种位置随随动与定定位系统统，它的的作用是是快速、准准确地执执行由数数控系统统发出的的运动命命令，精精确地控控制机床床进给传传动链的的坐标运运动。它它的性能能决定
3、了了数控机机床的许许多性能能，如最最高移动动速度、轮轮廓跟随随精度、定定位精度度等。4.1.1 数控机床床对进给给驱动系统统的要求求1. 调速范围围要宽调速范围围rn是指进进给电动动机提供供的最低低转速nnminn和最高高转速nnmaxx之比，即即：rnn=nmiin/nnmaxx。在各种数数控机床床中，由由于加工工用刀具具、被加加工材料料、主轴轴转速以以及零件件加工工工艺要求求的不同同，为保保证在任任何情况况下都能能得到最最佳切削削条件，就就要求进进给驱动动系统必必须具有有足够宽宽的无级级调速范范围（通通常大于于1100000）。尤尤其在低低速（如如0.1r/minn）时，要要仍能平平滑运动
4、动而无爬爬行现象象。脉冲当量量为1m/PP情况下下，最先先进的数数控机床床的进给给速度从从02240mm/miin连续续可调。但但对于一一般的数数控机床床，要求求进给驱驱动系统统在024mm/miin进给给速度下下工作就就足够了了。2. 定位精度度要高使用数控控机床主主要是为为了：保保证加工工质量的的稳定性性、一致致性，减减少废品品率；解解决复杂杂曲面零零件的加加工问题题；解决决复杂零零件的加加工精度度问题，缩缩短制造造周期等等。数控控机床是是按预定定的程序序自动进进行加工工的，避避免了操操作者的的人为误误差，但但是，它它不可能能应付事事先没有有预料到到的情况况。就是是说，数数控机床床不能像像
5、普通机机床那样样，可随随时用手手动操作作来调整整和补偿偿各种因因素对加加工精度度的影响响。因此此，要求求进给驱驱动系统统具有较较好的静静态特性性和较高高的刚度度，从而而达到较较高的定定位精度度，以保保证机床床具有较较小的定定位误差差与重复复定位误误差（目目前进给给伺服系系统的分分辨率可可达1m或00.1m，甚甚至0.01m）；同时进进给驱动动系统还还要具有有较好的的动态性性能，以以保证机机床具有有较高的的轮廓跟跟随精度度。3. 快速响应应，无超超调为了提高高生产率率和保证证加工质质量，除除了要求求有较高高的定位位精度外外，还要要求有良良好的快快速响应应特性，即即要求跟跟踪指令令信号的的响应要要
6、快。一一方面，在在启、制制动时，要要求加、减减加速度度足够大大，以缩缩短进给给系统的的过渡过过程时间间，减小小轮廓过过渡误差差。一般般电动机机的速度度从零变变到最高高转速，或或从最高高转速降降至零的的时间在在2000ms以以内，甚甚至小于于几十毫毫秒。这这就要求求进给系系统要快快速响应应，但又又不能超超调，否否则将形形成过切切，影响响加工质质量；另另一方面面，当负负载突变变时，要要求速度度的恢复复时间也也要短，且且不能有有振荡，这这样才能能得到光光滑的加加工表面面。要求进给给电动机机必须具具有较小小的转动动惯量和和大的制制动转矩矩，尽可可能小的的机电时时间常数数和起动动电压。电电动机具具有40
7、000rr/s22以上的的加速度度。4. 低速大转转矩，过过载能力力强数控机床床要求进进给驱动动系统有有非常宽宽的调速速范围，例例如在加加工曲线线和曲面面时，拐拐角位置置某轴的的速度会会逐渐降降至零。这这就要求求进给驱驱动系统统在低速速时保持持恒力矩矩输出，无无爬行现现象，并并且具有有长时间间内较强强的过载载能力，和和频繁的的起动、反反转、制制动能力力。一般般，伺服服驱动器器具有数数分钟甚甚至半小小时内11.5倍以以上的过过载能力力，在短短时间内内可以过过载46倍而而不损坏坏。5. 可靠性高高数控机床床，特别别是自动动生产线线上的设设备要求求具有长长时间连连续稳定定工作的的能力，同同时数控控机
