伺服系统故障的诊断与维修

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2.光电脉冲编码器 输出信号：二个相位和一个零标志 维护注意点 防振和防污（内部松动和信号丢失） 联结松动（影响位置精度、进给运动的不稳定、伺服电机 的换向而引起振动）
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3)主轴定位抖动 主轴准停用于刀具交换、精镗退刀及齿轮换档等场 合，有三种实现形式： a机械准停控制（V形槽和定位液压缸） b磁性传感器的电气准停控制 ：发磁体装在主轴的后端， 磁传感器装在主轴箱上，其安装位置决定了主轴准停点。 c编码器型的准停控制，通过主轴电机内置或在主轴上直 接安装一个光电编码器来实现准停控制，准停角度可任意 设定。 上述准停均要经减速，减速或增益等参数设置不当； 限位开关失灵；磁性传感器间隙变化或失灵；编码器故障 都会引起定位抖动
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伺服系统故障的诊断与 维修
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7.1进给伺服系统故障的维修
构成：数控机床的伺服系统一般由驱动单元、机械传动部 件、执行件和检测反馈环节等组成。在整个系统中它又分 为：位置环、速度环、电流环。
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2.半闭环数控系统:适用于精度要求适中的中小型数控机床,但 无法补偿由机械传动链引起的机械误差
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3.全闭环数控系统:精度高但稳定性差,成本高,适用于精度要 求较高的大型数控机床上,定位精度可达±0.001±0.003mm
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过载—进给运动的负载过大、频繁正反转以及传动链润滑 不良，参数设置不当，伺服驱动系统故障，脉冲编码器反 馈信号故障，电动机电源线连接错误，电动机线圈短路， 交流输入电源电压过高等引起，CRT及伺服驱动单元都会 有报警信息 窜动—测速信号或速度控制信号不稳定、接线接触不良， 测速元件有故障，伺服系统增益过大，进给轴反向间隙过 大，干扰等因素引起 爬行—发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给 传动链的润滑不良、伺服系统增益过低及负载过大、联轴 器松动等引起 振动—与进给速度有关，速度环增益太高或速度反馈有故 障；与速度无关，位置环增益太高或位置反馈有故障；在 加速过程中产生，减速时间设定过小
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4）主轴转速与进给不匹配:当进行螺纹切削或用每转进给指 令切削时，会出现停止进给、主轴仍然运转的故障。要执 行每转进给指令，主轴必须有一个每转一个脉冲的反馈信 号，一般为主轴编码器有问题，可查CRT报警、I/O编码 器状态或用每分钟进给指令代替观察故障是否消失。 5)转速偏离指令值：主轴实际转速超过所规定的范围时要考 虑，电机过载、CNC输出没有达到与转速指令对应值、测 速装置有故障、主轴驱动装置故障 6)主轴异常噪声及振动：首先区别异常噪声的来源是机械部 分还是电气驱动部分。电气驱动故障（在减速过程中发 生、振动周期与转速无关）；主轴机械故障（恒转速自由 停车、振动周期与转速有关）
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一．进给驱动系统的基本形式 1.开环数控系统:无位置反馈装置的控制方式称为开环控制， 常采用步进电机作为驱动元件.其定位精度一般在±0.01±0.02mm之间,结构简单,工作可靠,成本低,但是精度和快 速性差,适用于经济型数控机床
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7.4 FANUC0i系统伺服故障诊断
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三. 故障的维修方法： 模块交换法：由于伺服系统的各个环节都具有模块 化，不同轴的模块有的具有互换性，所以可采用模块 交换法来进行一些故障的判断，但要注意遵从以下要 求：模块的插拔是否会造成系统参数丢失，是否采取 措施；各轴模块的设定可能有所区别，更换后保证设 定和以前一致，遵从先易后难的原则，先更换环节中 较易更换的模块，确认不是这些模块的问题后再检查 难以更换的模块． 外界参考电压法：当某轴进给发生故障时，为了确定 是否为驱动单元和电机故障，可以脱开位置环，检查 速度环．
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二. 进给伺服的故障形式 进给伺服系统出现故障三种表现形式：一是在CRT或 操作面板上显示报警内容或报警信息；二是进给伺服驱动 单元上用报警灯或数码管显示驱动单元的故障；三是运动 不正常，但无任何报警。对于第一，二种形式，因为有些 报警的含义比较明确，可根据相应的系统说明书进行检 查，第三种形式，就要综合分析伺服系统的各个环节可能 造成这种现象的原因，再逐步检查，排除原因。 进给伺服的常见故障有： 超程—进给运动超过软限位或硬限位，一般由干扰，软限 位设置不当或加工程序编制不妥等原因造成．不同系统的 具体恢复方法有所区别，根据机床说明书即可排除。 飞车—可能是由电动机和脉冲编码器之间连接错误，控制 单元有故障造成，检查连线,注意反馈是否接成正反馈
