4數(shù)控車床進(jìn)給軸控制設(shè)計

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1、常州車電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 作 者： 郝榮榮 學(xué) 號： 10761311 系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用與維護(hù) 題 目： 數(shù)控車床進(jìn)給軸控制設(shè)計 指導(dǎo)者： 楊紅霞 評閱者： 2010年03月 數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)普

2、通車床有進(jìn)給箱和交換齒輪架，而數(shù)控車床是直接用伺服電車通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀架實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動，因而進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化。本文針對配置FANUC 0I MATE系列數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床，介紹了其進(jìn)給系統(tǒng)的技術(shù)需求、工作原理、控制原理、系統(tǒng)設(shè)計、進(jìn)給軸調(diào)試、伺服報警處理及實例 。改進(jìn)了進(jìn)給系統(tǒng)的控制設(shè)計，使其進(jìn)給傳動系統(tǒng)有高的傳動精度、高的靈敏度（響應(yīng)速度快）、工作穩(wěn)定、有高的構(gòu)件剛度及使用壽命、小的摩擦及運(yùn)動慣量，并能清除傳動間隙。使加工過程能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。這對我國國產(chǎn)車床的生產(chǎn)和發(fā)展前景具有重要的意義。

3、 關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 進(jìn)給系統(tǒng) 進(jìn)給軸調(diào)試 CNC lathe feeding system and a qualitative difference between ordinary lathe, conventional lathe with feed boxes and switching gear rack, and CNC lathes are used for servo drive train by the ball sliding board and knife to achieve feed motio

4、n, thus feeding structure of the system greatly simplified.In this paper, configuration FANUC 0I MATE CNC CNC lathe, introduced its technology needs of the feed system, working principle, control theory, system design, the feed axis debugging, servo alarm and Instance. Improved feed control system d

5、esign, its feed transmission drive system has a high accuracy, high sensitivity (fast response), stable, has a high flexural rigidity and service life, small friction and movement of inertia, and to clear the transmission gap.Making process to maintain the best working conditions, which are high pre

6、cision and low surface roughness, but also can improve tool life and equipment productivity. This is my homemade lathe production and development prospects of great significance. Keywords: CNC lathe Feeding system Feed shaft debugging 目 錄 緒論………………………………………………………………………6 1. 數(shù)控車床的介紹

7、1.1數(shù)控車床的概述………………………………………… ……7 1.2 數(shù)控車床的組成 ……………………………………… … …7 1.3 數(shù)控車床加工的工作原理……………………………………10 2. 數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng) 2.1進(jìn)給系統(tǒng)的概述………………………………………… ……11 2.1.1 進(jìn)給系統(tǒng)的分類及工作理…………………………………11 2.1.2 進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理………………………………………13 3. 進(jìn)給系統(tǒng)控制的實現(xiàn) 3.1進(jìn)給系統(tǒng)的硬件連接……………………………………… …15 3.2進(jìn)給系

8、統(tǒng)PLC控制設(shè)計……………………………………… 16 4. 進(jìn)給軸調(diào)試 4.1數(shù)控車床基本操作與調(diào)試……………………………………22 4.2進(jìn)給系統(tǒng)傳動部件………………………………………… 23 4.2.1 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)…………………………………25 5. 伺服報警處理 5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類故障的表現(xiàn)形式…………………………26 5.2軟件報警（CRT顯示）故障及處理…………………………26 結(jié)論…………………………………………………………………… 27 致謝…………………………………………………………………… 38

9、 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………… 39 1.緒論 普通車床作為簡單的機(jī)電一體化產(chǎn)品將逐漸被數(shù)控車床取代,數(shù)控系統(tǒng)對進(jìn)給軸的控制最終表現(xiàn)在對位置的控制隨著機(jī)床行業(yè)的發(fā)展,市場需求的機(jī)床逐漸趨向高效率和高精度化。而受人為因素影響較大的普通機(jī)并能對位置運(yùn)動做時時監(jiān)控,系統(tǒng)對位置運(yùn)動的控制效果最終將影響機(jī)床的精度。所以隨著數(shù)控機(jī)床的逐漸普及，分析和掌握各控制系

10、統(tǒng)原理對各工程技術(shù)人員極為重要，此控制原理將始終貫穿于機(jī)床設(shè)計、調(diào)試和故障排除等實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。但是在進(jìn)給軸控制方面，仍存在著一些問題，進(jìn)給軸速度不穩(wěn)定、振動、抖動的現(xiàn)象時常發(fā)生，特別是使用了一定年限的機(jī)床，更易發(fā)生這種現(xiàn)象。這類故障常常伴有伺服單元過流、失速報警、數(shù)控系統(tǒng)的誤差過大報警以及輪廓監(jiān)控或位置失掉信號報警。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床也漸漸占據(jù)了裝備制造業(yè)的主導(dǎo)地位，數(shù)控技術(shù)也成為了衡量一個國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及國防建設(shè)能力的一個重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。數(shù)控機(jī)床的可靠性直接影響數(shù)控機(jī)床的使用,影響加工精度及生產(chǎn)率,更影響人們對數(shù)控機(jī)床的使用信心。隨著數(shù)控機(jī)床行業(yè)不斷發(fā)展，對數(shù)控系統(tǒng)

11、控制精度和穩(wěn)定性要求也越來越高。各系統(tǒng)生產(chǎn)商在不斷挖掘系統(tǒng)新功能和擴(kuò)大系統(tǒng)控制軸數(shù)的同時，不斷完善和提高系統(tǒng)的綜合性能，然而數(shù)控車床的進(jìn)給軸控制系統(tǒng)始終基于上述控制理論。對于數(shù)控系統(tǒng)二次開發(fā)的車床生產(chǎn)廠商來說，此控制理論將貫穿整個車床設(shè)計和調(diào)試過程，也為產(chǎn)品故障診斷和解決提供理論基礎(chǔ)支持。 2.數(shù)控車床的介紹 2.1 數(shù)控車床的概述 數(shù)控車床又稱為 CNC車床，即計算機(jī)數(shù)字控制車床，是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床，約占數(shù)控機(jī)床總數(shù)的25%。數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動

12、化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。 數(shù)控車床、車削中心，是一種高精度、高效率的自動化機(jī)床。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟(jì)效果。 2.2 數(shù)控車床的組成 雖然數(shù)控車床種類較多，但一般均由車床主體、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)三大部分組成。圖1-1

13、是數(shù)控車床的基本組成方框圖。 圖2-1 數(shù)控車床的基本組成方框圖 1. 車床主體 ?除了基本保持普通車床傳統(tǒng)布局形式的部分經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床外，目前大部分?jǐn)?shù)控車床均已通過專門設(shè)計并定型生產(chǎn)。 1）主軸與主軸箱 主軸 數(shù)控車床主軸的回轉(zhuǎn)精度，直接影響到零件的加工精度；其功率大小、回轉(zhuǎn)速度影響到加工的效率；其同步運(yùn)行、自動變速及定向準(zhǔn)停等要求，影響到車床的自動化程度。 主軸箱 具有有級自動調(diào)速功能的數(shù)控車床，其主軸箱內(nèi)的傳動機(jī)構(gòu)已經(jīng)大大簡化；具有無級自動調(diào)速(包括定向準(zhǔn)停)的數(shù)控車床，起機(jī)械傳動變速和變向作用的機(jī)構(gòu)已經(jīng)不復(fù)存在了，其主軸箱也成了"軸承座"及"潤滑箱"的代名詞