8、床的的维护、维维修也较较复杂，因因此，要要求数控控机床的的进给驱驱动系统统可靠性性高、工工作稳定定性好，具具有较强强的温度度、湿度度、振动动等环境境适应能能力，具具有很强强的抗干干扰的能能力。4.1.2 进给驱动动系统的的基本形形式进给驱动动系统分分为开环环和闭环环控制两两种控制制方式，根根据控制制方式，我我们把进进给驱动动系统分分为步进进驱动系系统和进进给伺服服驱动系系统。开环控控制与闭闭环控制制的主要要区别为为是否采采用了位位置和速速度检测测反馈元元件组成成了反馈馈系统。闭环控制一般采用伺服电动机作为驱动元件，根据位置检测元件所处在数控机床不同的位置，它可以分为半闭环、全闭环和混合闭环三种
9、。1. 开环数控控系统无位置反反馈装置置的控制制方式就就称为开开环控制制，采用用开环控控制作为为进给驱驱动系统统，则称称开环数数控系统统。一般般使用步步进驱动动系统（包包括电液液脉冲马马达）作作为伺服服执行元元件。所所以也叫叫步进驱驱动系统统。在开开环控制制系统中中，数控控装置输输出的脉脉冲，经经过步进进驱动器器的环形形分配器器或脉冲冲分配软软件的处处理，在在驱动电电路中进进行功率率放大后后控制步步进电动动机，最最终控制制步进电电动机的的角位移移。步进进电动机机再经过过减速装装置（一一般为同同步带，或或直接连连接）带带动丝杠杠旋转，通通过丝杠杠将角位位移转换换为移动动部件的的直线位位移。因因此
10、，控控制步进进电动机机的转角角与转速速，就可可以间接接控制移移动部件件的移动动，俗称称位移量量。图44-1为为开环控控制伺服服驱动系系统的结结构框图图。采用开环环控制系系统的数数控机床床结构简简单，制制造成本本较低，但但是由于于系统对对移动部部件的实实际位移移量不进进行检测测，因此此无法通通过反馈馈自动进进行误差差检测和和校正。另另外，步步进电动动机的步步距角误误差、齿齿轮与丝丝杠等部部件的传传动误差差，最终终都将影影响被加加工零件件的精度度。特别别是在负负载转矩矩超过输输出转矩矩时，将将导致的的“丢步”，使加加工出错错。因此此，开环环控制仅仅适用于于加工精精度要求求不高，负负载较轻轻且变化化
11、不大的的简易、经经济型数数控机床床上。2. 半闭环数数控系统统图4-22所示为为半闭环环数控系系统的进进给控制制框图。半半闭环位位置检测测方式一一般将位位置检测测元件安安装在电电动机的的轴上（通通常已由由电动机机生产厂厂家安装好），用用以精确确控制电电动机的的角度，然然后通过过滚珠丝丝杠等传传动机构构，将角角度转换换成工作作台的直直线位移移，如果果滚珠丝丝杠的精精度足够够高，间间隙小，精精度要求求一般可可以得到到满足。而而且传动动链上有有规律的的误差（如如间隙及及螺距误误差）可可以由数数控装置置加以补补偿，因因而可进进一步提提高精度度，因此此在精度度要求适适中的中中、小型型数控机机床上半半闭环
12、控控制得到到了广泛泛的应用用。图4-22：半闭闭环数控控系统进进给控制制框图半闭环方方式的优优点是它它的闭环环环路短短（不包包括传动动机械），因因而系统统容易达达到较高高的位置置增益，不不发生振振荡现象象。它的的快速性性也好，动动态精度度高，传传动机构构的非线线性因素素对系统统的影响响小。但但如果传传动机构构的误差差过大或或误差不不稳定，则则数控系系统难以以补偿。例例如由传传动机构构的扭曲曲变形所所引起的的弹性变变形，因因其与负负载力矩矩有关，故故无法补补偿。由由制造与与安装所所引起的的重复定定位误差差，以及及由于环环境温度度与丝杠杠温度的的变化所所引起的的丝杠螺螺矩误差差也不能能补偿。因因此
13、要进进一步提提高精度度，只有有采用全全闭环控控制方式式。3. 全闭环数数控系统统图4-33所示为为全闭环环数控系系统进给给控制框框图。全全闭环方方式直接接从机床床的移动动部件上上获取位位置的实实际移动动值，因因此其检检测精度度不受机机械传动动精度的的影响。但但不能认认为全闭闭环方式式可以降降低对传传动机构构的要求求。因闭闭环环路路包括了了机械传传动机构构，它的的闭环动动态特性性不仅与与传动部部件的刚刚性、惯惯性有关关，而且且还取决决于阻尼尼、油的的粘度、滑滑动面摩摩擦系数数等因素素。这些些因素对对动态特特性的影影响在不不同条件件下还会会发生变变化，这这给位置置闭环控控制的调调整和稳稳定带来来了
