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從原理上說，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)應(yīng)包括從位置指令脈沖給定到實際位置輸出的全部環(huán)節(jié)，即包括位置控制、速度控制、驅(qū)動電機(jī)、檢測元件、機(jī)械傳動部件等部分。但在很多系統(tǒng)中，為了制造方便，通常將伺服系統(tǒng)的位置控制部分與CNC裝置制成一體，所以，人們平時習(xí)慣上所說的機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)，一般是指伺服進(jìn)給系統(tǒng)的速度控制單元、伺服電動機(jī)、檢測元器件部分，而不包括位置控制部分。
數(shù)控機(jī)床所采用伺服進(jìn)給系統(tǒng)按控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為開環(huán)控制、閉環(huán)控制、半閉環(huán)控制、以及混合控制。按伺服進(jìn)給系統(tǒng)使用的伺服電動機(jī)的類型，半閉環(huán)、閉環(huán)數(shù)控機(jī)床常用的伺服進(jìn)給系統(tǒng)可以分為起直流伺服驅(qū)動和交流伺服驅(qū)動兩大類。在20世紀(jì)70年代至80年代的數(shù)控機(jī)床上，一般均采用直流伺驅(qū)動；從80年代中、后期起，數(shù)控機(jī)床上多采用交流伺服驅(qū)動。
直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)一般按其主回路采用的功率放大元器件類型，又分為“晶閘管調(diào)速方式”（簡稱為SCR速度控制系統(tǒng)）和“晶體管脈寬調(diào)制調(diào)速方式”（簡稱PWM速度控制系統(tǒng)）兩類。在控制上可以采用模擬量控制或數(shù)字量控制，，因此，在某些場合還可以分為模擬式與數(shù)字式兩種類型。
交流伺服系統(tǒng)一般采用PWM調(diào)制信號控制功率晶體管進(jìn)行驅(qū)動放大的主回路，并按其指令信號與控制形式，分為模擬式伺服與數(shù)字式伺服兩類。初期的交流伺服系統(tǒng)一般是模擬式伺服系統(tǒng)，而目前使用的交流伺服系統(tǒng)通常都是采用數(shù)字量控制的全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)。
在多年的維修工作中，處理過許多有關(guān)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障，我針對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的常見故障做了歸納總結(jié)。常見的進(jìn)給伺服故障有以下幾種：
1、超程
當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動超過由軟件設(shè)定的軟限位或者硬限位開關(guān)位置時，就會發(fā)生超程報警，一般會在數(shù)控系統(tǒng)的顯示器上顯示報警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的說明書及電氣原理圖，即可排除，解除報警。注意：如果機(jī)床的某個軸未行使至終端位置而發(fā)生超程報警，通常是由于機(jī)床在行駛過程中限位開關(guān)線斷或限位開關(guān)被東西卡住。
2、過載
通常當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動的負(fù)載過大，頻繁正、反向運(yùn)動以及傳動鏈潤滑不良或斜鐵有研傷，電機(jī)動力線接地等原因時，均會引起伺服電機(jī)電流大，電機(jī)溫度過高或電機(jī)過載報警。有時機(jī)床運(yùn)行的過程中驅(qū)動控制單元、驅(qū)動元件、電機(jī)本身故障也會引起過載報警。一般會在數(shù)控系統(tǒng)的顯示器上顯示伺服電動機(jī)過載、過熱或過流等報警信息。同時，在強(qiáng)電柜中的進(jìn)給驅(qū)動單元上、指示燈或數(shù)碼管會提示驅(qū)動單元過載、過電流等信息。
大型裝備制造分廠的型號為TK42160C數(shù)控鏜床，采用的是SIEMENS 840D的數(shù)控系統(tǒng)，X軸就曾因為拖鏈中的伺服電機(jī)動力線接地而引起過載報警，更換新的電機(jī)動力電纜后機(jī)床正常。
3、爬行
發(fā)生在起動加速段或低速進(jìn)給時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是：伺服電動機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于聯(lián)接松動或聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動不同步，從而使進(jìn)給運(yùn)動忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
大型裝備制造分廠的型號為2A637гФ1數(shù)控鏜床，X軸曾出現(xiàn)低速進(jìn)給不穩(wěn)的現(xiàn)象（即爬行現(xiàn)象），經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)X軸斜鐵因滑潤油臟而有輕微的研傷，處理后，X軸低速進(jìn)給正常。
