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摘要：本文主要論述了數(shù)控設備中進給自服軸常見的幾種典型故障的發(fā)生原因，以及故障診斷中常用的幾種方法，在實際設備故障維修中有一定的參考作用。
關鍵詞：位置環(huán)、伺服驅動，誤差檢測。
1、 引言
在數(shù)控設備中進給軸速度不穩(wěn)定，震動、爬行等是比較常見的故障之一。此類故障常伴有伺服單元過流失速報警及（NC）數(shù)控系統(tǒng)的跟蹤誤差，輪廓監(jiān)控，位置反饋報警，有時隨著操作速度的不同或位置不同而顯示不同的報警結果，但有時故障較輕時可不發(fā)生任何報警，處理這種故障比較棘手。引起此故障發(fā)生有多種原因，而主要較常見原因是由伺服驅動、位置反饋故障或機械傳動鏈故障引起的，對這類故障解決首先從電氣方面入手判斷是電氣方面故障還是機械方面故障，因為從機械方面入手往往需要較大的工作量。當故障出現(xiàn)時，不要急于下結論，要認真細致的分析，避免反復拆卸過程。
2、 概述
數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)反饋形式可分為兩種基本方式：半閉環(huán)系統(tǒng)和全閉環(huán)系統(tǒng)。雖然位置反饋的形式不同，但分析處理故障的方法基本相同。在半閉環(huán)系統(tǒng)中，一般位置反饋元件（如；編碼器、旋轉變壓器等）是安裝在滾珠絲杠的一端或伺服電機上，通過傳動裝置、齒形帶、齒輪與電機構成驅動鏈。而全閉環(huán)系統(tǒng)中的位置反饋元件（光柵尺、磁帶、感應同步器等）的滑動部件：如讀數(shù)頭、滑尺是直接安裝在拖動機構上，全閉環(huán)是無間隙傳動，半閉環(huán)是有間隙傳動，這點在某些故障處理時應特別注意。對于某些由位置環(huán)不良引起的故障，半閉環(huán)和全閉環(huán)系統(tǒng)的故障現(xiàn)象有所不同。半閉環(huán)具有一定的周期性和機械位置相關不大，處理故障時相對比較好判斷，而全閉環(huán)系統(tǒng)處理故障時比較麻煩。
3、 故障診斷中常用的幾種檢測方法
1） 檢測重復定位精度和機械反向間隙
使用百分表打重復定位精度。維修中可采用下面的方法。NC在自動方式下，往返采用遠距離并在進給軸運動過程中，調節(jié)進給倍率使速度快速變化往返采用不同的速度（如有伺服過流報警或機械沉時不宜采用快速）。這樣做的目的是為了檢測NC位置環(huán)是否存在問題。當位置環(huán)不良時，速度快速位置反饋元件頻率增高，特性變壞的位置反饋元件，往往高頻率段特性更差。采用遠距離和往返不同的速度，會使誤差積累加大，這樣有利于判斷誤差精度。好的位置環(huán)不會產生精度變化，用百分表打機械反向間隙的大小，對排除故障很有幫助。
2） 利用NC系統(tǒng)內診斷顯示觀察跟蹤誤差：
除早期的某些老數(shù)控系統(tǒng)外，較后來的數(shù)控系統(tǒng)都配有 NC維修診斷頁面供專業(yè)維修人員診斷故障用。通過NC伺服跟蹤誤差顯示界面來顯示跟蹤誤差的大小及穩(wěn)定性可進一步判斷進給軸的性能。這個界面在某些情況下也可進行測試位置反饋元件的實際位置計數(shù)。如：在關斷伺服軸的條件下，以不定的速度轉動編碼器若干圈，觀察計數(shù)值是否符合設定要求。由此判斷編碼器反饋的好壞。
