1、-目錄一、數控機床概述.11. 數控裝置根本認識.22. 伺服系統在機床中的應用.33. 機械局部根本認識.3二、伺服系統概述.31.伺服驅動系統. .42.進給伺服驅動系統. .43. 開環伺服系統. .44.閉環私服系統. .45.半閉環伺服系統. .46.電液伺服系統. .47.電氣伺服系統.4三、研究伺服系統常見故障.51. 主軸伺服系統故障分析.6 2. 進給伺服系統故障分析.7 3. 位置檢測系統故障分析.10四、數控機床常見故障實例與分析.10完畢語.20參考文獻.21數控機床伺服系統故障研究與分析摘要 數控機床以其優越的性能在現代工業生產中正在被廣泛應用。伺服系統在數控機床中占

2、有極其重要的成分，在實際工作過程中，我們發現機床在出現的各種故障中，伺服系統服的故障相對較多，所以對伺服系統的深入研究與分析尤顯重要。本文主要結合數控機床的故障現象，分析伺服系統故障的原因和應對措施，并總結了伺服系統故障的一般處理方法。關鍵詞：伺服系統 進給伺服系統 故障 分析 ABSTRACT C machine toolswith its superior performancein modern industrial productionare widely used.Servosystem plays an importantponentin C machine tool.In the

3、 course of practical work，We foundinthe faultsofmachine tool，Servo system service fault relatively, so in-depth study and analysis of the servo system is particularly important.This paper bines the fault of NC machining tool, causes and Countermeasures Analysis of servo system fault, and summarizes

4、the general processing method of servo system fault.KEY WOEDS：servo stytem feed servo styem failure analyse一、數控機床概述數控機床具有高度柔性、加工精度高、加工質量穩定、生產率高等特點，在制造業中發揮著極其重要的作用，首先我們了解一下數控機床的構造。數控機床一般都是由車床主體、數控裝置和伺服系統三大局部組成的。其根本組成框圖如下：信息指令數控裝置伺服裝置車床主體檢測裝置輸入命令驅動反響輔助數控機床的根本組成框圖1、 數控裝置承受輸入裝置送來的脈沖信號，經過編譯、運算和邏輯處理后，輸出信號

5、和指令來控制機床的各個局部，并按程序要現規定的動作；在執行過程中，其驅動、檢測等機構同時將有關信息反響給數控裝置，以便處理后發送新的執行命令。2、 伺服系統是數控機床切削工作的動力局部主要實現主運動和進給運動。伺服系統主要完成機床的運動及運動控制包括進給運動、主軸運動、位置控制等，由伺服驅動電路和伺服驅動電動機組成，并與機床上的驅動元件和機械傳動部件組成數控機床的進給系統。伺服系統承受來自數控裝置的位置控制信息，將其轉換成相應坐標軸進給運動和準確的定位運動，驅動機床執行機構運動。由于伺服系統是數控機床的最后控制環節，其性能將直接影響數控機床的生產率、加工精度和外表加工質量。3、 車床主體局部即

6、車床的機械局部，是整個機床的根底，包括床身、主軸箱、進給裝置、刀架、尾座、卡盤、平安防護、托架及其它輔助裝置等。二、伺服系統概述在自動控制系統中，把輸出量能以一定準確度跟隨輸入量的變化而變化的系統稱為隨動系統，亦稱伺服系統。數控機床的伺服系統是以機床移動部件位移和速度為控制對象的自動控制系統。伺服系統由伺服驅動裝置和驅動元件(或稱執行元件伺服電機)機械傳動裝置、位置檢測裝置等組成，它是數控系統的執行局部，驅動機床執行機構運動的驅動部件，包括主軸驅動單元主要是速度控制、進給驅動單元主要有速度控制和位置控制、主軸電動機和進給電動機等。1、按照用途和功能分類：主軸伺服驅動系統和進給伺服驅動系統。 數

7、控機床伺服系統的作用在于承受來自數控裝置的指令信號，驅動機床移動部件跟隨指令脈沖運動，并保證動作的快速和準確，對于進給伺服驅動系統來說，這就要求高質量的速度和位置伺服，另外還有對主運動的伺服控制，不過控制要求不如進給伺服控制高。數控機床的精度和速度等技術指標往往主要取決于伺服系統。2、按控制原理分類：開環伺服系統 開環伺服系統中沒有位置檢測裝置，信號流是單向的數控裝置進給系統，故系統穩定性好。閉環伺服系統 閉環系統是誤差控制隨動系統。數控機床進給系統的控制量是C輸出的位置指令機床工作臺或刀架等實際位移的差值誤差。因此需要位置檢測裝置。半閉環伺服系統位置檢測元件從最終運動部件如工作臺移到電機軸端