14、困难难，导致致调整闭闭环环路路时必须须要降低低位置增增益，从从而对跟跟随误差差与轮廓廓加工误误差产生生了不利利影响。所所以采用用全闭环环方式时时必须增增大机床床的刚性性，改善善滑动面面的摩擦擦特性，减减小传动动间隙，这这样才有有可能提提高位置置增益。全全闭环方方式广泛泛应用在在精度要要求较高高的大型型数控机机床上。由于全闭闭环控制制系统的的工作特特点，它它对机械械结构以以及传动动系统的的要求比比半闭环环更高，传传动系统统的刚度度、间隙隙、导轨轨的爬行行等各种种非线性性因素将将直接影影响系统统的稳定定性，严严重时甚甚至产生生振荡。解决以上上问题的的最佳途途经是采采用直线线电动机机作为驱驱动系统统
15、的执行行器件。采采用直线线电动机机驱动，可可以完全全取消传传动系统统中将旋旋转运动动变为直直线运动动的环节节，大大大简化机机械传动动系统的的结构，实实现了所所谓的“零传动动”。它从从根本上上消除了了传动环环节对精精度、刚刚度、快快速性、稳稳定性的的影响，故故可以获获得比传传统进给给驱动系系统更高高的定位位精度、快快进速度度和加速速度图4-33：全闭闭环数控控系统进进给控制制框图4. 混合式闭闭环控制制图4-44所示为为混合闭闭环控制制。混合合闭环方方式采用用半闭环环与全闭闭环结合合的方式式。它利利用半闭闭环所能能达到的的高位置置增益，从从而获得得了较高高的速度度与良好好的动态态特性。它它又利用
16、用全闭环环补偿半半闭环无无法修正正的传动动误差，从从而提高高了系统统的精度度。混合合闭环方方式适用用于重型型、超重重型数控控机床，因因为这些些机床的的移动部部件很重重，设计计时提高高刚性较较困难。4.2 步进驱动动系统常常见故障障及排除除步进驱动动系统简简单来说说，包括括有步进进电动机机和步进进驱动器器。4.2.1 步进电动动机原理理简介及及分类1. 步进电动动机原理理简介步进电动动机流行行于700年代，该该系统结结构简单单、控制制容易、维维修方面面，且控控制为全全数字化化；是一种种能将数数字脉冲冲转化成成一个步步距角增增量的电电磁执行行元件；能很方方便地将将电脉冲冲转换为为角位移移，具有有较
17、好的的定位精精度，无无漂移和和无积累累定位误误差的优优点，能能跟踪一一定频率率范围的的脉冲列列，可作作同步电电动机使使用。随随着计算算机技术术的发展展，除功功率驱动动电路之之外，其其它部分分均可由由软件实实现，从从而进一一步简化化结构。因因此，至至今国内内外对这种种系统仍仍在进一一步开发发。但是，由于步进电动机基本上是用开环系统，精度不高，不能应用于中高档数控机床；步进电动机耗能大，速度低(远不如交、直流电动机)。因此，目前步进电动机仅用于小容量、低速、精度要求不高的场合，如经济型数控，打印机、绘图机等计算机的外部设备。步进电动动机是一一种同步步电动机机，其结结构同其其它电动动机一样样，由定定
18、子和转转子组成成，定子子为激磁磁场，其其激磁磁磁场为脉脉冲式，即即磁场以以一定频频率步进进式旋转转，转子子则随磁磁场一步步一步前前进。2. 步进电动动机分类类步进电动动机按转转矩产生生的原理理可分为为反应式式、永磁磁式及混混合式步步进电动动机；从从控制绕绕组数量量上可分分为二相相、三相相、四相相、五相相、六相相步进电电动机；从电流流的极性性上可分分为单极极性和双双极性步步进电动动机；从从运动的的型式上上可分为为旋转、直直线、平平面步进进电动机机。4.2.2 步进电动动机的驱驱动电路路控制方方式和应应用举例例1. 步进电动动机的驱驱动电路路控制方方式步进电动动机绕组组的驱动动电路，单单极性电电流
19、一般般采用图图4-55双管管串联电电路,双双极性电电流一般般采用图图4-55的H桥电路路;对于于三相混混合式步步进电动动机则采采用三相相逆变桥桥电路,见图44-5图4-55 步进进电动机机驱动电电路2. 开环控制制系统的的应用举举例以SH-508806AA五相步进进驱动器器为例，步步进进给给驱动装装置的基基本接口口如图44-6所所示。3. 百格拉公公司步进进电机WWD3-0077的面板板接线图图4-77。图4-77：WDD3-0007步步进电动动机的面面板接线线图控制信号号说明：PULSSE：脉脉冲信号号输入端端，每一一个脉冲冲的上升升沿使电电动机转动动一步。DIR：方向信信号输入入端，如如“
