第5章伺服進給系統異常故障診斷與維修5.1概述5.2進給連接與控制5.3數控車床伺服進給的具體電路控制5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析5.1概述5.1.1進給伺服系統的作用及其分類數控系統所發出的控制指令，是通過進給伺服系統驅動執行元件，最終實現精確的進給運動的，因此，進給伺服系統實際上是一種高精度的位置跟隨與定位系統。數控機床的精度及性能與其使用的伺服系統的類型有關，一般對進給伺服系統有以下幾種分類方式：（１）按驅動方式分，可分為液壓伺服系統、氣壓伺服系統和電氣伺服系統。下一頁返回5.1概述（２）按執行元件的類別分，可分為步進電動機伺服系統、直流電動機伺服系統和交流電動機伺服系統。（３）按有無檢測元件分，可分為開環伺服系統、閉環伺服系統和半閉環伺服系統。（４）按輸出被控制量的性質分，可分為位置伺服系統和速度伺服系統。上一頁下一頁返回5.1概述5.1.2數控機床對進給伺服系統的要求進給伺服系統的性能決定了數控機床的許多性能，如最高移動速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。一般對進給伺服系統有如下要求：（１）精度高。數控機床的加工精度是其主要性能指標之一，為了保證高的加工精度，要求位置控制中有高的定位精度，而在速度控制中要有較高的調速精度。此外還要求有較強的抗負載干擾的能力。（２）響應快。為了保證輪廓切削形狀精度，降低加工表面的粗糙度，除了要求有較高的定位精度外，還要求有良好的快速響應特性，即要求跟蹤指令信號的響應要快，滯后要小。上一頁下一頁返回5.1概述（３）調速范圍寬。調速范圍是指生產機械要求電動機能提供的最高轉速和最低轉速之比。對于一般數控機床而言，要求進給驅動機構在０～２４ｍ／ｍｉｎ的速度范圍內都能工作，根據這一要求，對于伺服電動機及其速度控制單元而言，其調速范圍至少要達到１∶１０００。（４）低速大轉矩。根據機床加工特點，大都是在低速時進行重切削，即在低速時進給驅動有大的轉矩輸出。這樣可使動力源盡量靠近機床的執行機構，從而可縮短進給驅動的傳動鏈，使傳動裝置機械部分的結構簡化，系統的剛性增加。上一頁下一頁返回5.1概述5.1.3電氣伺服驅動系統１步進驅動系統步進驅動系統采用步進電動機作為執行元件，步進電動機是一種用電脈沖信號進行控制，并將電脈沖信號轉換成相應的角位移的電動機，目前均選用功率型步進電動機，步進驅動系統一般與脈沖增量插補算法相配合。這種系統控制簡單、價格低廉，主要用于經濟型數控機床或者普通機床的數控化改造。上一頁下一頁返回5.1概述２直流伺服驅動系統直流伺服驅動系統采用直流電動機作為執行元件，由于大慣量直流電動機具有良好的寬調速特性。輸出轉矩大，過載能力強，且由于其自身慣量大，與機床傳動部件的慣量相當，因此，所構成的閉環系統在電動機安裝到機床上之前調整好后，在機床上幾乎不需要再作調整，使用方便。此類電動機大多配有晶閘管全控或半控橋ＳＣＲ－Ｄ調速裝置。為適應一部分數控機床（如鉆床、沖床等）頻繁啟動、制動及快速定位的要求，又發展了直流中小慣量伺服電動機以及大功率晶體管脈寬調制（ＰＷＭ）驅動裝置。上一頁下一頁返回5.1概述３交流伺服驅動系統由于直流伺服電動機使用機械（電刷、換向器）換向，因此它存在許多缺點。多年來，人們一直在試圖使用交流電動機代替直流電動機，其困難在于交流電動機很難達到直流電動機那樣滿意的調速性能。進入２０世紀８０年代后，由于交流伺服電動機的材料、結構以及控制理論與方法均有了突破性發展，微電子技術和功率半導體器件的發展又為其控制方法的實現創造了條件，使得交流驅動裝置發展很快，而且交流伺服電動機最大的優點在于不需要維護，制造簡單，適合于惡劣環境下工作，目前交流伺服系統已逐漸取代直流伺服系統，成為數控機床進給驅動的主流。上一頁下一頁返回5.1概述應用于進給驅動的交流伺服電動機有交流同步電動機與籠型異步電動機兩大類。由于數控機床進給驅動功率一般不大（一般在數百瓦至數千瓦），加之籠型異步電動機調速指標一般不如交流同步電動機，因此大多數進給驅動裝置采用的是交流同步電動機。目前常見的應用于數控機床的交流伺服驅動裝置主要有如下三類：（１）有晶體管（ＴＧＲ）或其他元件（如ＩＧＢＴ等）作為驅動器件組成的變頻器供電，控制交流永磁同步電動機。上一頁下一頁返回5.1概述（２）采用將交流電動機模擬成直流電動機等效控制的矢量變換控制算法控制交流感應異步電動機。（３）無刷直流電動機。