8、或絲杠軸端。3、 按使用的執行元件分類：電液伺服系統： 其伺服驅動裝置是電液脈沖馬達和電液伺服馬達電氣伺服系統： 其伺服驅動裝置是伺服電機包括步進電機、直流電機、交流電機等直流伺服系統交流伺服系統三、伺服系統常見故障伺服系統的故障原因由多方面的因素構成，一樣的故障表現，往往有多種不同的原因，而同一種原因，往往會引發不同的故障，要在這樣復雜的情況下，快速、準確地診斷并排除各種故障，就需要有豐富的實踐工作經歷和較強的綜合分析能力。下面對伺服系統中常見的故障問題進展分類分析：1.主軸伺服系統故障當主軸伺服系統發生故障時，通常有3種表現形式：在CPT或操作面板上顯示報警容或報警信息；在主軸驅動裝置上用

9、報警燈或數碼管顯示主軸驅動裝置的故障；主軸工作不正常，但無任何報警信息主軸伺服系統常見的故障現象、造成原因及排除方法：主軸轉速與指令為零，主軸仍往復轉動，調整零速平衡和漂移補償主軸仍轉動。造成這種故障的原因，電磁干擾、屏蔽和接地不好。排除方法檢查電源進線、電路線。主軸轉速與指示值不符原因是C輸出的0V一士10V 轉速模擬量偏離轉速指令對應的數值。排除方法檢查C模擬量輸出。如正常則檢查C和變頻器模擬量的參數加不正常則檢查模擬量輸出電纜線的連接是否松動。主軸有噪聲、有振動原因：在減速中發生，一般是由驅動裝置造成 ；可通過修復驅動裝置來排除此類故障。在主軸恒速時，反響信號正常，可通過觀察電動機在自由

10、停車過程中如有此故障則屬干機械故障，一般是主軸部件損壞或磨損。更換損壞或磨損零件可消除此類故障。如果振動周期與轉速無關 ，一般是主軸驅動裝置未調整好；如果有關，是機械故障或測速裝置故障。檢查修復主軸機械局部或測速裝置。主軸電機不轉造成原因：C沒有速度控制信號輸出速度信號傳輸有故障、使信號沒有接通、主軸啟動條件不滿足、主軸驅動裝置故障、主軸電動機故障。可以通過檢查修復C裝置、線路、冷卻潤滑情況 ，電動機等排除故障 。過載報警造成此故障的原因有：切削量過大、主軸頻繁正反轉、電機冷卻不良、主軸電機與主軸驅動裝置的連線斷開或接觸不良。解決方法是重新調整切削量、檢查修復電機部風扇、電機與驅動裝置的連線等

11、。主軸轉速與進給不匹配造成此故障的原因有：脈沖編碼器有故障、反響信號異常。解決方法是修復或更換脈沖編碼器臉查反響回路。主軸定位抖動造成此故障的原因有：準停裝置有故障減速或增益參數設置不當。解決方法是調整定位液壓缸活塞移動的限位開關位置 ，調整發磁體和磁傳感器之間的間隙到1.5±0.5mm。2、進給伺服系統故障當進給伺服系統發生故障時 ，通常有3種表現形式：在CRT或操作面板上顯示報警容或報警信息；在進給伺服驅動單元上用報警燈或數碼管顯示驅動單元的故障；進給運動不正常，但無任何報警信息。進給伺服系統常見的故障現象、造成原因及排除方法飛車造成此故障的原因有：電動機與脈沖編碼器連接錯誤腔制

12、單元有故障。解決方法：檢查電機與編碼器的連接臉查控制單元。振動造成此故障的原因有：如振動周期與進給速度有關，一般是該軸的速度環增益太高或速度反響有故障 ；通過檢查速度反響元件、位置反響元件以及反響信號線來排除故障加與進給速度無關，一般是位置環增益太高或位置反響有故障 ，通過檢查電動機及位置檢測元件可排除此故障 。振動如果是在加減速時產生，是由于加減速時間設定過小，解決方法重新調整加減速時間。在進給尤其是低速時，機床*軸出現振動現象通常是由于測速信號不穩定，如測速裝置故障、測速反響信號干擾等；速度控制信號不穩定或受到干擾；接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當振動發生在由正方向運動與反向運動的換向瞬

13、間時，一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統增益過大所致。機床以高速運行時，可能產生振動，這時就會出現過流報警。機床振動問題一般屬于速度問題，所以就應去查找速度環；而機床速度的整個調節過程是由速度調節器來完成的，即但凡與速度有關的問題，應該去查找速度調節器，因此振動問題應查找速度調節器。主要從給定信號、反響信號及速度調節器本身這三方面去查找故障加工圓時輪廓超差造成故障的原因有：進給軸的機械調整不佳機械間隙大、進給軸的位置增益不一致。解決方法：調整進給軸的機械間隙。超程當進給運動超過由軟件設定的軟限位或者硬限位開關位置，加工程序不妥時，就會發生超程報警，一般會在數控系統的顯示器上顯示報警容，根