20、DIRR”为低电电平，电电机按顺顺时针方方向旋转转； “DIRR”为高电电平电机机按逆时时针方向向旋转。CW：正正转信号号，每个个脉冲使使电机正正向转动动一步。CCW：反转信信号，每每个脉冲冲使电机机反向转转动一步步。RESEET：复复位信号号，如复复位信号号为低电电平时,输入脉脉冲信号号起作用用，如果果复 位位信号为为高电平平时就禁禁止任何何有效的的脉冲，输输入信号号无效，电电机无保保持扭矩矩。READDDY: 输入入报警信信号：RREADDY是继继电器开开关，当当驱动器器正常工工作时继继电器闭闭合，当当驱动器器工作异异常时继继电器断断开。继继电器允允许最高高输入电电压和电电流是：35VVD
21、C，110mAAI2000mA，电电阻性负负载。如如用该继继电器，要要把他串串联到CCNC的的某输入入端。当当驱动器器正常工工作时继继电器闭闭合，外外部244VDCC通过继继电器输输入到CCNC输输入端，否否则外部部24VVDC无无法输入入到CNNC输入入端。注意：PPULSSE+与与CW+，PUULSEE-与CCW-，DDIR-与CCCW-对对应同一一个接线线口，按按控制方方式不同同给出的的两种定定义名称称。4.2.3 步进电动动机的主主要特性性1. 步距角和和步距误误差转子每步步转过的的空间机机械角度度，即步步距角为=3660/Z2*N其中中 Z22-转子子齿数，NN-运行行拍数。步进电动
22、动机每走走一步，转转子实际际的角位位移与设设计的步步距角存存在有步步距误差差。连续续走若干干步时，上上述误差差形成累累积值。转转子转过过一圈后后，回至至上一转转的稳定定位置，因因此步进进电动机机步距的的误差不不会长期期积累。步步进电动动机步距距的积累累误差，是是指一转转范围内内步距积积累误差差的最大大值，步步距误差差和积累累误差通通常用度度、分或或者步距距角的百百分比表表示。影影响步距距误差和和积累误误差的主主要因素素有: 齿与磁磁极的分分度精度度；铁心心迭压及及装配精精度；各各相矩角角特性之之间差别别的大小小；气隙隙的不均均匀程度度等。2. 静态矩角角特性和和最大静静转矩特特性所谓静态态是指
23、电电动机不不改变通通电状态态，转子子不动时时的工作作状态。空空载时，步步进电动动机某相相通以直直流电流流时，该该相对应应的定、转转子齿对对齐，这这时转子子无转矩矩输出。如如在电动动机轴上上加一顺顺时针方方向的负负载转矩矩，步进进电动机机转子则则按顺时时针方向向转过一一个小角角度，称为为失调角角,这时时转子电电磁转矩矩T与负负载转矩矩相等。矩矩角特性性是描述述步进电电动机稳稳态时，电电磁转矩矩与失调调角之间关关系的曲曲线，或或称为静静转矩特特性。见见图4-7。图4-77 步进进电动机机矩角特特性3. 步进电动动机矩频频特性矩频特性性是用来来描述步步进电动动机连续续稳定运运行时输输出转矩矩写连续续
24、运行频频率之间间的关系系曲线。矩矩频特性性曲线上上每一频频率所对对应的转转矩称为为动态转转矩。动动态转矩矩除了和和步进电电动机结结构及材材料有关关外，还还与步进电动动机绕组组连接、驱驱动电路路、驱动动电压有有密切的的关系。如图4-8（a）所示的并联绕组和串联绕组的矩频特性图。图4-8（b）是混合式步进电动机连续运行时的典型的矩频特性曲线。图4-88（a） 步进电电动机矩矩频特性性4. 启动惯频频特性在负载转转矩ML=0的的条件下下，步进进电动机机由静止止状态突突然启动动，不丢丢步地进进入正常常运行状状态所允允许的最最高启动动频率，称称为启动动频率或或突跳频频率，超超过此值值就不能能正常启启动。
25、启启动频率率与机械械系统的的转动惯惯量有关关，包括括步进电电动机转转子的转转动惯量量，加上上其它运运动部件件折算至至步进电电动机轴轴上的转转动惯量量。下图图4-9表示启启动频率率与负载载转动惯惯量之间间的关系系。随着着负载惯惯量的增增加，起起动频率率下降。若若同时存存在负载载转矩MML；则起起动频率率将进一一步降低低。在实实际应用用中，由由于ML的存在在，可采采用的启启动频率率要比惯惯频特性性还要低低。4.2.4 步进驱动动装置常见见故障及及排除正如前所所述，步步进驱动动是开环环控制系系统中最最常选用用的伺服服驱动系系统。开开环进给给系统的的结构较较简单，调调试、维维修、使使用都很很方便，工工
