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1、数控机床床论文：数控机机床伺服服系统常常见故障障的诊断断与处理理【摘要】:结合合实际工工作中数数控机床床的故障障现象，分分析了伺伺服系统统几类故故障的原原因及应应对措施施，并总总结出了了对于伺伺服系统统故障的的一般处处理方法法，对数数控工程程技术人人员有一一定的参参考指导导意义。【关键词词】:数控控机床;伺服系系统;故故障现象象;分析析与处理理Faullt DDiaggnossis andd Trreattmennt oof CCNC Macchinne TTooll Seervoo SyysteemAbsttracct:IIn ccombbinaatioon wwithh nuumerric
2、aal cconttroll maachiine toool ffaullt pphennomeenonn，thhis papper anaalyzzes sevveraal ttypees oof sservvo ssysttemffailluree annd rrelaativve mmeassurees aand summs uup tthe deaalinng mmethhod of thee geenerral faiilurre iin tthe sysstemm，whhichh prroviidess a reffereencee foor NNCteechnniciianKey
3、 worrds:CNCC maachiine toools;serrvo sysstemm;faaultt phhenoomennon;anaalyssis andd prroceessiing数控机床床产生的的故障繁繁多，故故障的诊诊断维修修需要工工程技术术人员了了解、掌掌握多门门学科的的相关知知识。现现就数控控机床伺伺服进给给系统常常见故障障的诊断断分析与与处理方方法作一一阐述。1超程当进给运运动超过过由软件件设定的的软限位位或由限限位开关关设定的的硬限位位时，就就会发生生超程报报警，一一般会在在CRTT上显示示报警内内容。具具体故障障现象有有两种情情况:一一是系统统出错，提提示某轴轴硬件
4、超超程，原原因可能能是零件件过大，不不适合在在此机床床上加工工或者伺伺服的超超程回路路短路，这这两种原原因的排排除措施施分别为为重新考考虑加工工此零件件的条件件和检验验超程回回路，避避免超程程信号的的误输入入;二是是系统报报警，提提示某轴轴软超程程，原因因可能是是程序错错误或刀刀具位置置有误，排排除措施施是重新新编制程程序或重重新对刀刀。2过载当进给运运动的负负载过大大，频繁繁正、反反向运动动以及传传动链润润滑状态态不良时时，均会会引起过过载报警警1。一般般会在CCRT上上显示伺伺服电动动机过载载、过热热或过流流等报警警信息。同同时，在在强电柜柜中的进进给驱动动单元上上、指示示灯或数数码管会会
5、提示驱驱动单元元过载、过过电流等等信息。具具体故障障原因见见表1。3窜动在进给时时出现窜窜动现象象的原因因如下:1)测速速信号不不稳定，如如测速装装置故障障、测速速反馈信信号干扰扰等;2)速度度控制信信号不稳稳定或受受到干扰扰;3)接线线端子接接触不良良，如螺螺钉松动动等。当当窜动发发生在由由正方向向运动与与反向运运动的换换向瞬间间时，一一般是由由于进给给传动链链的反向向间隙或或伺服系系统增益益过大所所致，紧紧固螺钉钉或调整整间隙和和增益能能解决此此故障。4爬行在启动加加速段或或低速进进给时发发生爬行行现象，产产生原因因可能有有进给传传动链的的润滑状状态不良良、伺服服系统增增益过低低、外加加负