它實際上采用具有位置檢測的交流同步電動機，使用大功率晶體管或其他驅動器件和位置檢測完成成電子換向，代替了直流電動機的電刷和機械換向器，由變頻裝置供電。上一頁下一頁返回5.1概述5.1.4進給伺服系統的開環、閉環與半閉環控制數控機床伺服系統按有無位置檢測元件又分為開環和閉環兩大類，閉環系統按位置檢測元件的安裝位置又分為全閉環和半閉環兩種。開環控制采用步進電動機作為驅動元件，沒有位置反饋回路和速度控制回路，簡化了電路，因此設備投資低，調試維修方便，但進給速度和精度較低，被應用于經濟型數控機床及一般的機床改造。上一頁下一頁返回5.1概述閉環控制采用直流或交流伺服電動機作為執行元件。全閉環方式直接從機床的移動部件上獲取位置實際移動值，因此其檢測精度不受機械傳動精度的影響。但不能認為全閉環方式可以降低對傳動機構的要求，因閉環環路包括了機械傳動機構，其閉環動態特性不僅與傳動部件的剛性、慣量有關，還取決于阻尼、油的黏度、滑動面摩擦因素等因素。而且這些因素對動態特性的影響在不同條件下還會發生變化，這給位置閉環控制的調整和穩定帶來了許多困難。上一頁下一頁返回5.1概述這些困難使調整閉環環路時不得不降低位置增益，從而對跟隨誤差與輪廓加工誤差產生不利影響。所以采用全閉環方式時必須增大機床剛度，改善滑動面摩擦特性，減少傳動間隙，這樣才有可能提高位置增益。全閉環方式被大量應用在精度要求較高的大型數控機床上。半閉環方式一般將位置檢測元件安裝在電動機軸上或絲杠的一端，進給系統中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統穩定性沒有影響，安裝調試比較方便，且其快速性好，動態精度高。上一頁下一頁返回5.1概述但由于機床的定位精度與機械傳動裝置的精度有關，而數控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償功能，在傳動裝置精度不高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿意的程度。因此在精度要求適中的中小型數控機床上，半閉環控制得到廣泛應用。但如果程度機構的誤差過大或其誤差不穩定，則數控系統難以補償。如由傳動機構的扭曲變形所引起的彈性間隙，因其與負載力矩有關，故無法補償。由制造與安裝所引起的重復定位誤差以及由于環境溫度與絲杠變化所引起的絲杠螺距誤差也是不能補償的。上一頁下一頁返回5.1概述5.1.5數控機床進給系統機械結構的要求１高傳動剛度進給傳動系統的高傳動剛度主要取決于絲桿螺母副（直線運動）或渦輪蝸桿副（回轉運動）及其支承部件的剛度。剛度不足與摩擦阻力一起會導致工作臺產生爬行現象以及造成反向死區，影響傳動準確性。縮短傳動鏈，合理選擇絲桿尺寸以及對絲桿螺母副及支承部件等預緊是提高傳動剛度的有效途徑。上一頁下一頁返回5.1概述２高諧振為提高進給系統的抗振性，應使機械構件具有高的固有頻率和合適的阻尼，一般要求機械傳動系統的固有頻率應高于伺服驅動系統固有頻率的２～３倍。３低摩擦進給傳動系統要求運動平穩，定位準確，快速響應特性好，必須減小運動件的摩擦阻力和動、靜摩擦系數之差，在進給傳動系統中現普遍采用滾珠絲桿螺母副。上一頁下一頁返回5.1概述４低慣量進給系統由于經常需進行啟動、停止、變速或反向，若機械傳動裝置慣量大，會增大負載并使系統動態性能變差。因此在滿足強度與剛度的前提下，應盡可能減小運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能力。５無間隙機械間隙是造成進給系統反向死區的另一主要原因，因此對傳動鏈的各個環節，包括齒輪副、絲桿螺母副、聯軸器及其支承部件等均應采用消除間隙的結構措施。上一頁返回5.2進給連接與控制5.2.1ＧＳＫ９８０ＴＤ數控系統驅動器和手輪接口１驅動器接口ＧＳＫ９８０ＴＤ數控系統通過ＸＳ３０、ＸＳ３１接口與Ｘ軸、Ｚ軸驅動器連接，接口定義如圖5-1所示。２手輪接口ＧＳＫ９８０ＴＤ數控系統通過ＸＳ３８接口與手輪連接，ＨＡ、ＨＢ分別為手輪的Ａ相、Ｂ相輸入信號，接口定義及連接如圖5-2和圖5-3所示。下一頁返回5.2進給連接與控制5.2.2ＤＡ９８驅動器１ＤＡ９８交流伺服系統介紹ＤＡ９８交流伺服系統是國產第一代全數字交流伺服系統，采用國際最新數字信號處理器（ＤＳＰ）、大規模可編程門陣列（ＣＰＬＤ）和ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩ智能化功率模塊（ＩＰＭ），集成度高、體積小、保護完善、可靠性好。