26、作可靠靠，成本本低廉。在在一般要要求精度度不太高高的机床床上曾得得到广泛泛应用。使用过程程中，步步进驱动动系统常常见如下下故障：1. 电动机过过热报警警，可能原原因及故故障排除除见表44-1。表4-11：步进进电动机机过热的的报警综述述故障现象象可能原因因排除措施施有些系统统会报警警，显示示电动机机过热。用用手摸电电动机，会会明显感感觉温度度不正常常，甚至至烫手工作环境境过于恶恶劣，环环境温度度过高重新考虑虑机床应应用条件件，改善善工作环环境参数选择择不当，如如电流过过大，超超过相电电流根据参数数说明书书，重新新设置参参数电压过高高建议稳压压电源2. 工作中，尖叫后不转，具体情况为加工或运行过
27、程中，驱动器或步进电动机发出刺耳的尖叫声。可能原因及排除措施见表4-2：表4-22：步进进驱动器器尖叫后后不转的的故障原原因及排排除综述述故障现象象可能原因因排除措施施驱动器或或步进电电动机发发出刺耳耳的尖叫叫声，然然后电动动机停止止不转输入脉冲冲频率太太高，引引起堵转转降低输入入脉冲频频率输入脉冲冲的突调调频率太太高降低输入入脉冲的的突调频频率输入脉冲冲的升速速曲线不不够理想想引起堵堵转调整输入入脉冲的的升速曲曲线3. 工作过程程中停车车，在工工作正常常的状况况下，发发生突然然停车的的故障。引引起此故故障的可可能原因因见表44-3。表4-33 工工作过程程中停车车的故障障综述可能原因因检查步
28、骤骤排除措施施驱动电源源故障用万用表表测量驱驱动电源源的输出出更换驱动动器驱动电路路故障发生脉冲冲电路故故障电动机故故障绕组烧坏坏更换电动动机电动机线线圈匝间间短路或或接地用万用表表测量线线圈间是是否短路路杂物卡住住可目测消除外界界的干扰扰因素4. 工作噪声声特别大大，仔细细观察加加工或运运行过程程中，还还有进二二退一现现象。可可能原因因及排除除措施见见表4-4：表4-44：工作作噪声特特别大的的故障原原因及排排除综述述故障现象象可能原因因排除措施施低频旋转转时有进进二退一一现象，高高速上不不去检查相序序正确连接接动力线线电动机运运行在低低频区或或共振区区分析电动动机速度度及电动动机频率率后，
29、调调整加工工切削参参数纯惯性负负载、正正反转频频繁重新考虑虑次机床床的加工工能力电动机故故障磁路混合合式或永永磁式转转子磁钢钢退磁后后以单步步运行或或在失步步区更换电动动机如永磁单单向旋转转步进电电动机的的定向机机构损坏坏更换电动动机5. 无力或者者是出力力降低或或称“闷车”，即在在工作过过程中，某轴有可能突然停止，俗称“闷车”，可能原因见表4-5。表4-55：“闷车”的可能能原因及及排除措措施故障部位位可能原因因排除措施施驱动器端端故障电压没有有从驱动动器输出出来检查驱动动器，确确保有输输出驱动器故故障更换驱动动器电动机绕绕组内部部发生错错误电动机端端故障电动机绕绕组碰到到机壳，发发生相间间
30、短路或或者线头头脱落电动机轴轴断更换电动动机电动机定定子与转转子之间间的气隙隙过大专业电动动机维修修人员调调整好气气隙或更更换电动动机外部故障障电压不稳稳重新考虑虑负载和和切削条条件会造成“闷车”的原因因可能是是：负载载过大或或切削条条件恶劣劣重新考虑虑负载和和切削条条件6. 电动机一一开始就就不转。造造成此故故障的可可能原因因及排除除措施见见表4-6。表4-66：电动动机已开开始就不不转的故故障综述述故障部位位可能原因因排除措施施步进驱动动器驱动器与与电动机机连线断断线确定连线线正常保险丝是是否熔断断更换保险险丝当动力线线断线时时，二线线式步进进电动机机是不能能转动的的，但三三相五线线制电动