6、载过过大或联联轴器的的机械传传动有故故障，应应通过听听工作时时的声音音、检查查伺服的的增益参参数、校校核工作作负载和和目测联联轴器的的外形检检查，根根据具体体情况做做好机床床润滑、依依参数说说明书正正确设置置相应参参数、改改善切削削条件或或更换联联轴器接接触故障障。5机床出出现振动动机床在高高速运行行时，可可能产生生振动，设设备出现现过流报报警。机机床振动动问题一一般属于于速度问问题，而而机床速速度的整整个调节节过程是是由速度度调节器器来完成成的，即即凡是与与速度有有关的问问题，应应该先检检查速度度调节器器，从给给定信号号、反馈馈信号及及速度调调节器本本身这三三方面去去查找故故障。例:一台台配
7、套某某系统的的加工中中心，进进给加工工过程中中，发现现x轴有有振动现现象。分析与处处理:加加工过程程中坐标标轴出现现振动、爬爬行现象象与多种种原因有有关，故故障可能能是机械械传动系系统的原原因，亦亦可能是是伺服进进给系统统的调整整与设定定不当等等1。为了判定定故障原原因，将将机床操操作方式式置于手手动，用用手摇脉脉冲发生生器控制制x轴进进给，发发现x轴轴仍有振振动现象象。在此此方式下下，通过过较长时时间的移移动，xx轴速度度单元上上OVCC报警灯灯亮。证证明x轴轴伺服驱驱动器发发生了过过电流故故障，根根据以上上现象，分分析可能能的原因因如下:1)负负载过重重;2)机械传传动系统统不良;3)位位
8、置环增增益过高高;4)伺服不不良等。维修时通通过互换换法，确确认故障障原因出出在直流流伺服上上。卸下下x轴，经经检查发发现6个个电刷中中有两个个的弹簧簧已经烧烧断，造造成了电电枢电流流不平衡衡，使输输出转矩矩不平衡衡。另外外，发现现的轴承承亦有损损坏，故故而引起起x轴的的振动与与过电流流。更换换轴承与与电刷后后，机床床恢复正正常。6伺服电电动机不不转数控系统统至进给给驱动单单元除了了速度控控制信号号外，还还有使能能控制信信号，一一般为DDC 224 VV继电器器线圈电电压11。伺伺服电动动机不转转，常用用诊断方方法有:1)检查查数控系系统是否否有速度度控制信信号输出出。2)检查查使能信信号是否
9、否接通。通通过CRRT观察察I/OO状态，分分析机床床PLCC梯形图图(或流流程图)，以确确定进给给轴的起起动条件件，如润润滑、冷冷却等是是否满足足。3)对带带电磁制制动的伺伺服电动动机，应应检查电电磁制动动是否释释放。4)进给给驱动单单元故障障。5)伺服服电动机机故障。例例:一台台配套某某系统的的进口立立式加工工中心，在在加工过过程中发发现某轴轴不能正正常移动动。分析与处处理:通通过机床床电气原原理图分分析，该该机床采采用的是是HSVV16型型交流伺伺服驱动动。现场场分析、观观察机床床动作，发发现运行行程序后后，测量量其输出出的速度度信号和和位置控控制信号号均正常常。在观观察PLLC状态态，
10、发现现伺服允允许信号号没有输输入。对照“刀刀库给定定值转换换/定位位控制”板原理理图逐级级测量，最最终发现现该板上上的模拟拟开关(型号DDG2001)已已损坏，更更换同型型号备件件后，机机床恢复复正常工工作。7位置误误差当伺服轴轴运动超超过位置置允许误误差时，数数控系统统就会产产生位置置误差过过大的报报警，包包括跟随随误差、轮轮廓误差差和定位位误差等等。主要要原因及及排除方方法见表表2。8漂移当指令值值为零时时，坐标标轴仍移移动，从从而造成成位置误误差。通通过漂移移补偿和和驱动单单元上的的零速调调整来消消除。9回参考考点故障障回参考点点故障一一般分为为找不到到参考点点和找不不准参考考点两类类。
11、前一一类故障障一般是是回参考考点减速速开关产产生的信信号或零零位脉冲冲信号失失效，可可以通过过检查脉脉冲编码码器零标标志位或或光栅尺尺零标志志位是否否有故障障;后一一类故障障时参考考点开关关挡块位位置设置置不当引引起的，需需要重新新调整挡挡块位置置2。10开机机后电动动机产生生尖叫开机后电电动机产产生尖叫叫(高频频振荡)，往往往是CNNC中与与伺服驱驱动有关关的参数数设定、调调整不当当引起的的。排除除措施是是，重新新按参数数说明书书设置好好相关参参数。例:某进进口立式式加工中中心，更更换了SSIEMMENSS6111A双轴轴模块后后，开机机x，yy出现尖尖叫声，系系统与驱驱动器均均无故障障。分