采用最優ＰＩＤ算法完成ＰＷＭ控制，性能已達到國外同類產品的水平，驅動器和伺服電動機的外觀圖如圖5-4和圖5-5所示。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制與步進系統相比，ＤＡ９８交流伺服系統具有以下優點：（１）避免失步現象：伺服電動機自帶編碼器，位置信號反饋至伺服驅動器，與開環位置控制器一起構成半閉環控制系統。（２）寬速比、恒轉矩：調速比為１∶５０００，從低速到高速都具有穩定的轉矩特性。（３）高速度、高精度：伺服電動機最高轉速可達３０００ｒ／ｍｉｎ，回轉定位精度１／１００００ｒ。（４）控制簡單、靈活：通過修改參數可對伺服系統的工作方式、運行特性作出適當的設置，以適應不同的要求。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制２驅動器的連接要求１）電源端子ＴＢ線徑：Ｒ、Ｓ、Ｔ、ＰＥ、Ｕ、Ｖ、Ｗ端子線徑≥１.５ｍｍ２（ＡＷＧ１４－１６），ｒ、ｔ端子線徑≥１.０ｍｍ２（ＡＷＧ１６－１８）。接地：接地線應盡可能粗一點，驅動器與伺服電動機在ＰＥ端子一點接地，接地電阻＜１００Ω。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制要求：端子連接采用ＪＵＴ－１.５—４預絕緣冷壓端子，務必連接牢固；建議由三相隔離變壓器供電，減少電擊傷人可能性；建議電源經噪聲濾波器提供電，提高抗干擾能力；請安裝非熔斷型（ＮＦＢ）斷路器，使驅動器故障時能及時切斷外部電源。表5-1為電源端子ＴＢ功能介紹。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制２）控制信號ＣＮ１、反饋信號ＣＮ２線徑：采用屏蔽電纜（最好選用絞合屏蔽電纜），線徑≥０１２ｍｍ２（ＡＷＧ２４－２６），屏蔽層須接ＦＧ端子。線長：電纜長度盡可能短，控制ＣＮ１電纜不超過３ｍ，反饋信號ＣＮ２電纜長度不超過２０ｍ。布線：遠離動力線路布線，防止干擾串入；請給相關線路中的感性元件（線圈）安裝浪涌吸收元件；直流線圈反向并聯續流二極管，交流線圈并聯阻容吸收回路。圖5-6為ＧＳＫ９８０ＴＤ數控系統的ＸＳ３０、ＸＳ３１接口與驅動器控制信號端子ＣＮ１的連接。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制３驅動器的外部連線圖5-7為驅動器的外部連線圖。４驅動器的面板操作驅動器面板由６個ＬＥＤ數碼管顯示器和４個按鍵↑、↓、←、Ｅｎｔｅｒ組成，用來顯示系統各種狀態、設置參數等，按鍵功能如下：↑：序號、數值增加，或選項向前；↓：序號、數值減少，或選項退后；←：返回上一層操作菜單，或操作取消；上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制Ｅｎｔｅｒ：進入下一層操作菜單，或輸入確認。注意：↑、↓保持按下，操作重復執行，并且保持時間越長，重復速率越快。６位ＬＥＤ數碼管顯示系統各種狀態及數據，全部數碼管或最右邊數碼管的小數點顯示閃爍，表示發生報警。５驅動器基本增益調整（１）［速度比例增益］（參數Ｎｏ.５）的設定值，在不發生振蕩的條件下，盡量設定得較大。一般情況下，負載慣量越大，［速度比例增益］的設定值應越大。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制（２）［速度積分時間常數］（參數Ｎｏ.６）的設定值，根據給定的條件，盡量設置得較大。［速度積分時間常數］設定得太大時，響應速度將會提高，但是容易產生振蕩。所以在不發生振蕩的條件下，盡量設置得較大。［速度積分時間常數］設定得太大時，在負載變動的時候，速度將變動較大。一般情況下，負載慣量越大，［速度積分時間常數］的設定值應越小。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制（３）［位置比例增益］（參數Ｎｏ.９）的設定值，在穩定范圍內，盡量設置得較大。［位置比例增益］設置得太大時，位置指令的跟蹤特性好，滯后誤差小，但是在停止定位時，容易產生振蕩。（４）如果要求位置跟蹤特性特別高時，可以增加［位置前饋增益］設定值。但如果太大，會引起超調。