3） 利用NC機床數(shù)據(jù)調整或控制有關伺服控制方式，容易改變位置監(jiān)控的跟蹤誤差大小，改變伺服增益，改變位置環(huán)增益參數(shù)等（改變伺服單元的速度增益、電流增益、速度調節(jié)器、電流調節(jié)器的比例積分時間常數(shù)等 ），觀察伺服軸的響應。
4） 在伺服驅動電機與機械連接脫開的情況下檢查伺服單元時，可在NC手動方式下小增量正向或負向點動進給命令，觀察電機運行情況，進給量不要太大，否則會引起NC超差報警，若適當放大NC跟蹤誤差參數(shù)值，可以放寬NC報警條件。在NC沒有發(fā)生報警之前，NC的位置控制和伺服控制仍然起作用。當點動進給命令時，NC便向伺服單元發(fā)出進給命令。由于驅動電機與機械脫開（某些半閉環(huán)系統(tǒng)中，位置反饋元件是安裝在伺服電機內部，這時伺服驅動電機仍然帶動位置反饋元件一起運動，故對于NC數(shù)控系統(tǒng)來說仍為閉環(huán)，此時不管怎樣，點動進給軸也不會產生任何NC跟蹤誤差報警），位置反饋元件不能隨動，故這時也相當于脫開了位置反饋，隨著進給命令的加大，NC的跟蹤誤差也在加大，當超過NC參數(shù)允許值時，NC將發(fā)出跟蹤誤差報警并關斷伺服控制和位置控制。適當加大NC跟蹤誤差參數(shù)的作用是可使NC進給命令值加大，從而可提高電機轉速，增加了調速寬度，有利于檢查分析故障。
5） 脫開位置環(huán)（位置反饋元件不與機械一起運動，但電氣上仍然是與NC保持連接）；在沒有配備伺服維修診斷開關的設備中，如故障較難確定其部位時，可脫開位置環(huán)。在NC手動方式下小增量正向或負向點動進給軸，必要時可適當放大NC跟蹤誤差參數(shù)值。這種方法能檢查脫開位置環(huán)時進給軸的運動情況。但應注意保護極限。如若反饋元件能夠手動移動或轉動時，可用手輕輕移動或轉動反饋元件的可動部分，使NC產生位置偏差，再觀察進給軸運行情況可幫助判斷故障。
6） 斷開NC伺服模擬給定命令線，這相當于脫開了NC位置反饋命令信號輸出，可檢查伺服單元的自身穩(wěn)定性，很小的漂移是屬于正常現(xiàn)象。注意由于伺服本身漂移所產生的位置變化而使NC發(fā)生位置偏差報警（夾緊監(jiān)控報警等），也屬于正?，F(xiàn)象，可反復復位清除報警再試，若不發(fā)生突然的速度變化（NC同時也必然產生位置監(jiān)控報警）。則可認為伺服單元正常，還可以把伺服單元的給定信號和使能信號拿掉，外加一個模擬給定信號和使能信號來檢查伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性也檢查了電機的特性從而有助于判斷故障。
7） 使用示波器，觀察反饋元件的輸出波形，感應同步器旋轉變壓器的輸出信號，SIN與COS激勵信號幅值的一致性與相位關系。編碼器、光柵尺等的A、B、Z、A※、B※、Z※信號脈沖幅度及相位關系正確否。反饋元件安裝位置是否正確。對于西子全數(shù)字化數(shù)控設備中，可通過修改參數(shù)把系統(tǒng)改為半閉環(huán)系統(tǒng)來觀察故障現(xiàn)象，可排除位置反饋元件的問題。
8） 結束語
目前，隨著我國工業(yè)自動化水平的不斷提高，數(shù)控設備越來越普及，對數(shù)控設備的維修和保養(yǎng)是一項特別重要的任務。培養(yǎng)高水平的數(shù)控維修人員，要經(jīng)過較長時間的實踐鍛煉。維修人員相互交流，共同提高是不可少的環(huán)節(jié)。