4、振動
在進(jìn)給（尤其是低速）時，機(jī)床某軸出現(xiàn)振動現(xiàn)象通常是由于測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等；速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾；接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當(dāng)振動發(fā)生在由正方向運(yùn)動與反向運(yùn)動的換向瞬間時，一般是由于進(jìn)給傳動鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。機(jī)床以高速運(yùn)行時，可能產(chǎn)生振動，這時就會出現(xiàn)過流報警。機(jī)床振動問題一般屬于速度問題，所以就應(yīng)去查找速度環(huán)；而機(jī)床速度的整個調(diào)節(jié)過程是由速度調(diào)節(jié)器來完成的，即凡是與速度有關(guān)的問題，應(yīng)該去查找速度調(diào)節(jié)器，因此振動問題應(yīng)查找速度調(diào)節(jié)器。主要從給定信號、反饋信號及速度調(diào)節(jié)器本身這三方面去查找故障。
5、伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)
數(shù)控系統(tǒng)至進(jìn)給驅(qū)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(jī)不轉(zhuǎn)，常用的診斷方法有：檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出；檢查使能信號是否接通。通過數(shù)控系統(tǒng)的顯示器觀察I/O狀態(tài)，分析機(jī)床的PLC梯形圖（或流程圖）以確定進(jìn)給軸的起動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；對帶電磁制動的伺服電動機(jī)，應(yīng)檢查電磁制動是否釋放；檢查進(jìn)給驅(qū)動單元故障，伺服電動機(jī)是否故障。
大型裝備制造分廠采用SIEMENS 840D數(shù)控系統(tǒng)的型號為XK2425/2的武漢數(shù)控龍門銑床曾出現(xiàn)Z軸伺服電機(jī)不轉(zhuǎn)的故障。故障現(xiàn)象是無論正、反向開Z軸，Z軸均無動作（Z軸電機(jī)不轉(zhuǎn)），但無任何報警。通過觀察數(shù)控系統(tǒng)顯示器顯示的“診斷”—“服務(wù)顯示”—“ 驅(qū)動調(diào)整”菜單發(fā)現(xiàn)軸的脈沖使能信號無。而軸的使能信號由軸的驅(qū)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(shù)控單元使能信號線斷。首先將Z軸驅(qū)動控制板與Y軸的驅(qū)動控制板更換，發(fā)現(xiàn)此時開Z軸正常，而開Y軸時出現(xiàn)了與Z軸最初相同的故障現(xiàn)象。故障可以確定Z軸的驅(qū)動控制板故障，Z軸更換新的驅(qū)動控制板后正常。
6、位置誤差
當(dāng)伺服軸動動超過位置允差范圍時，數(shù)控系統(tǒng)就會產(chǎn)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(tǒng)設(shè)定的允許范圍?。凰欧到y(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng)；位置檢測裝置有污染或調(diào)整不當(dāng)；進(jìn)給傳動鏈累積誤差過大：主軸箱垂直運(yùn)動時平衡裝置（如平衡液壓缸等）不穩(wěn)。
7、漂移
漂移是指當(dāng)給定指令值為零時，坐標(biāo)軸仍移動。通過數(shù)控系統(tǒng)誤差補(bǔ)償和驅(qū)動單元的零速調(diào)整來消。
8、機(jī)械傳動部件的間隙與松動
在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)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(shè)計時慎重選擇鍵聯(lián)結(jié)機(jī)構(gòu)外，對加工和裝配必須進(jìn)行嚴(yán)查。在裝配滾珠絲杠時應(yīng)當(dāng)檢查軸承的預(yù)緊情況，以防止?jié)L珠絲杠的軸向竄動，因為游隙也是產(chǎn)生明顯傳動間隙的另一個原因。
我公司的數(shù)控機(jī)床所使用的進(jìn)給系統(tǒng)種有直流調(diào)速系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)兩大類。目前交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用的比較廣泛，主要有FAGOR、SIEMENS、NUM、安川等廠家生產(chǎn)的交流伺服系統(tǒng)。對于不同的伺服系統(tǒng)，雖然其故障時，系統(tǒng)的顯示的狀態(tài)及報警號不同，但其工作的原理基本相同，維修方法有很多相同之處。作為一名設(shè)備維修工作者，應(yīng)多學(xué)、多看、?？偨Y(jié)，這樣才能通過科學(xué)的方法，行之有效的措施，迅速判別故障發(fā)生的原因，隨時解決出現(xiàn)的問題，保證數(shù)控機(jī)床安全、可靠運(yùn)行，提高設(shè)備使用率。