14、據數控系統的說明書及電氣原理圖，即可排除，解除報警。注意：如果機床的*個軸未行使至終端位置而發生超程報警，通常是由于機床在行駛過程中限位開關線斷或限位開關被東西卡住。解決方法：檢查限位開關；是否有干擾源；檢查加工程序。過載通常當進給運動的負載過大，頻繁正、反向運動以及傳動鏈潤滑不良或斜鐵有研傷，電機動力線接地等原因時，均會引起伺服電機電流大，電機溫度過高或電機過載報警。有時機床運行的過程中驅動控制單元、驅動元件、電機本身故障也會引起過載報警。一般會在數控系統的顯示器上顯示伺服電動機過載、過熱或過流等報警信息。同時，在強電柜中的進給驅動單元上、指示燈或數碼管會提示驅動單元過載、過電流等信息。解決

15、方法：檢查潤滑；電機電源連線 ；電動機線等。例：大型裝備制造分廠的型號為TK42160C數控鏜床，采用的是SIEMENS 840D的數控系統，*軸就曾因為拖鏈中的伺服電機動力線接地而引起過載報警，更換新的電機動力電纜后機床正常。竄動造成故障的原因有：干擾、控制信號不穩定、測速元件有故障、伺服系統增益過大、進給軸反向間隙過大。解決方法：檢查有無千擾源；修復測速元件；調整進給軸的反向間隙至適宜 。爬行發生在起動加速段或低速進給時，一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態不良、伺服系統增益低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是：伺服電動機和滾珠絲杠聯接用的聯軸器，由于聯接松動或聯軸器本身的缺陷，如裂紋等，

16、造成滾珠絲杠與伺服電動機的轉動不同步，從而使進給運動忽快忽慢，產生爬行現象。解決方法：檢查導軌副以及潤滑、進給傳動鏈。例：大型裝備制造分廠的型號為2A6371數控鏜床，*軸曾出現低速進給不穩的現象即爬行現象，經檢查發現*軸斜鐵因滑潤油臟而有輕微的研傷，處理后，*軸低速進給正常。伺服電機不轉數控系統至進給驅動單元除了速度控制信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24V直流電壓。伺服電動機不轉，常用的診斷方法有：檢查數控系統是否有速度控制信號輸出；檢查使能信號是否接通。通過數控系統的顯示器觀察I/O狀態，分析機床的PLC梯形圖或流程圖以確定進給軸的起動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；對帶電磁制動的伺

17、服電動機，應檢查電磁制動是否釋放；檢查進給驅動單元故障，伺服電動機是否故障。解決方法：檢查數控系統有無信號輸出、信號是否接通、伺服電機。例：大型裝備制造分廠采用SIEMENS 840D數控系統的型號為*K2425/2的數控龍門銑床曾出現Z軸伺服電機不轉的故障。故障現象是無論正、反向開Z軸，Z軸均無動作Z軸電機不轉，但無任何報警。通過觀察數控系統顯示器顯示的“診斷“效勞顯示“ 驅動調整菜單發現軸的脈沖使能信號無。而軸的使能信號由軸的驅動單元的控制板給出，故初步判定軸的控制板故障或控制板到數控單元使能信號線斷。首先將Z軸驅動控制板與Y軸的驅動控制板更換，發現此時開Z軸正常，而開Y軸時出現了與Z軸最

18、初一樣的故障現象。故障可以確定Z軸的驅動控制板故障，Z軸更換新的驅動控制板后正常。位置誤差當伺服軸動動超過位置允差圍時，數控系統就會產生位置誤差過大的報警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主要原因有：系統設定的允許圍小；伺服系統增益設置不當；位置檢測裝置有污染或調整不當；進給傳動鏈累積誤差過大：主軸箱垂直運動時平衡裝置如平衡液壓缸等不穩；與進給軸運動有關的機械松動、電氣干擾、進給軸間隙補償設定不當、輸入電源電壓過低、位置檢測信號不良、數控系統的位置控制與速度控制局部有故障。解決方法：分析清楚原因，對對應故障部位進展檢測與修復。回參考點故障造成故障的原因有：回參考點減速開關產生的信號或零位脈

19、沖信號失效、參考點開關檔塊位置設置不當。解決方法：檢查脈沖編碼器標志位或光柵、重新調整擋塊位置 。漂移漂移是指當給定指令值為零時，坐標軸仍移動。通過數控系統誤差補償和驅動單元的零速調整來消。機械傳動部件的間隙與松動在數控機床的進給傳動鏈中，常常由于傳動元件的鍵槽與鍵之間的間隙使傳動受到破壞，因此，除了在設計時慎重選擇鍵聯結機構外，對加工和裝配必須進展嚴查。在裝配滾珠絲杠時應當檢查軸承的預緊情況，以防止滾珠絲杠的軸向竄動，因為游隙也是產生明顯傳動間隙的另一個原因。3、 位置檢測系統故障數控機床伺服系統最終是以位置控制為目的，對于閉環控制的伺服系統 ，位置檢測元件的精度直接影響到機床的位置精度。目

