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1、数控机床床伺服系系统常见见故障的的诊断与与处理摘要: 数控机机床的伺伺服系统统是机床床主体和和数控装装置CNNC 的的联系环环节, 是数控控机床的的重要组组成部分分,数控机机床的精精度和速速度等技技术指标标很大程程度上取取决于伺伺服系统统的性能能优劣; 本文文通过给给出伺服服系统常常见的各各类故障障及排除除方法,说明伺伺服系统统的故障障诊断及及定位是是数控机机床维修修的关键键。关键词: 伺服服系统; 伺服服电机; 故障障; 维修修统计资料料表明, 数控控机床故故障一般般都具有“浴盆”曲线所所描述的的寿命特特性, 如图1 所示。TT1 称称为早期期故障期期, 故障障率曲线线为递减减型。早早期故障
2、障是指机机床使用用初期, 由于于设计或或生产等等原因引引起的故故障, 在这段段时间内内, 机械械处于磨磨合阶段段, 机械械零件或或电子元元器件经经受不了了初朗的的考验而而损坏, 所以以故障发发生的频频率相对对来讲要要高一些些。而当当早期故故障被有有效地排排除后, 产品品运转便便逐渐正正常, 故障率率趋于稳稳定, 到T2 故障率率曲线已已开始变变平, T 22 称为为偶然故故障期, 故障障率近似似为一常常数。TT3 称称为耗损损故障期期, 故障障率曲线线为递增增型。耗耗损故障障是通过过事前检检测或监监测可预预测到的的故障,是由于于机床的的性能随随时间增增加而逐逐渐衰退退引起的的, 耗损损故障可可
3、以通过过预防维维修, 防止故故障, 延长寿寿命, 或在将将到耗损损期前及及时更新新以保证证机床的的使用寿寿命。一、 数控机床床故障分分类及伺伺服系统统的地位位数控机床床故障按按其性质质分，可可分为硬硬件故障障、软件件故障和和干扰故故障口。硬硬件故障障主要是是由C N CC 电子子元器件件，润滑滑系统、换换刀系统统、限位位机构和和机床本本体产生生。软件件故障是是指程序序编制错错误，机机床操作作失误，参参数设定定不准确确。干扰扰故障是是指由于于系统工工艺、线线路设计计电源地地线配置置不当及及工作环环境的恶恶劣变化化而产生生的。一一直以来都是是由数控控系统中中自诊断断功能检检测、报报警这些些故障中中
4、的一部部分故障障。伺服系统统在数控控机床设设备中具具有重要要的地位位。在数数控机床床中, 伺服系系统接收收数控系系统发出出的位移移、速度度指令, 经变变换、调调整与放放大后, 由电电动机和和机械传传动机构构驱动机机床坐标标轴、主主轴等, 带动动工作台台及刀架架, 通过过多轴的的联动使使刀具相相对工件件产生各各种复杂杂的机械械运动, 从而而加工出出用户所所要求的的复杂形形状的工工件。数数控机床床进给伺伺服系统统由进给给驱动装装置、位位置检测测装置及及机床进进给传动动链组成成（机构构形式如如图一所所示），其作用是实现各坐标轴的位置控制。在数控机床使用过程中, 进给伺服系统比较容易发生故障,因此,
5、做好伺服系统的故障诊断和处理工作,是数控机床维修和维护的关键。下面将结合实际工作中数控机床的故障现象, 对伺服系统常见故障形式及诊断方法进行探讨。二、伺服服系统的的常见故故障原因因及排除除方法根据进给给伺服系系统的结结构与分分类, 主要从从3种伺服服系统的的各部件件分析常常见的故故障原因因并给出出排除方方法。1、开环环步进电电动机进进给伺服服系统常常见故障障及排除除方法( 1) 驱动动器故障障报警现现象。故故障原因因可能是是机床现现场无大大地或是是静电放放电(工作环环境差)。排除除方法是是将电气气柜中的的保护导导体与大大地连接接。( 2) 高速时步进进电动机机堵转现现象。故故障原因因是传动动系
6、统设设计存在在问题, 步进进电动机机选择不不合理。排排除方法法是降低低最高转转速, 或者更更换大转转矩步进进电动机机。( 3) 某坐坐标的重重复定位位精度不不稳定(时大时时小)现象。故故障原因因是机械械装配存存在问题题, 如丝丝杠螺母母安装不不正, 造成运运动部件件的装配配应力。排排除方法法是重新新安装丝丝杠螺母母。2、直流流进给伺伺服系统统的常见见故障及及排除方方法直流伺服服驱动系系统一般般按其主主回路采采用的功功率放大大元器件件类型, 又分分晶闸管管调速方方式(简称为为SCRR速度控控制系统统)和晶体体管脉宽宽调制调调速方式式(简称PWMM速度控控制系统统)两类。在在控制上上可以采采用模拟