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伺服电动机不转—数控系统速度信号是否输出；使能信号 是否接通；冷却润滑条件是否满足；电磁制动是否释放； 驱动单元故障；伺服电动机故障 位置误差—系统设置的允差过小；伺服增益设置不当；位 置检测装置有污染；进给传动链累积误差过大；主轴箱垂 直运动时平衡装置不稳 漂移—当指令值为零时，坐标轴仍移动从而造成位置误 差。通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除 回参考点故障—有找不到和找不准参考点两种故障，前者 主要是回参考点减速开关产生的信号或零标志脉冲信号失 效所致，可用示波器检测信号；后者是参考点开关挡块位 置设置不当，干扰引起，只要重新调整即可
变频器常用参数 用户访问级 P0003 3 专家级 运行方式 P700 1 内部键盘 2 端子 额定电压 P304 额定电流 P305 额定功率 P307 依电机铭牌而定 额定频率 P310 额定速度 P311 最小频率 P1080 最大频率 P1082 n=60f/P f=np/60 加减数时间常数
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四. 伺服电机维护 1. 直流伺服电机的维护：主要指的是对电机电刷，换向器， 测速电机电枢等定期检查和维护． 2.交流伺服电机常见故障:接线故障,转子位置检测元件故障, 电磁制动故障 交流电机故障判断方法有： 电阻测量:用万用表测量电枢的电阻,看三相之间电阻是否 一致,用兆欧表测量绝缘是否良好. 电机检查:将机械装置与电机脱开,用手转动电机转子,正常 时感觉有一定的均匀阻力. 五．进给系统的故障诊断 对于伺服系统的故障诊断应以区分内因和外因为前 提。所谓外因指的是伺服系统启动的条件是否满足，例如 电源是否正常，控制信号是否出现，参数设置是否正确； 内因指的是确认伺服驱动装置故障，在满足正常供电及驱 动条件下，伺服系统能不能正常驱动伺服电机的运动。
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7.2检测装置的故障及诊断
检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分,它的 作用是检测机床工作台的位移和伺服电机转子的角位移和 速度,向控制装置发送反馈信号,构成闭环控制 目前数控机床上应用较多的为直线光栅尺和光电编码 器。 一.常用位置检测元件 1.光栅 光栅尺由定尺（标尺光栅）和扫描头（指示光栅）组成 光栅输出信号：二个相位和一个零标志 维护注意点 防污：避免受到冷却液的污染，从而造成信号丢失，影响 位置控制精度 防振：光栅尺拆装时要用静力，不能用硬物敲击，以免引起 光学元件的损坏
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2.主轴伺服系统常见故障有： 1)外界干扰：屏蔽和接地措施不良时，主轴转速或反馈信号 受电磁干扰，使主轴驱动出现随机和无规律的波动。判 别方法，使主轴转速指令为零时，主轴仍往复运动 2)过载：切削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载报 警。具体表现为电动机过热、主轴驱动装置显示过电流 报警等
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7)主轴电动机不转：CNC是否有速度信号输出；使能信号是 否接通、CTR观察I/O状态、分析PLC梯形图以确定主轴 的启动条件（润滑、冷却）；主轴驱动故障；主轴电机故 障；机械故障。
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二.主轴伺服系统常见故障形式及诊断方法 1.主轴伺服系统故障表现形式： 在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息； 在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的 故障； 主轴工作不正常但无任何报警信息。 对于报警提示，可根据系统说明书详查可能的原因。
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二.故障形式：在CRT上显示报警号和信息:轮廓误差、 静态误差监视报警和测量装置监控报警
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7.3主轴伺服的故障及及诊断
一.不同类型主轴系统使用范围 1.普通鼠笼式异步电机配齿轮变速箱:只能实现有级调速 2.普通鼠笼式异步电机配变频器:目前经济型数控机床比较常 用的主轴驱动系统 3.专用变频电机配变频器:中档数控机床主要采用这种方案 4.伺服主轴驱动系统:主要应用于加工中心上 5.电主轴:主要用于精加工和高速加工