20、前常用的位置檢測元件有光柵、光電編碼器、感應同步器 、旋轉變壓器磁柵尺等。當位置控制出現故障時，往往在CRT顯示報警信號及報警信息。大多數情況下，假設正在運動著的軸實際 位置超過參數所設定的允差值，則產生輪廓誤差監視報警 ；假設機床坐標軸定位時的實際位置與給定位置之差超過參數設定的允差值 ，則產生靜態誤差監視報警；假設位置檢測硬件有故障，則產生測量裝置監控報警等。三、數控機床常見故障實例與分析1、伺服電機引起的故障 交流伺服電機雖然構造簡單，根本不需維護，但使用時間久了，也會出現故障，且引起的故障很難判斷。故障 1 ：一臺配套 SINUMERIK 810T 系統的數控車床，一次刀塔出現故障，轉

21、動不到位，刀塔轉動時，出現 6016 號報警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION。分析及處理過程：根據工作原理和故障現象進展分析，刀塔轉動是由伺服電動機驅動的，電動機一起動，伺服單元就產生過載報警，切斷伺服電源，并反響給 NC 系統，顯示 6016 報警。檢查機械局部，更換伺服 單元都沒有解決問題。更換伺服電動機后，故障被排除。故障 2 ：一臺從德國 SHULER 公司引進的 N25N 高速單槽沖床，沖出的沖片定位槽在約 4mm 之反復變化，槽距也有微小變化。該沖床所用的系統是 SIEMENS PROCAM GMBH 產品，主要由 DPI、GEO/P、E220、E230

22、、 E207/l、E2072、E213/l、E2132、E213/3 等模塊構成，采用 SINUMERIK S5 115U PLC，* 軸和 C 軸以及主軸都采用 SIEMENS 直流調速系統。 沖床沖片的分度是由 C 軸控制的，定位槽尺寸變化，是 C 軸四零不準引起的。在 C 軸電機軸伸端打記號，反復回零，發現每一次都不同，估計編碼器或其接口板有問題。把 * 軸和 Z 軸接 口板 E36011 和 E36012 互換，故障依舊。拆下電機，在取編碼器的過程中，發現電機軸與編碼 器相連的彈性連軸器斷裂， 換一新的， 幾天之后故障重現。 疑心是由于連軸器的強度不夠引起的，把連軸器由多連桿柔性連軸器

23、換成鎳波紋管連軸器、再換成銷裝型的高強度連軸器都不成功。把電機拆下來拿到我廠的 SIEMENS 伺服電機試驗臺上試驗，一切正常。實在無法，只好拆開電機檢查， 最后發現電機軸伸端端蓋的軸承檔由于軸承外圈的轉動已磨偏，說明故障是由于這個原 因使電機在高速起停過程中引起電機軸擺動，從而扭斷了連軸器。找到原因問題就好解決了。根據原樣重新做一端蓋換上，解決了這一困擾我們很長時間的問題。故障 3：MJ50C 數控車床急停后刀架自動滑落。該車床的 * 軸與水平呈 45 度夾角，為防止刀架滑落，交流伺服電機帶有制動器。在正常通 電的情況下可加工工件，說明車床其它功能正常，問題只出在制動局部。拆開電機檢查，發現

24、由于電機軸伸端端蓋由于軸承外留轉動在軸的軸向有磨損，從而使制動器的滑動摩擦片的滑動間隙 加大，斷電時磨出阻力變小，彈力缺乏無法制動。給軸承檔與軸承外田間加套固定軸承外圈，在軸承檔軸向端加銅皮，把制動器間隙調整到 0.5mm 之，故障排除。故障 4：TH5632 加工中心 Z 軸過流報警 該加工中心用的是 SIEMENS 6SC6101 系列驅動器和 1FT5 交流伺服電機。在加工過程中經 常出現過流報警，并伴隨有超溫報警。在變頻器上檢查這兩個報警的指示燈變亮。手摸電機感覺溫度很高。據操作工說，在切削量小時一切正常，加工同樣的工件，不產生報警的最大切削 量越來越小。這說明變頻器及判斷轉子位置的霍

25、爾元件碼盤沒有問題，有可能電機性能變差了。 把電機拿到我廠 SIEMENS 伺服電機試驗臺上檢查，發現電機三相電流波形很差。可能是電機轉 子上的永久磁鐵磁性能變差引起的。給電機轉子重新充磁后，該問題解決。故障 5：TH5632 加工中心 * 軸在變頻器一有使能，該軸就劇烈抖動。 由于變頻器一有使能 * 軸即劇烈抖動，為防止擴大故障和影響機床精度，先進展外圍檢查。用 搬手攆動絲杠，很費力而且有死點。拆下電機，發現電機軸攆不動。說明電機出了問題。拆開電 機看見電機轉子上固定永久磁鐵塊的帶子已脫落，卡在了定轉子的間隙，使電機無法轉動。再 用搖表測量，發現三相線四兩相絕緣已破壞。重新下線后，故障排除。

