数控机床故障诊断与维修 第2版 教学课件 作者 王爱玲 42432第3章 伺服系统的故障诊断与维修.ppt

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1、第3章伺服系统的故障诊断与维修第3章伺服系统的故障诊断与维修3.1概述3.2主轴驱动系统故障及诊断3.3进给伺服系统故障及诊断3.4位置检测装置故障及诊断3.1概述数控机床的伺服系统是指以机床运动部件的位移和速度作为控制对象的自动控制系统，主要由数控装置和驱动系统组成。3.1.1伺服系统的组成数控机床的伺服系统一般由驱动单元、机械传动部件、执行部件和检测反馈环节等组成。位置控制模块速度控制单元电机机械执行部件测量反馈单元速度环位置环3.1.2伺服系统的分类1．按调节理论分类（1）开环伺服系统（2）闭环伺服系统（3）半闭环系统2

2、．按使用直流伺服电机和交流伺服电机分类（1）直流伺服系统（2）交流伺服系统3．按进给驱动和主轴驱动分类（1）进给伺服系统（2）主轴伺服系统3.1.2伺服系统的分类4．按反馈比较控制方式分类（1）脉冲、数字比较伺服系统（2）相位比较伺服系统（3）幅值比较伺服系统（4）全数字伺服系统3.2主轴驱动系统故障及诊断主轴伺服系统主要完成切削加工时主轴刀具旋转速度的控制，主轴要求调速范围宽，当数控机床有螺纹加工、准停和恒线速度加工等功能时，主轴电动机需要装配脉冲编码器位置检测元件作为主轴位置反馈。主轴伺服系统分为直流主轴系统和交流主轴系统

3、。3.2主轴驱动系统故障及诊断数控机床对主轴一般有如下要求：1）输出功率大。2）在整个调速范围内速度稳定，尽可能在全速度范围内提供主轴电动机的最大功率，即恒功率范围要宽。3）加减速时间短，主轴要具有四象限驱动能力。4）振动、噪声小。5）电动机可靠性高、寿命长、容易维护。6）系统有螺纹加工、准停和线速度加工等功能时，主轴要具有进给轴控制和位置控制功能。3.2.1常用主轴系统的基本结构与工作原理1．直流主轴速度控制在数控机床的主轴驱动中，直流主轴电动机通常采用晶闸管直流调速。（1）主电路及其工作原理（2）主电路控制要求（3）励磁控

4、制回路（4）每组晶闸管的控制系统3.2.1常用主轴系统的基本结构与工作原理2．交流主轴速度控制（1）6SC650系列交流主轴驱动装置3.2.1常用主轴系统的基本结构与工作原理（2）主轴通用变频器1）变频器的电源显示变频器的电源显示也称充电显示，它除了表明是否已经接上电源外，还显示了直流高压滤波电容器上的充、放电状况。2）变频器的参数设置变频器和主轴电动机配用时，根据主轴加工的特性和要求，必须先进行参数设置，如加减速时间等3.2.1常用主轴系统的基本结构与工作原理三菱FR-A500系列变频器的系统组成及接口定义如图3-13所示。

5、3.2.1常用主轴系统的基本结构与工作原理为了减小输入电流的高次谐波，电源侧采用了交流电抗器，直流电抗器则是用于功率因数校正。3.2.2主轴伺服系统的故障形式及诊断方法主轴伺服系统常见故障有：1．外界干扰2．过载3．主轴定位抖动4．主轴转速与进给不匹配5．转速偏离指令值6．主轴异常噪声及振动7．主轴电动机不转3.2.3主轴驱动的故障诊断【例3-1】主轴系统故障的排除故障现象：SABRE-750数控龙门式加工中心，数控系统为FANUC-0M。该加工中心无论在MDI方式或AUTO方式，送入主轴速度指令，一按起动键，机床PLC立刻送

6、出“主轴单元故障”的报警信息。观察电柜中主轴伺服单元的报警号为AL-123.2.3主轴驱动的故障诊断【例3-2】主轴驱动模块故障维修故障现象：日本FANUC-α系列主轴驱动模块，型号为：A06B-6087-H126B（POWERSUPPLYMODULE）。在使用过程中，频繁出现该模块主电路IGBT（绝缘栅大功率晶体管）击穿烧毁及IGBT的驱动电路同时烧毁。前几次在分析故障原因时，将着眼点放在了电网电压过高、电源高次谐波过多、环境温度较高或器件不良等方面，但随着故障的频繁出现，发现了以下不容忽视的现象：1）IGBT总是三块同时被

7、烧毁。2）IGBT烧毁并伴随驱动电路烧毁，贴片式PNP及NPN晶体管也被击穿，电路烧断，光耦合器烧坏，电路如图3-15所示。3）烧毁的驱动模块主回路中配置的MSS接触器主触头严重烧蚀，前置空气开关主触头也烧蚀。3.3.1常见进给驱动系统及其结构形式1．常见进给驱动系统（1）直流进给驱动系统1）FANUC公司直流进给驱动系统2）SIEMENS公司直流进给驱动系统3）MITSUBISHI公司直流进给驱动系统3.3.1常见进给驱动系统及其结构形式（2）交流进给驱动系统1）FANUC公司交流进给驱动系统2）SIEMENS公司交流进给驱

8、动系统3）MITSUBISHI公司交流进给驱动系统4）A-B公司交流进给驱动系统（3）步进驱动系统3.3.1常见进给驱动系统及其结构形式2．伺服系统结构形式3.3.1常见进给驱动系统及其结构形式3.3.2进给伺服系统的故障形式及诊断方法1．软件报警形式（1）伺服进给系统出错报