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摘要:數(shù)控系統(tǒng)中時(shí)常出現(xiàn)位置偏差的現(xiàn)象，已經(jīng)成為數(shù)控全閉環(huán)系統(tǒng)的共性問題，尤其在沒有潤滑系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)中，其系統(tǒng)出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象很多，已成為影響數(shù)控設(shè)備正常使用的一個(gè)因素。
關(guān)鍵詞:數(shù)控系統(tǒng) 位置偏差 故障分析
數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中時(shí)常出現(xiàn)位置偏差的現(xiàn)象，已經(jīng)成為數(shù)控全閉環(huán)系統(tǒng)的共性問題。
一、位置偏差故障簡述
1．故障內(nèi)容
在 FANUC系統(tǒng)中出現(xiàn)有 4*0及 4*1（其中*代表軸號(hào)，代表N個(gè)軸）的報(bào)警。報(bào)警解釋是N軸停止時(shí)位置偏差量的值比設(shè)定值大。在 SINUMERIK 8系統(tǒng)中有1*1報(bào)警號(hào)出現(xiàn)（其中*也是代表軸號(hào)），報(bào)警解釋是位置偏差已達(dá)到了極限。這兩個(gè)報(bào)警很相似，下面討論這個(gè)報(bào)警產(chǎn)生的原因及處理辦法。
2．故障分析
實(shí)際上這是位置環(huán)中的一個(gè)問題，要想解決位置環(huán)問題，那就要討論偏差計(jì)數(shù)器。
給定電壓fg是來自于NC，是經(jīng)過插補(bǔ)運(yùn)算后,由NC向各軸發(fā)出的脈沖，脈沖的個(gè)數(shù)代表NC要求此軸移動(dòng)的距離。而脈沖的頻率是NC要求此軸運(yùn)行的速度。它向此位置偏差計(jì)數(shù)器進(jìn)行的是加法計(jì)數(shù)。
反饋電壓fb是來自于脈沖編碼器的反饋脈沖，反饋脈沖的個(gè)數(shù)代表電機(jī)已經(jīng)實(shí)際轉(zhuǎn)過的角度，機(jī)床運(yùn)行的實(shí)際距離。而fb的頻率是代表脈沖編碼器旋轉(zhuǎn)的速度。它通過同步、四分頻等控制和轉(zhuǎn)換后送到偏差計(jì)數(shù)器中去，是減計(jì)數(shù)。
偏差計(jì)數(shù)器中的數(shù)若增大，一方面說明位置偏差過大，另一方面可能是達(dá)到了 D／A轉(zhuǎn)換的極限值。表明伺服系統(tǒng)沒有按著NC所要求的速度運(yùn)行。另外，這個(gè)數(shù)過大各軸不同時(shí)運(yùn)動(dòng)，也要產(chǎn)生形狀的偏差。也就是形狀，位置公差均可能超差。因此數(shù)控機(jī)床中對(duì)這個(gè)數(shù)的大小進(jìn)行了限制。
在FANUC 3MA的系統(tǒng)中設(shè)定了參數(shù)25\26\27（30）這個(gè)參數(shù)就是根據(jù)工藝要求及加工精度設(shè)定的參數(shù)。這個(gè)參數(shù)中的內(nèi)容就是偏差計(jì)數(shù)器的值一旦超過了這個(gè)值就報(bào)警，這個(gè)值有一個(gè)極限值，這個(gè)值對(duì)加工零件的位置與形狀的精度有密切的關(guān)系，所以這種修改參數(shù)的辦法，應(yīng)是參數(shù)設(shè)置不合理或者是參數(shù)丟失才采用。
SINUMERIK 8系統(tǒng)，它對(duì)這個(gè)偏差計(jì)數(shù)器的限定是用 D／A轉(zhuǎn)換器的極限來限定的，它的輸出是速度調(diào)節(jié)器給定，因此它所用的機(jī)床參數(shù)是限定最大速度給定值，此系統(tǒng)所用的是MD140（141，142），MD140（141，142）是最大轉(zhuǎn)速的額定值，輸入范圍是0～8192，標(biāo)準(zhǔn)值是8192，其單位為VELO（D／A轉(zhuǎn)換的單位）。它的解釋是：用這一輸入確定轉(zhuǎn)速額定值輸出最大電壓值，它根據(jù)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器內(nèi)可能有的額定值極限進(jìn)行調(diào)節(jié)（通常10V），超出極限則停止插補(bǔ)，并發(fā)出報(bào)警101。
二、位置偏差過大的原因
我們知道fg是加計(jì)數(shù)，fb是減計(jì)數(shù)，如果fg=fb，那么偏差計(jì)數(shù)器中的數(shù)就會(huì)不變，即使變也就是士1個(gè)VELO。如果fg＞fb，那么在偏差計(jì)數(shù)器中的數(shù)會(huì)愈來愈大。不久，就可以超出參數(shù)中限定值。引起數(shù)值增大原因首先是加速過程。也就是當(dāng)給定某軸速度時(shí)，電機(jī)還沒有轉(zhuǎn)起來，此時(shí)只有fg向偏差計(jì)數(shù)器中加數(shù)，而電機(jī)緩慢啟動(dòng)，反饋的fb很小，fb向偏差計(jì)數(shù)器中減計(jì)數(shù)少，那么偏差計(jì)數(shù)器中的值就不斷增長；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)到正常所要求的轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，偏差計(jì)數(shù)器中的值不會(huì)再上升。如果fg=fb時(shí)，電機(jī)還在作加速度運(yùn)轉(zhuǎn)，很可能出現(xiàn)反饋脈沖頻率大于給定的頻率即fb＞fg，這時(shí)偏差計(jì)數(shù)器中的值由于減數(shù)大了還會(huì)下降，最后總會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡即fb=fg，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行，偏差計(jì)數(shù)器中的值經(jīng)過D／A轉(zhuǎn)換，恰好是以fb作為反饋頻率的頻率值等于給定fg的頻率值。
