伺服進給系統(tǒng)常見故障形式和故障典型案例分析
1 伺服進給系統(tǒng)常見故障形式:
1.1
當進給運動超過由軟件設定的軟限位或由限位開關決定的硬限位時，就會發(fā)生超程報警，一般會在CRT上顯示報警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書，即可排除故障，解除超程。
1.2 爬行?
一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器，由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動或伺服的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進給忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。論文論文參考網(wǎng)??
1.3 竄動?
在進給時出現(xiàn)竄動現(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；
2、位置控制信號受到干擾；
3、測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等。如果竄動發(fā)生在正、反向運動的瞬間，則一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或者伺服系統(tǒng)增益過大引起。
1.4 過載?
當進給運動的負載過大、參數(shù)設定錯誤、頻繁正、反向運動以及進給傳動鏈潤滑狀態(tài)不良時，均會引起過載的故障。此故障一般機床可以自行診斷出來，并在 CRT顯示屏上顯示過載、過熱或過電流報警。同時，在進給伺服模塊上用指示燈或者數(shù)碼管顯示驅(qū)動單元過載、過電流等報警信息。
1.5 伺服電動機不轉(zhuǎn)?
當速度、位置控制信號未輸出、或者使能信號（即伺服允許信號，一般為DC+24V繼電器線圈電壓）未接通以及進給驅(qū)動單元故障都會造成此故障。此時應測量數(shù)控裝置的指令輸出端子的信號是否正常，通過CRT觀察I/O狀態(tài)，分析機床 PLC梯形圖（或流程圖），以確定進給軸的啟動條件，觀察如潤滑、冷卻等是否滿足。如是進給驅(qū)動單元故障則用交換法，可判斷出相應單元是否有故障。
2 伺服進給系統(tǒng)常見故障典型案例分析:
?。?）一臺配套FANUC 7M系統(tǒng)的加工中心，進給加工過程中，發(fā)現(xiàn)Y軸有振動現(xiàn)象。
為了判定故障原因，將機床操作方式置于手動方式，用手搖脈沖發(fā)生器控制Y軸進給，發(fā)現(xiàn)Y軸仍有振動現(xiàn)象。在此方式下，通過較長時間的移動后，Y軸速度單元上OVC報警燈亮。證明Y軸伺服驅(qū)動器發(fā)生了過電流報警，根據(jù)以上現(xiàn)象，分析可能的原因如下：
①電動機負載過重；②機械傳動系統(tǒng)不良；③位置環(huán)增益過高；④伺服電動機不良，等等。
維修時通過互換法，確認故障原因出在直流伺服電動機上。卸下Y軸電動機，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)2個電刷中有1個的彈簧己經(jīng)燒斷，造成了電樞電流不平衡，使電動機輸出轉(zhuǎn)矩不平衡。另外，發(fā)現(xiàn)電動機的軸承亦有損壞，故而引起-軸的振動與過電流。更換電動機軸承與電刷后，機床恢復正常。
?。?）一臺配套FANUC 6ME系統(tǒng)的加工中心。軸在運動時速度不穩(wěn).由運動到停止的過程中，在停止位置出現(xiàn)較大幅度的振蕩，有時不能完成定位，必須關機后，才能重新工作。
分析與處理過程：仔細觀察機床的振動情況，發(fā)現(xiàn)，X軸振蕩頻率較低，且無異常聲。從振蕩現(xiàn)象上看，故障現(xiàn)象與閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)設定有關，如：系統(tǒng)增益設定過高、積分時間常數(shù)設定過大等。??
檢查系統(tǒng)的參數(shù)設定、伺服驅(qū)動器的增益、積分時間電位器調(diào)節(jié)等均在合適的范圍，且與故障前的調(diào)整完全一致，因此可以初步判斷，軸的振蕩與參數(shù)的設定與調(diào)節(jié)無關。為了進一步驗證，維修時在記錄了原調(diào)整值的前提下，將以上參數(shù)進行了重新調(diào)節(jié)與試驗，發(fā)現(xiàn)故障依然存在，證明了判斷的正確性。??
在以上基礎上，將參數(shù)與調(diào)整值重新回到原設定后，對伺服電動機與測量系統(tǒng)進行了檢查。首先清理了測速發(fā)電機和伺服電動機的換向器表面，并用數(shù)字表檢查測速發(fā)電機繞組情況。檢查發(fā)現(xiàn)，該伺服電動機的測速發(fā)電機轉(zhuǎn)子與電動機軸之間的連接存在松動，粘接部分已經(jīng)脫開；經(jīng)重新連接后，開機試驗，故障現(xiàn)象消失，機床恢復正常工作。??
?。?）一臺數(shù)控銑床，采用FUNAC 6M系列三軸一體型伺服驅(qū)動器，開機后，X軸工作正常，但是手動移動Z軸，發(fā)現(xiàn)在較小范圍內(nèi)，Z軸可以運動，但繼續(xù)移動Z軸，系統(tǒng)出現(xiàn)伺服報警。
1.1
當進給運動超過由軟件設定的軟限位或由限位開關決定的硬限位時，就會發(fā)生超程報警，一般會在CRT上顯示報警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書，即可排除故障，解除超程。
1.2 爬行?