14、；對于改造式(具有手動操作和自動控制加工雙重功能)數(shù)控車床，則基本上保留其原有的主軸箱。 2）導(dǎo)軌 數(shù)控車床的導(dǎo)軌是保證進(jìn)給運(yùn)動準(zhǔn)確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的剛度、精度及低速進(jìn)給時的平穩(wěn)性，是影響零件加工質(zhì)量的重要因素之一。除部分?jǐn)?shù)控車床仍沿用傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)軌(金屬型)外，定型生產(chǎn)的數(shù)控車床已較多地采用貼塑導(dǎo)軌。這種新型滑動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小，其耐磨性、耐腐蝕性及吸震性好，潤滑條件也比較優(yōu)越。 3）機(jī)械傳動機(jī)構(gòu) ?除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動等機(jī)構(gòu)外，數(shù)控車床已在原普通車床傳動鏈的基礎(chǔ)上，作了大幅度的簡化。如取消了掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱及其絕大部分傳動機(jī)構(gòu)，而僅保留了縱、橫進(jìn)給

15、的螺旋傳動機(jī)構(gòu)，并在驅(qū)動電動機(jī)至絲杠間增設(shè)了(少數(shù)車床未增設(shè))可消除其側(cè)隙的齒輪副。 螺旋傳動機(jī)構(gòu) 數(shù)控車床中的螺旋副，是將驅(qū)動電動機(jī)所輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成刀架在縱、橫方向上直線運(yùn)動的運(yùn)動副。構(gòu)成螺旋傳動機(jī)構(gòu)的部件，一般為滾珠絲杠副，如圖1-2所示。 1一螺母 2一絲杠 3一滾珠 4一滾珠循環(huán)裝置 圖1-2 滾珠絲杠副 滾珠絲杠副的摩擦阻力小，可消除軸向間隙及預(yù)緊，故傳動效率及精度高，運(yùn)動穩(wěn)定，動作靈敏。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造技術(shù)要求較高，所以成本也較高。另外，自行調(diào)整其間隙大小時，難度亦較大。 齒輪副 在較多數(shù)控車床的驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，其驅(qū)動電動機(jī)與進(jìn)給絲杠間設(shè)置有一個簡單的齒輪箱

16、（架）。齒輪副的主要作用是，保證車床進(jìn)給運(yùn)動的脈沖當(dāng)量符合要求，避免絲杠可能產(chǎn)生的軸向竄動對驅(qū)動電動機(jī)的不利影響。 4）自動轉(zhuǎn)動刀架 除了車削中心采用隨機(jī)換刀(帶刀庫)的自動換刀裝置外，數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動轉(zhuǎn)位刀架，有的車床還帶有各種形式的雙刀架。 5）檢測反饋裝置 ?檢測反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分，對加工精度、生產(chǎn)效率和自動化程度有很大影響。檢測裝置包括位移檢測裝置和工件尺寸檢測裝置兩大類，其中工件尺寸檢測裝置又分為機(jī)內(nèi)尺寸檢測裝置和機(jī)外尺寸檢測裝置兩種。工件尺寸檢測裝置僅在少量的高檔數(shù)控車床上配用。 6）對刀裝置 除了極少數(shù)專用性質(zhì)的數(shù)控車床外，普通數(shù)控車床

17、幾乎都采用了各種形式的自動轉(zhuǎn)位刀架，以進(jìn)行多刀車削。這樣，每把刀的刀位點(diǎn)在刀架上安裝的位置，或相對于車床固定原點(diǎn)的位置，都需要對刀、調(diào)整和測量，并以確認(rèn)，以保證零件的加工質(zhì)量。 （2） 數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng) 數(shù)控車床與普通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。如果說，數(shù)控車床的檢測裝置相當(dāng)于人的眼睛，那么，數(shù)控裝置相當(dāng)于人的大腦，伺服系統(tǒng)則相當(dāng)于人的雙手。這樣，就不難看出這兩大部分在數(shù)控車床中所處的重要位置了。 數(shù)控裝置 數(shù)控裝置的核心是計算機(jī)及其軟件，它在數(shù)控車床中起“指揮”作用：數(shù)控裝置接收由加工程序送來的各種信息，并經(jīng)處理和調(diào)配后，向驅(qū)動機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行命

18、令；在執(zhí)行過程中，其驅(qū)動、檢測等機(jī)構(gòu)同時將有關(guān)信息反饋給數(shù)控裝置，以便經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。 伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過驅(qū)動電路和執(zhí)行元件（如步進(jìn)電機(jī)等），完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。 1.3 數(shù)控車床加工的工作原理 數(shù)控車床的工作過程如圖1-3所示。 圖1-3 數(shù)控車床的工作過程 （1）首先根據(jù)零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。 （2）用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單；或用自動編程軟件進(jìn)行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。 （3）將加工程序的內(nèi)容以代碼形式完整記錄在信息介質(zhì)（如穿孔

19、帶或磁帶）上。 （4）通過閱讀機(jī)把信息介質(zhì)上的代碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并輸送給數(shù)控裝置。由手工編寫的程序，可以通過數(shù)控機(jī)床的操作面板輸入程序；由編程軟件生成的程序，通過計算機(jī)的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的數(shù)控單元（MCU）。 （5）數(shù)控裝置將所接受的信號進(jìn)行一系列處理后，再將處理結(jié)果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令。 （6）伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后，立即驅(qū)動車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照指令的要求進(jìn)行位移，使車床自動完成相應(yīng)零件的加工。 第二章 數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng) 2.1進(jìn)給系統(tǒng)的概述 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)一般由驅(qū)動控制單元、驅(qū)動元件、機(jī)械傳動部件、執(zhí)行元件和檢測反饋環(huán)節(jié)等組成

20、。驅(qū)動控制單元和驅(qū)動元件組成伺服驅(qū)動系統(tǒng)，機(jī)械傳動部件和執(zhí)行元件組成機(jī)械傳動系統(tǒng)，檢測元件與反饋電路組成檢測裝置，亦稱檢測系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動裝置和器件具有高壽命、高剛度、無間隙、高靈敏度和低摩擦阻力等特點(diǎn)。目前，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)中常用的機(jī)械傳動裝置有以下幾種：滾珠絲杠副、靜壓蝸桿一蝸母條、預(yù)加載荷雙齒輪齒條及直線電動機(jī)。?數(shù)控車床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)多采用伺服電機(jī)直接或通過同步齒形帶帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。 其橫向進(jìn)給傳動系統(tǒng)是帶動刀架作橫向（X 軸）移動的裝置，它控制工件的徑向尺寸；縱向進(jìn)給裝置是帶動刀架作軸向（Z 軸）運(yùn)動的裝置，它控制工件的軸向尺寸。 2.1.1進(jìn)給系統(tǒng)的分類及

