数控机床故障诊断与维修PPT课件 项目五进给伺服系统故障诊断与维修.ppt

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1、项目五进给伺服系统故障诊断与维修【项目导读】本项目介绍各种驱动装置的结构、工作原理、与数控系统的连接、故障特点及常见故障排除方法。【项目目标】重点掌握驱动装置的结构、接口特点。Contents数控机床进给驱动系统基础1步进电机驱动系统的故障诊断与维修2直流伺服驱动系统故障诊断与维修3交流伺服驱动系统故障诊断与维修4任务5.1数控机床进给驱动系统基础5.1.1数控机床进给驱动系统工作原理及常见故障进给伺服系统由各坐标轴的进给驱动装置。位置检测装置及机床进给传动链等组成，进给伺服系统的任务就是要完成各坐标油的位置控制。伺服电动机上的测速装置将电动机转速信号与速度制指令比较，构成速度环控

2、制。图5-1常见的进给驱动系统进给伺服系统常见的故障（1）超程（2）过载（3）窜动（4）爬行（5）振动(6)伺服电动机不转(7)位置误差(8)漂移(9)回参考点故障任务5.1数控机床进给驱动系统基础5.1.2数控机床进给驱动系统分类数控机床进给伺服系统主要由伺服驱动控制系统与数控机床进给机械传动机构两部分组成。机床进给机械传动机构通常由减速齿轮、滚珠丝杠、机床导轨和工作台拖板等组成，对于伺服驱动控制系统，按其反馈信号的有无，分为开环、半闭环和全闭环三种控制方式。开环位置伺服系统是一种没有位置反馈的位置控制系统。开环控制仅适用于加工精度要求不高，负载较轻且变化不大的简易、经济型数控机

3、床上。半闭环位置伺服系统是具有位置检测和反馈的闭环控制系统。它的位置检测器与伺服电机同轴相连，可通过它直接测出电动机轴旋转的角位移，进而推知当前执行机械（如机床工作台）的实际位置。在数控机床上得到广泛应用。全闭环位置伺服系统将位置检测器件直接安装在机床工作台上，从而可以获取工作台实际位置的精确信息，通过反馈闭环实现高精度的位置控制。从理论上说，这是一种最理想的位置伺服控制方案。混合闭环位置伺服系统两者相结合可最后获得较高的位置控制精度和跟踪速度。任务5.2步进电动机驱动系统的故障诊断与维修5.2.1步进电动机驱动器与数控系统的连接所示为KT400-T数控系统与KT300步进电动机驱

4、动装置的连接图。A1和A3是KT400-T数控系统上分别用于X轴Z轴步进电动机脉冲输出连接插座CW和为正转和正转非信号，DIR和为方向和方向非信号，FRAME为屏蔽接地CNl为KT300步进驱动器脉冲输入连接插座任务5.2步进电动机驱动系统的故障诊断与维修5.2.2步进电动机驱动系统故障特点步进电动机驱动系统主要弱点是高频特性差，在使用中常出现的故障是失步和步进电动机驱动电源的功率管损坏。由于步进驱动系统结构简单，所以分析步进驱动系统的故障是比较容易的，分析步进驱动系统的故障一般从步进电动机矩频特性和步矩角两个方面入手。对于经济型数控机床加工中出现的精度问题，也可以从这两方面考虑。

5、任务5.2步进电动机驱动系统的故障诊断与维修5.2.3步进电动机驱动系统常见故障步进电机驱动维修实例例5-1开环系统加工大导程螺纹时电机出现堵转故障现象：加工大导程螺纹时，步进电动机出现堵转现象。例5-2对加工精度的影响故障现象：经济型数控机床的启动、停车影响工件的加工精度。例5-3步进电动机驱动单元的常见故障故障现象：步进电动机驱动单元功率管损坏。任务5.3直流伺服驱动系统故障诊断与维修5.3.1直流伺服驱动系统的类型进给驱动的任务是驱动装置接受数控系统的速度控制等信号，拖动伺服电动机带动滚珠丝杠实现工作台、刀架或主轴箱的直线位移。晶闸管调速是速度调节器对晶闸管的导通角进行控制，

6、通过改变导通角的大小来改变电枢两端的电压，从而达到调速的目的。PWM调速是利用脉宽调制器对大功率晶体管的开关时间进行控制。将速度控制信号转换成一定频率的方波电压，加到直流伺服电动机的电枢两端，通过对方波宽度的控制，改变电枢两端的平均电压，从而达到控制电枢电流，进而控制伺服电动机转速的目的。任务5.3直流伺服驱动系统故障诊断与维修5.3.2晶闸管SCR直流伺服驱动如图5-7所示为晶闸管SCR速度控制单元结构图。图中各部分的作用如下：（1）主回路连接端(背面)T1（2）控制信号连接CNl（3）控制信号连接CN3（4）触发脉冲连接CN4/CN5（5）控制电压、同步电压连接CN2（6）控制

7、电压、同步电压连接CN6/CN7（7）指示灯SCR速度控制单元主回路分析由于大电流、高电压的原因，速度控制单元主回路原器件属于易损件，主回路维修在速度控制单元中在较大的比重，SCR速度控制单元主回路如图5-10所示。图中，两组三相全控桥式晶闸管通过反并联连接组成了可以进行四象限运行的主回路，在正常情况下，驱动器可以实现再生制动。对于直流伺服驱动系统来说，三相电源进线电压一般为交流120V，通过伺服变压器变压实现。SCR速度控制单元常见故障诊断与维修（1）SCR速度控制