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数控机床伺服系统的故障分析及处理

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 1 常见故障及原因分析
  数控机床进给伺服系统的常见故障有 8 种, 如下所述:
  超程:超程一般分为硬超程与软超程 超程报警后, 挡块撞击行程开关的是硬超程; 未撞击, 为软超程 超程报警机
理: 软限位( 软超程) : 实际坐标大于软限位参数, 发生软件报警 硬限位( 硬超程) : 实际坐标大于硬限位行程, 发
生硬件报警 超程解除一般做法是, 手动将机床沿超程的反方向退回, 检查确定无危险时, 按复位键重新启动, 若警; 过载:当进给运动的负载过大 频繁正反向运动及进给传动链润滑状态不良时, 均会引起过载报警 一般会在 CRT上显示伺服电动机过载 过热或过流等报警信息 同时,在强电柜中的进给驱动单元上, 用指示灯提示驱动单元过载过电流等信息. 窜动:在进给时出现窜动现象的原因:
1) 测速信号不稳定, 如测速装置故障 测速反馈信号干扰等;
2) 速度控制信号不稳定或受到干扰;
3) 接线端子接触不良;
4) 进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致
 爬行:发生在启动加速段或低速进给时, 一般是由于进给传动链的润滑状态不良 伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致 尤其要注意的是: 伺服电动机和滚珠丝杠连接用的联轴器, 由于连接松动或联轴器本身的缺陷, 如裂纹等, 造成滚珠丝杠转动和伺服电动机的转动不同步, 从而使进给运动忽快忽慢, 产生爬行现象.振动:机床振动周期是否与进给速度有关:
1) 如与进给速度有关, 振动一般与该轴的速度环增益太高或速度反馈故障有关;
2) 若与进给速度无关, 振动一般与位置环增益太高或位置反馈故障有关;
3) 如振动在加减速过程中产生, 往往是系统加减速时间设定过小造成的.

  伺服电动机不转:数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外, 还有使能控制信号, 一般为 DC ± 24 V 继电器线圈电压:

1) 检查数控系统是否有速度控制信号输出;
2) 检查使能信号是否接通 通过 CRT 观察 I /O 状态, 分析机床 PLC 梯形图( 或流程图) , 以确定进给轴的启动条件, 如润滑 冷却等是否满足;
3) 对带电磁制动的伺服电动机, 应检查电磁制动是否释放;
4) 进给驱动单元故障;
5) 伺服电动机故障.

 位置误差:当伺服轴运动超过位置允差范围时, 数控系统就会产生位置误差过大的报警, 包括跟随误差 轮廓误差和定位误差等 主要原因如下:
1) 系统设定的允差范围过小;
2) 伺服系统增益设置不当;
3) 位置检测装置有污染;
4) 进给传动链累积误差过大;
5) 主轴箱垂直运动时平衡装置( 如平衡油缸等)不稳.

 漂移:当指令值为零时, 坐标轴仍移动, 从而造成位置误差零点漂移会使机床绝对坐标与实际位置之间产生误差, 轻则导致所加工的工件报废, 重则导致刀具和机床床身的损坏,通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除
  故障分析
当进给伺服系统发生故障时, 数控系统显示报警信号, 伺服放大器报警灯会亮 根据报警信息综合分析报警现象, 查找报警原因, 排除非报警因素, 找到故障所在之处 由于伺服系统是由位置环和速度环组成的, 当伺服系统出现故障时, 为了快速定位故障部位, 可以采用如下两种方法:
a) 模块交换法
  数控机床有些进给轴的驱动单元具有相同的当量, 如立式加工中心 x 轴和 y 轴的驱动单元往往是一致的, 当其
中的某一轴发生故障时, 可以用另一轴来替代, 观察故障的转移情况, 快速确定故障的部位.块交换法故障诊断的方法,其中, X 和Y 针型插座为CNC 系统位置控制模块至x轴和 y 轴驱动模块的控制信号, 包括速度控制信号和伺服使能信号等; XM 和 YM 为伺服电动机接线端子; XF 和 YF为伺服电动机检测装置的反馈信号。
b) 外接参考电压法
  当某轴进给发生故障时, 为了确定是否为驱动单元和伺服电动机故障, 可以脱开位置环, 检查速度环。

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