31、动机仍可可转动，但但力矩不不足。确保动力力线的连连接正常常驱动器报报警(过过电压、欠欠电压、过过电流、过过热)按相关报报警方法法解除驱动器使使能信号号被封锁锁通过PLLC观察察是否使使能信号号正常驱动器电电路故障障最好用交交换法，确确定是否否驱动器器电路故故障，更更换驱动动器电路路板或驱驱动器接口信号号线接触触不良重新连接接好信号号线系统参数数设置不不当如：工作方方式不对对依照参数数说明书书，重新新设置相相关参数数步进电动动机电动机卡卡死主要是机机械故障障，排除除卡死的的故障原原因，经经验证，确确保电动动机正常常后，方方可继续续使用长期在潮潮湿场所所存放，造造成电动动机部分分生锈更换步进进电动
32、机机电动机故故障指令脉冲冲太窄、频频率过高高、脉冲冲电平太太低会出现尖尖叫后不不转的现现象，按按尖叫后后不转的的故障处处理外部故障障安装不正正确一般发生生在新机机调试时时，重新新安装调调成电动机本本身轴承承等故障障重新进行行机械的的调整7. 步进电动动机失步步或多步步，此故障障引起的的可能现现象是工工作过程程中，配配置步进进驱动系系统的某某轴突然然停顿，而而后，又又继续走走动。此此故障的的可能原原因具体体综述见见表4-7。表4-77：步进进电动机机失步或或多步的的可能原原因及排排除措施施可能原因因检查步骤骤排除措施施负载过大大，超过过电动机机的承载载能力重新调整整加工程程序切削削参数负载忽大大
33、忽小是否毛坯坯余量分分配不均均匀等调整加工工条件负载的转转动惯量量过大，启启动时失失步、停停车时过过冲可在不正正式加工工的条件件下进行行试运行行，判断断是否有有此想象象发生重新考虑虑负载的的转动惯惯量传动间隙隙大小不不均进行机械械传动精精度的检检验进行螺距距误差补补偿传动间隙隙产生的的零件有有弹性变变形重新考虑虑这种材材料的工工件的加加工方案案电动机工工作在震震荡失步步区分析电动动机速度度及电动动机频率率调整加工工切削参参数电路总清清零使用用不当干扰处理好接接地，做做好屏蔽蔽处理电动机故故障，如如定、转转子相檫檫有的严重重的情况况，听声声音度可可以感觉觉出来更换电动动机8. 运转不均均匀，有有
34、抖动，反映在在加工中中是加工工的工件件有振纹纹，表面面光洁度度差。引引起此故故障的可可能原因因及排除除措施见见表4-8。表4-88：数控装装置显示示时有时时无或抖抖动的故故障综述述可能原因因检查步骤骤排除措施施指令脉冲冲不均匀匀用示波是是观察指指令脉冲冲从数控系系统找故故障，去去排除指令脉冲冲太窄指令脉冲冲电平不不正确用万用表表观测指指令脉冲冲电平指令脉冲冲电平与与驱动器器不匹配配用万用表表测量指指令脉冲冲电平后后比较，是是否与驱驱动器匹匹配确实电平平能匹配配脉冲信号号存在噪噪声用示波器器观测脉脉冲信号号注意观察察电平是是否变化化频繁脉冲频率率与机械械发生共共振可目测调节数控控系统参参数，避避
35、免共振振9. 电动机定定位不准准。反映在在加工中中的故障障就是加加工工件件尺寸有有问题。可可能原因因及故障障排除措措施见表表4-99表4-99电动机机定位不准准的故障障综述可能原因因检查步骤骤排除措施施加减速时时间太小小根据参数数说明书书，重新新设置好好参数指令信号号存在干干扰噪声声利用示波波器，检检查指令令信号是是否正常常如果示波波器显示示，信号号只是受到到小幅度度的变化化，可加加注磁环环或抗干干扰的元元器件，同同时处理理好接地地，做好好屏蔽处处理系统屏蔽蔽不良4.2.5 步进电动动机常见见故障及及维修常见故障障见表44-100。表4-110：步步进电动动机常见见故障综综述故障现象象可能原因
36、因排除措施施电动机尖尖叫CNC中中与伺服服驱动有有关的参参数设定定、调整整不当引引起的正确设置置参数电动机不不能旋转转保险丝是是否熔断断更换保险险丝动力线短短线确保动力力线连接接良好参数设置置不当依照参数数说明书书，重新新设置相相关参数数电动机卡卡死主要是机机械故障障，排除除卡死的的故障原原因，经经验证，确确保电动动机正常常后，方方可继续续使用生锈或故故障更换步进进电动机机电动机发发热异常常动力线RR、S、TT连线不不搭配正确连接接R、SS、T线线4.2.6 步进驱动动系统维维修实例例：例1：加加工大导导程螺纹纹时，出出现堵转转现象。故障诊断断和处理理过程：开环控控制的数数控机床床的CNNC装
