數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)類故障診斷與處理.doc

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數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)類故障診斷與處理數(shù)控機(jī)床在工作時(shí)常出現(xiàn)由于進(jìn)給伺服系統(tǒng)原因造成的機(jī)床故障，此類故障出現(xiàn)的常見形式有爬行、抖動(dòng)、伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)、過載、工件尺寸無規(guī)律偏差等。針對(duì)這些典型故障，采用一定的機(jī)床維修技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)快速排除此類故障。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)是以數(shù)控機(jī)床的各坐標(biāo)為控制對(duì)象，以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)，又稱位置隨動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)或進(jìn)給伺服單元。在數(shù)控機(jī)床中，進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床本體的聯(lián)系環(huán)節(jié)，它接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放大后，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)或溜板沿某一坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，通過軸的聯(lián)動(dòng)使刀具相對(duì)工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而加工出用戶所要求的復(fù)雜形狀的工件。伺服進(jìn)給系統(tǒng)常見故障形式1.1爬行一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器，由于連接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋、磨損、斷裂等，造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)或伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，從而使進(jìn)給忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。1.2抖動(dòng)在進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象，其可能原因有：1、接線端子接觸不良，如緊固的螺釘松動(dòng)；2、位置控制信號(hào)受到干擾，如屏蔽不好等；3、測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等。如果竄動(dòng)發(fā)生在正、反向運(yùn)動(dòng)的瞬間，則一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或者伺服系統(tǒng)增益過大引起。1.3過載當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載過大、參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤、頻繁正、反向運(yùn)動(dòng)以及進(jìn)給傳動(dòng)鏈潤(rùn)滑狀態(tài)不良時(shí)，均會(huì)引起過載的故障。此故障一般機(jī)床可以自行診斷出來，并在CRT顯示屏上顯示過載、過熱或過電流報(bào)警。同時(shí)，在進(jìn)給伺服模塊上用指示燈或者數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)單元過載、過電流等報(bào)警信息。1.4伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)當(dāng)速度、位置控制信號(hào)未輸出、或者使能信號(hào)（即伺服允許信號(hào)，一般為DC+24V繼電器線圈電壓）未接通以及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障都會(huì)造成此故障。此時(shí)應(yīng)查閱電氣圖紙，測(cè)量數(shù)控裝置的指令輸出端子的信號(hào)是否正常，通過CRT觀察I/O狀態(tài)，分析機(jī)床PLC梯形圖，以確定進(jìn)給軸的啟動(dòng)條件，觀察如潤(rùn)滑、冷卻等是否滿足。如是進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障則用交換法，可判斷出相應(yīng)單元是否有故障。進(jìn)給伺服系統(tǒng)常見故障典型案例分析案例1.故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套SIEMENS840D系統(tǒng)的加工中心在自動(dòng)加工過程中，Y軸有抖動(dòng)現(xiàn)象，加工零件表面不光滑。