E-3-10-数控机床进给轴无法精停的故障

数控机床进给轴无法精停的故障CNCMachineFeedShaftCanNotStopTheFault所属课程：《数控机床故障诊断与维修》授课教师：林显新E-3-10一、数控机床进给轴精停的意义机床出现无法精确停车的故障时，并且机床各进给轴在未达到设定位置时就停止并且系统、电机不再伺服跟踪位置，无法准确到达准确位置。二、进给轴的定位方式三、进给轴无法精停的故障机床各进给轴在未达到设定位置时就停止，而且停止时的定位误差已经超出设定的系统误差，但是数控系统不再伺服也不报警。在用激光校对机床定位精度后发现各进给轴移动定位时并没有停在设定位置上，并且所停位置距设定位置在±1mm内随机出现；并且系统没有报警。检查到位允差为粗停0.04mm精停0.02mm，减小粗停到位允差到0.01mm后现象依旧，而且系统依然不报警。考虑到故障现象特殊性，因此决定从机床自动控制原理开始后分析。四、无法精停故障分析1.由位置插补器给出位置给定值并和位置检测环反馈回的实际位置值进行比较后，给出位置偏差值被传到位置控制器；由位置控制器放大后得到位置的速度给定信号再与速度反馈叠加后得出速度偏差值，将速度偏差值传给速度控制器；经由速度控制器放大信号传到电流控制器，最终由电流控制器给出电流控制伺服电机。当实际位置与设定位置产生偏差时，位置控制器给出速度指令并逐级传导至电流控制器产生电流控制电机。由于位置控制环处于整个控制的最外环，因此位置环参数的变化对控制系统的影响最大。但是如果内环特性太差不能满足要求，也会影响到外环系统稳定性。四、无法精停故障分析2.电机上安装有编码器通过传动比计算得到电机每旋转一周移动的距离我们称为半闭环测量系统，在各数控轴与导轨平行位置上另外还安装光栅尺，其移动距离等于该轴的实际移动距离我们称为闭环测量系统。由于电机转动需要经过机械传动机构传导才能实现直线移动，而机械传动机构不可避免的会产生间隙，从而导致半闭环与全闭环测量系统之间存在大小不同的间隙。五、故障诊断方法1.经观察发现在各进给轴停止后驱动伺服使能也随之被撤掉了，分析认为是数控系统的到位夹紧功能生效，导致使能信号被复位，进而使整个伺服放大环节失效。此时进给轴位置即使没到位，系统也会将跟随误差及未移动距离复位，同时撤除系统伺服使能。这样就造成了机床实际移动位置与设定位置跟随误差虽然还存在，但是随着驱动使能被复位，系统跟随误差也被同时复位的现象。五、故障诊断方法2.系统执行M功能放松指令后各轴放松。再用激光校对定位精度，反复检测发现系统依然没能精确停在设定位置，而是在设定位置±1mm内来回摆动。而且机床在放松后，各进给轴即使不运动，系统也始终无法消除跟随误差并且无法精停在一个固定位置，而是不停的左右漂移，增加位置控制增益系数，故障消除。五、故障诊断方法3.改从外部着手检查光栅尺测量系统。清洗数显钢带及读数头，重新对读数头进行固定，故障消除。六、故障总结根据上述的实验及检测结果，分析认为由于第一检测系统位置环(光栅尺测量系统)与第二检测系统位置环(电机编码器测量系统)之间间隙过大，在检测到位置偏差后，系统给出速度指令向减少位置偏差方向移动。由于存在较大间隙导致位置环产生超调，使进给轴漂移不能定位，进而影响位置环静态误差，即系统刚性不足。但是靠增加位置环增益系数效果并不明显，增加太多又使系统失稳。考虑到问题原因出在间隙过大，伺服时位置环超调。决定从速度环入手，增大驱动系统速度环积分时间常数，减少轴运动时的过冲，增加速度环刚性。数字控制系统一般有三个闭环系统，分别为位置环、速度环和电流环。由于位置环在最外面，所以一般有关系统精