第4章 伺服数控系统故障诊断与维护ppt课件.ppt

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1、第4章伺服数控系统的故障诊断与维护2021/7/271第4章伺服数控系统的故障诊断与维护4.1伺服系统概述4.2主轴驱动系统的故障分析与维护4.3进给伺服系统的故障分析与维护4.4SIEMENS802D伺服驱动系统4.5位置检测系统的故障分析与维护4.6常用位置检测元件4.7检测器件的常见故障及维修4.8检测器件常见故障维修实例分析4.9检测器件日常维护保养2021/7/272主轴速度误差过大报警：主轴速度误差过大报警的检出，是反映实际检测到的主轴电机速度与M03或M04中给定的速度指令值相差过大。这个报警也是FANUC系统常见的报警之一，主要引起原因是主轴速度反馈装置或外

2、围负载的问题。如下图所示为主轴电机速度反馈+分离编码器联接结构。请从速度检测角度分析报警产生的原因及其解决方法。引例数控机床的伺服系统是机床主体和数控装置（CNC）的联系环节，是数控机床的重要组成部分，是关键部件，故称伺服系统为数控机床的三大组成部分之一。伺服系统包括伺服驱动、伺服控制、检测及反馈等环节，它接受来自数控装置（CNC系统）的指令信号，经过放大和转换，驱动机床执行件跟随指令脉冲运动，实现预期的运动，并保证动作的快速和准确。根据应用场合和对控制性能要求的不同，伺服系统具有多种不同的结构形式。按照系统的构造特点，大体上可以将其分为四种基本结构类型，即：开环伺服系统、

3、半闭环伺服系统、全闭环伺服系统和混合闭环伺服系统。4.1伺服系统概述2021/7/2741．开环伺服系统开环伺服系统是一种没有位置反馈的位置控制系统。它的伺服机构按照指令装置发出来的位置移动指令，驱动机械作相应的运动，但并不对机械的实际位移量或转角进行检测，从而也无法将其与指令值进行比较。它的位置控制精度只能靠伺服机构本身的传动精度来保证。早期简易型的数控机床的进给驱动位置伺服系统，常采用步进电动机为主要部件的开环位置伺服系统，结构如图4-1所示。2021/7/2752．半闭环位置伺服系统与开环位置伺服系统不同，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

4、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。由于位置检测器不是直接装在执行机械上，位置闭环只能控制到电机轴为止，所以被称之为半闭环，它只能间接的检知当前的位置信息，且也难以随时修正、消除因电动机轴后传动链误差引起的位置误差。数控机床进给驱动最常用的半闭环位置伺服系统如图4-2所示。2021/7/2763．全闭环位置伺服系统全闭环位置伺服系统典型构成方法如图4-3所示。它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

5、置伺服控制方案。但是，在实际的数控机床系统中却极少采用全闭环结构方案。4混合闭环位置伺服系统对有的执行机械（如重型机床工作台），位置伺服系统采用半闭环结构虽然容易整定，但很难补偿其机械传动部分引起的位置误差，使位置控制精度不能达到要求的指标；采用全闭环结构系统又很难整定，系统闭环后因环内多种非线性因素诱发的振荡很难消除。于是，人们提出系统中同时存在半闭环和全闭环。如图4-4所示。2021/7/2774.2主轴驱动系统的故障分析与维护随着数控技术的不断发展，传统的主轴驱动已不能满足要求。现代数控机床对主传动提出了更高的要求：1.调速范围；2.主轴的旋转精度和运动精度；3.数控

6、机床主轴的变速是依指令自动进行的，要求能在较宽的转速范围内进行无级调速，并减少中间传递环节，简化主轴箱；4.要求主轴在整个范围内均能提供切削所需功率，并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；4.2.1数控机床对主轴驱动系统的要求2021/7/2785.要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加减速控制，即要求具有四象限驱动能力，并且加减速时间短；6.为满足加工中心自动换刀以及某些加工工艺的需要，要求主轴具有高精度的准停控制；7.在车削中心上，还要求主轴具有旋转进给轴（C轴）的控制功能。2021/7/279为满足数控机床对主轴驱动的要求，主轴电动机必须具

7、备下述功能：①输出功率大。②在整个调速范围内速度稳定，且恒功率范围宽。③在断续负载下电动机转速波动小，过载能力强。④加速时间短。⑤电动机温升低。⑥振动、噪声小。⑦电动机可靠性高，寿命长，易维护。⑧体积小、质量轻。2021/7/27104.2.2主轴驱动装置的特点1．直流主轴驱动装置直流主轴电动机的结构与永磁式伺服电动机不同，要求能输出大的功率，所以一般是他磁式。为缩小体积，改善冷却效果，以免电动机过热，常采用轴向强迫风冷或采用热管冷却技术。2．交流主轴驱动装置①交流异步伺服系统②交流同步伺服系统2021/7/271