数控机床伺服系统故障维修措施探讨常少辉

数控机床伺服系统故障维修措施探讨常少辉
发布时间：2021-09-14T07:34:10.020Z 来源：《中国科技人才》2021年第18期作者：常少辉杨振华
[导读] 作为数控机床的核心，伺服系统为机床的正常运行提供了保障。

山西航天清华装备有限责任公司山西长治 046000
摘要：作为数控机床的核心，伺服系统为机床的正常运行提供了保障。

一旦发生故障，将会带来较大的影响范围和后果。

本文针对数控机床辅助系统的组成和分类以及辅助系统缺陷的类型进行了简要分析，同时，分析研究数控机床伺服系统中常见的故障，并提出相应的解决办法，最后总结了常见故障的处理措施。

关键词：数控机床；伺服系统；故障；维修
引言
数控机床的核心是伺服系统。

在机床和数控系统中，伺服系统是机械传动部件的中心。

在运行的过程中，伺服系统普遍存在频繁启动和制动现象，出现较多的故障。

为此，在零件加工的过程中，对其质量和效率产生较大影响的就是伺服系统的可靠性和稳定性。

针对数控机床伺服系统中出现的技术问题如何有效的予以解决，是目前数控机床维修领域面临的主要问题。

1 数控机床伺服系统
由驱动单元、执行器、机械传动部件以及检测反馈连接组成了数控机床伺服系统。

伺服系统是否有装置位置由数控系统按照伺服系统的类型予以确定，其系统类型可分为两种，分别为开环数控系统和闭环数控系统，按照伺服机的用途可分为两种，分别为直流伺服系统和交流伺服系统；按照驱动和轴类驱动分类，也可分为两类，分别为供给伺服系统和主轴伺服系统。