26、2 、伺服驅動器故障故障 1：S1200 數控車床一送電，Z 軸即向卡盤高速運動。重現該故障，沒有發現與故障有關的報警，由于運動速度太快，通電時間太短，故無法進展 在線檢測。由于該機床使用多時，編碼器反響線接反的情況不可能，系統沒有斷線報答，先不考 慮編碼器。斷開 VCMD 信號，故障依舊，可進一步檢查伺服驅動局部。互換 *、Z 驅動模塊，故障依舊。去掉控制模塊，Z 軸不再快速移動。控制模塊主要由比例積分環節、轉速控制器、電流控制器、三角波發生器及各種保護電路組成，無報警說明該控制模塊很多功能已喪失。購置一塊新板后，問題解決。 故障 2：Z*S50 鉆銑床 C 軸在手動或自動方式下移動時，產生

27、抖動，達不到預定位置。產生這種故障現象的原因，一是輸出大功率模塊有一相損壞。二是判斷轉子位置的霍爾元件 或其驅動器的接線有問題， 使驅動器無法得到正確的電子換相信號。 三是測速機的整流子有斷線 或擊穿現象，或測速機與驅動器的連線有問題，從而使測速信號缺相引起 C 軸抖動。互換 * 軸與 C 軸輸出模塊故障依舊。檢查霍爾元件與驅動器的接線良好，而測速機與驅動器的連線的S 相斷線，正好有一根備用線，換接后，C 軸恢復正常。 故障 3：Primus 數控車床出現伺服系統沒準備好故障。該車床的配置是：NC 系統是 SIEMENS 8l0T、伺服系統采用的是 SIEMENS 6SC6101 驅動器和 1

28、FT5 交流伺服電機。檢查急停開關、壓力開關、限位開關等與之有關的開關量都沒有問題。 翻開電氣柜，發現判斷驅動器脈沖使能信號的綠燈沒有點亮，用萬用表檢查，驅動器三相電源正 常，但測 r，Is，It，與 M 之間沒有 5V 電壓，進一步量電源板，發現+5V 等直流電壓都沒有，拆下檢查，發現電路板嚴重燒壞，恢復已不可能，買一同型號的電源在更換后正常。 3、 測速機故障故障 1：一火焰切割機的 * 軸在加工時走走停停。該機床配置的是 FANUC 直流伺服系統。根據故障現象，說明位置反響局部正常，問題只出在伺服系統。用示波器檢測測速機反響直流電壓，發現有許多尖峰電壓。拆開直流電機檢查，發 現測速機有兩

29、處斷線，修復很困難，買一新的測速機更換后，故障排除。故障 2：N25N 高速單槽沖床有鋒利嘯叫聲。觀察發現叫聲是從 C 分度軸發出，并伴隨有沖頭回不到上死點的報警。根據這種現象，疑心 是由于 C 軸在高速分度起停旋轉過程中，在一個沖次周期中轉動不到位引起的。檢查速度反響 線沒問題，直流調速器也無明顯故障。拆下電機通以 70V 的直流電壓，電機轉動正常，隨電壓 的變化轉速調整也很平穩，說明電機沒問題。再用示波器測測速機電壓，同樣發現有尖峰電壓，拆下測速機檢查，發現在整流子與繞組接線的部位擊穿了一個黑洞，由于修復非常困難，機床 24 小時不能停，于是用我廠在引進 SIEMENS 交流伺服電機生產線

30、時閑置的一套 SIEMENS 6SC6101 驅動器和 1FT5 交流伺服電機改造后，一直使用至今，解決了直流電機在工作中發熱嚴重，維護工作量大的困難。4、 編碼器故障 故障 1：S3000Q 轉塔沖床大轉塔上的小轉塔 C 軸不回零。該轉塔沖床配置的是 FANUC 0P 系統，用的是 a 系列交流伺服電機，C 軸在大轉塔 T 上，有十二個小沖模，通電后每次都要回零。故障出現后，回零時 C 軸一直以回零高速速度不停旋轉，隨后出現零點找不到報警。根據故障現象，有兩種情況：一是回零限位開關信號失效，二是編碼器 上的一轉柵格信號找不到。在 PLC 的診斷畫面診斷位上檢查回零開關信號，在 C 軸旋轉時，