7、拟量控制制或数字字量控制制,因此,在某些些场合还还可以分分为模拟拟式与数数字式两两种类型型。直流伺服服电动机机必须定定期检查查。直流流伺服电电动机带带有数对对电刷,电动机机旋转时,电刷与与换向器器摩擦而而逐渐磨磨损,需要更更换新电电刷,更换新新电刷后后必须使使电动机机空载运运行一段段时间,以使电电刷表面面和换向向器表面面相吻合合。晶闸管整整流方式式速度控控制系统统的故障障是直流流进给伺伺服系统统的最常常见故障障。( 1)速度过过高。引引起速度度过高的的原因有有:测速部部件接成成正反馈馈;柔性连连轴器损损坏;位置控控制板发发生故障障。( 2)在启动动、运动动过程中中或在加加速/减速时时机床运运动
8、轴发发生爬行行故障。引引起原因因有:柔性连连轴器损损坏;脉冲编编码器或或测速发发电机不不良;电动机机电枢绕绕组内部部短路;速度控控制单元元不良;外来噪噪声干扰扰;伺服系系统不稳稳定。( 3)超调。伺伺服系统统增益不不够是造造成系统统超调的的原因之之一。主主要解决决措施是是:提高速速度控制制单元印印制线路路板上可可调电位位器的值值,也可适适当减小小位置增增益环。另另外,改善电电动机和和机械进进给轴之之间的刚刚度,也可解解决系统统超调。( 4)单脉冲冲进给时时加工精精度太差差。产生生这种现现象的原原因有两两种: 1.机械松松动,如果电电动机能能准确定定位,而机械械最终定定位精度度差,则应重重新调整
9、整机械;2.伺服服系统增增益不够够,这时需需要增加加可调电电位器的的值。( 5)低速波波动。造造成低速速波动的的原因可可能是伺伺服系统统不稳定定,也可能能是机械械惯性过过大。( 6)圆弧切切削时加加工表面面出现波波纹。出出现波纹纹原因有有:伺服系系统增益益不足和和机械松松动。3、交流流进给伺伺服系统统故障及及排除方方法交流伺服服系统一一般均采采用PWMM调制信信号控制制功率晶晶体管进进行驱动动放大的的主回路路,并按其其指令信信号与控控制型式式,分为模模拟式伺伺服与数数字式伺伺服两类类。初期期的交流流伺服系系统一般般是模拟拟式伺服服系统,而目前前使用的的交流伺伺服系统统通常都都是采用用数字量量控
10、制的的全数字字式交流流伺服系系统。交交流伺服服电动机机采用全全封闭和和无刷的的结构形形式,使电动动机不需需维修。( 1)交流伺伺服电动动机的常常见故障障1.转子子位置检检测装置置故障。当当霍尔开开关或光光电脉冲编码码器发生生故障时时,会引起起电动机机失控,进给有有振动。可可以采用用交换法法检测位位置编码码器。2.电磁磁制动故故障。对对于带电电磁制动动的伺服服电动机机,当电磁磁制动器器出现故故障时,会出现现通电不不松开、断断电不制制动的现现象。( 2)交流伺伺服系统统常见故故障及原原因1.由于于伺服电电动机过过载引起起系统报报警的原原因:电动机机负载过过大;速度控控制单元元的热继继电器设设定错误
11、误(小于电电动机额额定电流);伺服服变压器器热敏开开关不良良;再生反反馈能量量过大;速度控控制单元元印制电电路板上上设定错误。2.由于于移动误误差过大大引起系系统报警警的原因因:数控系系统位置置偏差量量设定错错误;伺服系系统超调调;电源电电压过低低;位置控控制部分分或速度度控制单单元不良良;电动机机输出功功率太小小或负载载太大。三、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。数数控机床床伺服系系统故障障诊断与与定位是是数控机机床维修修的关键键,高性能能的伺服服系统使使数控机机床更有效、更更灵活地地用于加加工作业业。参考文献献1.钱平平. 伺服服系统M . 北京京: 机械械工业出出版社, 20005.2. 汪汪光远. 数控控机床伺伺服系统统常见故故障诊断断维修实实例 J.制造技技术与机机床, 20009( 2): 1338- 1411.3林洪洪君. 数控机机床伺服服系统常常见故障障诊断及及排除 J.制造造技术与与机床, 20006( 7) : 1088- 1109.