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制（５）增益調整注意事項：①［位置比例增益］設定的較小時，系統處于穩定狀態，但是位置跟蹤特性變差，滯后誤差偏大，為了使用較高的［位置比例增益］，可以減小［速度指令濾波時間常數］（參數Ｎｏ１１）設定值，避免超調。②［位置比例增益］的設定值可以參考如下：低剛度為５８～１１８；中剛度為１１８～１３８；高剛度為１３８～１９８。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制６驅動器報警一覽表（表5-2）ＰＣＭＤ＝１：ＣＮＣ輸出波形是脈沖；＝０：ＣＮＣ輸出波形是方波。Ｘ、Ｚ軸電動機旋轉方向選擇，機床移動方向與指令要求方向不符時，可調整此參數進行修正。ＤＩＲＸ、ＤＩＲＺ＝１：執行面板上正方向鍵時，ｎＤＩＲ＋為高電平，ｎＤＩＲ－為低電平；執行面板負方向鍵時，ｎＤＩＲ＋為低電平，ｎＤＩＲ－為高電平；＝０：執行面板上負方向鍵時，ｎＤＩＲ＋為高電平，ｎＤＩＲ－為低電平；執行面板正方向鍵時，ｎＤＩＲ＋為低電平，ｎＤＩＲ－為高電平。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制驅動器報警電平選擇，根據驅動器報警信號輸出是高電平還是低電平進行調整此參數。ＸＡＬＭ、ＺＡＬＭ＝１：ＸＤＡＬＭ、ＺＤＡＬＭ信號與０Ｖ斷開時報警；＝０：ＸＤＡＬＭ、ＺＤＡＬＭ信號與０Ｖ接通時報警。ＳＰＦＤ＝１：切削時主軸停止旋轉，進給也停止；＝０：切削時主軸停止旋轉，進給不停止。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制ＲＰＤＦＸ、ＲＰＤＦＺ：Ｘ、Ｚ軸快速移動速率（半徑值）。設定范圍：Ｘ＝１０～３８２５０００（單位：ｍｍ／ｍｉｎ）；Ｚ＝１０～７６５００００（單位：ｍｍ／ｍｉｎ）。Ｘ配伺服電動機時設為３８００，配步進電動機時設為３０００；Ｚ配伺服電動機時設為７６００，配步進電動機時設為６０００。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制ＬＩＮＴＸ、ＬＩＮＴＺ：Ｘ、Ｚ軸快速移動時，線性加減速時間常數值，數值越大，加減速過程越慢。設定范圍：０～４０００（單位：ｍｓ）。配伺服電動機時設為１００，配步進電動機時設為３５０。ＦＥＤＭＸ：Ｘ、Ｚ軸切削進給上限速度。設定范圍：１０～８０００（單位：ｍｍ／ｍｉｎ）。ＦＥＥＤＴ：切削進給和手動進給時指數加減速時間常數，設為０時，不進行指數加減速。設定范圍：０～４０００（單位：ｍｓ）。上一頁下一頁返回5.2進給連接與控制ＦＥＤＦＬ：切削和手動進給時的指數加速的起始速度，減速的終止速度。設置的速度越大，加減速過程越快，啟動或停止時沖擊越大。設定范圍：０～８０００（單位：ｍｍ／ｍｉｎ）。ＲＰＤＦＬ：Ｘ、Ｚ軸快速移動時，Ｆ０（最低的快速速率）的速率。設定范圍：６～４０００（單位：ｍｍ／ｍｉｎ）。上一頁返回5.3數控車床伺服進給的具體電路控制１伺服進給的具體控制電路如圖5-8所示：２伺服驅動電路的連接分析首先是從主電路Ｕ、Ｖ、Ｗ引入三相交流３８０Ｖ電源，經ＱＦ４小型空氣開關后，再經ＫＭ５接觸器的觸點，連接到隔離降壓變壓器（ＴＣ１）的輸入端，輸出端的三相交流２２０Ｖ提供給伺服驅動器動力電源，ｒ、ｔ端子連接的是內部控制電源，伺服驅動器的Ｕ、Ｖ、Ｗ用于驅動伺服電動機。下一頁返回5.3數控車床伺服進給的具體電路控制伺服驅動器上有兩個接口，ＣＮ１接口是用于ＮＣ系統與伺服驅動器連接，執行系統發出的信號。ＣＮ２接口是用于伺服驅動器與伺服電動機的反饋線連接，把編碼器反饋信號傳送到伺服驅動器。上一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析5.4.1伺服驅動系統故障處理的一般方法１進給驅動系統故障的處理根據統計，這部分的故障率約占數控機床全部故障率的１／３。故障現象大致分三類：（１）軟件報警現象。包括有伺服進給系統出錯報警（大多是速度控制單元故障引起或是主控印刷線路板內與位置控制或伺服信號有關部分發生故障）、檢測元件（如測速發電動機、旋轉變壓器或脈沖編碼器等）故障、檢測信號引起故障、過熱報警（包括伺服單元過熱、變壓器過熱及伺服電動機過熱）等情況。下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析（２）硬件報警現象。包括高壓報警（電網電壓不穩定）、大電流報警（晶閘管損壞）、電壓過低報警（大多為輸入電壓低于額定值的８５％或電源線連接不良）、過載報警（機械負載過大）、速度反饋斷線報警、保護開關動作有誤等。