故障診斷與處理：為了判定故障原因，將機(jī)床操作方式置于手動(dòng)方式，用手搖脈沖發(fā)生器控制Y軸進(jìn)給，在JOG方式下，來回移動(dòng)Y軸，發(fā)現(xiàn)Y軸仍有振動(dòng)現(xiàn)象。根據(jù)以上現(xiàn)象，分析可能的原因如下：電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大；機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)故障；系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合適；伺服電動(dòng)機(jī)故障；反饋電纜故障等；維修時(shí)首先檢查系統(tǒng)參數(shù)（加速度、增益、積分時(shí)間等參數(shù)）的設(shè)定，發(fā)現(xiàn)與故障前的設(shè)定完全一致，因此可以初步判斷，Y軸的抖動(dòng)與參數(shù)的設(shè)定無關(guān)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，維修時(shí)在記錄了原設(shè)定參數(shù)前提下，將以上參數(shù)進(jìn)行了重新調(diào)節(jié)與試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)故障依然存在，證明了判斷的正確性。在以上基礎(chǔ)上，將參數(shù)設(shè)定值重新回到原設(shè)定后，依據(jù)由易到難的原則，對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)進(jìn)行檢查。首先對(duì)導(dǎo)軌潤(rùn)滑進(jìn)行檢查，導(dǎo)軌潤(rùn)滑正常，進(jìn)一步檢查絲杠、電機(jī)、聯(lián)軸節(jié)部件，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸節(jié)有松動(dòng)現(xiàn)象，重新擰緊聯(lián)軸節(jié)后，開機(jī)試驗(yàn)，故障現(xiàn)象消失，機(jī)床恢復(fù)正常工作。案例2.故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套FIDIAC2系統(tǒng)數(shù)控立柱移動(dòng)床身銑床，加工零件時(shí)零件表面產(chǎn)生波紋。故障診斷與處理：依據(jù)故障現(xiàn)象，產(chǎn)生該故障可能有一下幾方面的原因：機(jī)床系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置不合理；機(jī)床信號(hào)線、反饋線屏蔽不好；驅(qū)動(dòng)模塊故障；電動(dòng)機(jī)故障；傳動(dòng)皮帶及軸承磨損故障；導(dǎo)軌潤(rùn)滑故障；裝卸刀頂?shù)稐U頂住主軸故障；維修時(shí)首先檢查系統(tǒng)參數(shù)，比較后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)未發(fā)生更改現(xiàn)象，修改參數(shù)反復(fù)試驗(yàn)故障依然存在，檢查伺服模塊、信號(hào)電纜，未發(fā)現(xiàn)故障；檢查導(dǎo)軌、絲杠、軸承、均正常，當(dāng)用手盤動(dòng)主軸發(fā)現(xiàn)因反向空程引起主軸顫動(dòng)，用百分表檢測(cè)主軸有竄動(dòng)現(xiàn)象，因此可以斷定上述故障由主軸顫動(dòng)引起，分解主軸發(fā)現(xiàn)主軸與銅套間隙較大，這直接影響了回轉(zhuǎn)精度；更換主軸軸承并調(diào)整滾動(dòng)軸承內(nèi)外環(huán)間隙，使?jié)L動(dòng)體與軸承接觸處產(chǎn)生初始彈性變形，防止間隙因使用過程載荷加大而加大，裝配后試車該故障排除。案例3.故障現(xiàn)象：一臺(tái)配套SIEMENS840D系統(tǒng)，采用全閉環(huán)控制數(shù)控龍門銑床，在自動(dòng)加工過程中，發(fā)現(xiàn)所加工零件在Z方向上尺寸偏差0.3mm左右。故障診斷與處理：根據(jù)故障現(xiàn)象，產(chǎn)生故障原因可能有以下幾個(gè)方面：操作工對(duì)刀是否正確；程序有無錯(cuò)誤；回零擋塊有無松動(dòng)；伺服系統(tǒng)有無故障；機(jī)械傳動(dòng)部分有無松動(dòng)、間隙；依據(jù)以上幾方面的原因，逐項(xiàng)進(jìn)行檢查，因零件只是Z向偏差，首先檢查對(duì)刀是否正確，經(jīng)檢查設(shè)置正確；檢查程序未發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)；利用PLC診斷功能，機(jī)床回零各I/O點(diǎn)狀態(tài)正常；該設(shè)備配備SIEMENS611D驅(qū)動(dòng)，先檢查位控板和位置檢測(cè)元件，更換一新位控板，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)零件Z向尺寸偏差現(xiàn)象消失。至此該故障得以排除。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服類故障在日常的維修工作中經(jīng)常會(huì)遇到，其原因也是多方面的，在排除時(shí)要進(jìn)行多方面的檢測(cè)，耐心細(xì)致的分析和診斷，直至找出故障原因。第 4 頁 共 4 頁