按反馈比较控制的方式，共分为四类，分别为数字脉冲伺服系统、相位比较伺服系统、幅度比较伺服系统以及全数字伺服系统这四种。

2 数控机床伺服系统的故障类型
2.1 进给伺服系统故障
（1）超程：当运动限位超过软件限位或开关的限位设定限位时，会发生行程超限报警。

（2）电机不转：辅助电机不转，只有失去控制信号使能和无调速信号。

（3）窜动：信号不稳定、接线端子连接不良、速度控制信号不稳定或断线都会引起运动。

（4）过载：频繁的正反转、润滑不良、负荷过大都会引起过载报警。

（5）爬行：外加载荷过大、联轴器缺陷等都会引起爬行现象。

2.2 主轴伺服系统故障
（1）过载：正反转频繁、输入电源缺相、切削量过大等。

（2）干扰：保护接地不良、外界电磁干扰、回传信号或手指速度指令信号等干扰。

（3）运动失配：编码器脉冲响应信号不正确等。

（4）转速异常：主轴速度超过规定范围值。

（5）噪声异响：机尾运转时有振动和异响。

（6）准停抖动：换拉时，主轴定位抖动。

（7）尾部不转：操作时主轴电机不转。

3 伺服系统常见故障的维修方法
（1）部件置换法。

部件更换法也称为模块更换法，由于伺服系统连接都是模块化的，模块可以互换，因此可以使用部件更换法来预测故障。

（2）线路短接法。

当系统电路中的某个元件烧坏时，会导致短路。

可以用万用表检查元件的输入输出端，看是否短路，从而检测故障原因。

（3）使能条件方法。

伺服电机必须满足使能工作的条件。

可以通过更改使能条件进行检查，以确定并消除故障原因。

（4）参考电压法。

如果一个轴出现故障，确定点火模块或发动机模块是否有故障，可以拆下速度环并检查位置环。

（5）参数测试方法。

例如，当数控机床出现爬行错误时，可能是因为伺服系统的增益很低，应通过更改设置来验证问题。

（6）测量方法。

当检查后发现系统中的元件没有物理结构问题时，可以选择检查它们的电压和电流值，以确定是否是电压和电流不足造成的。

4 数控机床伺服系统的常见故障处理
4.1 进给伺服系统故障处理
（1）TMP指示灯为红色：检查驱动是否过热，发动机是否过载。

（2）黄色DIS指示灯：检查汽车电源信号（+ENA/-ENA）连接是否正确。

（3）LED绿灯，电机不动：检查+INHIBIT和-INHIBIT门是否连接正确，指令信号地与驱动信号地连接。

（4）电机转动，LED灯亮：检查电机相位调节开关是否正确，传感器电压值是否在范围内。

（5）驱动LED不亮：检查电源电压是否低于最低电压。

（6）LED常亮：对驱动器的电压进行检查，检查是否出现过压或低电压，电机相是否短路，电机是否过热。

（7）传动系统缺少稳定的定位准确性：应对安装的丝杠螺母进行检查，确定安装的准确性。

（8）传动定位有较大的误差：应对螺杆进行检查，判断是否出现较大的级差，电机与螺杆的连接是否断线。

（9）发动机停机：检查倒档杆是否接反，是否出现编码器电源断开的现象。

（10）存在较大的参考点误差定位：应对
安装的开光进行检查，观察其是否正确安装，对接近开关和测量体的距离进行分析，是否有足够的距离，接近开关是否有缺陷。

（11）对螺纹加工的重视程度：对驱动和驱动编码器进行检查，确保其正确连接。

（12）在高速旋转时，电机出现偏差表过载现象：对电机、电缆进行检查，检查其受否出现损坏的现象，对电源线和编码器的电缆进行检查，确保正确连接，检查反向电机是否出现较大的偏差过载，检查增益设置是否连接正确，对发动机的范围进行检查，确保其在规定的范围内。

（13）出现错误的返回点操作：对逻辑接近键进行检查，看是否需要进行更换，呼叫键是否已复位。

（14）不同方向的电机运行速度：对无刷电机的相位进行检查，观察其是否出现问题，对测试/偏转开关进行检查，保证其在测试位置，对偏转电位器的位置进行检查，确保其位置的准确性。

4.2 主轴伺服系统故障处理
（1）主轴无预兆移动：检查机械负载是否过高，刀具或工件是否固定，电源线是否连接正确，是否信号有效是正常的，无论是驱动器损坏还是发动机损坏。

（2）主轴速度指令无效：检查电源连接是否正常，CNC电路板是否损坏；主轴方向设置是否错误。

（3）高速跑偏：检查电路连接是否正常，电源线连接是否正常，电源电压是否正常，如果发动机和方向盘损坏，制动电路正常。

（4）振动过大或手指噪音：检查动力系统是否处于缺相或异常，负荷过大或润滑不良，切缝装置是否正常以及前螺丝是否松动。

（5）主轴加减速异常：检查相关参数设置是否正常，回位装置是否正常，电机惯量与负载是否匹配。

（6）主轴速度随机波动：检查护罩和接地是否正常，指速控制信号和返回信号是否有缺陷。

（7）主轴不能动：检查CNC参数设置是否错误，加工程序是否错误，D-A转换电路和模拟速度输入电路是否错误。

（8）螺纹故障：检查编码器是否正常，在加工程序中是否出现问题。

（9）轴位置不稳定：对限位开关进行检查，避免出现损坏的现象，回线接触不良，对编码器进行检查，确保其正确运行。

（10）主轴输出不足：检查皮带环和主轴电机是否有故障。

（11）尾部可能无法正常工作：检查牵引工具是否到位，主轴齿轮是否进入，切口是否过高，机器是否过热，发动机模块主轴是否有缺陷，是否机械部分损坏。

5 结语
在我国制造业中，数控机床为为其发展提供了保障。

为了有效的促进国家经济的发展，机械维修问题是最重要的一个环节。

基于此，本文针对数控机床伺服系统的故障类型和排除方法进行简要分析，并提出针对性的措施解决数控机床伺服系统中的常见问题，以便为数控机床的故障分析提供保障。

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