這些故障在處理中應按具體情況分別對待。（３）無報警顯示的故障現象。包括機床失控、機床振動、機床過沖（參數設置不當）、噪聲過大（電動機方面有故障）、快進時不穩定等現象。這些故障要從檢查速度控制單元，參數設置、傳動副間隙、異物浸入、電動機軸向竄動、電刷接觸不良等方面去查找故障源。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析２進給伺服系統的常見故障及診斷方法進給伺服系統的常見故障有以下幾種：（１）超程。當進給運動超過由軟件設定的軟限位或由限位開關設定的硬限位時，就會發生超程報警，一般會在ＣＲＴ上顯示報警內容，根據數控系統說明書，即可排除故障，解除報警。（２）過載。當進給運動的負載過大，頻繁正、反向運動以及傳動鏈潤滑狀態不良時，均會引起過載報警。一般會在ＣＲＴ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。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析（３）竄動。在進給時出現竄動現象：①測速信號不穩定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等；②速度控制信號不穩定或受到干擾；③接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當竄動發生在由正方向運動與反向運動的換向瞬間時，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。（４）爬行。發生在啟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連接用的聯軸器，由于連接松動或聯軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠轉動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。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析（５）機床出現振動。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，即凡是與速度有關的問題，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、反饋信號及速度調節器本身這三方面去查找故障。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析（６）伺服電動機不轉。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繼電器線圈電壓。伺服電動機不轉，常用診斷方法有：①檢查數控系統是否有速度控制信號輸出；②檢查使能信號是否接通，通過ＣＲＴ觀察Ｉ／Ｏ狀態，分析機床ＰＬＣ梯形圖（或流程圖），以確定進給軸的啟動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；③對帶電磁制動的伺服電動機，應檢查電磁制動是否釋放；④進給驅動單元故障；⑤伺服電動機故障。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析（７）位置誤差。當伺服軸運動超過位置允差范圍時，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：①系統設定的允差范圍小；②伺服系統增益設置不當；③位置檢測裝置有污染；④進給傳動鏈累積誤差過大；⑤主軸箱垂直運動時平衡裝置（如平衡液壓缸等）不穩。（８）漂移。當指令值為零時，坐標軸仍移動，從而造成位置誤差。通過誤差補償和驅動單元的零速調整來消除。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析（９）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之外，對加工和裝配必須進行嚴查。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，表5-3為滾珠絲杠副的常見故障及排除方法。