21、工作原理 進(jìn)給伺服系統(tǒng)用于完成坐標(biāo)軸的驅(qū)動，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)和常規(guī)機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有著本質(zhì)的區(qū)別：常規(guī)機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)只能傳送恒定的驅(qū)動力和速度，不能接受隨機(jī)信號對其進(jìn)行修正伺服驅(qū)動系統(tǒng)是一個完整的控制系統(tǒng)它由伺服控制電路、功率放大電路和伺服電動機(jī)組成。伺服驅(qū)動的作用，是把來自數(shù)控裝置的位置控制移動指令轉(zhuǎn)變成機(jī)床工作部件的運(yùn)動，使工作臺按規(guī)定軌跡移動或精確定位，加工出符合圖樣要求的工件，即把數(shù)控裝置送來的微弱指令信號，放大成能驅(qū)動伺動電動機(jī)的大功率信號。 常用的伺服電動機(jī)有步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)和交流伺服電動機(jī)。根據(jù)接收指令的不同，伺服驅(qū)動有脈沖式和模擬式，而模

22、擬式伺服驅(qū)動方式按驅(qū)動電動機(jī)的電源種類，可分為直流伺服驅(qū)動和交流伺服驅(qū)動。步進(jìn)電動機(jī)采用脈沖驅(qū)動方式，交、直流伺服電動機(jī)采用模擬式驅(qū)動方式。 電-機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)? 當(dāng)前廣泛應(yīng)用的電-機(jī)伺服直線進(jìn)給系統(tǒng)，通常由變頻調(diào)速電機(jī)、機(jī)械傳動環(huán)節(jié)、機(jī)床滑臺和位置調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)組成，見圖2-1。 圖2-1 電-機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)構(gòu)造原理 ? ? 帶有數(shù)字式變頻接口的同步電動機(jī)越來越多地用作驅(qū)動源。為了抵消幾何誤差和提高直線運(yùn)動的動態(tài)性能，同步電動機(jī)通過抗扭的小慣量聯(lián)軸節(jié)同滾珠絲桿傳動副相連。如果需要變速或減小慣量力矩以適應(yīng)電機(jī)特性，可以應(yīng)用齒形帶傳動。為了優(yōu)化高速傳動滾珠絲桿的定位，最好使用特制的向

23、心推力球軸承。成型滾動導(dǎo)軌能夠滿足高速導(dǎo)向的要求。直接或間接位置測量光學(xué)系統(tǒng)采用增量式計數(shù)，通過應(yīng)用特殊的插值方法，可以使測量分辨率在(40～60)m/min 進(jìn)給速度下達(dá)到1?m以內(nèi)。上述組件的任意組合可能導(dǎo)致局部發(fā)生矛盾的作用，會影響高速進(jìn)給系統(tǒng)的功效，需要仔細(xì)選擇優(yōu)化。 直線電機(jī)驅(qū)動的進(jìn)給系統(tǒng)固有頻率woL>600s-1，比電-機(jī)伺服進(jìn)給系統(tǒng)的固有頻率woL=(40～120)s-1提高數(shù)倍。加上定位精度高和調(diào)節(jié)頻帶寬，運(yùn)動速度高和加速能力極強(qiáng)，直接直線驅(qū)動尤其在測量系統(tǒng)中、激光和高速切削加工中得到應(yīng)用。 圖2-2 直流電機(jī)工作原理 ? ? 直線電機(jī)由原

24、始級和次級部件兩個要素構(gòu)成，見圖2-2。原始級部件常用旋轉(zhuǎn)式電機(jī)的定子來比擬。次級部件是永久磁鐵所在之處或者異步電機(jī)中作為反應(yīng)件工作的那部分。直線電機(jī)也有同步和異步之分。同步電機(jī)的次級部件必須在整個進(jìn)給長度上配裝有相對昂貴的永久磁鐵。需要量比旋轉(zhuǎn)式電機(jī)多許多倍。另一個缺點(diǎn)是失電時仍具有磁吸引力，而且很難通過罩蓋阻切止屑粘附在次級部件上，加大了裝配和去屑的難度。異步電機(jī)的次級部件由短路棒組成，制造上價廉物美，在行程很長時明顯比永久磁鐵勵磁的電機(jī)便宜。同步電機(jī)的基本優(yōu)點(diǎn)是持續(xù)進(jìn)給力較高，次級部件中無電功率損失。能否可及時地保護(hù)次級部件避免在生產(chǎn)時受到切屑影響，將決定同步電機(jī)在金屬切削機(jī)床上的用。

25、通過位置的時間微分或者借助狀態(tài)觀察器估計，可以確定直線電機(jī)進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給速度。同旋轉(zhuǎn)式電機(jī)相比，當(dāng)進(jìn)給速度較高時，由于所謂的長度末端效應(yīng)直線電機(jī)的 運(yùn)動可能發(fā)生偏差。 伺服系統(tǒng)性能的高低會直接影響數(shù)控機(jī)床加工的速度、位置精度及加工的形狀精度。在使用較多的交流伺服系統(tǒng)中，一些制造商已經(jīng)在伺服系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置了提高控制精度和防止產(chǎn)生機(jī)械振動的電路和控制軟件，在機(jī)床安裝調(diào)試時伺服系統(tǒng)可以自動進(jìn)行過程均衡。 2.1.2 進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理 一般情況，機(jī)床單軸模擬進(jìn)給系統(tǒng)構(gòu)成如圖2-3 所示，數(shù)控系統(tǒng)主要用于對位置運(yùn)動的控制。在給定位置輸入Xi(s)后就會產(chǎn)生位置偏差信號E(s)，伺服驅(qū)動系統(tǒng)就根據(jù)

26、此偏差驅(qū)動電機(jī)帶動絲桿轉(zhuǎn)動，并通過絲桿螺母移動工作臺產(chǎn)生位移輸出X0(s)，固定在工作臺上的直線位移檢測裝置（光柵尺）將輸出X0(s)檢測出來，檢測結(jié)果再經(jīng)過放大作為反饋信號B(s)與輸入Xi(s)進(jìn)行比較。如果跟隨誤差E(s)= Xi(s)- X0(s)≠0，則繼續(xù)通過驅(qū)動裝置驅(qū)動工作臺移動直到跟隨誤差E(s)=0，系統(tǒng)輸出才會停止改變。這就是典型的反饋控制回路，如無反饋回路，則此系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。電流環(huán)一般包含在所用的驅(qū)動器中，而速度環(huán)僅檢測電機(jī)和絲桿的轉(zhuǎn)速，所以在此處暫不考慮電流環(huán)和速度環(huán)。 圖2-3 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng) 2.1.2進(jìn)給系統(tǒng)的技術(shù)需求

27、 我們常見的數(shù)控系統(tǒng)有SIEMENS和FANUC.以下是FANUC系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)： 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑：410mm； 滑板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑：210mm； 尾架套筒行程：100mm 最大加工長度：750mm； X/Z軸最大行程：200/750mm 主軸通孔直徑：52 mm、 定位精度 縱向(z) 0.04mm 橫向(x) 0.035mm 重復(fù)定位精度：縱向(z) 0.010mm 橫向(x) 0.0075mm 快速進(jìn)給速度：X軸（橫向）4000mm/min Z

28、軸（縱向）6000mm/min 主軸轉(zhuǎn)速：100-2500rpm 主電機(jī)功率：5.5Kw； 刀架：4工位電動刀架； 第三章 進(jìn)給系統(tǒng)控制的實現(xiàn) 3.1進(jìn)給系統(tǒng)硬件連接 如圖3-1是數(shù)控系統(tǒng)與進(jìn)給系統(tǒng)的硬件連接圖。 圖3-1 數(shù)控系統(tǒng)通過外部電路獲取進(jìn)給系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息并對其進(jìn)行控制，其中X信號為進(jìn)給統(tǒng)反饋給數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，Y信號為數(shù)控系統(tǒng)輸出的相應(yīng)執(zhí)行動作或故障提示信息。 圖3-2所示為車床電路線路圖。當(dāng)系統(tǒng)輸出點(diǎn)輸出高電平時，繼電器KA24線圈得電，KA24的常開觸點(diǎn)閉合，交流接觸器KM4的線圈得電（AC220V），KM4常開觸點(diǎn)閉合，進(jìn)給系統(tǒng)中的伺服電動機(jī)得