一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是，伺服和滾珠絲杠連接用的聯(lián)軸器，由于連接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動或伺服的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進給忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。論文論文參考網(wǎng)??
1.3 竄動?
在進給時出現(xiàn)竄動現(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；
2、位置控制信號受到干擾；
3、測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等。如果竄動發(fā)生在正、反向運動的瞬間，則一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或者伺服系統(tǒng)增益過大引起。
1.4 過載?
當進給運動的負載過大、參數(shù)設定錯誤、頻繁正、反向運動以及進給傳動鏈潤滑狀態(tài)不良時，均會引起過載的故障。此故障一般機床可以自行診斷出來，并在 CRT顯示屏上顯示過載、過熱或過電流報警。同時，在進給伺服模塊上用指示燈或者數(shù)碼管顯示驅(qū)動單元過載、過電流等報警信息。
1.5 伺服電動機不轉(zhuǎn)?
當速度、位置控制信號未輸出、或者使能信號（即伺服允許信號，一般為DC+24V繼電器線圈電壓）未接通以及進給驅(qū)動單元故障都會造成此故障。此時應測量數(shù)控裝置的指令輸出端子的信號是否正常，通過CRT觀察I/O狀態(tài)，分析機床 PLC梯形圖（或流程圖），以確定進給軸的啟動條件，觀察如潤滑、冷卻等是否滿足。如是進給驅(qū)動單元故障則用交換法，可判斷出相應單元是否有故障。
2 伺服進給系統(tǒng)常見故障典型案例分析:
?。?）一臺配套FANUC 7M系統(tǒng)的加工中心，進給加工過程中，發(fā)現(xiàn)Y軸有振動現(xiàn)象。
為了判定故障原因，將機床操作方式置于手動方式，用手搖脈沖發(fā)生器控制Y軸進給，發(fā)現(xiàn)Y軸仍有振動現(xiàn)象。在此方式下，通過較長時間的移動后，Y軸速度單元上OVC報警燈亮。證明Y軸伺服驅(qū)動器發(fā)生了過電流報警，根據(jù)以上現(xiàn)象，分析可能的原因如下：
①電動機負載過重；②機械傳動系統(tǒng)不良；③位置環(huán)增益過高；④伺服電動機不良，等等。
維修時通過互換法，確認故障原因出在直流伺服電動機上。卸下Y軸電動機，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)2個電刷中有1個的彈簧己經(jīng)燒斷，造成了電樞電流不平衡，使電動機輸出轉(zhuǎn)矩不平衡。另外，發(fā)現(xiàn)電動機的軸承亦有損壞，故而引起-軸的振動與過電流。更換電動機軸承與電刷后，機床恢復正常。
?。?）一臺配套FANUC 6ME系統(tǒng)的加工中心。軸在運動時速度不穩(wěn).由運動到停止的過程中，在停止位置出現(xiàn)較大幅度的振蕩，有時不能完成定位，必須關機后，才能重新工作。
分析與處理過程：仔細觀察機床的振動情況，發(fā)現(xiàn)，X軸振蕩頻率較低，且無異常聲。從振蕩現(xiàn)象上看，故障現(xiàn)象與閉環(huán)系統(tǒng)參數(shù)設定有關，如：系統(tǒng)增益設定過高、積分時間常數(shù)設定過大等。??
檢查系統(tǒng)的參數(shù)設定、伺服驅(qū)動器的增益、積分時間電位器調(diào)節(jié)等均在合適的范圍，且與故障前的調(diào)整完全一致，因此可以初步判斷，軸的振蕩與參數(shù)的設定與調(diào)節(jié)無關。為了進一步驗證，維修時在記錄了原調(diào)整值的前提下，將以上參數(shù)進行了重新調(diào)節(jié)與試驗，發(fā)現(xiàn)故障依然存在，證明了判斷的正確性。??
在以上基礎上，將參數(shù)與調(diào)整值重新回到原設定后，對伺服電動機與測量系統(tǒng)進行了檢查。首先清理了測速發(fā)電機和伺服電動機的換向器表面，并用數(shù)字表檢查測速發(fā)電機繞組情況。檢查發(fā)現(xiàn)，該伺服電動機的測速發(fā)電機轉(zhuǎn)子與電動機軸之間的連接存在松動，粘接部分已經(jīng)脫開；經(jīng)重新連接后，開機試驗，故障現(xiàn)象消失，機床恢復正常工作。??
?。?）一臺數(shù)控銑床，采用FUNAC 6M系列三軸一體型伺服驅(qū)動器，開機后，X軸工作正常，但是手動移動Z軸，發(fā)現(xiàn)在較小范圍內(nèi)，Z軸可以運動，但繼續(xù)移動Z軸，系統(tǒng)出現(xiàn)伺服報警。
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