37、置置的脉冲冲当量一一般为00.011mm，ZZ坐标轴轴G000指令速速度一般般为20000mmm/mmin30000mmm/miin。开开环控制制的数控控车床的的主轴结结构一般般有两类类：一类是由由普通车车床改造造的数控控车床，主主轴的机机械结构构不变，仍仍然保持持换档有有级调速速；另一一类是采采用通用用变频器器控制数数控车床床主轴实实现无级级调速。这这种主轴轴无级调调速的数数控车床床在进行行大导程程螺纹加加工时，进进给轴会会产生堵堵转，这这是高速速低转矩矩特性造造成的。如果主轴轴无级调调速的数数控车床床加工110mmm导程的的螺纹时时，主轴轴转速选选择3000r/minn，那么么刀架沿沿Z坐
38、标标轴需要要用30000mmm/mmin的的进给速速度配合合加工，ZZ坐标轴轴步进电电动机的的转速和和负载转转矩是无无法达到到这个要要求的，因因此会出出现堵转转现象。如如果将主主轴转速速降低，刀刀架沿ZZ坐标轴轴加工的的速度减减慢，ZZ坐标轴轴步进电电动机的的转矩增增大，螺螺纹加工工的问题题似乎可可以得到到改善，然然而由于于主轴采采用通用用变频器器调速，使使得主轴轴在低速速运行时时转矩变变小，主主轴会产产生堵转转。对于主轴轴保持换换档变速速的开环环控制的的数控车车床，在在加工大大导程螺螺纹时，主主轴可以以低速正正常运行行，大导导程螺纹纹加工的的问题可可以得到到改善，但但是光洁洁度受到到影响。如
39、如果在加加工过程程中，切切削进给给量过大大，也会会出现ZZ坐标轴轴堵转现现象。例2：步步进电动动机驱动动单元的的常见故故障功率管管损坏。故障诊断断和处理理过程：步进电电动机驱驱动单元元的常见见故障为为功率管管损坏。功功率管损损坏的原原因主要要是功率率管过热热或过流流造成的的。要重重点检查查提供功功率管的的电压是是否过高高，功率率管散热热环境是是否良好好，步进进电动机机驱动单单元与步步进电动动机的连连线是否否可靠，有有没有短短路现象象等，如如有故障障要逐一一排除。为了改善善步进电电动机的的高频特特性，步步进电动动机驱动动单元一一般采用用大于880V交交流电压压供电（以以前有550V），经经过整流
40、流后，功功率管上上承受较较高的直直流工作作电压。如如果步进进电动机机驱动单单元接入入的电压压波动范范围较大大或者有有电气干干扰、散散热环境境不良等等原因，就就可能引引起功率率管损坏坏。对于于开环控控制的数数控机床床，重要要的指标标是可靠靠性。因因此，可可以适当当降低步步进电动动机驱动动单元的的输入电电压，以以换取步步进电动动机驱动动器的稳稳定性和和可靠性性。例3：经经济型数数控机床床的启动动、停车车影响工工件的精精度。故障诊断断和处理理过程：步进电电动机旋旋转时，其其绕组线线圈的通通、断电电流是有有一定顺顺序的。以以一个五五相十拍拍步进电电动机为为例，启启动时，AA相线圈圈通电，然然后各相相线
41、圈按按照AABBBCCCDDDEEEAA所示示顺序通通电。我我们称AA相为初初始相，因因为每次次重新通通电的时时候，总总是A相相处于通通电状态态。当步步进电动动机旋转转一段时时间后，通通电的状状态是其其中的某某个状态态。这时时机床断断电停止止运行时时，步进进电动机机在该状状态初结结束。当当机床再再次启动动通电工工作时，步步进电动动机又从从A向开开始，与与前次结结束不一一定是同同相，这这两个不不同的状状态会使使偏转若若干个步步距角，工工作台的的位置产产生偏差差，CNNC对此此偏差是是无法进进行补偿偿的。数控机床床在批量量加工零零件时，如如果因换换班断电电停车或或者有其其他原因因断电停停车更换换加
42、工零零件，根根据上述述的原因因，这时时所加工工的零件件尺寸会会有偏差差。解决决这个问问题可以以通过检检测步进进电动机机驱动单单元的初初始相信信号，使使机床在在初始相相处断电电停车来来解决。另另一种解解决方法法是在数数控机床床上安装装机床回回参考点点来解决决。4.3 进给伺服服驱动系统统介绍4.3.1 进给伺服服驱动系系统的组组成及分分类1. 进给伺服服驱动系系统的组组成数控机床床的伺服服系统一一般由驱驱动控制制单元，驱驱动单元元，机械械传动部部件，执执行机构构和检测测反馈环环节等组组成。驱驱动控制制单元和和驱动单单元组成成伺服驱驱动系统统。机械械传动部部件和执执行机构构组成机机械传动动系统。检