三、故障處理方法
1．負(fù)載問題：
啟動(dòng)某個(gè)軸還沒旋轉(zhuǎn)就出現(xiàn)該報(bào)警，這個(gè)故障產(chǎn)生可能出在加減速時(shí)，也可以對(duì)加減速機(jī)床參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，再就要檢查電機(jī)轉(zhuǎn)速問題。另外考慮負(fù)載是否有問題。例如負(fù)載過大，或者夾具夾偏造成摩擦阻力過大,或者是看機(jī)械油壓是否正常,使機(jī)床軸運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械夾緊放松是否給電機(jī)帶來負(fù)載過大等等問題?？傊獧z查作用在電機(jī)的作用力是否過大，而使電動(dòng)機(jī)丟轉(zhuǎn)過多，這項(xiàng)工作的檢查一定要過細(xì)，避免以后事故擴(kuò)大，以至出現(xiàn)受損面擴(kuò)大的現(xiàn)象。通?？梢圆捎脵C(jī)械和電機(jī)分離的辦法來確定。
2．電機(jī)轉(zhuǎn)速的問題：
fg是代表給定的速度，fb是代表電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速，如果fg＞fb，這種運(yùn)行，也會(huì)很快出現(xiàn)這類報(bào)警，該報(bào)警出現(xiàn)的快慢，決定于fg與fb的差值，這種差值愈小，那么報(bào)警出現(xiàn)的就慢一些，如果這個(gè)差值很大，那這個(gè)報(bào)警就出現(xiàn)的快一些.
電機(jī)轉(zhuǎn)速低的原因，如果由NC發(fā)出來的給定電壓是不變的，也就是偏差計(jì)數(shù)器中的值是不變的，既伺服系統(tǒng)的給定電壓是不變的，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速不夠，有可能伺服系統(tǒng)輸出的電壓不夠。電機(jī)的電樞電壓小，當(dāng)然轉(zhuǎn)速就低。因此我們就要從伺服系統(tǒng)外圍考慮，如電源電壓是否缺相，是否電壓值已超出了+10％—-15％的運(yùn)行范圍，這就可以用萬用表進(jìn)行測(cè)量檢查。
3．電動(dòng)機(jī)問題
這些地方如果不存在問題，就要考慮到電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)本身是否存在故障，如電機(jī)電刷是否接觸良好，電機(jī)整流子表面是否良好，電機(jī)是否有轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活的地方，軸承是否已經(jīng)破碎，潤滑是否良好。電機(jī)如果有故障，自然旋轉(zhuǎn)起來也會(huì)丟轉(zhuǎn)的。
4．伺服系統(tǒng)問題
如果上述檢查都沒有發(fā)生問題，這時(shí)就要考慮伺服板和觸發(fā)板上的問題。伺服板的速度調(diào)節(jié)器輸出的值是否有問題，能不能通過調(diào)節(jié)KV就可以解決問題，因?yàn)镵V加大，就是比例積分調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)加大，這樣就可以使在相同的給定下，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速加大一些。當(dāng)然，我們也要去考慮整個(gè)調(diào)節(jié)器板是否有問題，也可以采用換板的方法，去試一下調(diào)節(jié)器板是否存在問題。這是一個(gè)很細(xì)致的工作，要求我們考慮的周到一些。
5．其它
我們還應(yīng)去分析下光電編碼器的反饋是否正確，這可以通過光電編碼器的反饋脈沖送入示波器去觀察。除此之外，還要注意各接線端子是否松動(dòng)，反饋線是還良好，雖然這是最簡單的檢查方法，但不可忽視。
在這里，我們還要強(qiáng)調(diào)一下測(cè)速發(fā)電機(jī)的信號(hào)，當(dāng)然很多系統(tǒng)中已不再采用測(cè)速發(fā)電機(jī)來對(duì)速度采樣，而是采用光電編碼器進(jìn)行采樣速度做為系統(tǒng)的反饋信號(hào)。但速度反饋對(duì)速度調(diào)節(jié)器的輸出有重大關(guān)系，如果測(cè)速發(fā)電機(jī)的給出值過高就會(huì)使電動(dòng)機(jī)達(dá)不到所要求的速度，一定比所要求的速度低。因此，我們也一定要注意到這個(gè)環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)問題，特別是測(cè)速發(fā)電機(jī)存在著很多隱患。
四、結(jié)語
以上簡單介紹了對(duì)位置偏差故障的原因以及對(duì)一些故障的處理方法，不同數(shù)控機(jī)床所表現(xiàn)的故障現(xiàn)象各異，工作中從多方考慮，當(dāng)處理故障時(shí)要耐心、細(xì)致、準(zhǔn)確，達(dá)到快速解決問題的目的。