31、該信號在 0 與 1 之間不停變化，說明該信號是正常的。翻開安裝電機的護板，發現機械框架有積水，這是廠房二樓有一次跑水漏進去的，拆開電機后蓋，里面也有積水，雖然編碼器密封很好，但還是疑心有水氣進去。翻開編碼器，果然發現了問題：編碼器的碼盤是用膠沾在旋轉軸上，由于水氣進入碼盤與軸之間的邊緣空隙產生鐵銹，鐵銹頂起碼盤，磨壞了一轉柵格信號發光二極管前和碼盤上的這光涂層，從而無法產生正確的回零到位信號，買一新的換上，故障排除。 故障 2：DHG-5000 火焰切割機開機動一下發生死機。該機床配置的是哈工大研制的工控機 NC系統，伺服系統用的是 SIEMENS 6SC6101 驅動器和1FT5 交流伺服

32、電機。按照正常思路，驅動開機有使能，在沒有發出位移指令時，軸是不會移動的，除非位置編碼器的位置反響不穩定。編碼器的反鎖線接觸良好，也沒有斷線。拆開電機的編碼器發現碼盤已碎，該編碼器是國產的，買一新的更換后，故障排除。5、噪聲 客戶在一些機械上使用伺服電機時，經常會發生噪聲過大，電機帶動負載運轉不穩定等現象， 出現此問題時， 許多使用者的第一反響就是伺服電機質量不好， 因為有時換成步進電機或是變頻電機來拖動負載，噪聲和不穩定現象卻反而小很多。外表上看，確實是伺服電機的原故，但我們仔細分析伺服電機的工作原理后，會發現這種結論是完全錯誤的。交流伺服系統包括：伺服驅動、伺服電機和一個反響傳感器一般伺服

33、電機自帶光學偏碼器。所有這些部件都在一個控制閉環系統中運行： 驅動器從外部接收參數信息， 然后將一定電流輸送給電機，通過電機轉換成扭矩帶動負載，負載根據它自己的特性進展動作或加減速，傳感器測量負載的位置，使驅動裝置對設定信息值和實際位置值進展比較，然后通過改變電機電流使實際位置值和設定信息值保持一致，當負載突然變化引起速度變化時，偏碼器獲知這種速度變化后會馬 上反響給伺服驅動器，驅動器又通過改變提供給伺服電機的電流值來滿足負載的變化，并重新返回到設定的速度。交流伺服系統是一個響應非常高的全閉環系統，負載波動和速度較正之間的時間滯后響應是非常快的，此時，真正限制了系統響應效果的是機械連接裝置的傳

34、遞時間。舉一個簡單例子：有一臺機械， 是用伺服電機通過 V 形帶傳動一個恒定速度、 大慣性的負載。 整個系統需要獲得恒定的速度和較快的響應特性，分析其動作過程：當驅動器將電流送到電機時，電機立即產生扭矩；一開場，由于 V 形帶會有彈性，負載不會加速到象電機那樣快；伺服電時機比負載提前到達設定的速度，此時裝在電機上的偏碼器會削弱 電流，繼而削弱扭矩；隨著 V 型帶力的不斷增加會使電機速度變慢，此時驅動器又會去增加電流，周而復始。在此例中，系統是振蕩的，電機扭矩是波動的，負載速度也隨之波動。其結果當然會是噪音、磨損、不穩定了。不過，這都不是由伺服電機引起的，這種噪聲和不穩定性，是來源于機械傳動裝置

35、，是由于伺服系統反響速度(高)與機械傳遞或者反響時間較長不相匹配而引起的，即伺服電機響應快于系統調整新的扭矩所需的時間。 找到了問題根源所在，再來解決當然就容易多了，針對以上例子，可以： 1增加機械剛性 和降低系統的慣性，減少機械傳動部位的響應時間，如把 V 形帶更換成直接絲桿傳動或用齒輪 箱代替 V 型帶。 2降低伺服系統的響應速度，減少伺服系統的控制帶寬，如降低伺服系統的 增益參數值。當然，以上只是噪起，不穩定的原因之一，針對不同的原因，會有不同的解決方法，如由機械共振引起的噪聲，在伺服方面可采取共振抑制，低通濾波等方法，總之，噪聲和不穩定的原因，根本上都不會是由于伺服電機本身所造成。6、

36、位置反響板故障的維修 故障現象： 一臺采用直流伺服系統的美國數控磨床，軸運動時產生“EA*IS E*ECESS FOLLOWING ERROR E 報警。分析及處理過程：觀察故障發生過程，在起動 E 軸時，E 軸開場運動，CRT 上顯示 E 軸數值變化，當數值變到 14 時，突然跳變到471，分析確認為反響局部存在問題。更換位置反響板后，故障消除。 7反響電纜折斷的故障維修故障現象：一臺數控磨床，E 軸修整器失控，E 軸能回參考點，但設定在自動或半自動修整時，運動速度極快，直到撞到極限開關。分析及處理過程：觀察發生故障的過程，發現撞極限開關時，其顯示的坐標值遠小于實際值，故確認是位 置反響的問