43、检测元件件和反馈馈电路组组成检测测装置，也也称检测测系统。进给伺服服系统的的任务就就是要完完成各坐坐标轴的的位置控控制。数数控系统统根据输输入的程程序指令令及数据据，经插插补运算算后得到到位置控控制指令令，同时时，位置置检测装装置将实实际位置置监测信信号反馈馈于数控控系统，构构成全闭闭环或半半闭环的的位置控控制。经经位置比比较后，数数控系统统输出速速度控制制指令至至各坐标标轴的驱驱动装置置，经速速度控制制单元驱驱动伺服服电动机机滚珠丝丝杠传动动实现进进给运动动。伺服服电动机机上的反反馈装置置将转速速信号反反馈回系系统与速速度控制制指令比比较，构构成速度度反馈控控制。因因此，进进给伺服服系统实实
44、际上是是外环为为位置环环、内环环为速度度环的控控制系统统。对进进给伺服服系统的的维护及及故障诊诊断将落落实到位位置环和和速度环环上。组组成这两两个环的的具体装装置有：用于位位置检测测的有光光栅、光光电编码码器、感感应同步步器、旋旋转变压压器和磁磁栅等；用于转转速检测测的有测测速发电电动机或或光电编编码器等等。2. 进给伺服服驱动系系统的分分类按伺服进进给系统统使用的的伺服类类型，半半闭环、闭闭环数控控机床常常用的伺伺服进给给系统可可以分直直流伺服服驱动系系统和交交流伺服服驱动系系统两大大类。在在20世世纪700年代至至80年年代的数数控机床床上，一一般均采采用直流流伺服驱驱动；从从80年年代中
45、、后后期起，数数控机床床上多采采用交流流伺服驱驱动。下下面将分分别按直直流伺服服驱动系系统、交交流伺服服驱动系系统来阐阐述其维维修与维护的相关关知识。4.3.2 直流进给给驱动系系统的介介绍1. FANUUC公司司直流进进给驱动动系统从19880年开开始，FFANUUC公司司陆续推推出了小小惯量LL系列、中中惯量MM系列和和大惯量量H系列列的直流流伺服电电动机。中中、小惯惯量伺服服电动机机采用PPWM速速度控制制单元，大大惯量伺伺服电动动机采用用晶闸管管速度控控制单元元。驱动动装置具具有多重重保护功功能，如如过速、过过电流、过过电压和和过载等等。2. SIEMMENSS公司直直流进给给驱动系系
46、统SIEMMENSS公司在在70年年代中期期推出了了1HUU系列永永磁式直直流伺服服电动机机，规格格有1HHU5004、11HU3305、11HU3310和和1HUU3133。与伺伺服电动动机配套套的速度度控制单单元有66RA220和66RA226两个个系列，前前者采用用晶体管管PWMM控制，后后者采用用晶闸管管控制。驱驱动系统统除了各各种保护护功能外外，另具具有热效效应监控控等功能能。3. MITSSUBIISHII公司直直流进给给驱动系系统MITSSUBIISHII公司的的HD系系列永磁磁式直流流伺服电电动机，规规格有HHD211、HDD41、HHD811、HDD1011、HDD2011和
47、HDD3011等。配配套的66R系列列伺服驱驱动单元元，采用用晶体管管PWMM控制技技术，具具有过载载、过电电流、过过电压和和过速保保护，带带有电流流监控等等功能。4.3.3 交流伺服服系统1. 常用交流流伺服系系统介绍绍1） FANUUC公司司交流进进给驱动动系统FANUUC公司司在800年代中中期推出出了晶体体管PWWM控制制的交流流驱动单单元和永永磁式三三相交流流同步电电动机，电电动机有有S系列列、L系系列、SSP系列列和T系系列，驱驱动装置置有系列交交流驱动动单元等等。2） SIEMMENSS公司交交流进给给驱动系系统19833年以来来，SIIEMEENS公公司推出出了交流流驱动系系统。由由6SCC6100系列进进给驱动动装置和和6SCC6111A（SSIMOODRIIVE6611AA）系列列进给驱驱动模块块、1FFT5和和1FTT6系列列永磁式式交流同