29、電（AC380V），伺服電動機(jī)啟動。 強(qiáng)電電路中的QM4為三相斷路器，正常情況下一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，起過載及短路保護(hù)功能，其可配一個常開或常閉觸點(diǎn)，向系統(tǒng)輸出一個過載保護(hù)信號。 圖3-2 3.2進(jìn)給系統(tǒng)PLC控制設(shè)計 數(shù)控機(jī)床通過CNC和PMC的共同作用來完成控制功能，其中CNC主要完成與數(shù)字運(yùn)算和管理有關(guān)的功能，如零件程序的編輯、插補(bǔ)運(yùn)算、譯碼、刀具運(yùn)動的位置伺服控制等。而PMC主要完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)的一些輔助動作，如工件的裝夾、刀具的更換、潤滑系統(tǒng)的控制等。 PLC程序是PMC的靈魂，是輔助動作控制的根本。圖3-3中為CNC、

30、PMC和MT（機(jī)床）之間接口信號的關(guān)系。其中X信號為MT→PMC的信號，Y信號為PMC→MT的信號，F(xiàn)信號為CNC→PMC的信號，G信號為PMC→CNC的信號。 潤滑系統(tǒng)實現(xiàn)的PLC程序如下所示（基于SINUMERIK系統(tǒng)）： SM0.0為?！?”信號 SM0.1第一次PLC循環(huán)為“1”后面循環(huán)為“0” 該網(wǎng)絡(luò)中X軸和Z軸根據(jù)從網(wǎng)絡(luò)1中所獲得的信號分別相應(yīng)的啟動X軸和Z軸。另外我們還要根據(jù)機(jī)床參數(shù)表設(shè)置MD14512。 在網(wǎng)絡(luò)4中通過機(jī)床參數(shù)MD14512的設(shè)置，機(jī)床輸出+X軸和—X軸參數(shù)到NCK，使得第一坐標(biāo)系得到有效的運(yùn)行。 在網(wǎng)絡(luò)6中通過機(jī)床參數(shù)MD145

31、12的設(shè)置，機(jī)床輸出+Z軸和—Z軸參數(shù)到NCK，使得第三坐標(biāo)系得到有效的運(yùn)行。 在網(wǎng)絡(luò)9中通過發(fā)送坐標(biāo)軸X軸和Z軸回原點(diǎn)信號到NCK，使得機(jī)床坐標(biāo)軸X軸和Z軸完成回原點(diǎn)動作。 在網(wǎng)絡(luò)10中通過相關(guān)信號的執(zhí)行進(jìn)行相關(guān)的制動 表3-1 PLC 802存儲器地址分配及范圍 存儲器地址操作符 說明 范圍 V（變量存儲器） 變量 V0.0到V99999999.7 L（局部變量存儲器） 局部變量 L00.0到L64.7 表3-2變量V存儲器的地址構(gòu)成 類型標(biāo)記（DB號） 區(qū)號（通道號，軸號） 分區(qū)號 偏移量 00 00 0 000 （00

32、-99） （00-99） （0-9） （000-999） 表3-3主程序塊的信號說明 符號地址 標(biāo)準(zhǔn)地址 注釋 ONE SM0.0 ?！?”標(biāo)志位 SCAN-1ST SM0.1 PLC第一個掃描循環(huán)為“1”后為“0” MD14512-11-0 V45001011.0 冷卻控制功能激活，PLC參數(shù) MD14512-11-1 V45001011.1 潤滑控制功能激活，PLC參數(shù) MD14512-18-2 V45001018.2 初始上電進(jìn)行潤滑，PLC參數(shù) ZERO M122.0 ?！?”標(biāo)志位 OUTO-2 M102.2 Q0.2的輸出

33、緩沖寄存器位 OUTO-3 M102.3 Q0.3的輸出緩沖寄存器位 M-CK-LED5 V11000000.4 MCP信號，用戶自定義指示燈LED5，在CK5上 M-CK-LED6 V11000000.5 MCP信號，用戶自定義指示燈LED6，在CK6上 NULL-b M127.7 預(yù)留空位 L-D-mw MW96 潤滑時間由MD14510（25）賦值 L-I-mw MW94 潤滑間隔時間，由機(jī)床參數(shù)MD14510（25）賦值 第四章 進(jìn)給軸調(diào)試 4.1數(shù)控

34、車床基本操作與調(diào)試 1 ．參考點(diǎn)操作： （ 1 ）先檢查一下各軸是否在參考點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，如不在，則應(yīng)手動回到參考點(diǎn)的內(nèi)側(cè)，以避免回參考點(diǎn)時產(chǎn)生超程 （ 2 ）按功能鍵區(qū)的“回零”功能按鍵 （ 3 ）分別按 +X 、 +Z 軸移動方向按鍵，使各軸返回參考點(diǎn)，回參考點(diǎn)后，相應(yīng)的指示燈將點(diǎn)亮。 2 ．點(diǎn)動、步進(jìn)操作 （ 1 ）按功能鍵區(qū)的“手動”或“增量”功能按鍵 （ 2 ）“增量”時按倍率選擇鍵 x1 、 x10 、 x100 、 x1000 選擇增量進(jìn)給的倍率大小 （ 3 ）按機(jī)床操作面板上的“ +X ”或“ +Z ”鍵，則刀具向 X 或 Z 軸的正方向移動， 　　　按機(jī)床操

35、作面板上的“－ X ”或“－ Z ”鍵，則刀具向 X 或 Z 軸的負(fù)方向移動； （ 4 ）如欲使某坐標(biāo)軸快速移動，只要在按住某軸的“＋”或“－”鍵的同時，按住“快移”鍵即可。 3 ． MDI 操作 （ 1 ）在主菜單下，按 F4 鍵選擇 MDI 功能； （ 2 ）再按 F6 鍵選擇 MDI 運(yùn)行功能項； （ 3 ）在菜單行上部的提示輸入行上將出現(xiàn)光標(biāo)，在光標(biāo)處輸入想要執(zhí)行的 MDI 程序段，此時可左右移動光標(biāo)以修改程序； 　　如輸入： G91 G01 X20.0 Z20.0 F200 ；然后按“ Enter ”鍵 （ 4 ）按功能鍵區(qū)的“自動”鍵選擇為自動運(yùn)行方式 （ 5

36、 ）按“循環(huán)啟動”鍵，則所輸入的程序?qū)⒘⒓催\(yùn)行； （ 6 ）在運(yùn)行過程中，按“循環(huán)停止”鍵，則刀具將停止運(yùn)動，但主軸并不停轉(zhuǎn)，此時再按“循環(huán)啟動”鍵即可繼續(xù)運(yùn)行程序； 4 ．程序輸入及調(diào)試 （ 1 ）在主菜單下按 F2 鍵選擇“程序編輯”→“文件管理”→“新建文件”進(jìn)行。之后在光標(biāo)處輸入程序號并回車，然后即可開始輸入編輯程序。程序編寫完成后可按 F4 功能鍵保存。 （ 2 ）要想調(diào)入已編寫好的程序，應(yīng)在主菜單下按“自動加工”→“程序選擇”→“磁盤程序”，至出現(xiàn)程序列表后再移動光標(biāo)到需調(diào)入的程序號處并按“ Enter ”鍵回車即可，若當(dāng)前頁沒有所需程序，可按“ Pgup ”、“ Pg

