[工学]4 数控机床伺服系统及其故障诊断《数控机床故障诊断》课件.ppt

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1、4数控机床伺服系统及其故障诊断伺服系统的高性能和高可靠性决定了整台数控机床的性能和可靠性。数控机床的驱动系统主要有两种：进给驱动系统：控制机床各坐标的进给运动。主轴驱动系统：控制机床主轴旋转运动。另外，对某些加工中心而言，刀库驱动也可认为是数控机床的某一伺服轴，用以控制刀库中刀具的定位。伺服系统的作用：主要用来控制机床主轴的转速和机床的进给运动，是机床主体和数控装置的联系环节，它接受来自数控装置的指令信号，经过放大和转换，驱动机床执行部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。数控机床的伺服系统在很大程度上决定了数控机床的性能和

2、加工精度，如：1》数控机床的最高移动速度、2》跟踪精度、3》定位精度及重复定位精度等。它们直接取决于伺服的静态和动态性能。伺服系统：是一个反馈控制系统，以指令脉冲为输入给定值与反馈脉冲值进行比较，利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被调量跟踪给定值。4．2主轴伺服系统的故障诊断4．2．1主轴伺服系统常见故障形式及诊断方法数控机床主轴伺服系统故障有两种表现形式：《1》无报警信息故障；《2》有报警信息故障。报警信息故障分为两种：A、由监视器显示故障信息的故障；B、由主轴驱动装置的数码管或指示灯显示故障信息的故障。(1)数控机床主

3、轴伺服系统无报警信息的故障①主轴转速与指示值不符故障的原因：一般是CNC装置输出的-10一+10V转速模拟量偏离转速指令对应的数值。应检查CNC装置模拟量输出是否有问题，如有问题则检查模拟量输出电缆线连接是否松动。如果模拟量输出正常，则检查CNC装置和变频器模拟量的参数是否正确设置。②主轴噪声和振动故障原因：如果在主轴恒速运行过程中，反馈信号正常，主轴电机在自由停车的过程中有异常噪声和振动，那么这种情况一般属于主轴机械的问题。如果噪声和振动周期与主轴转速有关，那么基本上是主轴机械部分的问题。③干扰当CNC没有输出速度指令时，主轴有往返运动，调整

4、零速平衡和漂移补偿不能消除该故障，这多半是由电磁干扰、屏蔽和接地不良造成的。因此，电源进线要采取抗干扰措施，走线要合理，信号线和反馈线要进行屏蔽，接地要可靠。(2)数控机床主轴伺服系统有报警信息的故障①过载过载时，主轴电机过热，CNC和主轴驱动装置提示报警信息。故障原因：切削量过大、主轴正反转频繁、主轴电机冷却系统不良、主轴电机内部风扇损坏、主轴电机与主轴驱动装置之间的连线断开、或接触不良等。②主轴异常噪声和振动A、如果故障发生在主轴减速过程，可能是由于主轴驱动装置内的再生回路的晶体管模块损坏；B、如果异常噪声和振动周期与主轴转速无关，可能是由

5、于主轴驱动装置未调整好，或驱动装置的控制电路不良、测速装置有故障。③主轴转速偏离指令值有以下几种原因：1>主轴电机的负载过大或主轴的转速极限值设定太小而造成主轴电机过载，引起主轴转速偏离指令值；2>如果问题发生在主轴减速过程，可能是由于再生回路的控制有故障或再生回路中的晶体管模块损坏。3>速度反馈信号出现故障、速度反馈信号电缆线接触不良或断线；4>主轴驱动装置有故障。④主轴转速与进给不同步故障原因：当主轴转速与进给不同步时，一般是由于脉冲编码器有故障、反馈信号异常。因为，当数控机床进行螺纹切削、攻丝或其他需要主轴转速与进给坐标轴进行同步配合的加

6、工动作时，要依靠脉冲编码器配合工作。⑤主轴定位抖动可能有以下几种原因：1．主轴定位一般分为机械准停定位、电气准停定位和脉冲编码器的准停定位。因此，当主轴定位抖动时，准停装置可能有故障。2.主轴定位要有一个减速过程。如果减速或增益参数设置不当，会引起主轴定位抖动。⑥主轴电机不转可能有以下几种原因：1．CNC装置没有速度信号输出。即速度信号传输有故障、使能信号没有接通，可能是主轴的启动条件如润滑、冷却等制约了主轴启动，2.如果有主轴准停信号，则是控制信号的流程可能有问题、设定不正确或准停装置有故障。4.3.2进给伺服系统的故障形式及诊断方法(1)故

7、障形式进给伺服系统出现故障的三种表现方式：1、在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；2、在进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱动单元的故障；3、进给运动不正常，但无任何报警信息。进给伺服系统常见的故障如下：①超程当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关决定的硬限位时，发生超程报警，在CRT上显示报警内容，根据数控系统说明书，即可排除故障，解除报警。②过载当进给运动的负载过大，频繁正、反向运动以及进给传动链润滑状态不良时，均会引起过载报警。一般会在CRT上显示伺服电机过载、过热或过流等信息。同时，在强电柜中的进给驱动单元上，用指示灯

8、或数码管提示驱动单元过载、过电流等信息。③窜动在进给时出现窜动现象：1.测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干扰等；2.速度控制信号不稳定或受