伺服系统的故障特点

伺服系统的故障特点第1页，课件共30页，创作于2023年2月4.1概述数控机床中的伺服系统代替了传统机床的机械传动。伺服系统的高性能和高可靠性决定的整台机床的性能和可靠性。伺服驱动系统和CNC系统位置控制装置构成了位置伺服系统。数控机床的伺服驱动系统主要有两种：进给伺服和主轴伺服系统。伺服系统从组成关系上看有：开环，闭环和半闭环系统三种。从电气控制原理来分：直流和交流伺服系统。第2页，课件共30页，创作于2023年2月4.2伺服系统的结构和工作原理一、伺服系统的概念和作用伺服：原理，过程位置环，速度环，电流环三环调节器的两个问题：输入输出，负反馈位置检测与反馈速度检测与反馈电流检测与反馈PID调节器第3页，课件共30页，创作于2023年2月4.2伺服系统的结构和工作原理二、伺服系统的组成及工作原理1、概念、位置和作用2、组成：驱动控制单元，驱动元件，机械传动部件，执行部件和检测反馈环节。工作原理：第4页，课件共30页，创作于2023年2月4.3主轴伺服系统故障及诊断数控机床对数控主轴的要求：调速范围宽，转速连续可调，恒功率范围宽。两种驱动方式：加变速箱，通过同步齿形带或皮带直接驱动。一、常用主轴驱动系统介绍1、FANUC公司主轴驱动系统2、SIEMENS公司主轴驱动系统主轴伺服系统的故障的表现形式：1、在CRT上或操作面板上显示报警内容或信息2、主轴控制器上有相应报警指示；3、无任何报警信息。第5页，课件共30页，创作于2023年2月4.3主轴伺服系统故障及诊断二、主轴伺服系统的故障形式和诊断方法主轴伺服系统的常见故障及相应诊断方法有：外界干扰：调整干扰造成的漂移；过载：调整切削量和加工方式；主轴定位抖动：主轴转速与进给不匹配转速偏离指令值主轴异常噪声及振动主轴电机不转第6页，课件共30页，创作于2023年2月4.3主轴伺服系统故障及诊断三、直流主轴驱动的故障诊断1、控制回路2、主回路第7页，课件共30页，创作于2023年2月4.3主轴伺服系统故障及诊断交流主轴驱动的故障诊断1、6SC650系列交流主轴驱动装置组成故障诊断2、主轴通用变频器电源显示：故障显示：指示灯，数码管，字符预置设定故障诊断：过电压，欠电压，过电流测量：绝缘，电流，电压，波形，整流器和逆变器的故障判断。第8页，课件共30页，创作于2023年2月4.4进给伺服系统故障及诊断组成：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。作用：完成各坐标轴的位置控制。原理或过程：一、常见进给伺服驱动系统介绍1、直流进给伺服系统FANUC公司直流进给伺服系统SIEMENS公司直流进给伺服系统MITSUBISHI公司直流进给伺服系统第9页，课件共30页，创作于2023年2月4.4进给伺服系统故障及诊断2、交流进给伺服系统FANUC公司系统SIEMENS公司系统MITSUBISHI公司系统AB公司系统3、步进伺服系统KT400数控系统及KT300步进驱动装置SINUMERIK802S数控系统配STEPDRIVER步进装置及IMP5五相步进电动机。第10页，课件共30页，创作于2023年2月4.4进给伺服系统故障及诊断二、伺服系统结构形式主要体现在检测信号的反馈形式上：1、方式一：速度反馈与位置反馈信号处理分离，驱动装置与数控系统配接有通用性。2、方式二：共用一个电机编码器，NC内统一处理两种反馈；3、方式三：共用一个编码器，信号分开处理。4、方式四：数字式伺服系统。第11页，课件共30页，创作于2023年2月4.4进给伺服系统故障及诊断三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法1、故障形式：超程过载窜动爬行振动伺服电动机不转位置误差漂移回参考点故障第12页，课件共30页，创作于2023年2月4.4进给伺服系统故障及诊断2、故障定位模块交换法外接参考电压法：注意三个使能信号。四、伺服电动机的维护1、直流伺服电动机的维护电刷维护，定期检查2、交流伺服电动机的维护不用维护电刷，按故障维护相应部位常见故障：接线故障，转子位置检测装置故障，电磁制动故障；故障判断方法：电机绕组绝缘检查，手工检查第13页，课件共30页，创作于2023年2月4.4进给伺服系统故障及诊断五、进给驱动的故障诊断任务：接受NC装置的速度控制信号，驱动电机带动丝杠实现工作台，刀台的直线位移。从结构上分类：模块式，单元式。从驱动方式上分：直流PWM晶闸管式，交流同步电动机变频控制方式，步进电机驱动方式。