37、dn ”前后翻頁查找。 （ 3 ）當(dāng)用上述方法調(diào)入某程序，并對好刀后，即可按“循環(huán)啟動”鍵開始自動運(yùn)行。如中途想暫停運(yùn)行，可按機(jī)床面板上的“進(jìn)給保持”鍵，則 X 、 Z 軸方向的進(jìn)給將暫時停止，直至再按“循環(huán)啟動”時便可繼續(xù)執(zhí)行（此時主軸并不停轉(zhuǎn)，若要主軸停應(yīng)按“主軸停轉(zhuǎn)”鍵，但按循環(huán)啟動前必須先按“主軸正轉(zhuǎn)”鍵啟動主軸）。若想徹底中斷程序的繼續(xù)運(yùn)行，可按菜單鍵區(qū)上的功能鍵 F7 “停止運(yùn)行” — “ Y ”來中止自動運(yùn)行。 4.2進(jìn)給系統(tǒng)傳動部件 1、滾珠絲杠螺母副 ??? 數(shù)控加工時，需將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成直線運(yùn)動，故采用絲杠螺母傳動機(jī)構(gòu)。數(shù)控機(jī)床上一般采用滾珠絲杠， 如圖 2 -

38、19 所示，它可將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，滿足進(jìn)給系統(tǒng)減少摩擦的基本要求。該傳動副傳動效率高，摩擦力小，并可消除間隙，無反向空行程；但制造成本高，不能自鎖，尺寸亦不能太大，一般用于中小型數(shù)控機(jī)床的直線進(jìn)給。 2、回轉(zhuǎn)工作臺 ??? 為 了擴(kuò)大數(shù)控機(jī)床的工藝范圍，數(shù)控機(jī)床除了沿 X、 Y、 Z 三個坐標(biāo)軸作直線進(jìn)給外，往往還需要有繞 Y 或 Z 軸的圓周進(jìn)給運(yùn)動。數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給運(yùn)動一般由回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)，對于加工中 心，回轉(zhuǎn)工作臺已成為一個不可缺少的部件。 ??? 數(shù)控機(jī)床中常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 。 （ 1 ） 分度工作臺 分度工作臺只能完成分度運(yùn)

39、動,不能實現(xiàn)圓周進(jìn)給，它是按照數(shù)控系統(tǒng)的指令，在需要分度時將工作臺連同工件回轉(zhuǎn)一定的角度。分度時也可以采用手動分度。分度工作臺一般只能回轉(zhuǎn)規(guī)定的角度 ( 如 90、 60 和 45 度 等 ) 。 （ 2 ） 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 ??? 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺外觀上與分度工作臺相似，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功用大不相同。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要作用是根據(jù)數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖信號，完成圓周進(jìn)給運(yùn)動，進(jìn)行各種圓弧加工或曲面加工，它也可以進(jìn)行分度工作。 3、導(dǎo)軌 導(dǎo)軌是進(jìn)給傳動系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，是機(jī)床基本結(jié)構(gòu)的要素之一，它在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度、精度與精度保持性。目前，數(shù)控機(jī)床上的導(dǎo)軌形式主要有滑動導(dǎo)

40、軌、滾動導(dǎo)軌和液體靜壓導(dǎo)軌等。 （ 1 ） 滑動導(dǎo)軌 ??? 滑動導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、剛度好、抗振性高等優(yōu)點(diǎn), 在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，目前多數(shù)使用金屬對塑料形式，稱為貼塑導(dǎo)軌，如圖2-20所示 。貼塑滑動導(dǎo)軌的特點(diǎn)：摩擦特性好、耐磨性好、運(yùn)動平穩(wěn)、工藝性好、速度較低。 （ 2 ） 滾動導(dǎo)軌 滾動導(dǎo)軌是在導(dǎo)軌面之間放置滾珠、滾柱或滾針等滾動體，使導(dǎo)軌面之間為滾動摩擦而不是滑動擦擦。滾動導(dǎo)軌與滑動導(dǎo)軌相比，其靈敏度高，摩擦系數(shù)小，且動、靜摩擦系數(shù)相差很小，因而運(yùn)動均勻，尤其是在低速移動時，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象；定位精度高，重復(fù)定位精度可達(dá)0.2 μ m ；牽引力小 ，移動輕便

41、；磨損小，精度保持性好，使用壽命長。但滾動導(dǎo)軌的抗振性差，對防護(hù)要求高, 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高 。 4.2.1 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1、高傳動剛度 　　進(jìn)給傳動系統(tǒng)的高傳動剛度主要取決于絲桿螺母副(直線運(yùn)動)或蝸輪蝸桿副(回轉(zhuǎn)運(yùn)動)及其支承部件的剛度。剛度不足與摩擦阻力一起會導(dǎo)致工作臺產(chǎn)生爬行現(xiàn)象以及造成反向死區(qū)，影響傳動準(zhǔn)確性?？s短傳動鏈，合理選擇絲桿尺寸以及對絲桿螺母副及支承部件等預(yù)緊是提高傳動剛度的有效途徑。 　　2．高諧振?????????? 　　為提高進(jìn)給系統(tǒng)的抗振性，應(yīng)使機(jī)械構(gòu)件具有高的固有頻率和合適的阻尼，一般要求機(jī)械傳動系統(tǒng)的固有頻率應(yīng)高于伺服驅(qū)動系統(tǒng)固有頻率

42、的2～3倍。 　　3．低摩擦 　　進(jìn)給傳動系統(tǒng)要求運(yùn)動平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，快速響應(yīng)特性好，必須減小運(yùn)動件的摩擦阻力和動、靜摩擦系數(shù)之差，在進(jìn)給傳動系統(tǒng)中現(xiàn)普遍采用滾珠絲桿螺母副。 　　4．低慣量 　　進(jìn)給系統(tǒng)由于經(jīng)常需進(jìn)行起動、停止、變速或反向，若機(jī)械傳動裝置慣量大，會增大負(fù)載并使系統(tǒng)動態(tài)性能變差。因此在滿足強(qiáng)度與剛度的前提下，應(yīng)盡可能減小運(yùn)動部件的重量以及各傳動元件的尺寸，以提高傳動部件對指令的快速響應(yīng)能力。 　　5．無間隙 　　機(jī)械間隙是造成進(jìn)給系統(tǒng)反向死區(qū)的另一主要原因，因此對傳動鏈的各個環(huán)節(jié)，包括：齒輪副、絲桿螺母副、聯(lián)軸器及其支承部件等等均應(yīng)采用消除間隙的結(jié)構(gòu)措施。

