数控机床伺服驱动系统故障维修

1、第五章第五章 数控机床数控机床典型结构与维修典型结构与维修 教师：李爽教师：李爽时间：时间：2014/11/13v 主轴驱动系统、故障形式、故障诊断主轴驱动系统、故障形式、故障诊断v 进给驱动系统、伺服系统结构形式、故障诊断进给驱动系统、伺服系统结构形式、故障诊断一、伺服系统概述一、伺服系统概述v1.1伺服系统概念伺服系统概念 是指是指，又称随动系统。，又称随动系统。 如果说数控系统是数控机床的大脑，是发布如果说数控系统是数控机床的大脑，是发布“命令命令”的指挥机的指挥机构，那么伺服系统就是构，那么伺服系统就是”，是，是，它忠实，它忠实而准确地执行由数控系统发来的命令，控制数控机床的运动部件而

2、准确地执行由数控系统发来的命令，控制数控机床的运动部件的位置和速度，加工出所需工件的外形和尺寸。的位置和速度，加工出所需工件的外形和尺寸。 伺服系统机床CNC系统指令动作脉冲频率脉冲频率脉冲数量脉冲数量速度速度位置位置伺服系统的作用示意图伺服系统的作用示意图 伺服控制系统的性能伺服控制系统的性能因此伺服系统的性能因此伺服系统的性能决定了数控机床的性能。在实际应用中，数控机床决定了数控机床的性能。在实际应用中，数控机床伺服系统出现故障的概率较高，因此充分认识伺服伺服系统出现故障的概率较高，因此充分认识伺服系统的重要性，掌握伺服系统的故障诊断与维修方系统的重要性，掌握伺服系统的故障诊断与维修方法是

3、很有必要的。法是很有必要的。v1.2伺服系统组成伺服系统组成 数控机床的伺服系统一般由数控机床的伺服系统一般由等组成。等组成。u 驱动控制单元驱动控制单元和和驱动元件驱动元件组成组成；u 机械传动部件机械传动部件和和执行元件执行元件组成组成；u 检测元件检测元件和和反馈电路反馈电路组成组成。一、伺服系统概述一、伺服系统概述v1.3伺服系统的分类伺服系统的分类 数控机床伺服系统分类方法有多种。数控机床伺服系统分类方法有多种。v 按按，可分为，可分为4种。种。v 按按，伺服驱动系统可分为，伺服驱动系统可分为。v 按按，还可分为，还可分为。v 根据根据，伺服系统可分为，伺服系统可分为两种；两种；a)

4、 按按，可分为，可分为伺服系统、伺服系统、伺服系伺服系统和统和伺服系统。伺服系统。一、伺服系统概述一、伺服系统概述 主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主主轴驱动系统也叫主传动系统，是在系统中完成主运动的动力装置部分。运动的动力装置部分。 主轴驱动系统通过该主轴驱动系统通过该，配合进给运动，加，配合进给运动，加工出理想的零件。工出理想的零件。 它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的它是零件加工的成型运动之一，它的精度对零件的有较大的影响。有较大的影响。 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： 对于具有自动换刀功能的数控加工中心，

5、为适应各种刀具、工序和各种材料的加工要求，对主轴的调速范围要求更高，要求主轴能在较宽的转速范围内根据数控系统的指令自动实现无级调速，并减少中间传动环节，简化主轴箱。 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。 要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制，并且加、减速时间要短。 从80年代开始，该公司已使用了交流主轴驱动系统，直流驱动系统已被所取代。目前三个系列交流主轴电动机为：S系列电动机，额定输出功率范围1.537KW；H系列电动机，额定输出功率范围1.522KW；P系列电动机，额定输出功率范围3.737KW。 该公司交流主轴驱动系统的特点为：采用为处理器

6、控制技术，进采用为处理器控制技术，进行矢量计算，从而实现最佳控制。主回路采用晶体管行矢量计算，从而实现最佳控制。主回路采用晶体管PWM逆变器，逆变器，使电动机电流非常接近正弦波性。具有主轴定向控制、数字和模拟输使电动机电流非常接近正弦波性。具有主轴定向控制、数字和模拟输入接口等功能。入接口等功能。v SIEMENS公司生产的直流主轴电动机有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四个系列，与这四个系列电动机配套的6RA24、6RA27系列驱动装置采用晶闸管控制。v 80年代初期，该公司又推出了，功率范围为3100KW。驱动装置为6SC650系列交流主轴驱动装置或6SC611A（SIMODRIVE

7、 611A）主轴驱动模块，主回路采用晶体管SPWM变频器控制的方式，具有能量再生制动功能。另外，采用为处理器80186可进行闭环转速、转矩控制及磁场计算，从而完成矢量控制。同过选件实现C轴进给控制，在不需要CNC的帮助下，实现主轴的定位控制。 当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式：当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式： 主轴伺服系统常见故障有：主轴伺服系统常见故障有： v 进给驱动系统的性能在一定程度上决定了数控系统的，决定了数控机床的，因此，在数控技术发展的历程中，进给驱动系统的研制和发展总是放在首要的位置。数控机床的进给驱动系统是一种位置随动与定位系统，它的它的性能决定了数控机床的许多性能，如最高移动速度、轮廓跟随精度、定位精度等。v步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为步进电机是利用电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，步进电机转线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，步进电机转动一定角度，带动机械移动一小段距离。动一定角度，带动机械移动一小段距离。 ( 伺服电动机又称执行电动机。其伺服电动机又称执行电动机。其 伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控伺服电动机可控性好，反应迅速。是自动控制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。制系统和计算机外围设备中常用的执行元件。常见故障常见故障 当