12、析与处处理:SSIEMMENSS6111A驱动动器开机机时出现现尖叫声声的情况况，在机机床首次次调试时时经常遇遇到，主主要原因因是驱动动器与实实际进给给系统的的匹配未未达到最最佳值而而引起的的。对于这类类故障，通通常只要要通过驱驱动器的的速度环环增益与与积分时时间的调调整即可可进行消消除，具具体方法法为:1)根据据驱动模模块及规规格，对对驱动器器的调节节器板的的S2进进行正确确的电流流调节器器设定;2)将速速度调节节器的积积分时间间Tn调调节电位位器(在在驱动器器正面)，逆时时针调制制极限(Tn39 ms);3)将速速度调节节器的比比例Kpp调节电电位器(在驱动动器正面面)，调调整至中中间位置
13、置(Kpp7110);4)在以以上调整整后，既既可以消消除伺服服的尖叫叫声，但但此时动动态性较较差，还还须进行行下一步步调整;5)顺时时针慢慢慢旋转积积分时间间Tn调调节电位位器，减减小积分分时间，直直到电动动机出现现振荡声声;6)逆时时针稍稍稍旋转积积分时间间Tn调调节电位位器，使使振荡声声恰好消消除;7)保留留以上位位置，并并作好记记录。机机床经以以上调整整后，尖尖叫声即即消除，机机床恢复复正常工工作。11加工工工件尺尺寸无规规律变化化加工工件件尺寸出出现无规规律变化化的可能能原因与与排除方方法见表表3。例:配套套某系统统的数控控车床，在在工作过过程中，发发现加工工工件的的x向尺尺寸出现现
14、无规律律的变化化。分析与处处理:数数控机床床的加工工尺寸不不稳定通通常与机机械传动动系统的的安装、连连接与精精度，以以及伺服服进给系系统的设设定与调调整有关关3。在本本机床上上利用百百分表仔仔细测量量x轴的的定位精精度，发发现丝杠杠每移动动一个螺螺距，xx向的实实际尺寸寸总是要要增加几几十微米米，而且且此误差差不断积积累。根据以上上现象分分析，故故障原因因似乎与与系统的的齿轮比比、参数数计数器器容量、编编码器脉脉冲等参参数的设设定有关关，但经经检查，以以上参数数的设定定均正确确无误，排排除了参参数设定定不当引引起故障障的原因因。为了进一一步判定定故障部部位，维维修时拆拆下x轴轴伺服，并并在轴端
15、端通过划划线做上上标记，利利用手动动增量进进给方式式移动xx轴，检检查发现现x轴每每次增量量移动一一个螺距距时，轴轴转动均均大于3360。同时时，在以以上检测测过程中中发现伺伺服每次次转动到到某一固固定的角角度上时时，均出出现“突跳”现象，且且在无“突跳”区域，运运动距离离与轴转转过的角角度基本本相符(无法精精确测量量，依靠靠观察确确定)。根据以上上实验可可以判定定可以判判定故障障是由于于x轴的的位置监监测系统统不良引引起的，考考虑到“突跳”仅在某某一固定定的角度度产生，且且在无“突跳”区域，运运动距离离与轴转转过的角角度基本本相符。因因此，可可以进一一步确认认故障与与测量系系统的电电缆连接接
16、、系统统的接口口电路有有关，原原因是编编码器本本身的不不良。通通过更换换编码器器后，机机床恢复复正常。12伺服服电动机机开机后后即自动动旋转造成此故故障的可可能原因因及排除除方法见见表4。例:一台台配套SSIEMMENSS交流伺伺服驱动动系统的的卧式加加工中心心，在开开机调试试时，出出现手动动按下刀刀库回转转按钮后后，刀库库即高速速旋转，导导致机床床报警。分析与处处理:根根据故障障现象，可可以初步步确定故故障是由由于刀库库交流驱驱动器反反馈信号号不正确确或反馈馈线脱落落引起的的速度环环正反馈馈或开环环。测量量确认该该伺服反反馈线已已连接，但但极性不不正确;交换测测速反馈馈极性后后，刀库库动作恢恢复正常常。13总结结通过分析析研究，利利用上述述方法可可以有效效地解决决数控机机床伺服服系统出出现的故故障，大大大地提提高了数数控机床床的使用用效率。参考文献献:1姚姚敏强数控机机床故障障诊断维维修技术术M北京京:电子子工业出出版社，2200772徐徐衡数数控机床床故障维维修MM北北京:机机械工业业出版社社，200053龚龚仲华数控机机床故障障诊断与与维修5500例例M北京京:机械械工业出出版社，220066