37、題。但更換反響板和編碼器都未能解決問題。后仔細研究發現，E 軸修整器是由 Z 軸帶動運動的，一般回參考點時，E 軸都在 Z 軸的一側，而修整時，E 軸修整器被 Z 軸帶到中間。為此我們做了這樣 的試驗，將 E 軸修整器移到 Z 軸中間，然后回參考點，這時回參考點也出現失控現象，為此斷定由于 E 軸修整器經常往復運動，導致 E 軸反響電纜折斷，而使接觸不良。找出斷點，焊接并采取防折措施后，故障消除。8、換刀故障 故障現象：一臺數控銑床發生打刀事故，按急停按鈕后，換上新刀，但工作臺不旋轉。分析及處理過程：通過 PLC 梯形圖分析，發現其換刀過程不正確，計算機認為換刀過程沒有完畢，不能進展其他操作。

38、因此，按正確程序重新換刀后，機床恢復正常。9、機床過載報警的故障維修故障現象：*配套 FANUC-0M 系統的數控立式加工中心，在加工中經常出現過載報警，報警號為434，表現形式為 Z 軸電動機電流過大，電動機發熱，停上 40min 左右報警消失，接著再工作一陣，又出現同類報警。分析及處理過程：經檢查電氣伺服系統無故障，估計是負載過重帶不動造成。為了區分是電氣故障還是機械故障，將Z 軸電動機拆下與機械脫開，再運行時該故障不再出現。由此確認為機械絲杠或運動部位過緊造成。調整 Z 軸絲杠防松螺母后，效果不明顯，后來又調整 Z 軸導軌鑲條，機床負載明顯減輕，該故障消除。10、電動機聯軸器松動的故障維

39、修故障現象：一臺數控車床，加工零件時，常出現徑向尺寸忽大忽小的故障。分析及處理過程：檢查控制系統及加工程序均正常，然后檢查傳動鏈中電動機與絲杠的聯接處，發現電動機聯軸器緊固螺釘松動，使得電動機軸與絲杠產生相對運動。由于半閉環系統的位置檢測器件在電動機側，絲杠的實際轉動量無法檢測，從而導致零件尺寸不穩定，緊固電動機聯軸器后故障消除。11、壓力開關損壞的故障維修故障現象：*配套 SIEMENS 840C 系統的加工中心，一次開機后 B 軸不能運動。 分析及處理過程：經檢查，B 軸電磁閥已動作，但 PLC 顯示 B 軸未放松，故判斷壓力開關有問題。拆下后 經檢查，發現該開關觸點損壞；換一個壓力開關后

40、，故障消除。12、轉臺報警的故障維修故障現象：一臺配套 OKUMA OSP700，型號為 *HAD765 的數控機床，早上開機后轉臺轉位后下落時顯示 “2870 旋轉工作臺夾緊檢測器異常，同時工作臺上升到旋轉準備位置。分析及處理過程：復位后，報警去除。根據報警容應查轉臺夾緊開關，由于轉臺轉位前是正常的，根據經歷，筆者疑心其準確性。在 MDI 方式下執行 M20 工作臺夾緊指令，工作臺下落后又報警上升，經仔細觀察，發現工作臺下落緩慢，故疑心下落時間超時而報警；讓兩個人站在工作臺上，再執行 M20 指令，工作臺落下明顯加快、不再報警，證實了判斷。該轉臺設計為上升時，液壓缸壓縮轉臺夾緊彈簧將轉臺頂起

41、，夾緊時靠彈簧力將液壓缸油擠出，壓緊工作臺液壓缸堵塞節流，彈簧力變小，油粘度增大等均會導致油流速變慢而引起轉臺下落超時。讓機床熱機10min，其間連續執行M20、M21指令，等液壓油溫上升后再轉轉臺正常。由于天氣轉冷，液壓油隨溫度下降變稠，液壓缸中油不能及時排出，造成超時報警。13、轉臺回零不準的故障維修故障現象：一臺配套 FANUC OMC，型號為 *H754 的數控機床，轉臺回零不準，回零后工作臺歪斜。 分析及處理過程：出現這種故障一般是由于轉臺回零開關不良、行程壓塊松動或開關松動。關機后將轉臺 側蓋翻開，用手壓行程開關正常，查行程壓塊正常，查開關座正常，估計行程開關壓合斷開點變化。將開

42、關座向正確方向調整小段距離后開機，故障消除。14、* 軸振蕩的故障維修故障現象：一臺配套 FANUC OMC，型號為 *H754 的數控機床，加工中 * 軸負載有時突然上升到 80，同時 * 軸電動機嗡嗡作響；有時又正常。分析及處理過程：現場觀察發現 * 軸電動機嗡嗡作響的頻率較低，故判斷* 軸發生低頻振蕩。發生振蕩的原因有： 1)軸位置環增益不適宜。 2)機械局部間隙大，傳動鏈剛性差，有卡滯。 3)負載慣量較大。經查 * 軸位置增益未變，負載也正常，經詢問，操作工介紹此機床由于一直進展重切削加工，* 軸間隙較大，剛進展過間隙補償。經查 * 軸間隙補償參數 0535，發現設定值為 250，用百