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析5.4.2伺服進給系統故障維修實例例５-１故障現象：一臺配備９８０ＴＤ廣州數控系統的車床，在運行過程中，被加工的零件的Ｚ軸尺寸逐漸變小，而且每次的變化量與機床的切削力有關；當切削力增加時，變化量也會隨之變大。故障分析：根據故障現象分析，產生故障的原因應在伺服電動機與滾珠絲桿之間的機械連接上。由于本機床采用的是聯軸器直接連接的結構形式；當伺服電動機與滾珠絲桿之間的彈性聯軸器未能鎖緊時，絲桿與伺服電動機之間將產生相對滑移，Ｚ軸進給尺寸逐漸變小。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析解決聯軸器不能正常鎖緊的方法是壓緊錐形套，增加摩擦力。如果聯軸器與絲桿之間配合不良，依靠聯軸器本身的鎖緊螺釘無法保證鎖緊時，通常的解決方法是將每組錐形彈性套中的其中一個開一條０.５ｍｍ左右的縫，以增加錐形彈性套的收縮量，這樣可以解決聯軸器與絲桿之間配合不良引起的松動問題。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析例５-２故障現象：一臺配備９８０ＴＤ廣州數控系統的車床，在加工過程中發現Ｘ軸、Ｚ軸的實際移動尺寸與理論值不符。故障分析：由于本機床Ｘ軸、Ｚ軸工作正常，故障僅是移動的實際值與理論值不符，因此可以判定機床系統、驅動器等部件均無故障，引起問題的原因在于機械傳動系統參數與控制系統的參數匹配不當。機械傳動系統與控制系統匹配的參數在不同的系統中有所不同，通常有電子齒輪比、指令倍乘系數、檢測倍乘系數、編碼器脈沖數和絲桿螺距。以上參數必須統一設置，才能保證系統的指令值與實際值移動值相符。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析故障處理：在本機床中，通過檢查系統設置參數發現，Ｘ軸、Ｚ軸伺服的編碼器脈沖數與系統設置不一致。在機床上Ｘ軸、Ｚ軸的型號相同，但內裝式編碼器分別為２０００脈沖／轉與２５００脈沖／轉，而系統的設置值正好與此相反。據了解，故障原因是用戶在進行機床大修時，曾經拆下Ｘ軸、Ｚ軸伺服進行清理，但安裝時未注意到編碼器的區別。對Ｘ軸、Ｚ軸進行交換后，機床恢復正常工作。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析例５-３故障現象：一臺配備９８０ＴＤ廣州數控系統的車床，進給加工過程中發現Ｘ軸振動。故障分析：加工過程中坐標軸出現振動、爬行與多種原因有關，可能是機械傳動系統的故障，亦可能是伺服進給系統的調整與設置不當。為了判定故障原因，將機床操作方式至于手動方式，用手搖脈沖發生器控制Ｘ軸進給，發現Ｘ軸仍有振動現象。在此方式下，通過較長的時間移動后，Ｘ軸速度單元上ＯＶＣ報警燈亮，證明Ｘ軸伺服驅動器發生了過電流報警，根據以上現象，分析可能的原因如下：上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析（１）負載過重；（２）機械傳動系統不良；（３）位置環增益過高；（４）伺服不良等。故障處理：維修時通過互換法確認故障原因出在直流伺服上。卸下Ｘ軸，經檢查發現６個電刷中有兩個彈簧已燒斷，造成了電樞電流不平衡，使輸出轉矩不平衡。另外，發現軸承亦有損壞，而引起Ｘ軸振動與過電流。更換軸承與電刷后，機床恢復正常。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析例５-４故障現象：一臺配備９８０ＴＤ廣州數控系統的車床，采用９８Ａ伺服驅動器，開機后，Ｘ軸、Ｚ軸工作正常，但手動移動Ｚ軸，發現在較小的范圍內，Ｚ軸可以運動，但繼續移動Ｚ軸，系統出現伺服報警。故障分析：根據故障現象，檢查機床實際工作情況，發現開機后Ｚ軸可以少量運動，不久溫度繼續上升，表面發燙。引起以上故障的原因可能是機床電氣控制系統故障或機械傳動系統不良。為了確定故障部位，考慮到本機床采用的是半閉環結構、維修時首先松開伺服與絲杠的連接、并再次開機試驗。發現故障現象不變、故確認報警是由電氣控制系統的不良引起的。上一頁下一頁返回5.4伺服進給系統異常故障診斷與維修實例分析故障處理：由于機床Ｚ軸伺服電動機帶有制動器，開機后測量制動器的輸入電壓正常；在系統、驅動器關機的情況下，對制動器單獨加入電源進行試驗，手動轉動Ｚ軸，發現制動器已松開，手動轉動軸子穩、輕松，證明制動器工作良好。為了進一步縮小