43、 第五章 伺服報警處理 5.1進(jìn)給伺服系統(tǒng)各類故障的表現(xiàn)形式 當(dāng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，通常有三種表現(xiàn)方式： 1. 在CRT或操作面板上顯示報警內(nèi)容和報警信息，它是利用軟件的診斷程序來實現(xiàn)的。 2. 利用進(jìn)給伺服驅(qū)動單元上的硬件（如：報警燈或數(shù)碼管指示，保險絲熔斷等）顯示報警驅(qū)動單元的故障信息； 3. 進(jìn)給運(yùn)動不正常，但無任何報警信息。 其中前兩類，都可根據(jù)生產(chǎn)廠家或公司提供的產(chǎn)品《維修說明書》中有關(guān)“各種報警信息產(chǎn)生的可能原因”的提示進(jìn)行分析判斷，一般都能確診故障原因、部位。對于第三類故障，則需要進(jìn)行綜合分析，這類故障往往是以機(jī)床上工作不正常的形式出現(xiàn)的，如機(jī)床失

44、控、機(jī)床振動及工件加工質(zhì)量太差等。 伺服系統(tǒng)的故障診斷，雖然由于伺服驅(qū)動系統(tǒng)生產(chǎn)廠家的不同，在具體做法上可能有所區(qū)別，但其基本檢查方法與診斷原理卻是一致的。診斷伺服系統(tǒng)的故障，一般可利用狀態(tài)指示燈診斷法、數(shù)控系統(tǒng)報警顯示的診斷法、系統(tǒng)診斷信號的檢查法、原理分析法的等等。 5.2軟件報警（CRT顯示）故障及處理 1.?進(jìn)給伺服系統(tǒng)出錯報警故障 這類故障的起因，大多是速度控制單元方面的故障引起的，或是主控制印制線路板與位置控制或伺服信號有關(guān)部分的故障。例：下表為FANUC PWM速度控制單元的控制板上的7個報警指示燈，分別是BRK、HVAL、HCAL、OVC、LVAL、TGLS以及DCA

45、L；在它們下方還有PRDY（位置控制已準(zhǔn)備好信號）和VRDY（速度控制單元已準(zhǔn)備好信號）2個狀態(tài)指示燈，其含義見表5-1。 表5-1速度控制單元狀態(tài)指示燈一覽表 代號 含義 備注 代號 含義 備注 BRK 驅(qū)動器主回路熔斷器跳閘 紅色 TGLS 轉(zhuǎn)速太高 紅色 HCAL 驅(qū)動器過電流報警 紅色 DCAL 直流母線過電壓報警 紅色 HVAL 驅(qū)動器過電壓報警 紅色 PRAY 位置控制準(zhǔn)備好 綠色 OVC 驅(qū)動器過載報警 紅色 VRDY 速度控制單元準(zhǔn)備好 綠色 LVAL 驅(qū)動器欠電壓報警 紅色 備注：表示出于含義說明中是的狀態(tài)

46、 2.?檢測元件（測速發(fā)電動機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器或脈沖編碼器）或檢測信號方面引起的故障。 例如：某數(shù)控機(jī)床顯示“主軸編碼器斷線”。引起的原因有： a.電動機(jī)動力線斷線。如果伺服電源剛接通，尚未接到任何指令時，就發(fā)生這種報警，則由于斷線而造成故障可能性最大。 b.伺服單元印制線路板上設(shè)定錯誤，如將檢測元件脈沖編碼器設(shè)定成了測速發(fā)電動機(jī)等。 c.沒有速度反饋電壓或時有時無，這可用顯示其來測量速度反饋信號來判斷，這類故障除檢測元件本身存在故障外，多數(shù)是由于連接不良或接通不良引起的。 由于光電隔離板或中間的某些電路板上劣質(zhì)元器件所引起的。當(dāng)有時開機(jī)運(yùn)行相當(dāng)長一段時間后，出現(xiàn)“主軸編碼器斷

47、線”，這時，重新開機(jī)，可能會自動消除故障。 3.?參數(shù)被破壞 參數(shù)被破壞報警表示伺服單元中的參數(shù)由于某些原因引起混亂或丟失。引起此報警的通常原因及常規(guī)處理見表5-2。 表5-2“參數(shù)被破壞”報警綜述 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 參數(shù)破壞 在接通控制電源時發(fā)生 正在設(shè)定參數(shù)時電源斷開 進(jìn)行用戶參數(shù)初始化后重新輸入?yún)?shù) 正在寫入?yún)?shù)時電源斷開 超出參數(shù)的寫入次數(shù) 更換伺服驅(qū)動器（重新評估參數(shù)寫入法） 伺服驅(qū)動器EEPROM以及外圍電路故障 更換伺服驅(qū)動器 參數(shù)設(shè)定異常 在接通控制電源時發(fā)生 裝入了設(shè)定不適當(dāng)?shù)膮?shù) 執(zhí)行用戶參數(shù)初始化處理

48、 4.主電路檢測部分異常????引起此報警的通常原因及常規(guī)處理見下表5-3。 表5-3“主電路檢測部分異?！眻缶C述 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 主電路檢測部分異常 在接通控制電源時或者運(yùn)行過程中發(fā)生 控制電源不穩(wěn)定 將電源恢復(fù)正常 伺服驅(qū)動器故障 更換伺服驅(qū)動器 5.超速?????引起此報警的通常原因及常規(guī)處理見下表5-4。 表5-4“超速”報警綜述 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 超速 接通控制電源時發(fā)生 電路板故障 更換伺服驅(qū)動器 電動機(jī)編碼器故障 更換編碼器 電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生 速度標(biāo)定設(shè)定不合適 重

49、設(shè)速度設(shè)定 速度指令過大 使速度指令減到規(guī)定范圍內(nèi) 電動機(jī)編碼器信號線故障 重新布線 電動機(jī)編碼器故障 更換編碼器 電動機(jī)啟動時發(fā)生 超跳過大 重設(shè)伺服調(diào)整使起動特性曲線變緩 負(fù)載慣量過大 伺服在慣量減到規(guī)定范圍內(nèi) 6.限位動作??限位報警主要指的就是超程報警。引起此報警的通常原因及常規(guī)處理見下表5-5。 表5-5“限位”報警綜述 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 限位開關(guān)動作 ? 限位開關(guān)有動作（即控制軸實際已經(jīng)超程）； ? 參照機(jī)床使用說明書進(jìn)行超程解除 限位開關(guān)電路開路。 依次檢查限位電路，處理電路開路故障 7.過熱報警故障????

50、?所謂過熱是指伺服單元、變壓器及伺服電動機(jī)等的過熱。引起過熱報警的原因見表5-6。 表5-6 伺服單元過熱報警原因綜述表 過 熱 報 警 過熱的具體表現(xiàn) 過熱原因 處理措施 過熱的繼電器動作 機(jī)床切削條較苛刻 重新考慮切削參數(shù)，改善切削條件 機(jī)床摩擦力矩過大 改善機(jī)床潤滑條件 熱控開關(guān)動作 伺服電動機(jī)電樞內(nèi)部短路或絕緣不良 加絕緣層或更換伺服電動機(jī) 電動機(jī)制動器不良 更換制動器 電動機(jī)永久磁鋼去磁或脫落 更換電動機(jī) 電動機(jī)過熱 驅(qū)動器參數(shù)增益不當(dāng)； 重新設(shè)置相應(yīng)參數(shù) 驅(qū)動器與電動機(jī)配合不當(dāng)； 重新考慮配合條件 電動機(jī)軸承故障； 更換軸承