1、直流进给驱动：FANUC公司产品为例2、交流进给驱动：3、步进电动机驱动：维修实例：第14页，课件共30页，创作于2023年2月4.5位置检测装置故障及诊断数控机床最终以位置控制为目的。一、故障形式一般在CRT上有指示及报警信息二、位置检测元件的维护1、光栅：透射式，反射式防污：防振：2、光电脉冲编码器防振和防污联接松动第15页，课件共30页，创作于2023年2月4.5位置检测装置故障及诊断3、感应同步器4、旋转变压器5、磁栅尺三、位置检测装置的故障诊断1、输出信号：2、EXE信号处理：3、故障诊断维修实例第16页，课件共30页，创作于2023年2月伺服系统补充知识参考《数控机床故障诊断及维护》p85西门子6SC650交流主轴驱动装置示例。变频器的电源连接：p88P114：EXE信号处理，故障诊断第17页，课件共30页，创作于2023年2月伺服系统总结数控机床中的伺服系统是数控系统控制机床的直接执行部件。它是否稳定运行直接影响到机床的稳定性。伺服系统故障也是数控系统中故障多发的方面。主要是因为这一部分是和机床相连的，它的运行容易受到机床及外界因素的干扰，从而发生故障。检测元件的故障也是不可忽视的，主要表现在反馈信号的错误形式上。第18页，课件共30页，创作于2023年2月第五章PLC模块故障及诊断方法PLC：LOGICALPMC：MACHINEPC：PROGRAMMABLECONTROLLER第19页，课件共30页，创作于2023年2月5.1概述PLC是数控系统与机床很多信号联系的通道，主要对如主轴正反转、启动停止、刀库及换刀机械手控制、工件夹紧松开、工作台交换、气液压、冷却和润滑等辅助动作进行顺序控制。顺序控制的信息主要是：I/O控制，伺服驱动装置的使能和报警处理等。PLC的形式有两种：外装式：单独cpu内装型：共用cpu第20页，课件共30页，创作于2023年2月5.1概述一、PLC与外部信息的交换1、机床到PLC：2、PLC到机床：3、CNC到PLC：4、PLC到CNC：示意图：CNCPLCI/OO.P.电柜MTSERVO第21页，课件共30页，创作于2023年2月5.1概述二、数控机床PLC的功能机床操作面板控制机床外部开关输入信号控制输出信号控制伺服控制报警处理控制磁盘驱动器控制转换控制主轴控制接触器在线自动修改有关机床数据位切换伺服系统进给模块及用于坐标轴的各开关，按键等。第22页，课件共30页，创作于2023年2月5.2PLC的工作原理及特点一、PC的基本结构二、PC的工作过程扫描工作过程：自诊断，与外设通讯，输入现场状态，解算用户逻辑，输出结果。三、PC的主要功能基本逻辑控制计时，计数控制步进控制A/D,D/A转换数据处理工业通讯网络监控各种智能I/O模块相继开发。第23页，课件共30页，创作于2023年2月5.2PLC的工作原理及特点四、PC的主要特点通用性好可靠性高，抗干扰能力强接线简单编程简单，使用方便体积小，功耗小，性价比高五、PC的应用领域逻辑控制模拟量控制数字控制机器人控制多级控制系统第24页，课件共30页，创作于2023年2月5.2PLC的工作原理及特点六、PC的技术发展动向高运算速度强大的功能高可靠性网络通信技术的发展开发编程语言第25页，课件共30页，创作于2023年2月5.3PLC的用户程序一、梯形图二、语句表实例：第26页，课件共30页，创作于2023年2月5.4PLC故障诊断一、PLC故障的表现形式1、可通过CNC报警直接找到故障原因；2、有CNC故障显示，但不能反映真正原因；3、故障无任何提示。二、数控机床PLC故障诊断方法1、根据报警号诊断故障：例2、根据动作顺序诊断故障：例3、根据控制对象的工作原理诊断：例4、根据PLC的I/O状态诊断故障：例5、根据PLC梯形图诊断故障：例第27页，课件共30页，创作于2023年2月PLC补充知识PLC的I/O接口的故障是数控机床运行过程中最常见的故障，这是因为组成I/O的各类开关元件长期暴露在外，受到机械磨损、油气侵蚀等因素的影响，造成开关的可靠性下降以至失灵，从而引起机床动作故障。PLC的控制方式主要是：顺序控制。顺序控制的信息主要是I/O控制，如控制开关、行程开关、压力开关和温度开关等输入元件，继电器、接触器和电磁阀等输出元件；同时还包括主轴驱动和进给伺服驱动的使能控制和机床故障报警处理等。第28页，课件共30页，创作于2023年2月PLC补充知识PLC的各类输入元件控制开关：按钮，旋钮或可锁开关，紧停开关，转换开关，脚踏开关等。行