进给伺服系统故障诊断与维修

❖图5-1 常见的进给驱动系统
进给伺服系统常见的故障
❖ （1）超程 ❖ （2）过载 ❖ （3）窜动 ❖ （4）爬行 ❖ （5）振动 ❖ (6) 伺服电动机不转 ❖ (7) 位置误差 ❖ (8) 漂移 ❖ (9) 回参考点故障
❖任务5.1 数控机床进给驱动系统基础
❖ 5.1.2 数控机床进给驱动系统分类
❖ 对于直流伺服驱动系统来说，三相电源进线电 压一般为交流120V，通过伺服变压器变压实 现。
SCR速度控制单元常见故障诊断与维修
❖（1）SCR速度控制单元熔断器熔断 可能的 原因有：
❖ 1）机械故障造成负载大 ❖ 2）切削条件不合适 ❖ 3）控制单元故障 ❖ 4）速度控制单元与电动机间的连接错误 ❖ 5）电动机选用不合适或电动机不良 ❖ 6）相序不正确
❖ （2）状态指示灯显示的报警 ❖ 三个指示灯亮与不亮，分别代表不同的含义，具体如下：
▪ 导致PRDY指示灯不亮，可能的故障原因是：
1）数控系统或伺服驱动器(速度控制单元)存在报警； 2）速度控制单元熔断器熔断； 3）伺服变压器过热、变压器温度检测开关动作； 4）来自机床侧的原因； 5）系统的位置控制或驱动器速度控制的印制电路板不良； 6）辅助电源电压异常，即：+5V，+24V，+15V，-15V
❖ 如图5-7所示为晶闸管SCR速度控制单元结构图。图中各部分的 作用如下： ▪ （1）主回路连接端(背面)T1 ▪ （2）控制信号连接CNl ▪ （3）控制信号连接CN3 ▪ （4）触发脉冲连接CN4/CN5 ▪ （5）控制电压、同步电压连接CN2 ▪ （6）控制电压、同步电压连接CN6/CN7 ▪ （7）指示灯
4 交流伺服驱动系统故障诊断与维修
❖任务5.1 数控机床进给驱动系统基础
❖ 5.1.1 数控机床进给驱动系统工作原理及常见故障
❖ 进给伺服系统由各坐标轴的进给驱动装置。位置检测 装置及机床进给传动链等组成，进给伺服系统的任务 就是要完成各坐标油的位置控制。
❖ 伺服电动机上的测速装置将电动机转速信号与速度制 指令比较，构成速度环控制。
❖ 从理论上说，这是一种最理想的位置伺服控制方 案。
混合闭环位置伺服系统
两者相结合可最后获得较高的位置控制精度和跟踪速度。
❖任wk.baidu.com5.2 步进电动机驱动系统的故障诊断与维 修
❖ 5.2.1 步进电动机驱动器与数控系统的连接
❖ 所示为KT400-T数控系统与KT300步进电动机驱动装置的连接图。 ▪ A1和A3是KT400-T数控系统上分别用于X轴Z轴步进电动机脉 冲输出连接插座 ▪ CW和 为正转和正转非信号，DIR和 为方向和方向非信号， FRAME为屏蔽接地 ▪ CNl为KT300步进驱动器脉冲输入连接插座
❖任务5.2 步进电动机驱动系统的故障诊断与维 修
❖ 5.2.2 步进电动机驱动系统故障特点
❖ 步进电动机驱动系统主要弱点是高频特性差，在使用中常出现的 故障是失步和步进电动机驱动电源的功率管损坏。由于步进驱动 系统结构简单，所以分析步进驱动系统的故障是比较容易的，分 析步进驱动系统的故障一般从步进电动机矩频特性和步矩角两个 方面入手。对于经济型数控机床加工中出现的精度问题，也可以 从这两方面考虑。
进给伺服系统故障诊断与维修
❖ 【项目导读】 本项目介绍各种驱动装置的结构、工作原理、 与数控系统的连接、故障特点及常见故障排除 方法。
❖ 【项目目标】 重点掌握驱动装置的结构、接口特点。
Contents
1
数控机床进给驱动系统基础
2 步进电机驱动系统的故障诊断与维修 3 直流伺服驱动系统故障诊断与维修
SCR速度控制单元主回路分析
❖ 由于大电流、高电压的原因，速度控制单元主 回路原器件属于易损件，主回路维修在速度控 制单元中在较大的比重，SCR速度控制单元主 回路如图5-10所示。
❖ 图中，两组三相全控桥式晶闸管通过反并联连 接组成了可以进行四象限运行的主回路，在正 常情况下，驱动器可以实现再生制动。
❖ 数控机床进给伺服系统主要由伺服驱动控制系 统与数控机床进给机械传动机构两部分组成。 机床进给机械传动机构通常由减速齿轮、滚珠 丝杠、机床导轨和工作台拖板等组成，对于伺 服驱动控制系统，按其反馈信号的有无，分为 开环、半闭环和全闭环三种控制方式。
开环位置伺服系统是一种没有位置反馈的位 置控制系统。
❖ 开环控制仅适用于加工精度要求不高，负载较轻且变 化不大的简易、经济型数控机床上。
半闭环位置伺服系统是具有位置检测和反馈的闭环控制系统。它的位 置检测器与伺服电机同轴相连，可通过它直接测出电动机轴旋转的角
。 位移，进而推知当前执行机械（如机床工作台）的实际位置
❖ 在数控机床上得到广泛应用。
全闭环位置伺服系统将位置检测器件直接安装在机床工作台上， 从而可以获取工作台实际位置的精确信息，通过反馈闭环实现 高精度的位置控制。
❖ PWM调速是利用脉宽调制器对大功率晶体管 的开关时间进行控制。将速度控制信号转换成 一定频率的方波电压，加到直流伺服电动机的 电枢两端，通过对方波宽度的控制，改变电枢 两端的平均电压，从而达到控制电枢电流，进 而控制伺服电动机转速的目的。
❖任务5.3 直流伺服驱动系统故障诊断与维修
❖ 5.3.2 晶闸管SCR直流伺服驱动
❖例5-3 步进电动机驱动单元的常见故障
▪ 故障现象：步进电动机驱动单元功率管损坏。
❖任务5.3 直流伺服驱动系统故障诊断与维修
❖ 5.3.1 直流伺服驱动系统的类型
❖ 进给驱动的任务是驱动装置接受数控系统的速 度控制等信号，拖动伺服电动机带动滚珠丝杠 实现工作台、刀架或主轴箱的直线位移。
❖ 晶闸管调速是速度调节器对晶闸管的导通角进 行控制，通过改变导通角的大小来改变电枢两 端的电压，从而达到调速的目的。
❖任务5.2 步进电动机驱动系统的故障诊断与维 修
❖ 5.2.3 步进电动机驱动系统常见故障
步进电机驱动维修实例
❖例5-1 开环系统加工大导程螺纹时电机出现堵 转
▪ 故障现象：加工大导程螺纹时，步进电动机出现堵 转现象。
❖例5-2 对加工精度的影响
▪ 故障现象：经济型数控机床的启动、停车影响工件 的加工精度。