51、 驅(qū)動器故障。 更換驅(qū)動器 例如：某伺服電動機(jī)過熱報警，可能原因有： o 過負(fù)荷?？梢酝ㄟ^測量電動機(jī)電流是否超過額定值來判斷。 o 電動機(jī)線圈絕緣不良?？捎?00V絕緣電阻表檢查電樞線圈與機(jī)殼之間的絕緣電阻。如果在1MΩ以上，表示絕緣正常。 o 電動機(jī)線圈內(nèi)部短路?？尚断码妱訖C(jī)，測電動機(jī)空載電流，如果此電流與轉(zhuǎn)速成正比變化，則可判斷為電動機(jī)線圈內(nèi)部短路。 o 電動機(jī)磁鐵推辭?？赏ㄟ^快速旋轉(zhuǎn)電動機(jī)時，測定電動機(jī)電樞電壓是否正常。如電壓低且發(fā)熱，則說明電動機(jī)已退磁。應(yīng)重新充磁。 o 制動器失靈。當(dāng)電動機(jī)帶有制動器時，如電動機(jī)過熱則應(yīng)檢查制動器動作是否靈活。 o CNC裝置

52、的有關(guān)印制線路板不良。 8.?電動機(jī)過載 引起的通常原因及常規(guī)處理見表5-7。 表5-7伺服驅(qū)動系統(tǒng)過載報警綜述表 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 過載（一般有連續(xù)最大負(fù)載和瞬間最大負(fù)載） 在接通控制電源時發(fā)生 伺服單元故障 更換伺服單元 在伺服ON時發(fā)生 電動機(jī)配線異常（配線不良或連接不良） 修正電動機(jī)配線 ? 編碼器配線異常（配線不良或連接不良） 修正編碼器配線 編碼器有故障（反饋脈沖與轉(zhuǎn)角不成比例變化，而有跳躍） 更換編碼器 伺服單元故障 更換伺服單元 在輸入指令時伺服電動機(jī)不旋轉(zhuǎn)的情況下發(fā)生 電動機(jī)配線異常（配線不良或連接不

53、良） 修正電動機(jī)配線 ? 編碼器配線異常（配線不良或連接不良） 修正編碼器配線 起動扭矩超過最大扭矩或者負(fù)載有沖擊現(xiàn)象；電動機(jī)振動或抖動； 重新考慮負(fù)載條件、運(yùn)行條件或者電動機(jī)容量 伺服單元故障 更換伺服單元 在通常運(yùn)行時發(fā)生 有效扭矩超過額定扭矩或者起動扭矩大幅度超過額定扭矩 重新考慮負(fù)載條件、運(yùn)行條件或者電動機(jī)容量 伺服單元存儲盤溫度過高 將工作溫度下調(diào) 伺服單元故障 更換伺服單元 9.?伺服單元過電流報警????引起過流的通常原因及常規(guī)處理見下表5-8。 表5-8伺服單元過電流報警綜述 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 過電流（功率

54、晶體管（IGBT）產(chǎn)生過電流）或者散熱片過熱 在接通控制電源時發(fā)生 伺服驅(qū)動器的電路板與熱開關(guān)連接不良 更換伺服驅(qū)動器 伺服驅(qū)動器電路板故障 在接通主電路電源時發(fā)生或者在電動機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生過電流 接 線 錯 誤 U、V、W與地線連接錯誤 檢查配線，正確連接 地線纏在其他端子上 電動機(jī)主電路用電纜的U、V、W與地線之間短路 修正或更換電動機(jī)主電路用電纜 電動機(jī)主電路用電纜的U、V、W之間短路 再生電阻配線錯誤 檢查配線，正確連接 伺服驅(qū)動器的U、V、W與地線之間短路 更換伺服驅(qū)動器 伺服驅(qū)動器故障（電流反饋電路、功率晶體管或者電路板故障） 伺服電動機(jī)的U、V

55、、W與地線之間短路 更換伺服單元 伺服電動機(jī)的U、V、W之間短路 其他 原 因 因負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量大并且高速旋轉(zhuǎn)，動態(tài)制動器停止，制動電路故障 更換伺服驅(qū)動器（減少負(fù)載或者降低使用轉(zhuǎn)速） 位置速度指令發(fā)生劇烈變化 重新評估指令值 負(fù)載是否過大，是否超出再生處理能力等 重新考慮負(fù)載條件、運(yùn)行條件 伺服驅(qū)動器的安裝方法（方向、與其他部分的間隔）不適合 將伺服驅(qū)動器的環(huán)境溫度下降到55℃一下 伺服驅(qū)動器的風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動 更換伺服驅(qū)動器 伺服驅(qū)動器故障 驅(qū)動器的IGBT損壞； 最好是更換伺服驅(qū)動器 電動機(jī)與驅(qū)動器不匹配 重新選配 10.伺服單元過電壓報警??引起過壓的

56、通常原因及常規(guī)處理見下表5-9。 表5-9伺服單元過電壓報警綜述 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 過電壓（伺服驅(qū)動器內(nèi)部的主電路直流電壓超過其最大值限）*在接通主電路電源時檢測 在接通控制電源時發(fā)生 伺服驅(qū)動器電路板故障 更換伺服驅(qū)動器 在接通主電源時發(fā)生 AC電源電壓過大 將AC電源電壓調(diào)節(jié)到正常范圍 伺服驅(qū)動器故障 更換伺服驅(qū)動器 在通常運(yùn)行時發(fā)生 檢查AC電源電壓（是否有過大的變化） ? 使用轉(zhuǎn)速高，負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量過大（再生能力不足） 檢查并調(diào)整負(fù)載條件、運(yùn)行條件 內(nèi)部或外接的再生放電電路故障（包括接線斷開或破損等） 最好是更換伺服驅(qū)

57、動器 伺服驅(qū)動器故障 更換伺服驅(qū)動器 在伺服電動機(jī)減速時發(fā)生 使用轉(zhuǎn)速高，負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量過大 檢查并重調(diào)整負(fù)載條件，運(yùn)行條件 加減速時間過小，在降速過程中引起過電壓。 調(diào)整加減速時間常數(shù) 11.伺服單元欠電壓報警????引起欠電壓的通常原因及常規(guī)處理見表5-10。 表5-10伺服單元欠電壓報警綜述 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 電壓不足（伺服驅(qū)動器內(nèi)部的主電路直流電壓低于其最小值限）在接通主電路電源時檢測 在接通控制電源時發(fā)生 伺服驅(qū)動器電路板故障 更換伺服驅(qū)動器 電源容量太小 更換容量大的驅(qū)動電源 在接通主電路電源時發(fā)生 AC電源電壓過

58、低 將AC電源電壓調(diào)節(jié)到正常范圍 伺服驅(qū)動器的保險絲熔斷 更換保險絲 沖擊電流限制電阻斷線（電源電壓是否異常，沖擊電流限制電阻是否過載） 更換伺服驅(qū)動器（確認(rèn)電源電壓，減少主電路ON/OFF的頻度） 伺服ON信號提前有效 檢查外部似能電路是否短路 伺服驅(qū)動器故障 更換伺服驅(qū)動器 在通常運(yùn)行時發(fā)生 AC電源電壓低（是否有過大的壓降） 將AC電源電壓調(diào)節(jié)到正常范圍 發(fā)生瞬時停電 通過警報復(fù)位重新開始運(yùn)行 電動機(jī)主電路用電纜短路 修正或更換電動機(jī)主電路用電纜 伺服電動機(jī)短路 更換伺服電動機(jī) 伺服驅(qū)動器故障 更換伺服驅(qū)動器 整流器件損壞 建議更換伺服驅(qū)動器

