维修电工技师论文数控机床伺服系统的故障分析及处理

目录【摘要】···················································1【前言】···················································2【正文】···················································4常见故障及原因分析··································4超程················································4过载················································4窜动················································4爬行················································5振动················································5伺服电机不转········································5位置误差············································6漂移················································7故障分析···········································7故障诊断综合实例···································9四、结论···············································10【参考文献】··············································11【正文】常见故障及原因分析数控机床进给伺服系统的常见故障有8种，如下所述:1 超程超程一般分为硬超程与软超程。超程报警后，挡块撞击行程开关的是硬超程;未撞击，为软超程。超程报警机理:软限位(软超程):实际坐标大于软限位参数，发生软件报警。硬限位(硬超程):实际坐标大于硬限位行程，发生硬件报警。超程解除一般做法是，手动将机床沿超程的反方向退回，检查确定无危险时，按复位键重新启动，若警报依旧，则为软超程。2 过载当进给运动的负载过大、频繁正反向运动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上显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。同时，在强电柜中的进给驱动单元上，用指示灯提示驱动单元过载、过电流等信息。3 窜动在进给时出现窜动现象的原因: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到干扰;3)接线端子接触不良;4)进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。4 爬行发生在启动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是:伺服电动机和滚珠丝杠连接用的联轴器，由于连接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠转动和伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。5振动机床振动周期是否与进给速度有关:如与进给速度有关，振动一般与该轴的速度环增益太高或速度反馈故障有关;2)若与进给速度无关，振动一般与位置环增益太高或位置反馈故障有关;如振动在加减速过程中产生，往往是系统加减速时间设定过小造成的［3］。6 伺服电动机不转数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC±24V继电器线圈电压。检查数控系统是否有速度控制信号输出;2)检查使能信号是否接通。通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC梯形图(或流程图)，以确定进给轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足;3)对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放;进给驱动单元故障；伺服电动机故障［4］；7 位置误差当伺服轴运动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因如下:1)系统设定的允差范围过小;2)伺服系统增益设置不当;3)位置检测装置有污染;4)进给传动链累积误差过大;5)主轴箱垂直运动时平衡装置(如平衡油缸等)不稳［5］。8 漂移当指令值为零时，坐标轴仍移动，从而造成位置误差。零点漂移会使机床绝对坐标与实际位置之间产生误差，轻则导致所加工的工件报废，重则导致刀具和机床床身的损坏［6］。通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除。故障分析当进给伺服系统发生故障时，数控系统显示报警信号，伺服放大器报警灯会亮。根据报警信息综合分析报警现象，查找报警原因，排除非报警因素，找到故障所在之处。由于伺服系统是由位置环和速度环组成的，当伺服系统出现故障时，为了快速定位故障部位，可以采用如下两种方法:a)模块交换法数控机床有些进给轴的驱动单元具有相同的当量，如立式加工中心x轴和y轴的驱动单元往往是一致的，当其中的某一轴发生故障时，可以用另一轴来替代，观察故障的转移情况，快速确定故障的部位。图1和图2为采用模块交换法故障诊断的方法。其中，X和Y针型插座为CNC系统位置控制模块至x轴和y轴驱动模块的控制信号，包括速度控制信号和伺服使能信号等;XM和YM为伺服电动机接线端子;XF和YF为伺服电动机检测装置的反馈信号。b)外接参考电压法当某轴进给发生故障时，为了确定是否为驱动单元和伺服电动机故障，可以脱开位置环，检查速度环。故障诊断综合实例a)故障现象某采用FANUCOT数控系统的数控车床，开机时全部动作正常，伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行，加工的零件精度全部达到要求。当机床正常工作5～7h后，z轴出现剧烈振荡，CNC报警，机床无法正常工作。这时，即使关机再启动，只要手动或自动移动z轴，在所有速度范围内，都发生剧烈振荡。但是，如果关机时间足够长(如第二天开机)，机床又可以正常工作5～7h，并再次出现以上故障，如此周期性重复。b)分析故障产生的原因根据以上故障现象，首先从大的方面考虑，分析可能的原因不外乎机械、电气两个方面。在机械方面，可能是由于贴塑导轨的热变形、脱胶，或者滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化，导致进给系统的不稳定。在电气方面，可能是由于某个元器件的参数变化，引起系统的动态特性改变，导致系统的不稳定。c)维修步骤松开z轴伺服电动机和滚珠丝杠之间的机械连接，在z轴无负载的情况下，运行加工程序，以区分是机械故障还是电气故障。经试验发现故障仍然存在，但发生故障的时间有所延长。因此，可以确认故障为电气原因，并且和负载大小或温升有关。2)将CNC的x轴和z轴的速度给定和位置反馈互换，即利用CNC的x轴指令控制机床的z轴伺服和电动机运动，CNC的z轴指令控制机床的x轴伺服和电动机运动，以判别故障发生在CNC或伺服。经更换发现，此时CNC的z轴(带x轴伺服及电动机)运动正常，但x轴(带z轴伺服及电动机)运动时出现振荡。据此，可以确认故障在z轴伺服驱动或伺服电动机上。恢复第二步CNC和x、z伺服间的正常连接后，将x、z的PCB板经过调整设定后互换。经互换发现，这时x轴工作不正常，z轴故障现象消失。检修Z的PCB板，故障修复。结论在实际生产过程中，数控机床的进给伺服系统可能还会有更加复杂的故障原因，这就要求维修人员具有较广的知识面，胆大心细，有明确的目的和完整的思路，进行细致的操作，充分运用维修知识，进行故障排查和维修，提高机床的使用率。【参考文献】［1］冯荣军．数控机床故障诊断与维修［M］．北京:中国社会劳动保障出版社，2007．［2］彭跃湘．数控机床故障诊断及维护［M］．北京:清华大学出版社，2007．［3］周荃．常见数控机床伺服系统故障分析［J］．新技术新工艺，2010(5)．［4］韩祥凤，王振．数控机床伺服系统故障实例分析［J］．2009(4)．［5］李世班，房玉胜．数控机床伺服系统故障诊断分析［J］．2005(5)．［6］姚敏强，史时喜，王晓余，等．数控机床故障诊断维修技术［M］．北京:电子工业出版社，2007．基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发锅炉的单片机控制系统基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制一种RISC结构8位单片机的设计与实现HYPERLINK"/detail.htm?389935