43、分表測得 * 軸實際間隙為 0.22，看來多補了；直至將設定值改為 200 后，* 軸振蕩才消除。注：* 軸這么大間隙，要想提高加工精度，只有消除機械間隙。14、* 軸間隙太大的故障維修故障現象：一臺配套 FANUC OMC，型號為 *H754 的數控機床，* 軸間隙太大。 分析及處理過程：* 軸間隙由聯軸器間隙、軸承間隙、絲杠間隙、機械彈性間隙等組成。拆下 * 軸護板，停電關機，用手握住絲杠，來回轉動，感覺自由轉角較大，有較大間隙；調整 * 軸絲杠軸承間隙，擰緊螺母將其調緊也沒有改善，故疑心絲杠螺母有問題。將絲杠螺母與工作臺松脫，檢查，并未發現間隙；再打 開軸承座法蘭，檢查絲杠軸承，發現兩角

44、接觸軸承(背靠背)圈已調緊到一起，正常情況下應有間隙，說 明該對軸承間隙已無調整余地。按該軸承外徑，車一厚 lmm 的小圓環墊在該對軸承外徑中間，減去原間隙，這樣該對軸承圈就有 0.8mm 左右的間隙調整裕量。 安裝后將軸承背緊螺母適當調緊，將參數 0535 置 0， 用百分表測 * 軸間隙為 0.02mm，再將參數 0535 設為 15，測 * 軸間隙為 0.01mm，* 軸間隙得以消除。15、* 軸編碼器報警的故障維修故障現象：一臺配套 FANUC OMC，型號為 *H754 的數控機床，加工中出現 319 號報警。 分析及處理過程：查維修手冊，提示故障原因為 * 軸脈沖編碼器異常或通信錯

45、誤，查診斷號 760，發現其多位置位，維修手冊提示為脈沖編碼器不良或反響電纜不良。先檢測 * 軸編碼器電纜插頭 M185 正常，故判斷是 * 軸串行編碼器有問題。為確認在電柜將 M184 與 M194、M185 與 M195 及相應電動機三相驅動線進展交換，發現故障報警變為 339，故障變為 Z 軸，證實 * 軸編碼器不良。更換后，故障排除。16、超程報警的故障維修故障現象： 一臺配套 FANUC OMC， 型號為 *H754 的數控機床，軸回零時產生超程報警“OVER TRAVEL-*。* 分析及處理過程：檢查發現 * 軸報警時離行程極限相差甚遠，而顯示器顯示的 * 坐標超過了 * 軸圍，故

46、確認是軟限位超程報警。查參數 0704 正常，斷電，按住 P 鍵同時接通 NC 電源，在系統在對軟限位不作檢查的情況下完成回零；亦可將 0704 改為-99999999 后回零，假設沒問題，再將其改回原值即可；還可按 P 鍵和 CAN 鍵開機以消除報警。17、進給軸報警的故障維修故障現象1： 一臺配套 FAGOR 8025MG， 型號為 *K5038-1 的數控機床， 軸報警， * 顯示器顯示“*a*is not ready。分析及處理過程：送電起動機床，正向移動 * 軸，無報警；負向移動機床，報警出現。翻開 * 軸右側導軌護板，發現護板部有許多切屑，估計由切屑卡死引起。將護板拆下清洗，并去除

47、部切屑，安裝護板后開機，機床正常。故障現象2： 一臺配套 FAGOR 8025MG， 型號為 *K5038-1 的數控機床， 軸報警， * 顯示器顯示“* a*is not ready。分析及處理過程：停電半小時后起動機床，無報警；機床空運行時應正常，但剛切削加工即報警，故疑心 * 軸伺服驅動單元有問題。翻開電柜檢查 * 軸伺服單元，發現 * 軸有一個輸出端子發黑，疑心氧化造成接 觸不良。停電半小時后(伺服單元有大容量電容，讓其將電放掉，以防觸電和損壞)用砂紙將 * 軸端子打 光，擰緊后開機試切削，故障消除。18、進給軸漂移的故障維修 故障現象：一臺配套 FAGOR 8025MG，型號為 *K5038-1 的數控機床，工件銑削精度超差，鏜孔失圓。分析及處理過程：查已加工件，發現誤差出現在橫向，縱向正常；而橫向加工對應 * 軸，故疑心 * 軸有問題。手動移動 * 軸，發現 * 軸定位后位置坐標示值在 0.05 圍波動，而正常波動為 0.001，同時 * 軸電動 機有輕微嗡嗡聲，估計 * 軸