59、 12.位置偏差過大?????引起此故障的通常原因及常規(guī)處理見表5-11。 表5-11位置偏差過大報警綜述 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 位置偏差過大 在接通控制電源時發(fā)生 位置偏差參數(shù)設(shè)得過小 重新設(shè)定正確參數(shù) 伺服單元電路板故障 更換伺服單元 在高速旋轉(zhuǎn)時發(fā)生 伺服電動機(jī)的U、V、W的配線不正常（缺線） 修正電動機(jī)配線 修正編碼器配線 伺服單元電路板故障 更換伺服單元 在發(fā)出位置指令時電動機(jī)不旋轉(zhuǎn)的情況下發(fā)生 伺服電動機(jī)的U、V、W的配線不良 修正電動機(jī)配線 伺服單元電路板故障 更換伺服單元 動作正常，但在長指令時發(fā)生 伺服單

60、元的增益調(diào)整不良 上調(diào)速度環(huán)增益、位置環(huán)增益 位置指令脈沖的頻率過高 緩慢降低位置指令頻率 加入平滑功能 重新評估電子齒輪比 負(fù)載條件（扭矩、轉(zhuǎn)動慣量）與電動機(jī)規(guī)格不符 重新評估負(fù)載或者電動機(jī)容量 例：某采用SIEMENS 810M的龍門加工中心，配套611A伺服驅(qū)動器，在X軸定位是，發(fā)現(xiàn)X軸存在明顯的位置“過沖”現(xiàn)象，最終定位位置正確，系統(tǒng)無報警。 ????分析與處理過程：由于系統(tǒng)無報警，坐標(biāo)軸定位正確，可以確認(rèn)故障是由于伺服驅(qū)動器或系統(tǒng)調(diào)整不良引起的。 X軸位置“過沖”的實質(zhì)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)存在超調(diào)。解決超調(diào)的方法有多種，如：減小加減速時間、提高速度環(huán)比例增益、降低速度環(huán)

61、積分時間等等。 對本機(jī)床，通過提高驅(qū)動器的速度環(huán)比例增益，降低速度環(huán)積分時間后，位置超調(diào)消除。 13.再生故障?????引起此故障的通常原因及常規(guī)處理見表5-12。 表5-12再生故障及排除綜述 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 再生故障 再生異常 在接通控制電源時發(fā)生 伺服單元電路板故障 更換伺服單元 在接通主電路電源時發(fā)生 6kw以上時未接再生電阻 連接再生電阻 檢查再生電阻是否配線不良 修正外接再生電阻的配線 伺服單元故障（再生晶體管、電壓檢測部分故障） 更換伺服單元 在通常運(yùn)行時發(fā)生 檢查再生電阻是否配線不良、是否脫落 修正外接再

62、生電阻的配線 再生電阻斷線（再生能量是否過大） 更換再生電阻或者更換伺服單元（重新考慮負(fù)載、運(yùn)行條件） 伺服單元故障（再生晶體管、電壓檢測部分故障） 更換伺服單元 再生過載 在接通控制電源時發(fā)生 伺服單元電路板故障 更換伺服單元 在接通主電路電源時發(fā)生 電源電壓超過270V 校正電壓 在通常運(yùn)行時發(fā)生（再生電阻溫度上升幅度大） 再生能量過大（如放電電阻開路或阻值太大） 重新選擇再生電阻容量或者重新考慮負(fù)載條件、運(yùn)行條件 處于連續(xù)再生狀態(tài) 在通常運(yùn)行時發(fā)生（再生電阻溫度上升幅度?。? 參數(shù)設(shè)定的容量小于外接再生電阻的容量（減速時間太短） 校正用戶參數(shù)的設(shè)定值

63、伺服單元故障 更換伺服單元 在伺服電動機(jī)減速時發(fā)生 再生能力過大 重新選擇再生電阻容量或者重新考慮負(fù)載條件、運(yùn)行條件 ?14.編碼器出錯????引起此故障的通常原因及常規(guī)處理見表5-13。 表5-13編碼器出錯及排除 警報內(nèi)容 警報發(fā)生狀況 可能原因 處理措施 編碼器出錯 編碼器電池警報 電池連接不良、未連接 正確連接電池 電池電壓低于規(guī)定值 更換電池、重新起動 伺服單元故障 更換伺服單元 編碼器故障 無A和 B相脈沖； 建議更換脈沖編碼器 引線電纜短路或破損而引起通信錯誤； 客觀條件 接地、屏蔽不良 處理好接地 15.漂移補(bǔ)償量過大的報警

64、????引起此故障的通常原因及常規(guī)處理見表5-14。 表5-14漂移補(bǔ)償量過大的報警綜述 警報內(nèi)容 可能原因 處理措施 漂移補(bǔ)償量過大 連接不良 動力線連接不良、未連接 正確連接動力線 檢測元件之間的連接不良 正確連接反饋元件連接線 數(shù)控系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)設(shè)置錯誤 CNC系統(tǒng)中有關(guān)漂移量補(bǔ)償?shù)膮?shù)設(shè)定錯誤引起的 重新設(shè)置參數(shù) 硬件故障 速度控制單元的位置控制部分 更換此電路板或直接更換伺服單元 總結(jié) 畢業(yè)論文是大專學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機(jī)會，通過這次比較完整的潤滑系統(tǒng)設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了

65、我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及專業(yè)能力水平，掌握了機(jī)床電氣圖形符號與電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，得到了豐富經(jīng)驗，這是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。 雖然畢業(yè)論文內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種潤滑系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和指導(dǎo)老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對設(shè)計有了新的認(rèn)識也對自己提出了新的要求。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被

66、知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)的更為出色。在這個畢業(yè)設(shè)計中我對專業(yè)知識進(jìn)一步了解的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心，因為水平有限論文中也存在一定的不足，這些不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力。我想在今后的學(xué)習(xí)工作中我肯定能把這些不足補(bǔ)滿，讓自己的空間充滿創(chuàng)新。 致謝 我非常珍惜我做畢業(yè)設(shè)計的這段日子，也許是即將離開學(xué)校，也許是畢業(yè)設(shè)計這個系統(tǒng)的設(shè)計方案讓我一點(diǎn)點(diǎn)的溫習(xí)著以前學(xué)到的知識，它使我更好的認(rèn)識到了自己的實際學(xué)習(xí)情況，也客觀的反映出了我的很多不足之處，在這段時間里我學(xué)到了很多實際運(yùn)用的知識，系統(tǒng)的鞏固了自己以往所學(xué)習(xí)的知識。 在本次設(shè)計中我的指導(dǎo)老師楊紅霞老師給了我很多幫助和建議，對我的畢業(yè)設(shè)計也給出了很多寶貴的意見和其獨(dú)到的見解。這對引導(dǎo)我的思路開闊我的視野有著很大的幫助，楊老師寬大的知識面和循循善誘的教學(xué)態(tài)度也深深的感染了我，謝謝楊老師在我做畢業(yè)設(shè)計的這段時間里對我的幫助和關(guān)愛！同時也感謝所有幫助著我支持著我的老師和同學(xué)，謝謝你們！ 參考文獻(xiàn)：